铁塔基础计算

铁塔基础设计 在 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 设计时根据具体情况进行分类规划。 一般分四类： 粘土坚硬 粘土碎石 严重风化岩等  C1 粘土硬塑  C3 粘土可塑  C5 粘土软塑  C7 特殊地质、地形应区别对待。如：未风化的岩石、有河流的河套地段、有较高洪水位的塔位、有较厚层的粘土地带、地下水位高施工困难地带等等 根据地质地形条件和铁塔种类设计相应的基础。 目前常用的基础形式是现场浇注的台阶式钢筋混凝土基础。 台阶一般两阶或三台阶常用。 基础尺寸的预设定根据作用力大小确定，我们设计是66、110千伏且单回路线路，设计的铁塔基础作用力不大，主柱的宽度直线塔600，耐张塔600或800. 选择台阶尺寸时要注意、台阶高度和伸出长的比值一定大于等于1，等于1是45度，“刚性角”因为基础底板不配钢筋不能使混凝土基础受拉。 常用的台阶尺寸最底层的采用300，其他台阶高度按计算和构造要求确定。 设计基础时已知条件 铁塔基础作用力：上拔力、下压力、水平力； 地质条件  地耐力、地下水位、冻结深度、 设计的过程是试凑法、事先给定尺寸、验算不满足要求重新选择尺寸、反复几次最后达到目的。 上拔稳定计算 上拔稳定计算、根据抗拔土体的状态分别采用剪切法和土重法。 剪切法适用于原状土体；土重法适用于回填抗拔土体。 我们经常采用的是钢筋混凝土台阶式基础是回填抗拔土体，计算应用土重法。下面介绍土重法计算。 土重法中几个常用参数在“送电线路基础设计技术规定”附表： 序号 土名及状态 临界 深度 计算容重 （KN/m3） 上拔角 （度） 备注 1 砂类土（稍密~密实） 3.0B 粗中砂 17 28   细砂 16 26 粉砂 15 22 2 粘性土（坚硬~硬塑） 2.5B 17 25   3 粘性土（可塑） 2.0B 16 20   4 粘性土（软塑） 1.5B 15 10               注：位于地下水以下土的计算容重按8~11取用。 混凝土重度24 KN/m3, 位于地下水以下混凝土的计算重度按12 KN/m3取用。 （插图1） 自立式铁塔基础上拔稳定： rfTE≤rErs(Vt-△Vt-Vo)+Qf rf-基础附加分项系数 直线塔1.1；耐张、转角塔1.6 TE-上拔力 ht-基础埋深  m Vt-ht深度内土和基础的体积 m3 △Vt-相邻基础影响的微体积 rE-水平力影响系数( rs-基础底板以上土的加权平均重度 Vo-深度内的基础的体积 m3 Qf-基础自重力 Qf =基础体积*混凝土重度 Vt（基础体积）=ht（B2+2Bhttanα+4/3 ht2tan2α） △Vt=(B+2httanα-L)2/24tanα(2B+L+4httanα) L-基础跟开 m 基础下压计算 1.当轴心荷载作用时应符合式： P≤fa/rrf P-基础底面处的平均压力设计值  Kpa fa-修正后的地基承载力 rrf-地基承载力调整系数 0.75 B-基础宽度 m 2.当偏心荷载作用时应符合式： Pmax≤1.2fa/rrf 基础底面的压力计算 当轴心荷载作用时应符合式： P=(F+rGG)/A F-上部结构传至基础顶面的竖向压力设计值  KN G-基础自重和基础上的土重    KN A-基础底面面积  m2 rG-永久荷载分项系数，对基础有利时，宜取rG = 1.0，不利时应取rG =1.2。 当偏心荷载作用时应符合式： Pmax=(F+rGG)/A+Mx/Wy+My/Wx Pmin=(F+rGG)/A-Mx/Wy-My/Wx Mx、My-作用于基础底面的X和Y方向的力矩设计值  KN.m Wx、Wy-基础底面绕X和Y轴的抵抗矩  m3 地基承载力计算 当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，地基承载力按下式计算： fa=fak+ηbr(B-3)+ ηdrs(ht-0.5) fa -修正后的地基承载力  Kpa    （Kpa相当于KN/m2） fak –地基承载力特征值，按《技术规定》附录E确定 Kpa ηb、ηd-基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别在《架空送电线路基础设计技术规定》DL/T 5219-2005 35页查表7.2.2承载力修正系数； r-基础底面一下土的天然重度，地下水位以下取浮重度 一般取r=11KN/m3 rs-基础底面以上土的加权平均重度有地下水位以下取浮重度 一般取11KN/m3 B-基础底面宽度，当基宽小于3m时按3m取值，大于6m时按6m取值 钢筋混凝土基础主柱正截面承载力计算 钢筋混凝土矩形截面双向偏心受拉（双向拉弯）构件，其截面为双向对称配筋时，纵向钢筋截面面积按下式计算： （插图2） Ag=(T+2*Mx/Zx+2*My/Zy)*1.1/Rg Agy=(T*Ny/N+2*My/(Nx*Zy)+Mx/Zx)*2*1.1/Rg Agx=(T*Nx/N+2*Mx/(Ny*Zx)+My/Zy)*2*1.1/Rg Ag-正截面的全部纵向钢筋截面面积  m2； Agx、 Agy-分别为正截面平行X轴和Y轴两侧钢筋的截面面积m2； T-作用于计算截面上的纵向拉力 KN； Mx-平行于X轴方向的力矩  KN.m； Mx=Hxhi My-平行于y轴方向的力矩  KN.m； MY=HYhi Zx-平行与Y轴两侧纵向钢筋的截面面积重心间距（m）； Zy-平行与X轴两侧纵向钢筋的截面面积重心间距（m）； N-截面内纵向钢筋总根数； Nx-平行与X轴方向一侧钢筋根数； Ny-平行与Y轴方向一侧钢筋根数； 基础计算例题 上拔稳定计算 （插图3） 铁塔基础作用力 上拔力    T=161 KN  下压力    N=220  KN    垂直线路方向水平力  Hx=18  KN    顺线路方向水平力    Hy=2  KN 基础跟开L=3.008  m  基础埋深 H=2.4 m  荷载调整系数rf=1.6  地质 粘土可塑  r=16 KN/m3  α=20o  tanα=0.364 混凝土重度rh=24  KN/m3 Vt=ht（B2+2Bhttan2α+4/3 ht2tan2α） Ht=2.1m  B=2 m      Vt=2.1*(22+2*2*2.1*0.364+4*2.1*2.1*0.364*0.364/3) =16.45  m3 △Vt=(B+2httanα-L)2/24tanα(2B+L+4httanα) =(2+2*2.1*0.364-3.008)2*(2*2+3.008+4*2.1*0.364)/(24*0.364) =0.27*10.06/8.736 =0.31 Vo=1.7*0.6*0.6+1.4*1.4*0.4 =1.396 rfTE=1.6*161=257.6 (Vt-△Vt-Vo)+Qf=16.45-0.31-1.396=15.744 15.744*16+2.668*24=315.936> rfTE=257.6 满足要求。 基础下压计算 当偏心荷载作用时应符合式： Pmax≤1.2fa/rrf          地基承载力fak=150  Kpa (KN/m2) rrf-地基承载力调整系数 0.75 Pmax=(F+rGG)/A+Mx/Wy+My/Wx Pmin=(F+rGG)/A-Mx/Wy-My/Wx F=220  KN G-基础自重和基础上的土重 G=2.668*24+(2*2*2.1-1.396)*16=176  KN Mx=Hx*2.6=18*2.6=46.8  KN.m My=Hy*2.6=2*2.6=5.2    KN.m Wx= Wy=bh2/6=2*2*2/6=1.333  m3 Pmax=(220+1.2*176)/2*2+46.8/1.33+5.2/1.33 =107.8+35.18+3.9=146.88  KN/m2< fa=150 Kpa  KN/m2 不用调整地基地耐力满足要求，如不够按基础宽和埋深调整地耐力后乘以1.2，仍不够加大基础尺寸，重新计算，直至满足为止。 如果地基承载力fak=100  KN/m2<146.88 fa=fak+ηbr(B-3)+ ηdrs(ht-0.5) =120+0.3*16*（3-3）+1.6*16*（2.4-0.5）=148.8 1.2fa/rrf=1.2*168.64/0.75=202.37>146.88满足要求 Pmin=(220+1.2*176)/2*2-46.8/1.33-5.2/1.33 =107.8-35.18-3.9=68.72  KN/m>0满足要求。 如果小于0、说明基础底板出现拉应力，加大基础尺寸，重新计算，直至满足为止。 钢筋混凝土基础主柱正截面承载力计算 铁塔基础作用力 上拔力    T=161 KN  下压力    N=220  KN    垂直线路方向水平力  Hx=18.1  KN    顺线路方向水平力    Hy=2  KN 采用Q235 计算强度Rg=210 N/mm2=210000 KN/m2 N=12  Nx= Ny=4 Zx= Zy=0.51 m Mx=18.1*1.9=34.39  KN.m My=2*1.9=3.8    KN.m Ag=(T+2*Mx/Zx+2*My/Zy)*1.1/Rg =(161+2*34.39/0.51+2*3.8/0.51)*1.1/210000 =0.0016278 m2=16.278  Cm2 Agy=(T*Ny/N+2*My/(Nx*Zy)+Mx/Zx)*2*1.1/Rg =[(161*4/12+2*3.8/(4*0.51)+34.39/0.51)]*2*1.1/210000 =0.001308 m2=13.08Cm2 Agx=(T*Nx/N+2*Mx/(Ny*Zx)+My/Zy)*2*1.1/Rg =[(161*4/12+2*34.39/(4*0.51)+3.8/0.51)]*2*1.1/210000 =0.0009935m2=9.935cm2 钢筋选择 Ad=13.08/4/2=1.635cm2  ф16  F=2.01cm2 “架空送电线路基础设计技术规定”DL/T 5219-2005规定受弯构件一侧纵向钢筋最小配筋0.236% （45*ft/fy 45*1.1/210=0.236） 4*2.01=8.04  配筋率=8.04/60/60=0.2233%＜0.236% 应配ф18  F=2.54cm2  4*2.54=10.16  配筋率=10.16/60/60=0.282%＞0.236%满足要求