架空送電線路混凝土圓形截面偏心受拉構件配筋計算探討

潘峻峰 張懿

摘 要：文章對現行《架空送電線路基礎設計技術規定》中圓形截面偏心受拉構件配筋公式進行了分析和探討，提出了采用“修正簡化配筋公式”計算偏拉構件的配筋，本公式可以直接用于掏挖基礎及樁基礎的配筋設計計算，也可用于快速校核基礎配筋，還可作為精確配筋計算搜索迭代的初始值。

關鍵詞：偏心受拉構件；原型基本公式；簡化公式；修正簡化公式

在送電線路工程掏挖基礎及樁基礎設計中，基礎配筋會遇到圓形截面偏心受拉構件的計算，現行《架空送電線路基礎設計技術規定》（以下簡稱“線路規定”）中規定當偏心距e0≤rs/2時，可以使用簡化公式計算配筋，當偏心距e0>rs/2時，需要按混凝土規范“原型基本公式”計算配筋，原型基本公式為一組超越方程，配筋計算相當繁瑣，“線路規定”中采用的方法是使用圖表查系數法，這個圖表是76年版混凝土結構計算手冊中采用的圖表，雖然圖表查系數方法計算誤差大，但當時的條件決定了圖表法較實用。在電腦普及的今天這種方法顯然過時，且新混凝土規范2011版已經實施，采用新混凝土規范進行配筋計算是必然的，所以按新混凝土規范研究“修正簡化公式”計算偏拉構件是非常必要的，修正簡化公式在實際設計工作中也很實用，其計算速度和計算結果精度均優于圖表查系數方法。

1 原型基本公式和簡化公式

1.1 原型基本公式

解超越方程可先假定一個初始值α，初始值可按下述近似公式求得：

As=1.1N（1+1.25e0/rs）/fy；α=1.25fyAs/（0.47fcA+3fyAs）；e0=M/N；

將初始值α及其余已知參數代入（1）式得到As1，再將初始值α和As1代入（2）式求得Mu，再將Mu及其余已知參數代入（3）式解出As2，比較As1和As2，如果兩者數值不相等，則將α+1/10000的步長（本文采用較小的初值向大值方向搜索），重復上述（1）、（2）、（3）計算過程，直至As1和As2接近相等，兩者不需完全相等，相差30平方毫米以下已滿足工程精度。

1.2簡化公式

鋼筋混凝土圓形截面偏心受拉構件配筋的簡化公式有兩個基本假定：一、假定全部荷載由所配鋼筋承擔，不考慮混凝土的有利作用；二、假定全部縱向鋼筋形成一個薄壁圓管，經上述假定后可套用材料力學應力公式：

σ=（N/As+M/W）；W-為薄壁圓管截面模量；

As=2πδds；W=πδds2/4；σ=fy；rs=ds/2；δ為薄壁圓管厚度；將以上式子代入材料力學應力公式，整理后可得：As=N（1+2e0/rs）/fy

現行“線路規定”中規定需乘以1.1的配筋調整系數，得到如下“線路規定”中的簡化公式：

（1）不考慮鋼筋應力塑性分布時：

As=1.1N（1+2e0/rs）/fy；e0=M/N；M-為基礎設計彎矩。

（2）考慮鋼筋應力塑性分布時： As=1.1N（1+1.25e0/rs）/fy；

從以上推導過程可以看出，簡化公式計算配筋是較為保守的。

2 簡化公式分析及結論

2.1 簡化公式分析

現行“線路規定”中規定當偏心距e0>rs/2時，需要按混凝土規范“原型基本公式”配筋，由于配筋計算繁瑣費時，如果不用電腦編制程序計算，靠手算是不現實的，即使用電腦計算也需要假定一個較接近精確值的初始值，花最少的時間搜索到精確值。由于以上原因我們分析了最常用的五種基礎直徑，使用乘以配徑系數upl的修正簡化公式，使修正簡化公式計算基礎配筋不受偏心距e0≤rs/2的限制，修正簡化公式如下：

下面列出部分分析結果表1～表2：表中“原1.1As1”為按新砼規范原型基本公式計算的配筋值，“簡1.1As”為按修正簡化公式計算的配筋值，配徑系數upl值列于表中最后一列。

2.2 結論

總結歸納以上分析，我們給出以下幾種常用基礎直徑的配筋系數，使用配筋系數后，我們就可以很方便地采用“修正簡化公式”計算混凝土偏心受拉構件。配徑系數列表如下。

表3 配徑系數表

參考文獻

[1]中華人民共和國電力行業標準.DL/T5219-2005.架空送電線路基礎設計技術規定[S].2005.

[2]中華人民共和國行業標準.JGJ 94-2008.建筑樁基技術規范[S].2008.

[3]中華人民共和國國家標準.GB 50007-2011.建筑地基基礎設計規范[S].2011.

[4]中華人民共和國國家標準.GB 50010-2010.混凝土結構設計規范[S].2011.

作者簡介：潘峻峰（1973，4-），男，重慶萬州，工程師，現就職重慶三峽水利電力（集團）股份有限公司，從事過電網施工、設計等工作。