玄武巖纖維筋輸電線路鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法研究

史先杰　吳雪

摘要：玄武巖纖維復(fù)合材料（BFRP）具有抗拉強(qiáng)度高、抗腐蝕性能優(yōu)良、重量輕、耐疲勞、耐高低溫等優(yōu)良特性。文章對玄武巖纖維筋混凝土灌注樁單樁的承載力、位移進(jìn)行分析，提出了玄武巖纖維筋輸電線路鐵塔基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：玄武巖纖維筋；輸電線路；鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法；承載力；剛度；混凝土灌注樁 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TU984 文章編號：1009-2374（2016）19-0142-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.068

玄武巖纖維復(fù)合材料（BFRP）具有抗拉強(qiáng)度高、抗腐蝕性能優(yōu)良、重量輕、耐疲勞、耐高低溫等優(yōu)良特性，因此在沿海地區(qū)的輸電線路工程中，采用輕質(zhì)高強(qiáng)、絕緣、耐高低溫和耐腐蝕的玄武巖纖維復(fù)合筋，進(jìn)行基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)的配筋，有望有效提高沿海地區(qū)輸電線路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性，延長使用壽命。

本文依托江蘇省電力公司2014年科技項(xiàng)目《玄武巖纖維在輸電塔基礎(chǔ)中應(yīng)用研究》，對玄武巖纖維筋應(yīng)用于鐵塔基礎(chǔ)中采用的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究。

1 設(shè)計(jì)原則

由于BFRP良好的抗腐蝕性能，長期耐久性有保證，因此BFRP筋混凝土灌注樁可用在環(huán)境惡劣的沿海或者強(qiáng)腐蝕地區(qū)，但在設(shè)計(jì)使用過程中必須采取一定的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)原則。一般BFRP筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)可采用等強(qiáng)度（面積）設(shè)計(jì)或等剛度設(shè)計(jì)原則。

等強(qiáng)度（面積）設(shè)計(jì)原則就是使BFRP筋與鋼筋具有相同的設(shè)計(jì)應(yīng)力和使用應(yīng)力，通常做法是用相同截面積的BFRP筋代替鋼筋，可用在對豎向承載力和裂縫控制要求不高，并且不是水平荷載和水平位移控制的樁基中，其剛度較低，在樁身開裂之前與鋼筋混凝土樁具有相同的剛度，其水平位移與穩(wěn)定控制良好，開裂之后剛度下降較鋼筋混凝土樁要快，在相同水平荷載下水平位移是同等鋼筋混凝土樁的3～4倍。

等剛度設(shè)計(jì)可用在對承載力較高且由水平荷載或水平位移控制的樁基中，其剛度、豎向承載力、水平承載力和水平位移、裂縫控制等，無論是樁身開裂前或開裂后都等同或強(qiáng)于鋼筋混凝土樁，是一種保守的設(shè)計(jì)方法。

2 單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值

第一，一級桿塔樁基，有條件時應(yīng)采用現(xiàn)場靜載荷試驗(yàn)，并結(jié)合靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入等原位測試方法綜合確定；二級桿塔樁基應(yīng)根據(jù)靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入、經(jīng)驗(yàn)參數(shù)等估算，并參照地質(zhì)條件相同的試樁資料，綜合確定。當(dāng)缺乏可參照的試樁資料或地質(zhì)條件復(fù)雜時，應(yīng)由現(xiàn)場靜載荷試驗(yàn)確定；對三級桿塔樁基，如無原位測試資料時，可利用承載力經(jīng)驗(yàn)參數(shù)估算。

第二，采用現(xiàn)場靜載荷試驗(yàn)確定單樁下壓極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時，在同一條件下的試樁數(shù)量不宜小于總樁數(shù)的1%，且不應(yīng)小于3根，工程總樁數(shù)在50根以內(nèi)時不應(yīng)小于2根。試驗(yàn)及單樁下壓極限承載力取值按JGJ 94-2008附錄C方法進(jìn)行。

4 玄武巖筋灌注樁施工構(gòu)造要求

4.1 玄武巖筋錨固

根據(jù)《纖維增強(qiáng)復(fù)合材料建設(shè)工程應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB 50608-2010），BFRP筋最小錨固長度不應(yīng)小于35d，當(dāng)錨固長度不足時，應(yīng)采用可靠的機(jī)械錨固措施。玄武巖纖維筋在節(jié)點(diǎn)處的錨固，可采用以下兩種方式：一是采用訂制彎折筋搭接錨固的方法；二是直線筋在端部直接采用螺帽形成擴(kuò)大端的錨固方式，兩者都很有效地實(shí)現(xiàn)梁柱錨固。

4.2 玄武巖筋搭接連接

圖2是玄武巖筋常見的兩種搭接方式，需保證35d的搭接長度，以保證力的有效傳遞，搭接處可以用鐵絲、塑料扎帶或玄武巖纖維原絲浸透環(huán)氧樹脂后殘繞再涂抹環(huán)氧樹脂密封。

4.3 玄武巖箍筋

玄武巖筋易加工成形，可以在工廠做成各種形狀，一般樁基中需要的螺旋箍筋和方形箍筋需在工廠定制

加工。

5 結(jié)語

采用BFRP筋等面積設(shè)計(jì)時需考慮單樁豎向承載力和水平承載力的降低，特別要注意水平承載力和水平位移，因?yàn)榈让娣e時樁身剛度比混凝土樁低，其水平位移易超限，按剛度折算的話在相同水平荷載下BFRP筋混凝土樁水平側(cè)移是鋼筋混凝土樁的3～4倍。

采用等剛度設(shè)計(jì)時，豎向承載力和水平承載力都與鋼筋混凝土樁類似，裂縫控制要更強(qiáng)，但需考慮剛度變大時，BFRP筋變密集或直徑變大在施工時可能出現(xiàn)的

問題。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：史先杰（1977-），男，江蘇豐縣人，國網(wǎng)江蘇省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院工程師，研究方向：線路設(shè)計(jì)

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