预埋地脚螺栓埋地深度计算规范及方法.docx

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预埋地脚螺栓埋地深度计算规范及方法

桅式结构-桅式结构

桅式结构-正文

　　由一根下端为铰接或刚接的竖立细长杆身桅杆和若干层纤绳所组成的构筑物，纤绳拉住杆身使其保持直立和稳定（图1）。

桅式结构

　　构造 　桅式结构由纤绳、杆身和基础组成。

　　纤绳 　纤绳层数一般随桅杆高度增大而加多，纤绳结点间距以使杆身长细比等于80～100左右为宜,可等距或不等距布置。

不等距布置时，宜从下到上逐层加大间距，使杆身各层应力大致相等，结构较为经济。

一般每层按等交角布置三根或四根纤绳，其倾角为30°～60°，以45°较好。

同一立面内所有纤绳可相互平行，每根纤绳有一地锚基础；或交于一点，共用一地锚基础。

纤绳常用高强镀锌钢丝绳，用花篮螺丝预加应力，以增强桅杆的刚度和整体稳定性。

　　杆身 　按材料可分为钢、木和钢筋混凝土结构。

钢结构杆身常采用单根钢管或组合构件，单根钢管可用无缝钢管或卷板焊接钢管。

组合构件为三边形或四边形空间桁架结构（图2）。

其弦杆和腹杆由角钢、圆钢、钢管或薄壁型钢制成,其中圆形截面风阻较小,采用较多。

对于四边形截面的桅杆要每隔一定高度布置横膈，以防截面变形。

组合构件之间常用焊接以简化构造。

为了便于制造、运输和安装，杆身可划分成若干等长度的标准节段，节段两端用法兰盘或拼接板相互连接。

节段长度根据所用材料、施工和经济条件确定。

木结构杆身采用单根圆木或组合木构件，用拼接钢板连接。

钢筋混凝土结构采用离心式灌筑的预制管柱构件，以法兰盘连接。

桅式结构

　　基础 　基础分杆身下面的中央基础和固定纤绳的地锚基础。

中央基础为圆的或方的阶梯形基础，承受杆身传来的力。

地锚基础承受纤绳拉力，有重力式、挡土墙式和板式。

重力式地锚依靠结构自重抵抗纤绳拉力，耗用材料较多。

挡土墙式地锚埋入地下，依靠自重、水平板上的土重，以及竖向墙板上的被动土压抵抗纤绳拉力。

板式地锚深埋土中，由与纤绳同向的拉杆和垂直于拉杆的钢筋混凝土板组成，地锚受拉时，板上产生被动土压抵抗纤绳拉力。

这种地锚比较经济。

在岩石地基中，地锚基础做成锚桩形式。

　　荷载计算 　见高耸结构。

　　静力计算 　桅杆结构是高次超静定的空间体系，杆身为承受轴向压力和横向力的弹性支座连续梁（见梁的基本理论），纤绳为斜拉于杆身的预应力柔索，纤绳与杆身连接的结点形成非线性支座，受力较为复杂。

常用的桅杆静力计算方法有两种：

弹性支座连续梁法和矩阵位移法。

　　弹性支座连续梁法 　一种简化的方法。

纤绳与杆身分别独立计算，利用每层纤绳的变形协调条件和结点平衡条件，分别计算各层纤绳拉力，结点位移和结点刚度。

然后按多跨弹性支座连续梁计算杆身，利用各结点支座的连续条件和平衡条件计算结点弯矩、结点反力和结点位移，再用结点反力重新计算每层纤绳，重复上述计算直至两次计算结果接近为止。

这种方法只适用于纤绳对称布置的结构。

　　矩阵位移法 　适用于纤绳任意布置的桅杆。

这种方法考虑空间荷载、纤绳结点的非线性特征、杆身轴向变形和扭转变形的影响，用矩阵位移法建立正则方程。

可把纤绳结点间的杆身作为梁单元，或把空间桁架的杆件作为杆单元，建立单元刚度矩阵，纤绳也作为特殊的有横向荷载的杆单元。

这两种方法都能反映纤绳和杆身的共同作用，满足其变形的连续条件。

后者较精确，但计算工作量也较大。

此外，还可考虑大位移的影响，对刚度矩阵不断作出修正，得到更为精确的结果。

采用矩阵位移法时，一般需编制标准程序，用电子计算机计算。

　　动力计算 　在风荷载或地震作用下，杆身和纤绳都发生振动，两者相互影响，使桅杆形成一个复杂的动力体系。

桅杆的自振周期和相应的振型，可按多自由度体系考虑空间振动进行计算，即将每层纤绳质量归并到该层结点上，与杆身合成一个集中质量，按力法或位移法列出桅杆自由振动方程，使方程的系数行列式为零，求得自振频率和相应的振型曲线。

　　刚度和稳定 　桅杆的刚度应根据工艺要求确定，根据静力计算得到的桅杆结点最大水平位移，一般不超过结点所在高度的百分之一。

　　桅杆的稳定分局部稳定和整体稳定。

局部稳定包括组合构件中压杆的稳定，单根钢管筒壁的压屈稳定，纤绳结点间杆身的偏心受压稳定等；局部稳定可依靠选用合适的横截面得到保证。

整体稳定有两种计算方法：

①将杆身作为多跨弹性支座压弯杆件，以结点位移为未知数，推导出结点平衡方程组，其系数是轴向力函数。

使方程组的系数行列式为零，从而求出桅杆整体稳定的临界力，临界力与实际力的比值为安全系数。

一般情况下，安全系数不小于1.5～2.5。

由于杆身的轴向力与外荷载不成正比关系，此法有一定误差。

②以前述矩阵位移法为基础，在解方程组时，以大于1的系数k乘外荷载作用在桅杆上，如迭代过程收敛，说明桅杆在这种荷载作用下保持整体稳定。

然后，再逐步增大k值,直到迭代过程发散为止。

发散前一次的k值,就是桅杆整体稳定安全系数。

　　桅杆的整体稳定与杆身纵向力和结点刚度有关，纵向力过大或结点刚度不足，容易失稳。

一些工程实践证明：

桅杆丧失整体稳定的原因,大多是结点刚度偏小,特别是中间结点刚度不足，造成杆身弯曲而产生附加弯矩，从而导致整体失稳。

若增加纤绳初应力，虽然能提高结点刚度，但同时会增加杆身纵向力。

因此，每一个桅杆结构方案都要通过分析比较，才能找出最合适的加强整体稳定和改善结构受力的措施。

　　桅杆安装 　分为整体安装和分散安装。

　　整体安装 　将杆身节段在安装点附近地面卧拼，在基础处设一桅杆支座铰，利用卷扬机和把杆，将桅杆绕支座铰整体竖起来。

对于较小的桅杆也可用起重机把杆起吊一次就位。

这种方法由于把拼装工作放到地面上进行，施工比较方便，质量易于保证，但需要增加起重设备，还要特别注意安全，避免在吊装过程中桅杆失稳。

　　分散安装 　利用爬行起重机或把杆将杆身节段和纤绳逐节由下向上安装，起重机或把杆附在杆身上，随着安装而升高。

另一种方法为倒装法,在地面设安装架,先装上段再装下段，逐段安装逐段顶升，并用临时纤绳保持稳定。

分散安装法设备简单、安全可靠，因此得到广泛采用。

资料简介（地脚螺栓锚固强度和锚板锚固深度计算（模板工程））,地脚螺栓的承载能力，是由地脚螺栓本身所具有的强度和它在混凝土中的锚固强度所决定的。

地脚螺栓本身的承载能力通常在机械设备设计时，根据作用于地脚螺栓上的最不利荷载，通过选择螺栓钢材的材质（一般用Q235钢）和螺柱的直径来确定；地脚螺栓在混凝土中的锚固能力，则需根据有关经验资料进行验算或作地脚螺栓锚固深度的计算。

在施工中．由于地脚螺栓在安设中常会与钢筋、埋设管线相碰，需改变深度时，或技术改造、结构加固中、也常需进行此类验算。

地脚螺栓埋地深度计算

有谁知道预埋地脚螺栓埋地深度计算规范及方法?

可以参考《钢结构设计手册》一书。

我没记错的话是否为15D或30D?

能否按实际作用力及混凝土性能计算必须的埋地深度?

按冲剪?

按握裹力或其它?

和混凝土的强度,锚拴的直径有关，一般可以按照20倍的直径取值，端部弯曲的部分取4d

但我想知道是这20D或30D的理论根据是什么?

为什么?

请不要说是经验总结呀等等,我想知道怎麽样从理论上证明是正确性.

在钢筋混凝土中，如果要钢筋发挥作用,比如受拉钢筋充分强度,需要钢筋在混凝土中要有足够的锚固长度.锚固长度不够,可能在钢筋没有屈服之前就被拔出来了.锚固长度与钢筋的屈服强度和混凝土等级相关.

锚栓也需要足够的埋深来保证它的锚固,在发挥作用时不会被拔出,发生所谓的锚固破坏,同样与锚筋的屈服强度和混凝土等级相关.

关于钢筋的锚固长度,可以参考一般的钢筋混凝土教科书和混凝土设计规范.

理论上也有大致的解释:

1.螺栓的fy=130/180（大概，没查规范），而不是钢筋的210和300。

你用这个数字算锚固长度，算出来就是20d,30d左右。

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2.另外一种解释：

螺栓的有效直径大概是0.7---0.9d，这样也可以减少锚固长度

说法2是我们一个总工说的，我认为基本上没道理。

我个人倾向于第一种说法。

比较同意地脚螺栓的锚固长度与钢筋的屈服强度和混凝土的强度等级有关，对于承受轴心压力和纵向弯曲双重作用的法兰连接的杆塔的地脚螺栓，当锚入C15级以及以上强度等级的Ⅰ级圆钢地脚螺栓，它的锚固长度不能小于直径的25倍！

并且它的下端还应设置弯钩或锚板等锚固措施来满足强度方面

提升机基础设计的几个问题

提升机房是煤矿地面生产系统的重要组成部分。

与井架并列为提升系统的重要建筑物。

随着煤矿生产能力的提高，以往单一的提升方式已不能满足现代企业生产的需要，逐步发展到多轮、多绳的提升方式。

提升钢绳的拉力也随之增大，作用在提升机基础上的拉力也越来越大。

以往单绳提升机仅靠基础自重即可满足提升机的稳定要求。

基础也可按构造要求做成素混凝土基础。

现在大型矿井中采用的多绳提升机，则仅凭提升机部分的基础自重远远满足不了基础稳定的要求。

需要扩大基础的配重或另采用其它锚固的技术措施。

对提升机基础的设计提出了新的问题和新的要求，也越来越受到工程技术人员的重视。

1提升机基础的受力分析

1.1提升机钢绳拉力的确定

斗式提升机钢绳一端与提升容器箕斗或罐笼相连，另一端与提升机滚筒相连。

通过支撑井架与提升机基础形成力的平衡系统。

因此，提升机钢绳荷载可按井架中钢绳荷载确定，具体如下：

1）正常工作时提升机钢绳荷载（Qk）标准值：

按《矿山井架设计规范》GB50385-2006中第4.1.3条计算。

2）断绳时提升机钢绳荷载（Ak）标准值

对于单绳提升，其中一根钢绳上为断绳荷载，另一根为2倍正常工作荷载；

对于多绳提升，其中一侧为所有钢绳的断绳荷载，另一侧为所有钢绳的0.33倍断绳荷载。

1.2提升机设备与基础间传力

一般设备厂家提供提升机基础的相关资料，与结构相关的有：

设备力的作用点及大小、预留洞、套管、螺栓及型钢抗剪键等。

由图示知：

提升机是通过螺栓受拉，型钢抗剪键受剪将水平力传递到基础上。

提升机基础从整体上看，为大块式基础。

其计算模型为刚体，基础各部分之间基本没有相对变形，应力水平低，一般可不进行整体强度计算。

70年代某厂红旗

牌压缩机装配式基础表面钢筋应力测定仅为70~140N/cm2[1]。

对于体积大的混凝土基础为了防止施工混凝土水化热形成内外温差，导致温度裂缝，一般要求基础表面配置构造钢筋。

但是在提升机设备与混凝土基础间的直接作用力的部分，应力集中现象明显，需要进行计算和配筋，往往设计人员容易忽略。

主要为以下两个部位：

螺栓垫板处基础混凝土局部承压、型钢抗剪键埋入混凝土的部分。

这两个部位为提升机传力给基础的关键部位，设计中应对提升机基础的局部应力和配筋计算引起高度重视。

以下分别对这两部分详细讨论。

1.2.1混凝土局部承压

一般螺栓由厂家提供，要求土建专业在相应的位置埋设钢套管，提升机的螺栓上的拉力是通过螺帽对混凝土的局部承压传递到混凝土基础上。

混凝土局部的受力模式类似于带端板的锚栓。

在基础混凝土中沿450扩散形成一个锥形破坏面。

为了避免发生脆性破坏，可加长螺栓以形成更大的锥形破坏面，或者在螺栓周边混凝土中配置受拉钢筋，使的螺栓的拉力全部或部分由受拉钢筋传递下去。

此时要求受拉钢筋在锥形破坏面内和下部基础中的长度都不小于钢筋的抗拉锚固长度。

螺帽垫圈下混凝土中的局部压应力非常集中，为防止混凝土局部压碎，应对此部分混凝土配置间接钢筋加以约束，具体计算及构造要求参见《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中相关章节的要求。

厂家提供的预埋钢套管与内部螺栓之间的空隙比较大，参考预应力钢筋的锚具端头锚固的构造要求，宜在基础混凝土中设置与钢套管焊接的预埋钢垫板。

钢垫板的尺寸以不大于螺栓端头的预留洞的宽度为宜。

设置钢垫板的好处在于可将压应力进一步扩散，降低套管周边混凝土的应力水平。

1.2.2型钢抗剪键

提升机底座前的型钢抗剪键是传递水平力的重要构件。

以往大多由设备厂家提供规格尺寸。

埋入