铁塔基础计算与优化Word下载.docx

1、当偏心荷载作用时，除符合式上式要求外，尚应符合下列要求：Pmax1.2f Pmax作用于基础底面边缘的最大压应力标准值（N/m2）。下面以鼓型铁塔7718（18m）基础为例，在普通地质条件下（无地下水），以埋深为主控制条件，皆在刚好满足上拔力的条件下进行计算，讨论采用深埋与浅埋的优化设计结论。1、设计条件（土重法） A、控制气象条件如下： 气象条件项 目温度（）风速（m/s）冰厚（mm）最低气温-40最大风速-530覆冰10B、塔型：7718（18m），使用导线LGJ-240/40, 安全系数2.75，避雷线GJ-50, 安全系数3.75 ,转角60，根开5032m，经计算拉腿（仅考虑拉腿）标

2、准值（单位：kN）。上拔力: T=393.6，上拔力时X方向水平力:Tx=47.6，上拔力时Y方向水平力:Ty=2.2。下压力: N= 89.2，下压力时X方向水平力:Nx=10.0，下压力时Y方向水平力:Ny=21.6。C、地质参数: 土层数: 2 第1层： 土壤类型: 回填土，土层厚: 0.5m，土壤的计算容重: 15.0 kN/m3，土壤的计算浮容重:10.0 kN/m3，地基承载力标准值: 100.0 kN/m2，土壤的计算上拔角: 15.0 度。第 2 层： 粉土，土层厚: 5.0m，土壤的计算容重: 17.0 kN/m3，土壤的计算浮容重: 10.0 kN/m3，地基承载力标准值:

3、 170.0 kN/m2，土壤的计算上拔角: 25.0 度。混凝土的容重:22.0 kN/m3，钢筋混凝土的容重:24.0 kN/m3 。2、埋深3.2米的基础 采用台阶式基础（见图1）： 图1、上拔稳定计算: 上拔稳定设计系数: R1= 2.5 R2 = 1.5 TAT （ 393.6 kN399.655 kN ） 设计满足要求。、下压稳定计算: Pf （ 70.68 kN/m2210.8 kN/m2 ） Pmax1.2*f （99.18 kN/m2252.96 kN/m2）设计满足要求。单拉腿钢筋混凝土的体积：Vt=7.26m3 单基钢筋混凝土的体积： Vf=7.264=29.04m3（假

4、设四腿等大）。经配筋计算基础钢筋总重量：1070 （kg）。3、埋深2.85米的基础 采用台阶式基础（见图2）： 图2 TA T（ 393.6 kN 394.152 kN ） 设计满足要求。 P R （ 60.61 kN/m2 195.13 kN/m2 ）Pmax1.2*R （76.7kN/m2234.15kN/m2）设计满足要求。Vt=9.74m3 Vf=9.744=38.96m3（假设四腿等大）。984 （kg）。4、埋深2.45米的基础 采用深埋台阶式基础（见图3）： 图3 T （ 393.6 kN 397.81 kN ）P R （ 54.0 kN/m2 184.81 kN/m2 ） P

5、max 1.2*R （ 64.77 kN/m2 221.77 kN/m2 ）Vt=13.47m3 Vf=13.474=53.88m3（假设四腿等大）。698 （kg）。5、对比分析表1铁塔基础计算结果一览表 名称基础上拔抵抗力/kN需用混凝土/m3需用钢筋/kg底面宽度/m需挖深度/m需挖土石方量/ m3图1399.65529.0410702.83.2025.1图2394.15238.969843.32.8531.0图3397.8153.886983.62.4531.8通过以上几种不同埋深的基础计算对比可以得出：、在普通土质且基础上拔力基本相同的请况下，随着基础埋深的减小，混凝土的用量明显增多

6、，由于送电线路地处偏远的特点，混凝土量增多，也就会引起水泥、沙石和水的运输增多等一系列问题，这里虽然钢筋用量逐渐减小，但减量不明显，需挖土石方量在不考虑放坡的情况下也有增多的趋势，基础底面逐渐增大，送电线路工程多在野外或山区，大面积的开挖和大量的堆积土石方，势必增加植被破坏和水土流失，对环境将造成更大的破坏，在环境保护日益受到人们关注的今天，这一点更应该引起我们的重视。综合考虑，深度在可行的范围内，深基础比浅基础经济。、通过以上计算与分析，我们不难看出，对于正方形基础的不同埋深情况跟台阶式基础相同，这里就不在赘述。二、在复杂地质条件下，台阶式基础和正方形基础的优化以鼓型铁塔7735（18m）基

7、础为例，在有地下水的地段，采用台阶与正方形基础设计的方式，分别按照深埋与浅埋两种方式进行计算，得出的基础从深度、混凝土用量、钢筋用量方面进行比较，得到优化后的基础设计。1、 设计条件（土重法） 使用导线LGJ-150/25，地线GJ-35，转角60，上拔力327.95kN，下压力377.35kN，垂线40.1kN，根开4.9m。有地下水，水深-1.5m，基础钢筋混凝土的容重按14kN/m3计算，地基土的浮容重按10kN/m3计算。2、采用深埋正方形基础（见图4）：图4深埋正方形基础（水） 单腿钢筋混凝土的体积：Vt=0.80.83.8+2.62.60.5=5.81m3 Vf=5.814=23.

8、24m3（假设拉、压腿同体积） 单腿钢筋混凝土重（1.5m以下按含水层计算）：Qf=1.08822+（1.344+3.38）14=90.08kN 铁塔的上拔力：T=344.33kN327.95kN（满足上拔要求；经验算，也满足下压要求） 单基共需钢筋：G钢=1188.87kg 3、采用浅埋正方形基础（见图5）：图5浅埋正方形基础（水） Vt=222.5+330.7=16.3m Vf=16.34=65.2m3（假设拉、压腿同体积） 单腿钢筋混凝土重力（1.5m以下按含水层计算）：Qf=21.7+30.5=203.6kN T=329kN327.95kN（满足上拔要求；经验算，同时满足下压的要求）

9、单基需用钢筋：G钢=1210.50kg 4、采用深埋台阶形基础（见图6）。 图6深埋台阶形基础（水） Vt=11.33m3 Vf=45.32m3 T=344.43kN327.95kN（满足上拔要求） G钢=896.84kg 5、采用浅埋台阶形基础（见图7）。图7浅埋台阶形基础（水）Vt=15.86m3 Vf=63.44m3 T=332.246 kN 327.95kN（满足上拔要求） G钢=476kg 6、以上几种计算方法结果对比，见表2。表2铁塔基础计算结果一览表 基础形式图4深埋正方形23.241188.872.64.3图5浅埋正方形65.241210.503.2深埋台阶形45.32896.

10、843.03.7图6浅埋台阶形63.444764.02.4通过以上几种计算方法对比可以看出：、采用深埋正方形基础最节省混凝土，不节省钢筋，制模简单，需挖深度最深，较节省投资。、采用浅埋正方形基础，混凝土用量是深埋正方形基础的一倍左右，不节省钢筋，同等条件下不如浅埋台阶式基础，也不节省投资，所以不可取。、采用深埋台阶形基础跟深埋正方形基础各有利避，混凝土较多，制模较复杂，但节省钢筋，较节省投资。、采用浅埋台阶形基础最节省钢筋，需挖深度最浅，混凝土较多，制模较复杂，它适应于基础较难挖和地下水较高的地段，不节省投资。如流沙地质情况下，基础埋深每增加一公分，都会对施工带来相当大的困难，挖方随着深度的增

11、加成倍的增加，有些特殊情况下，不采取有效的施工方案根本就挖不下去，这种情况下势必要求把基础做的浅之又浅。三、结语 在无地下水的地段同形式基础宜采用深埋式基础，就深埋正方形基础和深埋台阶形基础而言，由于正方形基础底面大直接连与主柱之上，属柔性基础，所以底板需配钢筋网进行加强，造成钢筋用量大，但混凝土用量却大为减少，而台阶式基础的自身构造使其成为一个整体，属刚性基础，底面无需配筋，较节约钢筋，但混凝土量有所增加，两者各有利弊，可根据实际请况做相应得选择。在有地下水和较难挖的地带宜采用浅埋台阶式基础，具体情况具体对待。【参考文献】：1. GB 50061-97,66kV及以下架空电力线路设计规范2. DL/T 5092-1999, 110Kv500kV架空电力线路设计技术规程3. 电力工程高压送电线路设计手册