输电线路铁塔地脚螺栓的设计探讨

华 北 电力技 术 一 6 架空送电线路基础设计技术规定及 一 3 钢结构设计规范中关 于对地脚螺栓 锚检0设计规定的分析 考虑了水平剪力时地脚螺栓设计的影响 时 架空送电线路基础设计技 术规定 中地脚螺栓的设计方 法增设抗剪构造 4 在无杭剪措施情况下 对地脚螺栓施加预拉力 通过塔脚板与混 凝土基拙间产生 的磨擦力来平衡水平剪力 关键词 7 地脚螺栓 4 预拉力 4 杭 剪措施 中图分类号 7 6文献标识码 7 文章编 号 7 3 一 0 一 一 8 9 一 2 3 4 56 0 7 了 8 廿 6 一 60 6 一 30 6 1 7 4 4 地 脚螺 栓是连 接输 电线路 铁塔 与基础 的重 要 环 节 地脚 螺 栓 的设计事关整 条输电线路的安全 运 行 目前 对地脚 螺栓 的设计方法 架空送 电线 路基础 设计技术规定 只给出了一个计算公式 此 计 算公 式未 考虑基础水 平作用 力对 地脚螺 栓强度 的影响 而 且也未说明需 采取的构 造措施 因此国 内部分设计单位采用材 料力 学 中第四强 度理论 公 式变换式 设计地脚 螺 栓 此设计方法虽考 虑了基 础水 平作用力对 地 脚 螺栓强度 的影 响 但并 不 符 合 钢结 构设 计规 范0 0 5 3的要求 柱 脚锚栓 不 宜用以承受 柱脚底 部的水平反力0 虽然 现行 钢 结 构 设计规 范 对 此要求 有 所 放 宽 将 原 规 范 一 0中的 不 应 改 为 不宜 但 规 范 条文说明 明确只是 在 抗 震设计中受 压 侧 的锚 栓 可以适 当考 虑 承受 水平 剪 力 并 未允 许 锚 栓 同时 承受拉力和水平 剪力 此 水平反力还 需 由底板 与 混 凝土基础 间 的摩 擦 力来平衡 因此有 必要对 地 脚 螺栓的设计做深入研 究 无抗剪措施情况下地脚螺栓的设计 在 无抗 剪措 施情 况下 水平反力 由塔 脚 板 与 混凝土基础间的摩擦力来平衡 在此参考摩擦型 高强度 螺栓 的设计理论 同时地脚螺栓 的制作要 符合 一 钢结构高强度螺栓 连接的设计 施 工及验 收规 程 摩 擦型高强度 螺 栓的设 计理论已相当 成 熟 其借助于栓 杆 的 预 拉 力 使 构 件 间产生 摩 擦 力 而其设 计 理 论 并 非 建 立于螺 栓 的高强 度 材 料 上 只是 由于高强度 材 料的螺 栓可以产生更 大 的摩 擦力 输电线路铁塔 基 础 的水 平 作 用 力 较 其竖 向作 用 力 要 小 得 多 地 脚 螺 栓 规 格主 要 取 决于竖 向作 用力的大 小 因此 并 非 需 要高强 度 材 料的地 脚 螺 栓 产 生 摩擦力 用 3 6或 35 6钢 材 制 作 的地 脚 螺 栓 产生的 摩擦力足以 承 受 基础水 平 力 上 拔基 础地脚螺栓的 设计 当铁塔 基 础 的 作用 力 为 竖 向上 拔力 时 要通 过 摩擦 力 将 水平 力传递 给 基础 就 需 要 在地脚 螺 栓 中施 加足够 的预 拉力 使塔脚 板 与 基 础顶 面混 凝土之 间具有 一定 的压力 从而产生摩擦力 当设 计上拔 力 与地 脚 螺栓呈对 称 布置时 地 脚 螺 栓总 的预 拉力 7 华北电力技术 一 入 尸 艺 其中 地脚 螺栓的有效面积 4 地脚螺栓 的抗拉强度 一广 3 4 广 地脚 螺 栓的抗拉强度设计值 可得单根地 脚螺 栓 的有效面积为 7 尸 一 2 广 其中 宫 单根 地脚螺栓 的有效面积 4 地脚螺 栓根数 在施 工 中单根地 脚螺栓中施 加 的预拉力 应 通过施 加于螺栓 上 的扭矩来控制 7 一 其中 施加于螺栓上的扭 矩 4 螺栓连接副的扭矩 系数平均值 按 一 第3 5 条确定 4 地 脚螺栓 直径 下压基 础地 脚螺栓的 设计 当铁塔 基 础 的作用 力 为 竖 向下压 力时 由于 压 力 的存在 正 常情况 下 均可产 生抵抗 水平 力 的 摩擦力 可按下式进行比较 7 或 班五 甘入产 其中 基础 下 压力设计值 此 时按 构造 要求选择 地脚螺栓 若不满足上 式要求 当设计下压力与地 脚螺 栓呈对 称 布置时 则可按照前 述上拔基 础 地脚 螺 栓的设计方法 计 算单根 地 脚 螺 栓 的有效面 积 只要 将 公 式 中 的 6 关用下压力 0代替 并取 负值 设置抗剪措施情况下地脚螺栓的设计 抗 剪措 施 的设置 如图 在 基础 顶 面 预 留浅 杯口 确保塔脚 板 图 抗剪措施设置 示意图 地 脚螺 栓 的设 计 当铁塔基 础 的作用力为竖 向下 压 力 时 下压 力 直接由塔 脚板传递给基 础 地脚螺栓 按 构 造 措 施 配置 4 当铁塔基 础 的作用力 为竖 向上拔力 时 地 脚螺栓只承受拉力 此 时即 可按 架空送 电线路 基 础 设计技术规定 中公式计算 3 结束语 在基础 顶面设置浅杯口的方 法 设计 施工比 较简单 在满足现 行 架空送 电线路基 础设计技 术 规定 的要求下 增加了抗 剪措施 是铁塔基础设 计 施 工 中的主 要方法 同时对抗剪措施的设置可 以做 更加 深人 的研究 对地 脚 螺栓 施 加 预拉力 的方法 采 用了摩擦 型高强度螺 栓 的设计理 论 用以满 足 在 水 平剪 力 存在而又无抗剪措施的情况 下 地脚螺栓 强度能 够符合规 范 的要求 由于预拉力 的存在 必然 导致 地脚螺栓 材料的增加 同时增加制造 及施 工 难度 因此只是作为理论上的探讨及 对地脚螺 栓设计方 法 的一种 补充 上述两种设计方法均 满足了对 地 脚螺 栓强度 的设计 又符合相关规 范 规 定 的要求 很 好 地填 补了 目前地脚螺栓设计方法 的不 足之 处 参考文献 钟善桐 钢结构 北京 7 中国建筑工业出版社 6 一 6 钢结构设计规范 3 一 钢结构高强度螺栓连接的设