杆塔基础设计(第7章)(二)

第第44节节铁塔基础上拔稳定性计算铁塔基础上拔稳定性计算一、铁塔基础上拔稳定性概述一、铁塔基础上拔稳定性概述二、用二、用剪切法剪切法计算上拔稳定计算上拔稳定三、用三、用土重法土重法计算上拔稳定计算上拔稳定一、铁塔基础上拔稳定性概述（一）适用条件（一）适用条件基础上拔稳定性计算，应根据抗拔土体的状态，分别采用基础上拔稳定性计算，应根据抗拔土体的状态，分别采用剪切法剪切法和和土重法土重法。。剪切法剪切法适用于适用于原状抗拔土体原状抗拔土体，，土重法土重法适用于适用于回填抗拔回填抗拔土体土体。处于天然结构状态的黏性土、经夯实达到天然状态。处于天然结构状态的黏性土、经夯实达到天然状态密实度的砂类回填土，称为原状土体。对于密实度的砂类回填土，称为原状土体。对于剪切法剪切法计算的计算的主要基础类型，如主要基础类型，如有机扩型和掏挖型基础有机扩型和掏挖型基础（如图）（如图）。回填。回填抗拔土体的基础有抗拔土体的基础有装配式、浇制式以及拉线盘装配式、浇制式以及拉线盘（如图）（如图）等，可采用土重法来计算。等，可采用土重法来计算。原状抗拔土体的类型原状抗拔土体的类型:(:(a)(ba)(b))机扩型机扩型(c)(c)掏挖型掏挖型回填抗拔土体的类型回填抗拔土体的类型:(:(a)(ba)(b)(c))(c)装配式基础装配式基础((d)(e)(fd)(e)(f))浇制式基础浇制式基础((h)(ih)(i))拉线基础拉线基础预制混凝土基础金属基础角锥支架基础主材锚入型底脚螺栓锚固型（二）影响土体抗拔力的附加因素（二）影响土体抗拔力的附加因素1.1.设计水平力对抗拔力的影响设计水平力对抗拔力的影响对基础底板与柱刚性连接的独立基础，当承受上拔力时对基础底板与柱刚性连接的独立基础，当承受上拔力时同时伴有同时伴有横向水平力作横向水平力作用时，致使土体抗拔力降低。用时，致使土体抗拔力降低。2.2.基础底板坡度的影响基础底板坡度的影响基础底板的开展角对土体的抗拔力有一定的影响基础底板的开展角对土体的抗拔力有一定的影响底板开展角底板开展角3.3.相邻基础的影响相邻基础的影响相邻基础间距（根开）小，同时承受相邻基础间距（根开）小，同时承受上拔力上拔力时的抗拔土时的抗拔土体，当相邻基础承受上拔力之差小于体，当相邻基础承受上拔力之差小于2020％时，设计必须％时，设计必须考虑其对土体抗拔力的影响。考虑其对土体抗拔力的影响。两相邻上拔基础计算简图两相邻上拔基础计算简图4.4.临界埋置深度临界埋置深度当基础受上拔力时，上拔稳定性受到破坏、拔起。如果当基础受上拔力时，上拔稳定性受到破坏、拔起。如果基础埋得较深时，下面的土体不会被整体破坏，因此，基础埋得较深时，下面的土体不会被整体破坏，因此，工工程上将土体整体破坏的极限计算深度程上将土体整体破坏的极限计算深度，称为，称为临界深度临界深度hhcc。。临界计算深度与带底板基础的相对深度临界计算深度与带底板基础的相对深度有关（有关（hhii为为基础计算深度，基础计算深度，DD为基础底板直径），并与土壤的物理力为基础底板直径），并与土壤的物理力学特性有关。按剪切法和土重法计算时，临界深度学特性有关。按剪切法和土重法计算时，临界深度hhii也不也不相同。按照相同。按照东北电力设计院实验研究结果东北电力设计院实验研究结果，列于表中。，列于表中。ihD临界深度hc土重法土重法hhcc土壤的种类土壤的种类按剪切法按剪切法hhcc圆形底板圆形底板方形底板方形底板碎石、粗中砂（密实碎石、粗中砂（密实的～稍密）的～稍密）4.0D~3.0D4.0D~3.0D2.5D2.5D3.0B3.0B细、粉砂（密实的～细、粉砂（密实的～稍密的）稍密的）3.0D~2.5D3.0D~2.5D2.5D2.5D3.0B3.0B粘土（坚硬的～可塑粘土（坚硬的～可塑的）的）3.5D~2.5D3.5D~2.5D2.0D2.0D2.5B2.5B粘土（可塑的）粘土（可塑的）2.5D~1.5D2.5D~1.5D1.5D1.5D2.0B2.0B粘土（软塑的）粘土（软塑的）2.5D~1.5D2.5D~1.5D1.2D1.2D1.5B1.5B剪切法认为剪切法认为，原状土体中的基础受上拔力时，原状土体，原状土体中的基础受上拔力时，原状土体破裂面上产生的极限抗剪力的垂直分量，即为破裂面上产生的极限抗剪力的垂直分量，即为极限抗拔力极限抗拔力。。根据极限抗拔力与基础承受的上拔力平衡原则根据极限抗拔力与基础承受的上拔力平衡原则，可校核基，可校核基础的上拔稳定性。础的上拔稳定性。二、用剪切法计算上拔稳定性（了解）..ffQAChAhTKKγγ+≤[phone]基础上拔稳定的计算基础上拔稳定的计算（（11）当）当时，基础承受的上拔力时，基础承受的上拔力TT应满足应满足0c≤hh（（22）当）当时，基础承受的上拔力时，基础承受的上拔力TT应满足应满足0chh≥()..ffcccQTAChAhDhhVKK⎧⎫⎡⎤≤++−−Δ+⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎩⎭πγγ2321120012104084γγff－基础的附加分项系数；－基础的附加分项系数；γγ11－原状土容重（－原状土容重（kN/mkN/m33））;;KK11、、KK22－上拔稳定安全系数，可查表－上拔稳定安全系数，可查表;;QQff－基础的自重；－基础的自重；∆∆VV00－－hh00～～hhcc范围内基础体积；范围内基础体积；AA11、、AA22－土壤的内摩擦角－土壤的内摩擦角φφ与相对深度与相对深度hh00/D/D的函数，可查图。的函数，可查图。（（33）对于原状抗拔土体的基础，当埋入软塑状态黏）对于原状抗拔土体的基础，当埋入软塑状态黏性土壤中，基础的上拔深度性土壤中，基础的上拔深度，除满足上，除满足上式，基础承受的上拔力式，基础承受的上拔力TT还应满足还应满足0chh≥()..ffcccQTAChAhDhhVKK⎧⎫⎡⎤≤++−−Δ+⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎩⎭πγγ2321120012104084CC－土壤的粘聚力－土壤的粘聚力ffQDCTKK≤+γ2128基础型式基础型式杆塔类别杆塔类别重力式基础重力式基础其他各种类型基础其他各种类型基础直线杆塔直线杆塔0.900.901.101.10耐张及悬垂转角杆塔耐张及悬垂转角杆塔0.950.951.301.30转角、终端及大跨越塔转角、终端及大跨越塔1.101.101.601.60土重法：计算上拔稳定时不考虑摩擦阻力，只计算基础本身自重及上拔倒截土锥台体的重力，以抵抗上拔力。倒截土锥体三、用土重法计算上拔稳定性（重点）土重法认为，当基础在受上拔力的作用下，基础带起一块有上移趋势的土，而基础的自重与上移土重之和，即为极限抗拔力。利用土重法计算回填抗拔土体上拔稳定性的计算简图如下铁塔基础铁塔基础拉线基础拉线基础底板开展角底板开展角刚性角刚性角（一）土重法适用的主要类型和要求（一）土重法适用的主要类型和要求（1）装配式基础适用于缺少砂、石和水的地区或严冬现场浇制混凝土有困难的线路，一般用于地下水位较深的塔位。1）预制混凝土基础。一般由基柱和底板两个单件在现场用螺栓或焊接组成整体。2）金属基础。塔腿主角钢延伸直接与金属底板连接，全部由角钢组成的基型。3）角锥支架基础。这种基型是由角钢组成的角锥形支架。通过槽钢或钢筋混凝土横梁用螺栓与钢筋混凝土板条连接成整体的钢或钢筋混凝土的混合结构。1）主材锚入型。该型基础将塔腿主角钢加长直接浇入混凝土中，并伸入基础底板。改型基础取消基柱配筋和地脚螺栓，可节省钢材，但施工较困难，故适用与荷载较大的转角塔基础。2）底脚螺栓锚固型。该型基础系将底脚螺栓直接浇入混凝土中。它适用于设计上拔力小或只承受下压力的基础，一般用于拉线塔的立柱基础。（2）现场浇筑的混凝土基础现场浇制的混凝土基础有塔腿主材锚入型和底脚螺栓锚固型。适用于现场附近有砂、石、水且施工条件好的塔位。（3）现场浇筑的钢筋混凝土基础这种基础是目前输电线路上使用最广泛的基型，由方形钢筋混凝土基柱和混凝土底板或钢筋混凝土底板构成。适用于现场附近有砂、石、水且施工条件好的塔位。1）混凝土底板型：刚性混凝土底板可采用阶梯形和角锥形。阶梯形可采用定型钢板，施工方便。角锥形可节省混凝土，但必须采用非定型钢板，施工麻烦。该型基础适用于荷载大、地基承载力高和运输条件方便的塔位。2）钢筋混凝土底板型：刚性混凝土底板可根据荷载大小采用平板形或阶梯形。该型基础适用于荷载大、地基承载力低和运输条件较困难的塔位。（4）拉线基础拉线基础是由工厂预制的钢筋混凝土构件、石材构件、现场浇制的混凝土和钢筋混凝土构成。1）拉线盘：拉线盘宜采用钢筋混凝土构件，也可以就地取材选用石材构件（图h）。拉线盘上平面以垂直于拉线或平行于地面布置，其长短边的长度比以2～3较适宜。拉线盘在工厂预制，具有质量好施工进度快等优点。2）浇制混凝土拉线基础（图i）：现场浇制的混凝土基础由于耗材多，施工麻烦和造价高等缺点，只适用于地下水位高，开挖基坑困难的塔位。（二）阶梯式基础上拔稳定应满足稳定安全条件（二）阶梯式基础上拔稳定应满足稳定安全条件的要求，即的要求，即()fETSfTVVVQ≤−Δ−+δγγγγ10γγff－基础的附加分项系数；－基础的附加分项系数；TT－作用于基础顶面的设计上拔力；－作用于基础顶面的设计上拔力；γγEE－水平力影响系数，根据水平力与上拔力的比值查表；－水平力影响系数，根据水平力与上拔力的比值查表；γγδδ11－基础刚性角影响系数；－基础刚性角影响系数；；；γγSS－土的计算容重；－土的计算容重；QQff－基础自重；－基础自重；VVTT－埋深－埋深hh00深度内土和基础的体积；深度内土和基础的体积；VV00－－hh00深度内基础的体积；深度内基础的体积；ΔΔVV－相邻基础重复部分土的体积－相邻基础重复部分土的体积.δγ=108δ045δγ=11δ≥045b1a铁塔上拔基础计算简图铁塔上拔基础计算简图（（11）当）当时，对于方形底板，有时，对于方形底板，有0c≤hh222T0004(2tantan)3=++VhBBhhαα222T0004(2tantan)43=++VhDDhhπαα2222Tccc0c4(2tantan)()3=+++−VhBBhhBhhαα2222Tccc0c4(2tantan)()43⎡⎤=+++−⎢⎥⎣⎦VhDDhhDhhπαα对于圆形底板，有对于圆形底板，有对于圆形底板，有对于圆形底板，有（（22）当）当时，对于方形底板，有时，对于方形底板，有0chh（三）（三）拉线盘(锚)上拔稳定性计算根据地质条件，拉线盘埋入土中的深度h0有两种情况，浅埋和深埋。hc回填土的临界埋深度。拉线盘计算简图（a）浅埋（b）深埋δ≥045（三）（三）拉线盘上拔稳定性计算拉线盘计算极限抗拔力必须满足上拔的稳定安全条件为sinfTSTVQγδγ≤+TT－作用于基础顶面的设计上拔力；－作用于基础顶面的设计上拔力；δδ－－拉线与地面的夹角，一般控制在拉线与地面的夹角，一般控制在VVTT－埋深－埋深hh00抗拔土的体积；抗拔土的体积；γγff－基础的附加分项系数；－基础的附加分项系数；γγSS－土的计算容重；－土的计算容重；QQ－拉线盘自重，（－拉线盘自重，（VVhh为拉线盘的体积，为拉线盘的体积，γγhh为混凝土的容重为混凝土的容重））hhQVγ=1、拉线盘上拔稳定计算δ≥0452、拉线盘水平方向的稳定验算在拉线水平力Nx的作用下，使拉线盘沿拉线方向水平移动，这时，拉线盘侧面产生被动土抗力tan(/)sxhtbγϕ=+2010452hh00－拉线盘埋设深度；－拉线盘埋设深度；tt－拉线盘的计算厚度；－拉线盘的计算厚度；bb－拉线盘的长边宽度；－拉线盘的长边宽度；γγSS－土的计算容重；－土的计算容重；ϕϕ－土的抗剪切角。－土的抗剪切角。sintansintanyTTfNTδβδβ===1此外，上拔力也产生水平抗力综合水平抗力及水平稳定安全条件为fxxxTNγ=+≥11第第55节节铁塔基础下压稳定性分析铁塔基础下压稳定性分析一、受下压力基础的种类一、受下压力