杆塔基础课件

1、第十一章杆塔基础设计输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）1、杆塔基础的作用：电杆：保证不下沉、不倾覆；整体铁塔基础：保证不下沉、不倾覆分体铁塔基础：保证不上拔、不下沉、不侧移。 2、基础的分类 (1) 按基础抵抗力分上拔类基础(如图111)下压类基础(如图111)承受上拔力，兼受较小的水平力。承受下压力，兼受较小的水平力。第一节概 述 一、杆塔基础的分类及其要求输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章） 图111上拔下压基础(a)拉线杆塔基础；（b）分开式铁塔基础；（c）门型杆塔基础上拔基础下压基础上拔、下压基础整体式基础PPPP输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）上拔、下压类基础(如图

2、111) 既承受上拔力又承受下压力，兼受较小的水平力。 倾覆类基础（如图1110、114） 承受倾覆力矩，无拉线电杆基础、整体式铁塔基础和宽身铁塔的联合基础等。输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）图1110电杆基础倾覆稳定计算简图无卡盘； （b）带上卡盘； （c）带上、下卡盘输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）图1114 整体式倾覆基础 （a）无阶梯型倾覆基础 (b) 有一个阶梯型倾覆基础输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章） （2）按施工特点分 装配式基础（如图113） ， 由预制件现场装配面成，如混凝土构件、金属构件或混合结构.一般用在缺水及砂石难采集的地区和需加快建设进度的工程

3、。 现场浇筑基础（如图114） 此类基础具有较强的抗上拔、下压能力,适用于 施工条件较好的大强度基础,是目前用得较多的基 础.根据基础的变形状态又分刚性基础：刚性基础底板不变形，适应硬地基；柔性基础：柔性基础可随土壤变形，适应软地基。输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）图113装配式基础输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）图114现浇基础(a)刚性基础 (b) (c)柔性基础输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章） 桩基础 在输电线路中，当地基的软弱土层较厚时，采用常规基础不能满足地基变形、强度要求或采用桩基础优点明显时，可采用桩基础。桩基础分为岩石锚桩基础、爆扩桩基础、混凝土灌注桩和

4、钢筋混凝土预制桩。 a .岩石锚桩基础(如图115) b.爆扩桩基础（如图116） c .灌注桩基础（如图117） （3）按基坑开挖方式分。大开挖基础 大开挖基础是预先挖好基坑，然后浇筑混凝土并用开挖的扰动土回填夯实基础。抗上拔能力差。 输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）掏挖扩底基础（如图118） 掏挖扩底基础用机械或人下工掏挖成形的土胎。取消了模板及回填土的工序，节省材料和加快施工速度，抗上拔能力增强 图118掏挖扩底基础 (a)带底板掏挖扩底基础；(b)不带板掏挖扩底基础输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）（4）按基础与铁塔连接方式分 地脚螺栓类基础。 插入式基础（或斜插式基础）

5、 省去了地脚螺栓和塔脚 ，受力性能好。缺点是施工精度要求高 图119插入式基础输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）3、对基础的要求根据杆塔作用力的不同。必须保证不上拔、不下沉、不倾斜基础的材料、地质条件的要求基础本身要有足够强度输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章） 二、杆塔基础的设计原则及内容 1.杆塔基础的计算内容 (1)承载力的计算（基础稳定计算） 包括上拔承载能力、下压承载能力、抗倾覆能力 (2)基础的强度计算 2基础极限状态表达式（稳定计算） (1)基础上拨和倾覆稳定极限状态表达式 fTEA（K、S、C） 式中 f基础附加分项系数，按表111取值； TE基础上拨或倾覆外力设计值

6、； A（K、S、C）基础上拨或倾覆承载力函数； 输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章） s、c 土及混凝土有效重度设计值（取土 及混凝土的实际重度）。当位于地 下水位以下时，取有效重度。 (2)地基承载力极限状态表达式（抗下压稳定） 当轴心荷载作用时Pfa/rf 式中 P基础底面处的平均应力设计值； fa修正后的地基承载力特征值； rf地基承载力调整系数， 宜取rf 0.75。 K几何参数；输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章） 当偏心荷载作用时,应满足下两式的要求： Pfa/rf Pmax1.2fa/rf 式中Pmax基础底面边缘的最大压应力设计值。 三、地基土（岩）的力学性质 1土的计

7、算容重s(查表112)基础底面以上土的加权平均容重。 2土的内摩擦角和 (查表112)土的内摩擦角（0）； 土的计算内摩擦角（0） 3土的上拔角 (查表112) 同时满足4.土压力参数m (查表112)输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章） 5地基承载力特征值 (1)地基承载力特征值 (土允许承受的压力 )fak 由土的种类和状态决定，查附录N，附录M (2) 修正后的地基承载力特征值fa 当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，地基承载力特征值尚应按下式修正： fafak+b（b3）+ds(h00.5) 式中 基础底面以下土的天然容重，kN/m3； s基础底面以上土的加权平均容重，按表

8、 112查取，kN/m3；b、d基础宽度和埋深的地基承载力修正系 数，按基底下土的类别查表113确定；h0基础埋置深度，从设计地面起算。 输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章） 如图1110所示，作用是保证电杆在水平荷载作用下不倾覆。抵抗倾覆保持电杆稳定有三种方法： 无卡盘倾覆基础 只靠电杆埋入地下部分的被动土压力抵抗倾覆力； 带上卡盘倾覆基础 除电杆埋入地下部分的被动土压力抗倾覆外，在地面以下13埋深处加上卡盘抗倾。 带上、下卡盘倾覆基础 当电杆受总的水平荷载过大，致使加装的上卡盘度较大，卡盘结构不合理时，可加装下卡盘。第二节倾覆基础计算 一、电杆倾覆基础输电杆塔及基础设计（第二版）（第十

9、一章）1、不带卡盘倾覆基础的稳定条件 fS0 SJ 表达式：fTEA（K、S、C） 或fH0S0 Mj 式中 f基础附加分项系数，按表111查取。 S0杆塔水平作用力设计值总和，kN； H0S0作用点至设计地面处的距离，m；Sj基础的极限抗倾覆力，kN； MJ基础的极限抗倾覆力矩，kN.m； (一)无卡盘倾覆基础（图1110a）靠电杆埋入地下部分的被动土压力抵抗倾覆力； 输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）（1）基础的极限抗倾覆力SJ :SJE（221）由土力学知识推导得式中E被动土抗力合力，m土压力系数，kN/m3，按表112取值；bJ基础的计算宽度;h0电杆埋深;被动土合力点相对深度

10、t/h0,计算式为：E=x1+x2经推导得输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）引用参数 H0/h0，即H0杆塔水平总作用力设计值S0至设计地面处的距离，m； h0电杆埋深输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）（2）极限倾覆力矩MJ极限抗倾覆力SJ 也可按下式计算:由土力学知识推导得输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章） 式中为引用参数，=（3）、的取值bJ基础计算宽度。、根据假定一个就可得一个，而=将三者间制成表格，见表116m土压力参数 (查表112)输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章） 式中 b0基础实际宽度，对电杆b0等于电杆直径D； K0基础宽度增大系数， 可按下式计算，也

11、可从 表115中查取， (4)基础计算宽度bJ 单柱电杆(如右图)bJ=K0b0式中 土壤侧压力系数，粘土取0.72,亚粘土或亚砂土取0.6,砂土取0.38。 土的计算内摩擦角输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）图11-11当0, bJ(b0+0)K0当900, bJ2(b0+L)K0极限值：双柱电杆（如图5） 当双柱电杆中心距L2.5b0时,基础计算宽度取下两式中的小者 bJ(b0+Lcos)K0 bJ2b0 K0b0输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）（二）带上卡盘倾覆基础1、加上卡盘的条件：当fS0SJ在地面以下13埋深处加上卡盘，如图1110b 2、带上卡盘倾覆基础的稳定计算加

12、上卡盘后应满足 fS0 Pk+SJ 即Pk fS0 SJ 式中Pk 上卡盘抗倾覆力问题落在加上卡盘后抗倾覆力SJ的计算输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）加上卡盘后SJ 计算方法以不加卡盘计算方法基本一样，即SJE（221）。不同的是计算的公式不一样。经推导，应下式计算：F算式中的参数均为已知，假定已知参数便可计算一个F值，解出一，列于表117中，以备查用。 3、加上卡盘抗倾覆力SJ输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）4、卡盘长度的计算取上卡盘为一隔离体（如图6所示）作用在隔离体上的力有：顶面土压力顶面摩擦力 f1=N1f=N1tg 底面土压力 底面摩擦力f2=N2f=N2tg (1)

13、被动土抗力 : X2=l1b(my1)图1112即： X2= my1 l1b（2）摩擦力输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）X0（3）卡盘长度计算： 式中 y1卡盘抗倾覆力作用点至地面的距离； f地基土与基础面的摩擦系数，ftg； 基础底面计算容重，kN/m3； （4）卡盘实际长度上卡盘的实际长度l应为计算长度l1加上卡盘位置处的电杆直径D，即：解得式中 m被动土压系数；输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）（三）带上、下卡盘倾覆基础 1、加下卡盘的条件当电杆受总的水平荷载过大，致使加装的上卡盘长度较大，卡盘结构不合理时，可加装下卡盘，如图1110C 。2、上、下卡盘抗倾覆力的计算SJ不

14、带卡盘时抗倾覆力式中PJ上、下卡盘共同承担的倾覆力输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）3、上下卡盘长度的计算上卡盘下卡盘PJ由上、下卡盘共同承担取MB=0,得 上卡盘抗倾覆力 取MA=0,得 下卡盘抗倾覆力PJPJ输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）（四）卡盘的强度计算（1）卡盘承受的荷载 承受匀布荷载： 以上卡盘为例弯矩（卡盘应承受双向弯矩）：（2）内力剪力： 图11-13输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）式中 M设计弯矩； l卡盘实际长度； D卡盘位置处电杆的直径。（3）卡盘的配钢筋计算式中 h0卡盘有效高度； fy钢筋强度设计值；0.875根据经验确定的内力臂系数。纵向受力

15、钢筋输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）箍筋 当设计剪力V0. 7ftbh0时，按构造要求配置箍筋。否则按下式配置箍筋。式中 n在同一截面内箍筋的肢数； Asv1单肢箍筋的截面面积； S沿卡盘长度方向上箍筋的间距； V设计剪力； ft混凝土抗压强度设计值； fyv箍筋抗拉强度设计值。输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）钢管杆基础和有些窄基铁塔基础做成整体式基础。整体式基础按倾覆基础计算的条件是： 当不满足此条件，不能按倾覆基础计算，请特别注意！式中h0基础埋深B基础宽度二、窄基铁塔基础的倾覆稳定计算 输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章） 1.无阶梯型倾覆基础图1114整体式倾覆基础输电杆塔及基础设计（第二版）（第十一章）如11-14a图,抗倾覆力有: (1)土的极限抗倾覆力:SJ=x2 - x1 (2)由x1产生侧面摩擦力:x1f (3)由 x2产生侧面摩擦力:x2f (4)由地面垂直反力y产生侧面摩