输电线路联合板杆单锚板基础结构的上板的设计方法技术

本发明专利技术公开了输电线路联合板杆单锚板基础结构的上板的设计方法，单锚板基础结构包括板组件、锚杆组件和板柱；板组件包括自上而下设置的上板和下板，板柱位于上板的顶部；锚杆组件包括第一锚杆和第二锚杆，上板和板柱通过第一锚杆固接，上板、下板和板柱通过第二锚杆固接；上板的上表面和/或下表面设置有第一配筋，下板的上表面和/或下表面设置有第二配筋；上板的设计方法：先设定上板的几何尺寸和埋深；再根据其设定尺寸和埋深进行上板的稳定计算，来确定符合规范要求的几何尺寸和埋深；最后根据符合规范要求的几何尺寸和埋深对上板进行配筋设计，完成其整体设计。本发明专利技术可去除上板养护工作，消除了湿作业及现场钢筋绑扎作业，降低了施工周期。

Design method of the upper plate of the single anchor plate foundation structure of the transmission line combined plate and pole

The invention discloses a design method of the upper plate of the single anchor plate foundation structure of the combined plate and pole of the transmission line, the single anchor plate foundation structure includes the plate component, the anchor rod component and the plate column; the plate component includes the upper plate and the lower plate arranged from top to bottom, the plate column is located at the top of the upper plate; the anchor rod component includes the first anchor rod and the second anchor rod, the upper plate and the plate column are fixed by the first anchor rod, the upper plate, the lower plate and the plate The column is fixed by the second anchor bolt; the upper surface and / or the lower surface of the upper plate are provided with the first reinforcement, and the upper surface and / or the lower surface of the lower plate are provided with the second reinforcement; the design method of the upper plate: first set the geometric dimension and the burial depth of the upper plate; then carry out the stability calculation of the upper plate according to the set dimension and the burial depth to determine the geometric dimension and the burial depth that meet the specification requirements; finally, according to the compliance with the specification The upper plate shall be designed for reinforcement according to the geometric dimension and buried depth required by the code, and the overall design shall be completed. The invention can remove the upper plate maintenance work, eliminate the wet operation and field reinforcement binding operation, and reduce the construction period.

【技术实现步骤摘要】
输电线路联合板杆单锚板基础结构的上板的设计方法
本专利技术属于输电线路杆塔设备
，具体涉及输电线路联合板杆单锚板基础结构的上板的设计方法。
技术介绍
输电线路杆塔基础主要采用“大开挖”基础类、“掏挖扩底”基础类、“爆扩桩”基础类。“大开挖”基础类的主要尺寸需根据输电线路杆塔基础的抗拔稳定性要求确定，为了满足上拔稳定性的需要，必须加大基础尺寸，提高了基础造价，同时由于弃土较多，对环境的破坏也较大。“掏挖扩底”基础类适合于无水渗入基坑的粘性土中，同时桩基础规范规定，如基础采用桩基，基础持力层需穿过湿陷性黄土，因此该基础不适用于大厚度湿陷性黄土地区。“爆扩桩”基础类施工难度较大，具有较大的隐蔽性，且施工工艺复杂、施工质量难以控制，施工质量问题难以及时发现，工后检测也存在一定的困难。综上，目前的输电线路杆塔基础结构主要存在施工工艺复杂，且施工质量不易控制以及造价高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供输电线路联合板杆单锚板基础结构的上板的设计方法，解决了输电线路杆塔基础结构的施工工艺复杂、施工质量不易控制以及造价高的问题。本专利技术所采用的一种技术方案是，输电线路联合板杆单锚板基础结构的上板的设计方法，单锚板基础结构包括板组件、锚杆组件和板柱；板组件包括自上而下设置的上板和下板，板柱位于上板的顶部；并且在施工完成的状态下，上板和下板均埋设于地下，板柱的至少一部分暴露在地面；锚杆组件包括第一锚杆和第二锚杆，上板和板柱通过第一锚杆固接，上板、下板和板柱通过第二锚杆固接；上板的上表面和/或下表面设置有第一配筋，下板的上表面和/或下表面设置有第二配筋；上板的设计方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，设定上板的几何尺寸和埋深；步骤2，根据步骤1得到的上板的设定尺寸和埋深，进行上板的稳定计算，通过计算确定符合规范要求的几何尺寸和埋深；步骤3，根据步骤2中符合规范要求的几何尺寸和埋深，对上板进行配筋设计，完成上板的整体设计。本专利技术的特点还在于：步骤1中，设定的上板的几何尺寸和埋深包括上板的宽度、长度、厚度，土体容重γ和土体粘聚力c，板柱的宽度、长度和高度，上承载钢垫板的宽度、长度和高度。步骤2中，稳定计算包括地基承载力验算，抗倾覆验算，水平抗滑移验算，抗冲切验算。上板的地基承载力验算包括地基承载力特征值计算、地基压力计算和地基持力层强度验算；当偏心距e≤0.033b倍上板的底面宽度时，通过公式(1)来计算地基承载力特征值fa：fa＝Mbγb+Mdγmd+Mcc(1)，式(1)中，fa表示地基承载力特征值(kPa)；Mb、Md、Mc表示特征值计算系数；b表示基础上板底面的宽度(m)，当基础上板底面宽度b＞6m时可以按6m取值，当地基为砂土时，宽度b＜3m，则可按3m取值；d表示上板埋深(m)；c表示基础上板底部下一倍上板宽度埋深内土的粘聚力(kPa)；γm表示基础上板的埋深以内土的加权平均重度，考虑地下水取土体的浮重度，kN/m3；γ表示地基持力层土体重度，考虑地下水取土体的浮重度，kN/m3；上板的地基压力计算具体为通过公式(2)来计算上板在双向偏心荷载作用下的地基压力P：式(2)中，γG表示永久荷载的分项系数；Qf上为基础上板的重力，A表示上板与地面接触面积，N表示基础所受上部荷载，r表示挖孔半径；上板的地基持力层强度验算具体为：在上板受到的基顶荷载为偏心荷载的情形下，根据公式(3)进行地基持力层强度验算：p≤fa/γif(3)，式(3)中，p表示轴心荷载作用下的上板基底平均压力设计值(kPa)；fa表示修正之后的地基承载力特征值(kPa)；γif表示地基承载力调整系数；在上板受到偏心荷载作用的情形下，根据公式(4)进行地基持力层强度验算：pmax≤1.2fa/γif(4)，式(4)中，pmax表示轴心荷载作用下的上板基底最大压力设计值(kPa)；fa表示修正之后的地基承载力特征值(kPa)；γif表示地基承载力调整系数。上板(1)的抗倾覆验算具体为：在上板受到上拔力作用的情形下，不需要进行验算；在上板受到下压力作用时，根据公式(5)、(6)进行上板的抗倾覆验算：Mh≥KFx(h+h1+h2)(6)，式(5)中，Mh表示极限倾覆力矩，l表示与倾覆力Fx方向平行的基础上板的长度，m，N表示下压荷载；Qf上为基础上板的重力，Q土为基础下板的重力；式(6)中，Mh表示极限倾覆力矩，KFx为上板的双向倾覆力矩，Fx方向平行的基础上板的长度(m)，K为倾覆稳定安全系数；h为上板高度，h1为短柱高度(m)，h2为钢垫板高度(m)。上板的水平抗滑移验算具体为：通过公式(7)对上板的x方向进行水平承载力验算：式(7)中，Kp表示被动土压力系数，b为基础上板底面的宽度(m)，h为上板高度，c为基础上板底部下一倍上板宽度埋深内土的粘聚力(kPa)，Ep为水平力；Hx表示上拔力x方向分力；γ表示土体容重；通过公式(8)对上板的y方向进行水平承载力验算：式(8)中，Kp表示被动土压力系数，b为基础上板底面的宽度(m)，h为上板高度，c为基础上板底部下一倍上板宽度埋深内土的粘聚力(kPa)，l为上板长度，Ep为水平力；Hy表示上拔力y方向分力；γ表示土体容重；上板的抗冲切验算具体为：通过公式(9)、(10)和(11)对上板进行抗冲切验算：Fl≤0.7βhpftamh0(9)，Fl＝pjAl(10)，式(9)、(10)、(11)中，βhp表示高度影响系数，当基础上板高度h≤800mm时，βhp可以取为1.0；当基础上板高度h≥2000mm时，βhp可取为0.9，在中间可以按线性内插法来取用；ft表示混凝土的轴心抗拉强度设计值(kN/m2)；am表示基础上板的冲切破坏锥体上最不利的一侧计算长度(m)，取0.5(at+ab)；at表示钢垫板宽度(m)；ab表示冲切破坏锥体最不利一侧在基础底面积范围内的下边长(m)；h0表示基础上板的冲切破坏锥体的有效高度(m)；pj表示地基土单位面积净反力(kN/m2)，当基础上板受到偏心荷载时，取基础上板底部边缘处最大地基净反力；Al表示阴影面积(m2)；Fl表示在阴影面积Al上的地基土净反力设计值(kN)；N为下压荷载，Mx为沿x方向的弯矩，My为沿y方向的弯矩，Wx为沿x方向转动惯性矩，Wy为沿y方向转动惯性矩；A为上板面积；步骤3中，配筋设计包括上板板底弯矩计算、上板板底配筋计算和板柱配筋计算。上板板底弯矩计算具体为：通过公式(12)、(13)和(14)对上板的x方向进行板底弯矩计算：...

【技术保护点】
1.输电线路联合板杆单锚板基础结构的上板的设计方法，其特征在于，所述单锚板基础结构包括板组件、锚杆组件和板柱(5)；/n所述板组件包括自上而下设置的上板(1)和下板(2)，所述板柱(5)位于所述上板(1)的顶部；并且在施工完成的状态下，所述上板(1)和下板(2)均埋设于地下，所述板柱(5)的至少一部分暴露在地面；/n所述锚杆组件包括第一锚杆(3)和第二锚杆(4)，所述上板(1)和板柱(5)通过第一锚杆(3)固接，上板(1)、下板(2)和板柱(5)通过第二锚杆(4)固接；所述上板(1)的上表面和/或下表面设置有第一配筋，所述下板(2)的上表面和/或下表面设置有第二配筋；/n所述上板的设计方法，具体按照以下步骤实施：/n步骤1，设定上板(1)的几何尺寸和埋深；/n步骤2，根据步骤1得到的所述上板(1)的设定尺寸和埋深，进行上板(1)的稳定计算，通过计算确定符合规范要求的几何尺寸和埋深；/n步骤3，根据步骤2中所述符合规范要求的几何尺寸和埋深，对所述上板(1)进行配筋设计，完成所述上板(1)的整体设计。/n

【技术特征摘要】
1.输电线路联合板杆单锚板基础结构的上板的设计方法，其特征在于，所述单锚板基础结构包括板组件、锚杆组件和板柱(5)；
所述板组件包括自上而下设置的上板(1)和下板(2)，所述板柱(5)位于所述上板(1)的顶部；并且在施工完成的状态下，所述上板(1)和下板(2)均埋设于地下，所述板柱(5)的至少一部分暴露在地面；
所述锚杆组件包括第一锚杆(3)和第二锚杆(4)，所述上板(1)和板柱(5)通过第一锚杆(3)固接，上板(1)、下板(2)和板柱(5)通过第二锚杆(4)固接；所述上板(1)的上表面和/或下表面设置有第一配筋，所述下板(2)的上表面和/或下表面设置有第二配筋；
所述上板的设计方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，设定上板(1)的几何尺寸和埋深；
步骤2，根据步骤1得到的所述上板(1)的设定尺寸和埋深，进行上板(1)的稳定计算，通过计算确定符合规范要求的几何尺寸和埋深；
步骤3，根据步骤2中所述符合规范要求的几何尺寸和埋深，对所述上板(1)进行配筋设计，完成所述上板(1)的整体设计。


2.如权利要求1所述的输电线路联合板杆单锚板基础结构的上板的设计方法，其特征在于，步骤1中，所述设定的上板(1)的几何尺寸和埋深包括上板(1)的宽度、长度、厚度，土体容重γ和土体粘聚力c，板柱(5)的宽度、长度和高度，上承载钢垫板的宽度、长度和高度。


3.如权利要求1所述的输电线路联合板杆单锚板基础结构的上板的设计方法，其特征在于，步骤2中，所述稳定计算包括地基承载力验算，抗倾覆验算，水平抗滑移验算，抗冲切验算。


4.如权利要求3所述的输电线路联合板杆单锚板基础结构的上板的设计方法，其特征在于，所述上板(1)的地基承载力验算包括地基承载力特征值计算、地基压力计算和地基持力层强度验算；
当偏心距e≤0.033b倍上板的底面宽度时，通过公式(1)来计算地基承载力特征值fa：
fa＝Mbγb+Mdγmd+Mcc(1)，
式(1)中，fa表示地基承载力特征值(kPa)；
Mb、Md、Mc表示特征值计算系数；
b表示基础上板底面的宽度(m)，当基础上板底面宽度b＞6m时可以按6m取值，当地基为砂土时，宽度b＜3m，则可按3m取值；
d表示上板埋深(m)；
c表示基础上板底部下一倍上板宽度埋深内土的粘聚力(kPa)；
γm表示基础上板的埋深以内土的加权平均重度，考虑地下水取土体的浮重度，kN/m3；
γ表示地基持力层土体重度，考虑地下水取土体的浮重度，kN/m3；
所述上板(1)的地基压力计算具体为通过公式(2)来计算上板(1)在双向偏心荷载作用下的地基压力P：



式(2)中，γG表示永久荷载的分项系数；Qf上为基础上板的重力，A表示上板与地面接触面积，N表示基础所受上部荷载，r表示挖孔半径；
所述上板(1)的地基持力层强度验算具体为：
在上板(1)受到的基顶荷载为偏心荷载的情形下，根据公式(3)进行地基持力层强度验算：
p≤fa/γif(3)，
式(3)中，p表示轴心荷载作用下的上板基底平均压力设计值(kPa)；
fa表示修正之后的地基承载力特征值(kPa)；
γif表示地基承载力调整系数；
在上板(1)受到偏心荷载作用的情形下，根据公式(4)进行地基持力层强度验算：
pmax≤1.2fa/γif(4)，
式(4)中，pmax表示轴心荷载作用下的上板基底最大压力设计值(kPa)；
fa表示修正之后的地基承载力特征值(kPa)；
γif表示地基承载力调整系数。


5.如权利要求3所述的输电线路联合板杆单锚板基础结构的上板的设计方法，其特征在于，所述上板(1)的抗倾覆验算具体为：
在所述上板(1)受到上拔力作用的情形下，不需要进行验算；
在所述上板(1)受到下压力作用时，根据公式(5)、(6)进行上板(1)的抗倾覆验算：



Mh≥KFx(h+h1+h2)(6)，
式(5)中，Mh表示极限倾覆力矩，l表示与倾覆力Fx方向平行的基础上板的长度，m...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炎隆，雒亿平，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61