论文部分内容阅读
摘要：随着社会的发展与进步，我们越来越重视高压电力线路钢管塔基础的设计，高压电力线路钢管塔基础的设计对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍高压电力线路钢管塔基础的设计的有关内容。
关键词高压；电力；钢管塔；基础；设计；荷载；计算；
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：
引言
单柱钢管塔是一种新型输电线路杆塔, 它彻底改变了传统铁塔的结构型式, 塔身为锥度钢管, 与基础法兰连接, 具有强度高、占地省、造型美、安装快捷等特点, 是适应现代电能输送需要, 特别是城市电网改造的理想产品。
一、基础荷载
这次使用的两基钢管塔, 一基为直线塔、一基为终端塔, 均无拉线, 且外型基本一致, 故对基础而言, 两基钢管塔基础受力基本相似。下面就实际设计中的单柱钢管终端塔为例加以说明。单柱钢管塔荷载计算相似于钢筋混凝土单杆的荷载计算 ( 钢管塔外形见图1 所示) , 实际设计中, 单柱终端塔底部最大弯矩M = 1 664. 793 kNm ,水平力P = 80. 896 kN, 钢管塔自重 N = 89. 180 kN。
图1钢管塔外形示意图
二、基础外型尺寸的确定
由于基础受力较大, 采用现浇钢筋混凝土阶梯式基础 ( 200 号混凝土Ⅰ级钢筋) 。钢管塔与基础采用法兰连接, 根据厂家提供资料, 法兰盘底部螺孔中心线直径为 1. 2 m, 外径为 1. 3 m, 考虑到法兰盘底部全部承力和混凝土的保护层, 基础第一阶面取1. 5 m×1. 5m正方形, 基础外型尺寸见图 2。t gA=1. 6/ 2. 2 , 刚性容许角 A= 36°, 所以满足构造要求。
图 2基础外形尺寸
三、地基承载力的验算
根据设计手册偏心荷载计算公式:
P max = ( N + Qf + Go) / A + ( M / N ) ,
式中: N ——下压力, 89 188 N;
Qf ——基础台阶以上, 土的自重 15 680 N/m3×30. 684 m3= 481 125 N ;
Go——基础自重, 23 976
N / m3×37. 345m3=895 384 N ;
M——基础承受弯矩, 1 664 793 Nm ;
W——基础底面对垂直力矩方向的形心轴的抵抗矩( 4. 7×4. 72) / 6= 17. 30 m3。
所以Pm ax= (89 180+ 481 125+ 895 384) / 4. 7×4. 7+ 1 664 793/ 17. 30= 162 582 N / m2<1. 2×147 000 N / m2。
四、基柱正截面強度计算
基础在最大弯矩和压力作用下, 属于大偏心受压构件, 故其配筋采用对称配置, 截面实际受力图与双筋梁很相似(受力图如图 3 所示) 。
图 3受力图
a) 受拉区混凝土不参加工作, 拉力全部由受拉钢筋承受;
b) 纵向钢筋截面积由受拉区钢筋截面积决定。根据设计手册受弯基柱正截面强度计算公式纵向受拉钢筋截面积:
受拉区选择 14 根直径 30 mm 钢筋, 实际截面积Ags= 14×7. 069= 98. 966cm2, 误差约 2 % < 5% , 故满足正截面强度要求。实际配筋如图 4 所示。
图 4实际配筋图
五、抗倾覆验算
钢管塔基础的抗倾覆验算, 不同于铁塔基础的上拔力验算, 也不同于钢筋混凝土单杆的抗倾覆验算, 钢管塔基础在弯矩M和水平力P的作用下, 将发生绕O 点的倾覆 ( 见图 2a) 。故抗倾覆安全系数:
所以满足抗倾覆要求。
六、基础配筋
见图 5 所示。
图 5基础配筋图
结束语
钢管塔刚在我国部分地区开始使用, 随着电网的发展, 尤其是城网的发展, 钢管塔必将在线路工程中大量使用, 在以后的工作中还将遇到各种类型的钢管搭基础设计, 所以要不断总结经验, 并深入到施工、生产实际中, 努力提高设计水平。
参考文献
[1]张殿生 . 电力工程高压送电线路设计手册 [ M ] . 北京: 水利电力出版社, 2011. 535-682.
[2]严继中, 陶林敖等 . 钢筋混凝土与砖石结构 [M] . 北京: 中国建筑工业出版社, 2008. 44-178.
[3]沈克仁 . 地基与基础 [M] . 北京: 中国建筑工业出版社,2010. 91-131.
关键词高压；电力；钢管塔；基础；设计；荷载；计算；
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：
引言
单柱钢管塔是一种新型输电线路杆塔, 它彻底改变了传统铁塔的结构型式, 塔身为锥度钢管, 与基础法兰连接, 具有强度高、占地省、造型美、安装快捷等特点, 是适应现代电能输送需要, 特别是城市电网改造的理想产品。
一、基础荷载
这次使用的两基钢管塔, 一基为直线塔、一基为终端塔, 均无拉线, 且外型基本一致, 故对基础而言, 两基钢管塔基础受力基本相似。下面就实际设计中的单柱钢管终端塔为例加以说明。单柱钢管塔荷载计算相似于钢筋混凝土单杆的荷载计算 ( 钢管塔外形见图1 所示) , 实际设计中, 单柱终端塔底部最大弯矩M = 1 664. 793 kNm ,水平力P = 80. 896 kN, 钢管塔自重 N = 89. 180 kN。
图1钢管塔外形示意图
二、基础外型尺寸的确定
由于基础受力较大, 采用现浇钢筋混凝土阶梯式基础 ( 200 号混凝土Ⅰ级钢筋) 。钢管塔与基础采用法兰连接, 根据厂家提供资料, 法兰盘底部螺孔中心线直径为 1. 2 m, 外径为 1. 3 m, 考虑到法兰盘底部全部承力和混凝土的保护层, 基础第一阶面取1. 5 m×1. 5m正方形, 基础外型尺寸见图 2。t gA=1. 6/ 2. 2 , 刚性容许角 A= 36°, 所以满足构造要求。
图 2基础外形尺寸
三、地基承载力的验算
根据设计手册偏心荷载计算公式:
P max = ( N + Qf + Go) / A + ( M / N ) ,
式中: N ——下压力, 89 188 N;
Qf ——基础台阶以上, 土的自重 15 680 N/m3×30. 684 m3= 481 125 N ;
Go——基础自重, 23 976
N / m3×37. 345m3=895 384 N ;
M——基础承受弯矩, 1 664 793 Nm ;
W——基础底面对垂直力矩方向的形心轴的抵抗矩( 4. 7×4. 72) / 6= 17. 30 m3。
所以Pm ax= (89 180+ 481 125+ 895 384) / 4. 7×4. 7+ 1 664 793/ 17. 30= 162 582 N / m2<1. 2×147 000 N / m2。
四、基柱正截面強度计算
基础在最大弯矩和压力作用下, 属于大偏心受压构件, 故其配筋采用对称配置, 截面实际受力图与双筋梁很相似(受力图如图 3 所示) 。
图 3受力图
a) 受拉区混凝土不参加工作, 拉力全部由受拉钢筋承受;
b) 纵向钢筋截面积由受拉区钢筋截面积决定。根据设计手册受弯基柱正截面强度计算公式纵向受拉钢筋截面积:
受拉区选择 14 根直径 30 mm 钢筋, 实际截面积Ags= 14×7. 069= 98. 966cm2, 误差约 2 % < 5% , 故满足正截面强度要求。实际配筋如图 4 所示。
图 4实际配筋图
五、抗倾覆验算
钢管塔基础的抗倾覆验算, 不同于铁塔基础的上拔力验算, 也不同于钢筋混凝土单杆的抗倾覆验算, 钢管塔基础在弯矩M和水平力P的作用下, 将发生绕O 点的倾覆 ( 见图 2a) 。故抗倾覆安全系数:
所以满足抗倾覆要求。
六、基础配筋
见图 5 所示。
图 5基础配筋图
结束语
钢管塔刚在我国部分地区开始使用, 随着电网的发展, 尤其是城网的发展, 钢管塔必将在线路工程中大量使用, 在以后的工作中还将遇到各种类型的钢管搭基础设计, 所以要不断总结经验, 并深入到施工、生产实际中, 努力提高设计水平。
参考文献
[1]张殿生 . 电力工程高压送电线路设计手册 [ M ] . 北京: 水利电力出版社, 2011. 535-682.
[2]严继中, 陶林敖等 . 钢筋混凝土与砖石结构 [M] . 北京: 中国建筑工业出版社, 2008. 44-178.
[3]沈克仁 . 地基与基础 [M] . 北京: 中国建筑工业出版社,2010. 91-131.