一种水上架空输电线路钢管桩-平台连接设计方法技术

本发明专利技术公开了一种水上架空输电线路钢管桩

【技术实现步骤摘要】
一种水上架空输电线路钢管桩
‑
平台连接设计方法


[0001]本专利技术涉及输电线路
，具体为一种水上架空输电线路钢管桩
‑
平台连接设计方法。

技术介绍

[0002]水上架空输电线路平台往往涉及到整体式的刚性平台以及钢管桩基础，钢管桩基础和平台之间的连接是设计的关键。在传统的承载力极限状态设计中，基于节点的弯矩，剪力以及轴力确定节点的连接设计，该种设计方法不仅无法清晰的表达结构体系内的传力路径，并且无法计算关键的局部的应力。在计算正常使用极限状态设计时，不同位置的应力大小无法准确的表达。
[0003]为了解决上述的问题，本专利技术通过定义内部的桁架结构，确定不同荷载组合下的拉杆以及压杆模型，确定荷载在钢管桩基础以及平台上的传导路径，便于更为经济，合理的开展节点设计。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种水上架空输电线路钢管桩
‑
平台连接设计方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种水上架空输电线路钢管桩
‑
平台连接设计方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：建立拉
‑
压杆模型，所述拉
‑
压杆模型包括混凝土平台以及用于支撑混凝土平台的钢管桩；
[0008]将钢管桩表面距离混凝土平台下表面h1的点设为底部杆压力荷载作用点，将钢管桩表面距离混凝土平台上表面h2的点设为顶部杆压力荷载作用点，且底部杆压力荷载作用点和顶部杆压力荷载作用点对角设置；
[0009]步骤2：预设钢管桩的截面、壁厚t
plate
、剪力键的数量nos、材料屈服强度；
[0010]步骤:3：设定拉
‑
压杆模型h1、h2载荷作用点的底部杆压力、顶部杆压力；
[0011]步骤4：将步骤2和步骤3确定的数据输入至拉
‑
压杆模型中；
[0012]步骤5：校验钢管桩的壁厚t
plate
、剪力键的数量nos、最大混凝土的抗剪强度V
RDi
是否满足需求。
[0013]优选的，h1＝h2＝钢管桩桩径。
[0014]优选的，所述混凝土平台包括实心系梁和空心系梁；将实心系梁以及实心系梁底壁以下1倍钢管桩桩径长度的钢管桩定义为D区域。
[0015]优选的，底部杆压力、顶部杆压力根据力学平衡转换为h1、h2载荷作用点的底部杆水平作用力F
h1
、底部杆垂直作用力F
v1
、顶部杆水平作用力F
h2
、顶部杆垂直作用力F
v2
和对压杆力F
strut
。
[0016]优选的，由下式计算出钢管桩的半周长屈服承载力F
plate
：
[0017]F
h1
＝F
h2
＝M/z
[0018][0019][0020]式中，M是连接节点受到的弯矩值(M是实际受到的节点荷载
‑
预设值，计算出来的F
h1
、F
h2
是用来校验实际荷载以及承载力)，z是F
h1
和F
h2
荷载作用点的距离，d是钢管桩桩径。
[0021]优选的，由下式计算出钢管桩的壁厚t
plate
，与预设值对比从而验证壁厚t
plate
设计是否合理：
[0022]F
Plate
＝Q
plate
*C
1/2
[0023]Q
plate
＝fy*t
plate
[0024]R
i
＝R
out
‑
t
plater
/2
[0025]C
1/2
＝πR
i
[0026]式中，fy钢管桩材料屈服强度，R
out
是钢管桩半径，R
i
是钢管桩壁厚中心点的半径。
[0027]优选的，需要验算在h1或者h2高度范围内剪力键传递的压力不超过内部混凝土的抗剪强度，最大混凝土的抗剪强度V
RDi
公式如下：
[0028]V
RDi
≤0.5vf
cd
[0029][0030]V
RDi
*h1*C
1/2
≥F
plate
[0031]式中：f
cd
是混凝土抗压强度设计值，f
ck
是混凝土抗压强度的特征值。
[0032]优选的，剪力键能传递钢管桩的半周长屈服承载力，由下式计算出剪力键的数量nos，从而验证剪力键的数量设计是否合理：
[0033]h1＝h2＝d
[0034]nos＝F
plate
/R
key
[0035]R
key
＝min(R1,R2)
[0036]式中，d的范围也是设置剪力键的范围，R1是剪力键的屈服强度，R2是剪力键周围的混凝土的容许抗压承载力。
[0037]优选的，根据拉
‑
压杆模型底部杆压力、顶部杆压力，计算出相应的面积的配筋大小：
[0038]A
s1
＝A
s2
＝F
h1
(F
h2
)/f
sd
[0039]式中，f
sd
表示钢筋的抗拉强度的设计值；
[0040]通过压杆的计算截面分析，截面形状为椭圆，椭圆的一半轴L1为钢管桩的半径d/2，椭圆的另一半轴L2的计算公式如下：
[0041][0042]因此拉
‑
压杆模型中的模拟压杆应力σ
strut
(计算出来和这个截面的混凝土抗压强度进行对比)公式如下：
[0043]σ
strut
＝F
strut
/A
strut
[0044]A
strut
＝πL1L2[0045]式中：A
strut
为压杆的计算截面。
[0046]一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如所述的一种水上架空输电线路钢管桩
‑
平台连接设计方法。
[0047]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0048]在水上架空输电线路中钢管桩和承台的连接是非常复杂的一个力学模型，采用拉
‑
压杆模型可以将复杂的模型简化为简单的桁架模型，通过受力平衡的方法计算不同拉
‑
压杆元素的受力，并且通过计算可以验证材料强度以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水上架空输电线路钢管桩
‑
平台连接设计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：建立拉
‑
压杆模型，所述拉
‑
压杆模型包括混凝土平台(2)以及用于支撑混凝土平台(2)的钢管桩(1)；将钢管桩(1)表面距离混凝土平台(2)下表面h1的点设为底部杆压力荷载作用点，将钢管桩(1)表面距离混凝土平台(2)上表面h2的点设为顶部杆压力荷载作用点，且底部杆压力荷载作用点和顶部杆压力荷载作用点对角设置；步骤2：预设钢管桩(1)的截面、壁厚t
plate
、剪力键(8)的数量nos、材料屈服强度；步骤:3：设定拉
‑
压杆模型h1、h2载荷作用点的底部杆压力、顶部杆压力；步骤4：将步骤2和步骤3确定的数据输入至拉
‑
压杆模型中；步骤5：校验钢管桩(1)的壁厚t
plate
、剪力键(8)的数量nos、最大混凝土的抗剪强度V
RDi
是否满足需求。2.根据权利要求1所述的一种水上架空输电线路钢管桩
‑
平台连接设计方法，其特征在于：h1＝h2＝钢管桩(1)桩径。3.根据权利要求1所述的一种水上架空输电线路钢管桩
‑
平台连接设计方法，其特征在于：所述混凝土平台(2)包括实心系梁(5)和空心系梁(7)；将实心系梁(5)以及实心系梁(5)底壁以下1倍钢管桩(1)桩径长度的钢管桩(1)定义为D区域(4)。4.根据权利要求1所述的一种水上架空输电线路钢管桩
‑
平台连接设计方法，其特征在于：底部杆压力、顶部杆压力根据力学平衡转换为h1、h2载荷作用点的底部杆水平作用力F
h1
、底部杆垂直作用力F
v1
、顶部杆水平作用力F
h2
、顶部杆垂直作用力F
v2
和对压杆力F
strut
。5.根据权利要求4所述的一种水上架空输电线路钢管桩
‑
平台连接设计方法，其特征在于：由下式计算出钢管桩(1)的半周长屈服承载力F
plate
：F
h1
＝F
h2
＝M/z＝M/z式中，M是连接节点受到的弯矩值，z是F
h1
和F
h2
荷载作用点的距离，d是钢管桩(1)桩径。6.根据权利要求5所述的一种水上架空输电线路钢管桩
‑
平台连接设计方法，其特征在于：由下式计算出钢管桩(1)的壁厚t
plate
，与预设值对比从而验证壁厚t
plate
设计是否合理：F
Plate
＝Q
plate
*C
1/2
Q
plate
＝fy*t

【专利技术属性】
技术研发人员：张文翔，吴锴，王嘉昌，杨卓帅，崔铮，危剑锋，傅林，
申请(专利权)人：中国能源工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：