轉角輸電鐵塔基礎傾斜計算分析

王英浩 何亞雄

摘要：隨著國家經濟的突飛猛進，我國用于髙壓輸電線路的投資逐年提高，促使我國在輸電線路基礎計算方面的研究取得了顯著的進步。基于輸電鐵塔基礎的受力特點等要求，設計了很多不同種類的基礎，但是對這些基礎在轉角時所受偏心力很大，工程中往往缺乏計算。以實際工程為例，運用規范的計算方法，驗證基礎傾斜是否滿足要求。

Abstract： With the rapid development of the national economy， China's investment in high-voltage transmission lines has been increasing year by year， which has made remarkable progress in the research on the basic computing of transmission lines. Many different kinds of foundations have been designed based on the requirements of the force characteristics of the transmission tower foundation， but the eccentricity of these foundations at the corner is very large， and there is often a lack of calculation in the project. Taking practical engineering as an example， the standard calculation method is used to verify whether the foundation inclination meets the requirements.

關鍵詞：鐵塔基礎；地基變形；極限工況；偏心受壓

Key words： poles foundation；peformation of the foundation；working condition of the limit；eccentric compression

中圖分類號：TM754 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）25-0174-03

0 引言

架空輸電線路用于分配和輸送電能的作用，在電力系統中是重要的組成部分，在經濟發展的今天，保證優質送電成為一項重要的民生工程，而我國地域遼闊，巖土類別多、分布廣，各地區地形地貌和地質條件差異很大，給輸電鐵塔的基礎設計及施工帶來很大的困難。隨著國家經濟的突飛猛進，我國用于髙壓輸電線路的投資逐年提高，促使我國在輸電線路基礎方面的研究取得了很大的進步，基于輸電鐵塔基礎的受力特點等要求，設計了很多不同種類的基礎，但是對這些基礎在極限荷載工況下缺乏計算。以實際工程為例，運用規范的計算方法，驗證極限工況下，基礎傾斜是否滿足要求。

1 地基變形理論

在《DLT 5219-2005 架空送電線路基礎設計技術規定》[1]（以下簡稱《規定》）中規定的傾斜率應該按照下式計算[2]：

2 大板基礎簡析

輸電鐵塔的荷載分為永久荷載和可變荷載兩類，永久荷載主要有：導線和地線、絕緣子及其附件和鐵塔結構及鐵塔上各種固定設備等的重力荷載；可變荷載主要有：冰雪和風荷載、地線的張力及各種附加荷載[3]。鐵塔基礎與傳統基礎受力有明顯不同，輸電鐵塔的基礎為典型的偏心受壓，因此對傾斜荷載作用下的基礎傾斜計算的驗證很有必要。線路方向及鐵塔基礎見圖1，圖中，B——基礎邊長；a——基礎中心距離塔腳的長度。由圖可知，C、D腿為下壓力，A、B腿為上拔力。

我國輸電鐵塔基礎型式多樣，這主要與我國地域遼闊，各地區地形地貌和地質條件差異大等區域性特點決定的，而大板基礎具有埋深淺、易開挖成型等優點，在軟弱的地基中應用比較廣泛，特別是對于軟、流塑粘性土、粉土及粉細砂等基坑不易成型的塔位，一般都會設計為大板基礎。大板基礎的設計特點是：底板大、埋深淺、底板較薄，靠底板雙向配筋承擔由鐵塔上拔、下壓和水平力引起的彎矩和剪力，主柱計算與階梯基礎相同。與階梯基礎相比，埋深淺，易開挖成形，混凝土量能適當降低。與灌注樁相比，在軟弱地基中應用較為廣泛。它施工方便，特別是對于軟、流塑粘性土、粉土及粉細砂等基坑不易成型的塔位。大板基礎設計時應該控制沉降及不均勻沉降，對轉角塔及負荷較大的直線塔進行地基沉降變形驗算，施工時應盡量少擾動地基土，清除開挖的全部浮土并做好墊層，必要時使用塊石灌漿。[4-6]

3 工程實例計算

該工程在線路的基礎設計中部分采用大板基礎，并且線路處于內蒙古地區，常年溫度較低，可能出現大范圍的覆冰、大風等情況。現在通過計算實例，來驗證該基礎在極限工況下是否滿足設計要求。根據該相關的工程資料，選取其中一基轉角鐵塔的基礎進行計算分析，取B=19m，a=7.5m，基礎埋深4m，地基土力學參數見表1。

基礎所受荷載（轉角塔基礎）：

基礎所受豎向荷載：964kN；傳至基礎底部的彎矩：30474kN·m；基礎假設為滿足強度要求。

①基礎底面的抵抗矩計算。

②基底邊緣最大、最小壓力計算。

式中，F——上部結構傳至基礎頂面的豎向壓力設計值，kN；G——基礎自重和基礎上的土重，kN；γG——永久荷載分項系數，對基礎有利時，宜取γG=1，不利時，應取γG=1.2；A——基礎底面面積，m3；Wx、Wy——基礎底面繞X和Y軸的抵抗矩，m3；Pmax、Pmin——基礎底面邊緣的最大、最小壓力設計值，kPa。

③最終沉降量計算。

通過傾斜計算的原理可知，基底附加壓力為三角形分布，說明基礎底面未脫開。

三角形荷載部分1點的沉降量計算結果見表2。

4 結束語

通過計算的方法對地基變形進行研究，當輸電鐵塔在極限荷載作用下，基礎傾斜率為0.0011，小于規范值0.005，滿足規范要求。大板基礎雖然能夠很好的滿足設計的要求。選用大板基礎時，應該驗算地基變形，尤其是對于轉角鐵塔，偏心距較大的鐵塔，效果明顯。

參考文獻：

[1]DLT 5219-2005，架空送電線路基礎設計技術規定[S].

[2]于潤芳，等.架空送電線路基礎設計技術規定[M].北京：中國電力出版社，2005.

[3]李成文，等.110kV送電線路常用鐵塔工程圖集：設計·計算·施工圖[M].北京：中國電力出版社，2007.

[4]陳榕，等.我國輸電線路基礎型式對比及其適用性分析[J].東北電力大學學報，2015，35（6）：77-78.

[5]孫萬明，王明立，張華興.大板基礎輸電塔可承受地基傾斜極限值計算[J].煤礦開采，2010，15（02）：38-40.

[6]梁英.論述大板基礎典型施工方案[J].山西建筑，2014，40（36）：39-41.