山区高压输电线路铁塔基础的边坡计算

!第#卷!第$期电!力!建!设%&’(#!!)&($!!*##$年$月!+’,-./0-1&2,/3&45./6-.0&47,8!*##$!收稿日期!*##$#=作者简介!刘慎之$BB$#!男!工程师!主要从事输电线路工程设计工作%山区高压输电线路铁塔基础的边坡计算刘慎之北京国电华北电力工程有限公司!北京市!##*###摘!要$!经过计算分析和多年的实践可以认为!按岩石抗剪面计算的山区高压输电线路铁塔基础的边坡数值每缺少F!其基础在原设计深度上加深#(F是可靠的做法%当对于缩短线路路径&节省工程造价&减少工程量&缩短工期有很大意义时!不妨主动设计+悬挂在峭壁上的子母基础,%#关键词$!输电线路’铁塔基础’边坡计算中图分类号!@A?L!文献标志码!:!文章编号!###?**$*##$##$##$##关于铁塔基础边坡山区高压输电线路铁塔基础主柱中心到山体边缘的水平距离被称为边坡(*)!对于按岩石抗剪面计算的基础!边坡数值由基础埋深的BL‘抗剪面再加一部分安全尺寸组成!在山体上达到图中所示点B或点=!点B或点=与基础中心G点的距离即设计中所说的边坡值%一般点=称为边坡点!点B为基础抗剪面的顶点!也是边坡的极限点%过去经常采用大幅度开山降基面!把塔位处的B个基础顶面的山体开成完整的塔基平面场地()%为了减少开方量!必须尽量减少临边坡基础与山体边缘的边坡值!从而达到减少开方高度&缩短工期&节省工程造价的目的%这样在工程中时常出现如图\*所示的基础边坡不满足原计算要求&基础岩体BL‘抗剪面缺少的现象%以前弥补边坡缺损的为法是!根据基面垂直高差来确定基础本体加深数值%如图\*中所示的型式!基面提高-!基底就加深-!基底仍与原设计深度一样!这样就有下面几点不合理-#如图所示!其缺少的只是不满足边坡要求的倒圆台的局部一角的+点点,间的抗剪曲面!即便是BL‘的山坡+点,间的抗剪曲面垂直高也只有-的Q*%*#如图*所示!其缺少的只是不满足边坡要求的倒圆台的+点点G点,间的抗剪曲面!其缺少的抗剪面也仅有+*平面,与+BL平面,间的倒圆台侧面积的QB多!而不是+*平面,与+BL平面,间的倒圆台侧面积的全部%#如果因为缺少上述*点的抗剪面而令基底仍与原正常设计深度一样!则使原开方后基面至减少开方基面之间即+*平面,与+BL平面,间#倒圆台的大部分抗剪曲面没有被设计采用%基础加深过多!增加了施工困难!最重要的是这样做并不是设计计算所需%图#岩石基础抗剪面垂直缺少断面图1图$岩石基础水平抗剪面缺少断面图结合工程实践中用加深基础深度来减少边坡值从而减少开方的方法!笔者写了文献(B)!文中总结了工程中的处理方法!并根据基础受力特性从理论做了假设-#基础按原设计锥度加深’*#加深后的基础抗剪面认为是正圆台’#假设山体坡度为BL‘%椐此粗略地推导了一个足够安全的简单关系*$*电!力!建!设第#卷式!即边坡缺少值8和相应基础加深值:之间的比值为Q*(9!即:T#(=8%在当时的线路工程中!当垂直方向或水平方向#每缺少F边坡!则其基础在原设计深度上加深#(F!以此方法作为设计工作代表在施工现场处理边坡问题的原则!至今近*#年!该工程运行正常%为了保护山区植被!必须减少对山体的开方!这就要求山地输电线路必须设计全方位长短腿铁塔以便适应山区地形%铁塔高低长短#腿的设计使一般塔位的地表不会再有大的山体开方!而仅对基坑中心\*F范围的地表加以清理!尽量做到+就地挖坑,的程度!这样就形成了另一种情况!如图所示%图与图*不同之处在于自然地形上的铁塔基础因适应山体地面的坡度而使各基础不仅有临坡一侧抗剪面的缺少!而且有临山体一侧抗剪面的增加!如图中所示左边岩体缺少而右边岩体增加%图%塔位高低基础断面图由于塔位山体地面是倾斜向上的!在工程实践中所增加的抗剪面面积取为地面处抗剪弧长与增加高度乘积之半来计算!但为了可靠地利用其增量!工程中其增加的抗剪高度最大值不超过基础正常抗剪埋深的Q*!即如图中=C.Q*%针对此情况!在文献(L)中叙述了这个观点!在当时的线路中也是这样实施的!一般情况下因为有内边抗剪面的增量!所以外边坡缺少#(9F以内时不再加深基础!而按正常基面基础设计!缺少#(9\(LF时才加深基础#(*\#(BF!#多年了工程运行正常%$边坡缺少与基础加深的计算比较目前工程设计中虽然尽量不开方或少开方!但把边坡点的平面作为基础计算基面!设计计算与图\*相同!把以+B点L点,基面计算的基础设置在当前的自然山地上!不顾及边坡的大小和山体的有利面对计算的影响!仍然采取以前办法弥补边坡的缺损!显然是不妥当的%下面假设一个倒圆台作为抗剪基础的抗剪体!按平面投影形状!假设底直径不变!按#(F的级差改变该倒圆台高度.!按倒圆台的一边被切掉#!!*!F的级差进行计算!由于.的增加!地表抗剪半径7也会增加!这样计算出表%表中!;为地表抗剪半径构成夹角’7为地表抗剪半径值’@为抗剪埋深’?R为边坡与半径比值’8为缺少的边坡值’@]为地表缺少的抗剪边弧长’A为缺少的抗剪边斜长’-为缺少的抗剪侧面积’:为倒圆台整体侧面积’-R为倒圆台整体侧面积增加值’B为倒圆台整体体积’BR为倒圆台整体体积增加值%表#边坡缺少抗剪埋深增加相应的抗剪面增减比较表编号;7@?R8@]A-:-RBBR;#B(#(#(#####==(=#(#$?($$?($;*#B(((#####??(?(*B=(=B9(?;#B(=(=(#####9$(=*(##*(=L=(#;B#B($($($#####*(*L(===(L=($;L#L(*B(*(#####L(?B$(B9(=?*(:9*(9*B(#(##(?L(#L(?9(BB(==(=#(#$?($$?($:*9*(9*B((#(?L(#9=(**(L*B(???(?(*B=(=B9(?:9*(9*B(=(=#(?L(L=(=L(=L(B9$(=*(##*(=L=(#:B9*(9*B($($#(?L(*?(#9(?=(#*(*L(===(L=($:L9*(9*L(*B(*#(?L(?(L*(9B=($L(?B$(B9(=?*(3*#(#B(#(##(L*(#9(9*(9($==(=#(#$?($$?($3**#(#B((#(L*(L$(#(#B(???(?(*B=(=B9(?3*#(#B(=(=#(L*($(=(*LL(=9$(=*(##*(=L=(#3B*#(#B($($#(L*(BL#(*=(B=?(?#*(*L(===(L=($3L*#(#L(*B(*#(L*(=#(9$(=9*#(#L(?B$(B9(=?*(CL(#BB(#(##(*L(##(LBB(*B**(==(=#(#$?($$?($C*L(#BB((#(*L(*(BB(L=*L($??(?(*B=(=B9(?CL(#BB(=(=#(*L(BL*(B(99*$(=9$(=*(##*(=L=(#CBL(#BB($($#(*L(=9*($*L(*(=#*(*L(===(L=($CLL(#BL(*B(*#(*L($(?L(L?(9L(?B$(B9(=?*(*#B*!第$期山区高压输电线路铁塔基础的边坡计算!!如果边坡只有#(?L7!则如:组数字所表示每加深#(F抗剪面积缺少B(\=($F*’如果边坡只有#(L7!则如3组数字所表示每加深#(F抗剪面积缺少($\*#(#F*’如果边坡只有#(*L7!则如C组数字所表示每加深#(F抗剪面积缺少**(\?(9F*%假设设计需要抗剪埋深*($F!需要抗剪倒圆台侧面积=(#F*!如果边坡不缺少!则如;行所表示的数值已能满足要求%如果此时边坡缺少!按缺少的数值便会有:&3&C组相应于加深后的半径及埋深算出的缺少抗剪面积和圆台整体面积%当边坡只有抗剪半径的#(?L!即缺少(#9F时!则缺少抗剪面积B(?F*!加深#(F后!整体增加了(F*%当边坡只有抗剪半径的#(L!即缺少*(F时!则缺少抗剪面积L(=F*!加深#(=F后!整体增加了*(#F*%同样!当边坡只有抗剪半径的#(*L!即缺少(=9F时!则缺少抗剪面积(=F*!加深#($F后!整体增加了L(=F*%各个增加值都大于缺少值!表明按照前面所述每缺少F边坡!其基础在原设计深度上加深#(F是可靠的做法%在正常设计时!对于边坡只有#(*L7即需要BF边坡却只留有F边坡#的极端状态!这时采用被称为+悬挂在峭壁上的子母基础,或称+主辅基础,不失之为一个可靠的方法%如果对于缩短线路路径&节省工程造价&减少工程量&缩短工期有很大意义!不妨主动设计此类型基础%%岩土组合掏挖基础如今山区地表的覆盖层不可能彻底清除!其厚度又常常介于(#\*(LF之间!正是基础抗拔受力设计的主要深度!如图B所示%在以往的工程处理中!当岩石部分的抗剪高度不小于(#F时!基础下半部按岩石掏挖基础抗剪公式计算!而基础上半部按土掏挖基础考虑&土重法计算!上下部分共同受力!各自承担的上拔作用力由岩土在基础有效埋深内的深度比例确定!由于岩石抗拔体计算出的+土掏挖底直径,是个不太规则的圆形!因此计算上部土掏挖体时将由下部岩石掏挖体计算出的+土掏挖底直径,乘折减系数#(9%其计算公式也是基础设计规定中的土掏挖和岩石掏挖两个计算公式的组合%尽管此时边坡的影响是抗拔土体积而不是抗剪侧面积的损失!但是对于边坡缺少的处理原则仍相同于前面所述%图’岩土组合掏挖基础断面图’参考文献()!刘树堂(输电杆塔结构及其基础设计(A)(北京-中国水利水电出版社!*##L((*)!胡国荣(输电线路基础(A)(北京-中国电力出版社!$$(()!唐国安!王贵年!杨元春(对L##千伏输电线路铁塔基础设计的几点改进建议(H)(电力建设!$9B$#-=9((B)!刘慎之(关于山区深浅基础的使用及基础抗剪面的计算(H)(电力建设!$$#$#-9*#((L)!刘慎之(浅谈高低腿铁塔的基础设计(H)(电力建设!*##9#-9*#((=)!刘天新!鲁先龙(输电线路原状土基础抗倾覆特性数值模拟研究(H)(电力建设!*##?!*9*#-=$((?)!程永锋!邵晓岩!朱全军(我国输电线路基础工程现状及存在的问题(H)(电力建设!*##*!*#-*B((9)!鲁先龙!程永锋(我国输电线路基础工程现状与展望(H)(电力建设!*##L!*=#-*L*?!B(($)!邢月龙!沈建国!周福元(掏挖式基础受力机理试验研究(H)(电力建设!*##9!*$*#-***=(!-&6)C2-+#-2/&’&EOW*32’01/00/&’*&?)3T&#’$2/&’2X&#’2/’83)20NAH!,)’MU,/K)/B/’.4#&5/2’9&3,MC,/’2=-)+3/+&?)3=’./’))3/’.C&1GN$G!K)/B/’.##*#!C,/’2#(*+,-./0-)!*,3&#.,+2-+#-2/&’2’$2’2-%0/0!20?)--2012’%%)2302&6)32/&’632+/+)//023)-/2I-)?2%,20-&6)D2-#)&E1&#’2/’�OW32’01/00/&’&?)3E&#’$2/&’+2-+#-2)$I20)$&’3&+F0,)23/’.23)2/03)$#+)$I%1!,)E&#’$2/&’$)6,0,&#-$I)2$$)$I%#G1&,)&3/./’2-$)0/.’$)6,GAE,)3)/02.3)20/.’/E/+2’+)&3)$#+),)-/’)3&#/’)!02D))’./’))3/’.+&0!3)$#+)?&3FD&-#1)2’$+&’03#+/&’0+,)$#-)!/1/.,$)0/.’2+63/123%2’$0)+&