第六讲-杆塔基础课件.ppt

1、1、杆塔基础的作用：、杆塔基础的作用：电杆：电杆：保证不下沉、不倾覆；保证不下沉、不倾覆；整体铁塔基础：整体铁塔基础：保证不下沉、不倾覆保证不下沉、不倾覆分体铁塔基础：分体铁塔基础：保证不上拔、不下沉、不侧移。保证不上拔、不下沉、不侧移。2、基础的分类、基础的分类 (1)按基础抵抗力分按基础抵抗力分上拔类基础上拔类基础(如图如图111)下压类基础下压类基础(如图如图111)承受上拔力，兼受较小的水平力。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。承受下压力，兼受较小的水平力。图图111上拔下压基础上拔下压基础(a)拉线杆塔基础；（拉线杆塔基础；（b）分开式铁塔基础；（）分开式铁

2、塔基础；（c）门型杆塔基础）门型杆塔基础上拔基础上拔基础下压基础下压基础上拔、下压基础上拔、下压基础整体式基础整体式基础PPPP上拔、下压类基础上拔、下压类基础(如图如图111)既承受上拔力又承受下压力，兼受较小的水平力。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（如倾覆类基础（如图图1110、114）承受倾覆力矩，无拉线电杆基础、整体式铁塔基承受倾覆力矩，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。础和宽身铁塔的联合基础等。图图1110电杆基础倾覆稳定计算简图电杆基础倾覆稳定计算简图无卡盘；无卡盘；（b）带上卡盘；）带上卡盘；（c）带上、下卡盘）带上、下卡盘图图1114

3、 整体式倾覆基础整体式倾覆基础 （a）无阶梯型倾覆基础）无阶梯型倾覆基础 (b)有一个阶梯型倾覆基础有一个阶梯型倾覆基础（2）按施工特点分）按施工特点分 装配式基础（装配式基础（如图如图113），由预制件现场装配面成，如混凝土构件、金属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构件或混合结构.一般用在缺水及砂石难采集的地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。区和需加快建设进度的工程。现场浇筑基础（现场浇筑基础（如图如图114）此类基础具有较强的抗上拔、下压能力此类基础具有较强的抗上拔、下压能力,适用于适用于 施工条件较好的大强度基础施工条件较好的大强度基础,是目前用

4、得较多的基是目前用得较多的基 础础.根据基础的变形状态又分根据基础的变形状态又分刚性基础：刚性基础：刚性基础底板不变形，适应硬地基；刚性基础底板不变形，适应硬地基；柔性基础柔性基础：柔性基础可随土壤变形，适应软地基。：柔性基础可随土壤变形，适应软地基。图图113装配式基础装配式基础图图114现浇基础现浇基础(a)刚性基础刚性基础 (b)(c)柔性基础柔性基础 桩基础桩基础 在输电线路中，当地基的软弱土层较厚时，采在输电线路中，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。桩基础分为基础优点明显时，

5、可采用桩基础。桩基础分为岩石锚桩岩石锚桩基础、基础、爆扩桩爆扩桩基础基础、混凝土灌注桩和钢筋混凝土预制桩。、混凝土灌注桩和钢筋混凝土预制桩。a.岩石锚桩基础岩石锚桩基础(如图如图115)b.爆扩桩基础（爆扩桩基础（如图如图116）c.灌注桩基础（灌注桩基础（如图如图117）（3）按基坑开挖方式分。）按基坑开挖方式分。大开挖基础大开挖基础 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。扰动土回填夯实基础。抗上拔能力差。掏挖扩底基础掏挖扩底基础（如图（如图118）掏挖扩底基础用机械或人下工掏挖成形的土胎。取消掏

6、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，抗上拔能力增强能力增强 图图118掏挖扩底基础掏挖扩底基础(a)带底板掏挖扩底基础；带底板掏挖扩底基础；(b)不带板掏挖扩底基础不带板掏挖扩底基础（4）按基础与铁塔连接方式分）按基础与铁塔连接方式分 地脚螺栓类基础。地脚螺栓类基础。插入式基础插入式基础（或斜插式基础）（或斜插式基础）省去了地脚螺栓和塔省去了地脚螺栓和塔脚脚，受力性能好。缺点是，受力性能好。缺点是施工精度要求高施工精度要求高 图图119插入式基础插入式基础3、对基础的要求、对基础的要求根据

7、杆塔作用力的不同。必须保证不上拔、根据杆塔作用力的不同。必须保证不上拔、不下沉、不倾斜不下沉、不倾斜基础的材料、地质条件的要求基础的材料、地质条件的要求基础本身要有足够强度基础本身要有足够强度 二、杆塔基础的设计原则及内容二、杆塔基础的设计原则及内容 1.杆塔基础的计算内容杆塔基础的计算内容 (1)承载力的计算（基础稳定计算）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)基础的强度计算基础的强度计算 2基础极限状态表达式基础极限状态表达式（稳定计算）（稳定计算）(1)基础上拨和倾覆稳定极限状态表达式基础上拨和倾覆稳定极限

8、状态表达式 fTEA（K、S、C）式中式中 f基础附加分项系数，按基础附加分项系数，按表表111取值；取值；TE基础上拨或倾覆外力设计值；基础上拨或倾覆外力设计值；A（K、S、C）基础上拨或倾覆承载力函基础上拨或倾覆承载力函数；数；s、c 土及混凝土有效重度设计值（取土土及混凝土有效重度设计值（取土 及混凝土的实际重度）。当位于地及混凝土的实际重度）。当位于地 下水位以下时，取有效重度。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）地基承载力极限状态表达式（抗下压稳定）当轴心荷载作用时当轴心荷载作用时Pfa/rf 式中式中 P基础底面处的平均应力设计值；基础底面处的平均

9、应力设计值；fa修正后的地基承载力特征值；修正后的地基承载力特征值；rf地基承载力调整系数，地基承载力调整系数，宜取宜取rf 0.75。K几何参数；几何参数；当偏心荷载作用时当偏心荷载作用时,应满足下两式的要求应满足下两式的要求：Pfa/rf Pmax1.2fa/rf 式中式中Pmax基础底面边缘的最大压应力设计值。基础底面边缘的最大压应力设计值。三、地基土（岩）的力学性质三、地基土（岩）的力学性质 1土的计算容重土的计算容重s(查表查表112)基础底面以上土的加权平均容重。基础底面以上土的加权平均容重。2土的内摩擦角土的内摩擦角和和(查表查表112)土的内摩擦角土的内摩擦角（0）；）；土的土

10、的计算内摩擦角计算内摩擦角（0）3土的上拔角土的上拔角(查表查表112)同时满足同时满足4.土压力参数土压力参数m(查表查表112)5地基承载力特征值地基承载力特征值 (1)地基承载力特征值地基承载力特征值(土允许承受的压力土允许承受的压力)fak 由土的由土的种类种类和和状态状态决定，查决定，查附录附录N，附录附录M (2)修正后修正后的地基承载力特征值的地基承载力特征值fa 当基础宽度大于当基础宽度大于3m或埋置深度大于或埋置深度大于0.5m时，地时，地基承载力特征值尚应按下式修正：基承载力特征值尚应按下式修正：fafak+b（b3）+ds(h00.5)式中式中 基础底面以下土的天然容重，

11、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，按表基础底面以上土的加权平均容重，按表 112查取，查取，kN/m3；b、d基础宽度和埋深的地基承载力修正系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数，按基底下土的类别查表113确定；确定；h0基础埋置深度，从设计地面起算。基础埋置深度，从设计地面起算。如图如图11111010所示，作用是保证电杆在水平荷载作所示，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：用下不倾覆。抵抗倾覆保持电杆稳定有三种方法：无卡盘无卡盘倾覆基础倾覆基础 只靠电杆埋入地下部分的被动土压力只靠电杆埋入地下部分

12、的被动土压力抵抗倾覆抵抗倾覆力；力；带上卡盘倾覆基础带上卡盘倾覆基础 除电杆埋入地下部分的被动土压力抗倾覆外，除电杆埋入地下部分的被动土压力抗倾覆外，在地面以下在地面以下1 13 3埋深处加上卡盘抗倾埋深处加上卡盘抗倾。带上、下卡盘倾覆基础带上、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。盘度较大，卡盘结构不合理时，可加装下卡盘。1、不带卡盘倾覆基础的稳定条件不带卡盘倾覆基础的稳定条件 fS0 SJ 表达式：表达式：fTEA（K、S、C）或或fH0S0 Mj 式中式中 f基础附加分项系数，按表基础附加

13、分项系数，按表111查取。查取。S0杆塔水平作用力设计值总和，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，作用点至设计地面处的距离，m；Sj基础的极限抗倾覆力，基础的极限抗倾覆力，kN；MJ基础的极限抗倾覆力矩，基础的极限抗倾覆力矩，kN.m；(一一)无卡盘倾覆基础无卡盘倾覆基础（图图1110a）靠电杆埋入地下部分的被动土压力抵抗倾覆力；靠电杆埋入地下部分的被动土压力抵抗倾覆力；（1）基础的极限抗倾覆力）基础的极限抗倾覆力SJ:SJE（2 21）由土力学知识推导得由土力学知识推导得式中式中E被动土抗力合力，被动土抗力合力，2012JEmb hm土压力系数，土压力系数，kN

14、/m3，按，按表表112取值；取值；bJ基础的计算宽度基础的计算宽度;h0电杆埋深电杆埋深;被动土合力点相对深度被动土合力点相对深度 t/h0,计算式为：计算式为：E=x1+x2经推导得经推导得引用参数引用参数 H0/h0，即，即00001 HhhH或H0杆塔水平总作用力设计值杆塔水平总作用力设计值S0至设计地面至设计地面处的距离，处的距离，m；h0电杆埋深电杆埋深32331 0242 30JJmb hM（2）极限倾覆力矩）极限倾覆力矩MJ极限抗倾覆力极限抗倾覆力SJ 也可按下式计算也可按下式计算:320000 H JJJJMmb hmb hSH 由土力学知识推导得由土力学知识推导得3312

15、式中式中 为引用参数，为引用参数，=（3）、的取值的取值bJ基础计算宽度。基础计算宽度。、根据根据32331 0242 00 Hh和假定一个假定一个就可得一个就可得一个，而，而=331 2 将三者间制成表格，见将三者间制成表格，见表表116m土压力参数土压力参数(查查表表112)式中式中 b0基础实际宽度，对电杆基础实际宽度，对电杆b0等于电杆直径等于电杆直径D；K0基础宽度增大系数，基础宽度增大系数，可按下式计算，也可从可按下式计算，也可从 表表115中查取，中查取，(4)基础计算宽度基础计算宽度bJ 单柱电杆单柱电杆(如右图如右图)bJ=K0b0式中式中 土壤侧压力系数，粘土取土壤侧压力系

16、数，粘土取0.72,亚粘土亚粘土或亚砂土取或亚砂土取0.6,砂土取砂土取0.38。土的计算内摩擦角土的计算内摩擦角0000bh)2cos(45 tg321K图图11-11当当0,bJ(b0+0)K0当当900,bJ2(b0+L)K0极限值：极限值：双柱电杆（如图双柱电杆（如图5）当双柱电杆中心距当双柱电杆中心距L2.5b0时时,基础计算宽度取下两式中的小者基础计算宽度取下两式中的小者 bJ(b0+Lcos)K0 bJ2b0 K0b0（二）带上卡盘倾覆基础（二）带上卡盘倾覆基础1 1、加上卡盘的条件：加上卡盘的条件：当当fS0SJ在地面以下在地面以下1 13 3埋深处加上卡盘，如埋深处加上卡盘，

17、如图图1110b 2 2、带上卡盘倾覆基础的稳定计算带上卡盘倾覆基础的稳定计算加上卡盘后应满足加上卡盘后应满足 fS0 Pk+SJ 即即Pk fS0 SJ 式中式中Pk 上卡盘抗倾覆力上卡盘抗倾覆力问题落在加上卡盘后问题落在加上卡盘后抗倾覆力抗倾覆力SJ的计算的计算加上卡盘后加上卡盘后SJ 计算方法以不加卡盘计算方法计算方法以不加卡盘计算方法基本一样，即基本一样，即SJE（2 21）。）。不同的是计算不同的是计算的公式不一样。经推导，应下的公式不一样。经推导，应下式计算：式计算：032201 3122fjSFmb h F算式中的参数均为已知，假定已知参数算式中的参数均为已知，假定已知参数便可计

18、算一个便可计算一个F值，解出一值，解出一，列于，列于表表117中，以备查用。中，以备查用。3、加上卡盘抗倾覆力、加上卡盘抗倾覆力SJ4、卡盘长度的计算、卡盘长度的计算取上卡盘为一隔离体（如图取上卡盘为一隔离体（如图6所示）所示）作用在隔离体上的力有：作用在隔离体上的力有：111)2(hlbyN顶面土压力顶面土压力顶面摩擦力顶面摩擦力 f1=N1f=N1tg 底面土压力底面土压力 112)2(hlbyN底面摩擦力底面摩擦力f2=N2f=N2tg (1)被动土抗力被动土抗力:X2=l1b(my1)图图1112即：即：X2=my1 l1b（2）摩擦力）摩擦力X011122bbyyy（假定及）（3）卡

19、盘长度计算：）卡盘长度计算：)2(11htgmbyPlK式中式中 y1卡盘抗倾覆力作用点至地面的距离；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，地基土与基础面的摩擦系数，ftg；基础底面计算容重，基础底面计算容重，kN/m3；（4）卡盘实际长度）卡盘实际长度上卡盘的实际长度上卡盘的实际长度l应为计算长度应为计算长度l1加上卡盘位加上卡盘位置处的电杆直径置处的电杆直径D，即：即：1llD解得解得式中式中 m被动土压系数；被动土压系数；（三）带上、下卡盘倾覆基础（三）带上、下卡盘倾覆基础 1 1、加下卡盘的条件、加下卡盘的条件当电杆受总的水平荷载过大，致使加装的上当电杆受总的水平

20、荷载过大，致使加装的上卡盘长度较大，卡盘结构不合理时，可加装下卡卡盘长度较大，卡盘结构不合理时，可加装下卡盘，如盘，如图图1110C。0JfJPSS2、上、下卡盘抗倾覆力的计算、上、下卡盘抗倾覆力的计算SJ不带卡盘时抗倾覆力不带卡盘时抗倾覆力式中式中PJ上、下卡盘共同承担的倾覆力上、下卡盘共同承担的倾覆力3、上下卡盘长度的计算、上下卡盘长度的计算11(2)APly mbhtg22(2)BPly mbhtg上卡盘上卡盘下卡盘下卡盘P PJ J由上、下卡盘共同承担由上、下卡盘共同承担取取 M MB B=0,=0,得得 上卡盘抗倾覆力上卡盘抗倾覆力f00221()()JASSHyPyy 取取 M M

21、A A=0,=0,得得 下卡盘抗倾覆力下卡盘抗倾覆力f00121()()JBSSHyPyyPJPJ（四）卡盘的强度计算（四）卡盘的强度计算（1）卡盘承受的荷载）卡盘承受的荷载 APqlD承受匀布荷载：承受匀布荷载：以上卡盘为例以上卡盘为例弯矩弯矩（卡盘应承受双向弯矩）：（卡盘应承受双向弯矩）：2200()82lDq lDMql（2）内力）内力剪力：剪力：2APV 图图11-13式中式中 M设计弯矩；设计弯矩；l卡盘实际长度；卡盘实际长度；D卡盘位置处电杆的直径。卡盘位置处电杆的直径。（3）卡盘的配钢筋计算）卡盘的配钢筋计算ysfhMA0875.0式中式中 h0卡盘有效高度；卡盘有效高度；fy钢

22、筋强度设计值；钢筋强度设计值；0.875根据经验确定的内力臂系数。根据经验确定的内力臂系数。纵向受力钢筋纵向受力钢筋箍筋箍筋 当设计剪力当设计剪力V0.7ftbh0时，按构造要求配置箍时，按构造要求配置箍筋。否则按下式配置箍筋。筋。否则按下式配置箍筋。1000.71.5svtyvnAVf bhSf h式中式中 n在同一截面内箍筋的肢数；在同一截面内箍筋的肢数；Asv1单肢箍筋的截面面积；单肢箍筋的截面面积；S沿卡盘长度方向上箍筋的间距；沿卡盘长度方向上箍筋的间距；V设计剪力；设计剪力；ft混凝土抗压强度设计值；混凝土抗压强度设计值；fyv箍筋抗拉强度设计值。箍筋抗拉强度设计值。钢管杆基础和有些

23、窄基铁塔基础做成整体式基础。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：整体式基础按倾覆基础计算的条件是：03hB 当不满足此条件，不能按倾覆基础计算，请特当不满足此条件，不能按倾覆基础计算，请特别注意别注意！式中式中h0基础埋深基础埋深B基础宽度基础宽度 1.无阶梯型倾覆基础无阶梯型倾覆基础图图1114整体式倾覆基础整体式倾覆基础如如11-14a图图,抗倾覆力有抗倾覆力有:(1)土的极限抗倾覆力土的极限抗倾覆力:SJ=x2 -x1 (2)由由x1产生侧面摩擦力产生侧面摩擦力:x1f (3)由由 x2产生侧面摩擦力产生侧面摩擦力:x2f (4)由地面垂直反力由

24、地面垂直反力y产生侧面摩擦力产生侧面摩擦力yf无阶梯型倾覆基础极限倾覆力矩应无阶梯型倾覆基础极限倾覆力矩应满足下式满足下式条件：条件：Eh0(1-23)+y(e+fh0)+fEfS0H0322012JEmb h022112(1)2fSQfEf式中式中 E被动土抗力总和，被动土抗力总和，e地基垂直反力地基垂直反力y的偏心距的偏心距 m，可近似取，可近似取e=0.4a；f被动土摩擦系数；被动土摩擦系数；Q杆塔和基础的全部重力杆塔和基础的全部重力 kN；bJ基础受力面的计算宽度，基础受力面的计算宽度，bJ=K0b0；K0基础宽度增大系数；基础宽度增大系数；b0基础受力面的实际宽度。基础受力面的实际宽度。2.有一个阶梯型倾覆基础有一个阶梯型倾覆基础(略略)