输电线路铁塔基础的概念设计 (3)_图文

1、Industrial Construction Vol.38,Supplement ,2008工业建筑2008年第38卷增刊输电线路铁塔基础的概念设计许涛王浩王振江(煤炭工业济南设计研究院有限公司济南250031摘要:针对不少输电线路铁塔基础造价偏高的情况,对其进行优化设计研究,提出概念设计的思路:一是考虑回填土的抗拔作用;二是一般情况下,基础深埋比浅埋更经济;三是可考虑设计钢筋混凝土扩展基础替代混凝土刚性基础。关键词:基础概念设计经济CONCEPTUAL DESIGN OF FOUN DATION FOR A TRANSMISSION L INE T OWERXu Tao Wang Hao

2、Wang Zhengjiang(Jinan Design &Research Institute ,Ministry of Coal Industry Jinan 250031Abstract :Due to the cost of foundation of some transmission line towers is high ,the optimal design is done and the thought of concept design is present :firstly ,calculate the backfill that resist the pullo

3、ut 1Secondly ,common a deep foundation is more economic than a shallow one 1Thirdly ,using a reinforced concrete spread foundation instead of a concrete rigid foundation 1K eyw ords :foundation concept design economy第一作者:许涛男1976年5月出生工程师国家一级注册结构工程师注册咨询工程师(投资收稿日期:2007-05-29目前设计输电线路铁塔基础,相关规范如1对其仅作了原则性规

4、定,还不一定符合结构规范2-3的要求,这方面的设计资料较少。事实上,设计同一塔型、自然条件类似的铁塔基础,不同单位、不同人员设计的主材用量不尽相同,甚至相差很大,建设单位认为基础造价普遍偏高。对铁塔基础进行了优化设计研究,提出了概念设计思路:一是考虑回填土的抗拔作用;二是一般情况下,基础深埋比浅埋更经济;三是可考虑设计钢筋混凝土扩展基础替代混凝土刚性基础。1基础设计111概念设计定义所谓概念设计一般指不经数值计算,而是依据建筑结构的一般规律性特征、主要属性以及与其他事物联系的本质,从整体的角度来把握设计方向。可以在设计的方案阶段迅速、有效地进行构思、比较与选择,易于手算。所得方案往往概念清晰、

5、定性正确,避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算,具有较好的经济可靠性。同时,也是判断电算程序输出数据可靠与否的主要依据。112优化设计研究基础受力主要有:上拔力、下压力、水平力。基础大小在一般地质条件下,均由上拔力控制。下面从抗上拔力方面进行研究。11211回填土的抗拔作用有的设计人不考虑回填土的抗拔作用,仅考虑混凝土基础自重抗拔,导致基础混凝土用量偏多,造成无谓的浪费。根据规范1,基础的抗拔稳定,应满足式:N G/R1+G 0/R2式中,N 为基础上拔力标准值;G 0为基础自重标准值;G 为应考虑的土体竖向抗力标准值;R1、R2分别为土体上拔稳定系数、基础自重上拔稳定系数。G 的计算,可按手

6、册4,一般可采用土重法计算。需考虑不同回填土的不同上拔角、回填土的临界深度、水平力对抗拔力的影响、相邻基础抗拔土体的重叠部分等。考虑回填土G 的抗拔作用,可使基础计算更精确、合理,大大降低基础混凝土用量。如核算已建成的某矿井110kV 输电线路铁塔基础,其7732215型铁塔基础混凝土用量可由84124m 3减为54176m 3,147减少35%,大大降低了基础造价。11212基础深埋与浅埋的比较以7714218型铁塔基础为例,分别以埋深313、213m,在刚好满足上拔力的情况下,设计基础如图1所示。设计条件:土体上拔角20°,计算内摩阻角30°,地下水位在自然地坪下1m,

7、R1、R2分别为215、115,土重度18kN/m3,混凝土重度24kN/m3 。图1深性和浅性基础构造由图1可以看出:基础深埋比浅埋混凝土用量少(具体用量比较见表1。注意:此处仅考虑基础本身设计,实际尚应综合考虑基坑降水、支护,挖、填方,材料运输等因素,在地下水位较低、运费较高等条件下或者说其他费用相差不大的情况下,基础深埋比浅埋更经济。设计时应首先想到基础尽量深埋。11213采用钢筋混凝土扩展基础与混凝土刚性基础的比较目前设计的铁塔基础,普遍为刚性基础,混凝土用量较大。可采用钢筋混凝土扩展基础代替混凝土独立基础,充分利用基础底板以上的抗拔土体的作用。以7714218型铁塔基础为例,埋深21

8、3m,混凝土采用C25,在刚好满足上拔力的情况下,设计基础如图2所示。基础底板上部钢筋的计算,可参照有关手册按悬臂板计算。承受的均布荷载q由上拔力除以抵抗面积求得,并宜考虑乘以受力不均匀系数111。基础底板下部钢筋的计算,按普通钢筋混凝土独立基础设计。由基础所受下压力、水平力求得。由上图与规范21212条的浅基础设计比较可看出,钢筋混凝土扩展基础混凝土用量要少见表1。在地下水位较高、运费较高等条件下,可考虑设计钢筋混凝土扩展基础替代混凝土刚性基础。11214基础所用主材的比较将前面算例的结果(均考虑了抗拔土体的作用,在刚好满足上拔力的情况下进行计算,进行归纳比较,其主材用量详见表1。247图2

9、钢筋混凝土扩展基础表1铁塔基础主材比较表(7714218混凝土用量/m3C25C15(垫层C15(螺栓保护帽钢材用量/kg基础基柱基础底板刚性基础深埋基础(313m241831401257014010浅埋基础(213m451251201241014010扩展基础浅埋基础(213m34105160124101435112可以看出:一般情况下,基础深埋比浅埋更经济;可考虑设计钢筋混凝土扩展基础替代混凝土刚性基础。而且,基础所受上拔力越大,其经济效果会越明显。2结语输电线路铁塔基础设计时,一定要概念清晰、思路明确,综合考虑各种因素的影响,使自己的设计满足适用、安全、经济的要求。参考文献1G B50061-9766kV及以下架空电力线路设计规范2G B50007-2002建筑地基基础设计规范3G B50010-2002混凝土结构设计规范4能源部东北电力设计院1电力工程送电线路设计手册1北京:水利水电出版社(上接第735页4结语齐鲁鞋城商业楼已于2007年初通过竣工验收并投入使用,且使用状况良好。由此可见在地质条件较好的情况下采用独立基础+防水