第六讲 杆塔基础PPT教学课件.ppt

1、第十一章 杆塔基础设计,1,1、杆塔基础的作用： 电杆：保证不下沉、不倾覆； 整体铁塔基础：保证不下沉、不倾覆 分体铁塔基础：保证不上拔、不下沉、不侧移。,2、基础的分类 (1) 按基础抵抗力分,上拔类基础(如图111),下压类基础(如图111),承受上拔力，兼受较小的水平力。,承受下压力，兼受较小的水平力。,第一节 概 述,一、杆塔基础的分类及其要求,2,图111 上拔下压基础 (a)拉线杆塔基础；（b）分开式铁塔基础；（c）门型杆塔基础,上拔基础,下压基础,上拔、下压基础,整体式基础,P,P,P,P,3,上拔、下压类基础(如图111),既承受上拔力又承受下压力，兼受较小的水平力。,倾覆类基

2、础（如图1110、114） 承受倾覆力矩，无拉线电杆基础、整体式铁塔基 础和宽身铁塔的联合基础等。,4,图1110电杆基础倾覆稳定计算简图 无卡盘； （b）带上卡盘； （c）带上、下卡盘,5,图1114 整体式倾覆基础 （a）无阶梯型倾覆基础 (b) 有一个阶梯型倾覆基础,6,（2）按施工特点分 装配式基础（如图113） ， 由预制件现场装配面成，如混凝土构件、金属 构件或混合结构.一般用在缺水及砂石难采集的地 区和需加快建设进度的工程。,现场浇筑基础（如图114） 此类基础具有较强的抗上拔、下压能力,适用于 施工条件较好的大强度基础,是目前用得较多的基 础.根据基础的变形状态又分 刚性基础：

3、刚性基础底板不变形，适应硬地基； 柔性基础：柔性基础可随土壤变形，适应软地基。,7,图113 装配式基础,8,图114 现浇基础,(a)刚性基础 (b) (c)柔性基础,9,桩基础 在输电线路中，当地基的软弱土层较厚时，采 用常规基础不能满足地基变形、强度要求或采用桩 基础优点明显时，可采用桩基础。桩基础分为岩石锚桩 基础、爆扩桩基础、混凝土灌注桩和钢筋混凝土预制桩。 a .岩石锚桩基础(如图115) b.爆扩桩基础（如图116） c .灌注桩基础（如图117）,（3）按基坑开挖方式分。,大开挖基础,大开挖基础是预先挖好基坑，然后浇筑混凝土并用开挖的扰动土回填夯实基础。抗上拔能力差。,10,掏

4、挖扩底基础（如图118）,掏挖扩底基础用机械或人下工掏挖成形的土胎。取消 了模板及回填土的工序，节省材料和加快施工速度，抗上拔 能力增强,图118掏挖扩底基础 (a)带底板掏挖扩底基础；(b)不带板掏挖扩底基础,11,（4）按基础与铁塔连接方式分,地脚螺栓类基础。,插入式基础 （或斜插式基础）,省去了地脚螺栓和塔脚 ，受力性能好。缺点是施工精度要求高,图119插入式基础,12,3、对基础的要求,根据杆塔作用力的不同。必须保证不上拔、 不下沉、不倾斜,基础的材料、地质条件的要求,基础本身要有足够强度,13,二、杆塔基础的设计原则及内容 1.杆塔基础的计算内容 (1)承载力的计算（基础稳定计算）

5、包括上拔承载能力、下压承载能力、抗倾覆能力 (2)基础的强度计算 2基础极限状态表达式（稳定计算） (1)基础上拨和倾覆稳定极限状态表达式 fTEA（K、S、C） 式中 f基础附加分项系数，按表111取值； TE基础上拨或倾覆外力设计值； A（K、S、C）基础上拨或倾覆承载力函数；,14,s、c 土及混凝土有效重度设计值（取土 及混凝土的实际重度）。当位于地 下水位以下时，取有效重度。 (2)地基承载力极限状态表达式（抗下压稳定） 当轴心荷载作用时 Pfa/rf 式中 P基础底面处的平均应力设计值； fa修正后的地基承载力特征值； rf地基承载力调整系数， 宜取rf 0.75。,K几何参数；,

6、15,当偏心荷载作用时,应满足下两式的要求： Pfa/rf Pmax1.2fa/rf 式中 Pmax基础底面边缘的最大压应力设计值。 三、地基土（岩）的力学性质 1土的计算容重s(查表112) 基础底面以上土的加权平均容重。 2土的内摩擦角和 (查表112) 土的内摩擦角（0）； 土的计算内摩擦角（0） 3土的上拔角 (查表112),同时满足,4.土压力参数m (查表112),16,5地基承载力特征值 (1)地基承载力特征值 (土允许承受的压力 )fak 由土的种类和状态决定，查附录N， 附录M (2) 修正后的地基承载力特征值fa 当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，地 基承载力特征

7、值尚应按下式修正： fafak+b（b3）+ds(h00.5) 式中 基础底面以下土的天然容重，kN/m3； s基础底面以上土的加权平均容重，按表 112查取，kN/m3； b、d基础宽度和埋深的地基承载力修正系 数，按基底下土的类别查表113确定； h0基础埋置深度，从设计地面起算。,17,如图1110所示，作用是保证电杆在水平荷载作 用下不倾覆。抵抗倾覆保持电杆稳定有三种方法： 无卡盘倾覆基础 只靠电杆埋入地下部分的被动土压力抵抗倾覆力； 带上卡盘倾覆基础 除电杆埋入地下部分的被动土压力抗倾覆外， 在地面以下13埋深处加上卡盘抗倾。 带上、下卡盘倾覆基础 当电杆受总的水平荷载过大，致使加装

8、的上卡 盘度较大，卡盘结构不合理时，可加装下卡盘。,第二节 倾覆基础计算,一、电杆倾覆基础,18,1、不带卡盘倾覆基础的稳定条件 fS0 SJ 表达式：fTEA（K、S、C） 或 fH0S0 Mj 式中 f基础附加分项系数，按表111查取。 S0杆塔水平作用力设计值总和，kN； H0S0作用点至设计地面处的距离，m； Sj基础的极限抗倾覆力，kN； MJ基础的极限抗倾覆力矩，kN.m；,(一)无卡盘倾覆基础（图1110a） 靠电杆埋入地下部分的被动土压力抵抗倾覆力；,19,（1）基础的极限抗倾覆力SJ :,SJE（221）,由土力学知识推导得,式中 E被动土抗力合力，,m土压力系数，kN/m3

9、，按表112取值；,bJ基础的计算宽度;,h0电杆埋深;,被动土合力点相对深度 t/h0,计算式为：,E=x1+x2,经推导得,20,引用参数 H0/h0，即,H0杆塔水平总作用力设计值S0至设计地面 处的距离，m；,h0电杆埋深,21,（2）极限倾覆力矩MJ,极限抗倾覆力SJ 也可按下式计算:,由土力学知识推导得,22,式中 为引用参数，=,（3）、的取值,bJ基础计算宽度。,、,根据,假定一个就可得一个，而=,将三者间制成表格，见表116,m土压力参数 (查表112),23,式中 b0基础实际宽度，对电杆b0等于电杆直径D； K0基础宽度增大系数， 可按下式计算，也可从 表115中查取，,

10、(4)基础计算宽度bJ,单柱电杆(如右图),bJ=K0b0,式中 土壤侧压力系数，粘土取0.72,亚粘土 或亚砂土取0.6,砂土取0.38。 土的计算内摩擦角,24,图11-11,当0, bJ(b0+0)K0,当900, bJ2(b0+L)K0,极限值：,双柱电杆（如图5）,当双柱电杆中心距L2.5b0时, 基础计算宽度取下两式中的小者,bJ(b0+Lcos)K0 bJ2b0 K0,b0,25,（二）带上卡盘倾覆基础 1、加上卡盘的条件： 当fS0SJ 在地面以下13埋深处加上卡盘，如图1110b 2、带上卡盘倾覆基础的稳定计算 加上卡盘后应满足 fS0 Pk+SJ 即 Pk fS0 SJ 式

11、中 Pk 上卡盘抗倾覆力 问题落在加上卡盘后抗倾覆力SJ的计算,26,加上卡盘后SJ 计算方法以不加卡盘计算方法 基本一样，即SJE（221）。 不同的是计算的公式不一样。经推导，应下式计算：,F算式中的参数均为已知，假定已知参数 便可计算一个F值，解出一，列于表117 中，以备查用。,3、加上卡盘抗倾覆力SJ,27,4、卡盘长度的计算 取上卡盘为一隔离体（如图6所示） 作用在隔离体上的力有：,顶面土压力,顶面摩擦力 f1=N1f=N1tg,底面土压力,底面摩擦力 f2=N2f=N2tg,(1)被动土抗力 : X2=l1b,(my1),即： X2= my1 l1b,（2）摩擦力,28,X0,（

12、3）卡盘长度计算：,式中 y1卡盘抗倾覆力作用点至地面的距离； f地基土与基础面的摩擦系数，ftg； 基础底面计算容重，kN/m3；,（4）卡盘实际长度 上卡盘的实际长度l应为计算长度l1加上卡盘位 置处的电杆直径D， 即：,解得,式中 m被动土压系数；,29,（三）带上、下卡盘倾覆基础 1、加下卡盘的条件 当电杆受总的水平荷载过大，致使加装的上卡盘长度较大，卡盘结构不合理时，可加装下卡盘，如图1110C 。,2、上、下卡盘抗倾覆力的计算,SJ不带卡盘时抗倾覆力,式中 PJ上、下卡盘共同承担的倾覆力,30,3、上下卡盘长度的计算,上卡盘,下卡盘,PJ由上、下卡盘共同承担,取MB=0,得 上卡盘

13、抗倾覆力,取MA=0,得 下卡盘抗倾覆力,PJ,PJ,31,（四）卡盘的强度计算,（1）卡盘承受的荷载,承受匀布荷载：,以上卡盘为例,弯矩（卡盘应承受双向弯矩）：,（2）内力,剪力：,图 11-13,32,式中 M设计弯矩； l卡盘实际长度； D卡盘位置处电杆的直径。,（3）卡盘的配钢筋计算,式中 h0卡盘有效高度； fy钢筋强度设计值； 0.875根据经验确定的内力臂系数。,纵向受力钢筋,33,箍筋,当设计剪力V0. 7ftbh0时，按构造要求配置箍筋。否则按下式配置箍筋。,式中 n在同一截面内箍筋的肢数； Asv1单肢箍筋的截面面积； S沿卡盘长度方向上箍筋的间距； V设计剪力； ft混凝土抗压强度设计值； fyv箍筋抗拉强度设计值。,34,钢管杆基础和有些窄基铁塔基础做成整体式基础。 整体式基础按倾覆基础计算的条件是：,当不满足此条件，不能按倾覆基础计算，请特别注意！,式中 h0基础埋深 B基础宽度,二、窄基铁塔基础的倾覆稳定计算,35,1.无阶梯型倾覆基础,图1114整体式倾覆基础,36,如11-14a图,抗倾覆力有: (1)土的极限抗倾覆力:SJ=x2 - x1 (2)由x1产生侧面摩擦力:x1f (3)由 x2产生侧面摩擦