《輸電線路基礎》第6章-桿塔基礎-第四節(jié)-傾覆基礎的計算課件

1、第六章 桿 塔 基 礎 第四節(jié) 傾覆基礎的計算 第六章 桿 塔 基 礎 第四節(jié) 傾覆基礎的一、電桿傾覆基礎的計算 電桿傾覆基礎的作用是保證電桿在水平荷載作用下不傾覆。 抵抗傾覆保持電桿穩(wěn)定有三種方法： 圖6-4-1 電桿基礎傾覆穩(wěn)定計算簡圖 (a)無卡盤；(b)帶上卡盤；(c)帶上、下卡盤 (1)無卡盤，只靠電桿埋入地下部分的被動土壓力，如圖6-4-1(a)所示； 一、電桿傾覆基礎的計算 電桿傾覆基礎的作用是保證電桿在水平荷(2)除電桿埋人地下部分的被動土壓力外，在地面以下13埋深處加上卡盤，如圖11-8(b)所示； (3)除加上卡盤外，另加下卡盤，如圖6-4-1(c)所示。 1不帶卡盤傾覆基

2、礎的穩(wěn)定計算 不帶卡盤傾覆基礎計算簡圖如圖6-4-1(a)所示，無拉線單桿直線電桿在水平力作用下保持穩(wěn)定的條件為 (6-4-1) (6-4-2) 式中SJ基礎的極限傾覆力，kN； Mj基礎的極限傾覆力矩，kNm； S0桿塔水平作用力設計值總和，kN； H0S0作用點至設計地面處的距離，m； 基礎附加分項系數(shù)，按表111查取?；A的極限傾覆力矩可由土力學知識導出(參見圖6-4-1)。 被動土抗力 、 ，則 (2)除電桿埋人地下部分的被動土壓力外，在地面以下13埋深令 ，則 (6-4-3) (6-4-4) 被動土極限傾覆力矩為 (6-4-5) 由于 便得 令 將h2代人式(6-4-5)得 (6-4

3、-6) 將式(6-4-3)、式(6-4-4)代人式(6-4-6)得 (6-4-7) 令 ，并將 代人上式得(6-4-8) 令 可得極限抗傾覆力為 (6-4-9) 將h2代人式(6-4-5)得 (6-4-6) 將式(6-4-式中 m土壓力系數(shù)，kNm。，按表6-1-1取值； bJ基礎的計算寬度。 bJ的計算方法如下：(1)單柱電桿基礎的計算寬度為 (6-4-10) 式中b0基礎的實際寬度，對電桿b0等于電桿直徑D； K0基礎寬度增大系數(shù)，可計算求得，也可從表6-4-1中查?。?土壤側(cè)壓力系數(shù)，粘土取072，亞粘土或亞砂土取06，砂土取038。 式中 m土壓力系數(shù)，kNm。，按表6-1-1取值；b

4、表6-4-1 基礎寬度增大系數(shù)K0值 15303035土名粘土、粉質(zhì)粘土、粉土粉砂、細砂粘土粉質(zhì)粘土、粉土粗砂、中砂ht/b111.722.281.812.712.411.90101.652.161.732.562.281.8291.592.051.662.402.151.7481.521.931.582.232.021.6671.461.8l1.5l2.081.901.5761.391.701.441.931.771.4951.331.581.371.781.631.4141.261.461.291.621.5l1.3331.201.351.221.461.381.2521.131.231.

5、151.3l1.251.16l1.071.121.081.151.131.08081.051.091.061.121.101.07061.041.071.051.091.081.05表6-4-1 基礎寬度增大系數(shù)K0值 15303圖6-4-2 雙柱電桿基礎計算簡圖 (2)雙柱電桿。 如圖6-4-2所示， 當雙柱電桿中心距L25 b0時，某礎計算寬度為 (6-4-11) (6-4-12) 從式(6-4-9)可以看出，求得便可計算SJ，而 取上兩式中較小者。下面導出的求解方法： 取力的平衡式x=0，即 而極限抗傾覆力SJ應等于被動土抗力之和，即 (6-4-13) 圖6-4-2 雙柱電桿基礎計算簡圖

6、 (2)雙柱電桿。 如圖由式(6-4-7)和式(6-4-9)又可得 (6-4-14) 根據(jù)式(6-4-13)和式(6-4-14)可得出計算的三次方程式為 (6-4-15) 、已制成表格(見表6-4-2)，以便查用。 表6-4-2 、及值 0.100.78482.98.35.000.72011.859.10.250.77441.310.46.000.71811.669.00.500.76125.312.77.000.71611.379.01.000.74617.717.78.000.71511.289.22.000.73214.128.19.000.71411.099.33.000.72512.

7、637.810.000.71311.0109.14.000.72213.148.5由式(6-4-7)和式(6-4-9)又可得 (6-4-14)2帶上卡盤傾覆基礎的穩(wěn)定計算 加上卡盤的條件為 S0 SJ應加卡盤。 (1)上卡盤抗傾覆力的計算。加裝上卡盤后，令 (SJ1為加上卡盤后的綜合抗傾力)，取x=0，即 ，于是 因為 ，故得上卡盤抗傾覆力為 式中 基礎附加分項系數(shù)，按表6-1-4查?。?S0桿塔水平作用力設計值總和，kN； SJ基礎的極限傾覆力，kN。 設上卡盤抗傾覆力為Pk，加裝上卡盤前，有2帶上卡盤傾覆基礎的穩(wěn)定計算 加上卡盤的條件為 SSJ仍按式(6-4-9)式(6-4-15)計算，但

8、加上卡盤后SJ將變小，因此不能用無卡盤時的來計算值，而要用加上卡盤后的計算公式算出的值來計算。 加裝上卡盤后，令 ，(MJ1為加裝上卡盤后的總抗傾覆力矩)，即 (6-4-16) 式中MJ加裝上卡盤后桿腿部分土壤的抗傾覆力矩，仍用式(6-4-7)計算，但應按加裝上卡盤后的計算公式計算出的值計算值； Pk上卡盤抗傾覆力； y1上卡盤抗傾覆力作用點至地面的距離。 從圖6-4-1(b)中可以看出 因 故得 (6-4-17) SJ仍按式(6-4-9)式(6-4-15)計算，但加上卡盤(6-4-18) (6-4-19) 將式(6-4-17)、式(6-4-18)、式(6-4-19)、 代人式(6-4-16)

9、，并經(jīng)整理得 (6-4-20) 一般上卡盤加在埋深13處，將 代入上式，整理得(6-4-18) (6-4-19) 將式(6-4-17)、令 ，計算并將F與的值列于表6-4-3中，以備查用。 表6-4-3 F1和值 F1F1F1F10.6000.4280.6600.3600.7140.2820.7400.2370.6100.4180.6700.3470.7160.2790.7500.2190.6200.4080.6800.3340.7180.2750.7600.2000.6300.3970.6900.3190.7200.2720.7700.1800.6400.3850.7070.2930.725

10、0.2630.7800.1590.6500.3730.7120.2850.7300.255令 圖6-4-3 上卡盤受力分析圖 (2)卡盤長度的計算。取上卡盤為一隔離體(見圖6-4-3)，作用在隔離體上的力如下：被動土抗力為頂面土壓力為 頂面摩擦力為 底面土壓力為 底面摩擦力為 圖6-4-3 上卡盤受力分析圖 (2)卡盤長度的計算。取上 ，得上卡盤的抗傾覆力為 為了計算簡化，一般取 ，經(jīng)整理得 (6-4-21) 式中Pk上卡盤抗傾覆力； 上卡盤計算長度； m被動土壓系數(shù)； b卡盤的垂直高度； h卡盤的水平寬度； y1上卡盤抗傾覆力作用點至地面的距離； f地基土與基礎面的摩擦系數(shù)，f=tan； 基

11、礎底面計算容重，kNmm3。 ，得上卡盤的抗傾覆力為 為了計算簡化，一般取上卡盤的實際長度 應為計算長度 加上卡盤位置處的電桿直徑D，即 。 當電桿受總的水平荷載過大，致使加裝的上卡盤長度較大，卡盤結(jié)構(gòu)不合理時，可加裝下卡盤。(3)帶上、下卡盤傾覆基礎的穩(wěn)定計算。此時的設計原則是：設基礎總的水平荷載為 S0，基礎的極限傾覆力為PJ， S0與PJ之差部分由上、下卡盤共同承擔。上、下卡盤抗傾覆力的計算如圖6-4-1(c)所示。取MB=0，得 式中PA上卡盤抗傾覆力； PB下卡盤抗傾覆力； PJ基礎的極限傾覆力。 上卡盤的實際長度 應為計算長度 加上卡盤位置處的上、下卡盤的計算長度為 (6-4-22

12、) (6-4-23) 式中b上、下卡盤的垂直高度； h上、下卡盤的水平寬度。 (4)卡盤的強度計算?？ūP內(nèi)力計算簡圖如圖6-4-4所示，卡盤承受勻布荷載或 。卡盤一般為矩形截面對稱配筋的受彎構(gòu)件?？ūP的剪力為 圖6-4-4 卡盤內(nèi)力計算簡圖 上、下卡盤的計算長度為 (6-4-22) (6-4-23) 卡盤所受彎矩為 (6-4-24) 式中M設計彎矩； 卡盤實際長度； D卡盤位置處電桿的直徑。 卡盤鋼筋截面面積為 (6-4-25) 式中 h0卡盤有效高度； fy鋼筋強度設計值； 0875根據(jù)經(jīng)驗確定的內(nèi)力臂系數(shù)。 當設計剪力 時，按基礎構(gòu)造要求配置箍筋；否則配置箍筋的計算式為(6-4-26) 卡

13、盤所受彎矩為 (6-4-24) 式中M設計彎矩；卡盤鋼式中n在同一截面內(nèi)箍筋的肢數(shù)； Asvl單肢箍筋的截面面積； S沿卡盤長度方向上箍筋的間距； V設計剪力； fc混凝土抗壓強度設計值； fyv箍筋抗拉強度設計值。 為了對卡盤的選用和材料的估算，將常用的卡盤規(guī)格列于表6-4-4中。 注1表中容許力為卡盤的強度恒。 2混凝土強度等級為C20。 表6-4-4 鋼筋混凝土卡盤的常用規(guī)格 規(guī)格 質(zhì)量 體積 鋼筋(I級) 容許力 (kN) Lbh(mmm) (kg) (m3) 數(shù)量 重量(kg) 0.80302 115 0048 612 4.2 52 1.0030.2 144 0060 614 7.5

14、 65 1.20302 173 0072 614 8.8 54 1.40302 202 0084 618 17.3 67 1.60302 231 0096 618 18.2 59 1.80302 259 0108 618 22.3 52式中n在同一截面內(nèi)箍筋的肢數(shù)；為了對卡盤的選用和材料的估二、窄基鐵塔基礎的傾覆穩(wěn)定計算 圖6-4-5 窄基鐵塔基礎傾覆穩(wěn)定計算簡圖(a)無階梯型傾覆基礎；(b)有一個階梯型傾覆基礎 窄基鐵塔基礎為整體式基礎，并分為無階梯型和有一個階梯型的兩種。 應用條件必須滿足分層夯實(每回填300mm，夯實為200mm)，且基礎的埋深與寬度之比大于3。 (1)無階梯型傾覆基礎

15、。作用在基礎上的力有： 極限抗傾覆力 ，x1產(chǎn)生側(cè)面摩擦力x1f，x2產(chǎn)生側(cè)面摩擦力x2f，地面垂直反力y，地面垂直反力y產(chǎn)生的摩擦力yf。 由基礎受力平衡方程式 ，得 如圖6-4-5(a)所示， 二、窄基鐵塔基礎的傾覆穩(wěn)定計算 圖6-4-5 窄基鐵塔基礎兩式聯(lián)立求解得 當基礎的埋深和截面尺寸確定后，無階梯型傾覆基礎極限傾覆力矩應滿足的條件為 整理得 (6-4-28) 兩式聯(lián)立求解得 當基礎的埋深和截面尺寸確定后，無階梯型傾覆基式中 E被動土抗力總和； e地基垂直反力y的偏心距，可近似取e=04a，m； f被動土摩擦系數(shù)； Q桿塔和基礎的全部重力，kN； bJ基礎受力面的計算寬度； K0基礎寬

16、度增大系數(shù)； b0基礎受力面的實際寬度。 (2)有一個階梯型傾覆基礎。由基礎受力平衡方程式 ，得（6-4-30) 圖6-4-5(b)所示為有一個階梯型傾覆基礎傾覆穩(wěn)定計算簡圖。式中 E被動土抗力總和；(2)有一個階梯型傾覆基礎。由式中a基礎底板側(cè)面的計算寬度，m； b基礎柱子受力面的計算寬度，b=K0b0，m；K0、 按h0/a0、h1/a0。的值確定基礎寬度增大系數(shù)，按式(6-4-10)計算求得或查表6-4-1。 式中a基礎底板側(cè)面的計算寬度，m；例6-4-1 試對某輸電線路無拉線單桿直線電桿基礎進行傾覆穩(wěn)定驗算。已知土壤為中砂土，其容重 ，計算內(nèi)摩擦角=35。，土壓力參數(shù)m=63kNm3。大風情況下，水平荷載的合力S0=65kN，其合力作用點高度H0=66m，電桿埋深h0=22m，電桿腿部外徑D=03m。解：(1)抗傾覆穩(wěn)定驗算。 1)基礎的計算寬度bJ為 例6-4-1 試對某輸電線路無拉線單桿直線電桿基礎進行傾覆2)計算。由于 ，查表11