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送电线路新型带挡板掏挖式基础的开发应用


送电线路新型带挡板掏挖式基础的开发应用
粱沛权,金晓华
(广东省电力设计研究院,广州市,510600)

[摘要1掏挖式基础能充分利用原状上,具有承载力商,混凝十、钢材用量少,破坏植被少等诸多优点,但用于山 坡、主柱需要加高时,其实用范围受到了限制,为此新开发了带挡板掏挖式基础,并分析了其受力机理,给出了一套 完整的设计方法,最后通过现场真

型超载破坏试验验正了其受力机理、设计方法的正确性。 [关键词]带挡板掏挖基础开发应用

中圈分类号:Ⅱ丌53文献标识码:B文章编号:lOOO一7229(2003)04~0037—02

Development and Application of New Dig Foundation with Lateral Beam for
Liang IGumlgdong

Transmission

Lines

Peiquan,Jin Xiaohua

Provincial Electric Power Design

Re—eh]n stltute,Guangallou

City,510600)

[I时words]lateral

beam;digging foundation;development and application

掏挖式基础是输电线路常用的一种基础型式, 由于掏挖式基础能充分利用原状土,具有承载力高, 混凝土、钢材用量少,基础施工不用模板,施工后不 需回填土,土石方开挖量小,施工效率高,t期短,对 基面植被破坏小,水土流失少,能有效保护自然环境 等优点。但由于掏挖式基础全部用人工掏挖,一般 夺用在地下水位较高,且基础埋深也受到一定的限 制。当铁塔位于山丘时,为了保证基础的稳定而需 要有一定的稳定边坡保护范围,此时,基础的施【基 面往往要比天然山坡面低,为了减少平摹土方量,需 要将基础的主柱加高,在原地面直接开挖。随着基 础荷载的增大和基础主柱的加高,基础的侧向稳定 成为掏挖式基础设计的控制因素。经过我院多年来 的实践,当直线塔基础上拔力达到400 kN级,主柱 加高到1.5 m时,掏挖式基础与斜柱板式基础的材 料指标便基本持平;当荷载继续增大或基础主柱继 续加高时,掏挖式基础的侧向稳定便不能满足《规 范》要求,从而限制了掏挖式基础的应用范围。针对 这种情况,我们提出了带挡板的掏挖式基础,其基坑 仍然采用掏挖成制的施I二方法,也就保留了掏挖式 基础的各项优点;并针对掏挖式基础当荷载加大、主 柱加高时侧向稳定不能满足《规范》要求的特点,设

置了侧向挡板,利用侧面原状土抗力,抵消了水平外 力产生的倾覆力矩,从而减小了基础柱身的弯矩利 基础底部的偏心应力,提高了基础的侧向稳定性和 承载能力,使其应用范围扩大到800 kN级以上和主 柱加高到2


m仍能满足《规范》的要求,且具有较

好的经济性。介绍如下:

1设计方法
带挡板掏挖式基础是一种全新的基础型式,其 没计方法在以往的《规范》中未有规定,现根据其受 力机理简述如下,基础结构简图如图1所示。

图中Mo、H——分别为基础所受弯矩、水平力;


L、zA、h——分别为侧挡板、转轴O、基础底到 顶面的距离;

dn、D一一分别为基础主柱直径、扩底直径。
基本假设:(1)土压力分布按m法;(2)基柱刚 度相对于土有足够大,可以看作为刚性体,即满足:
h<—2.—5
口Ⅲ

式中

口。——变形系数,n。=(百md Jil;
m——地基系数; d——计算宽度;

收稿日期:2002—10—28

万方数据  

———————————一———————————————————————————————————一—————————一——
.38.

电力建设

第24卷

脚——基柱的抗弯刚度。

Ml:.mdhl31tanco(、2。^一^)

M。——基础底面土抗力产生的弯矩:
MD2 o'w=5Dwmtanco

w——扩底截面抗矩。 将上述各式联立求得:
‘8“。“”2

dh3(5Mo+3Hh)+60HDw+12h2AL(Mo+册L)
““一

m—d—h2(3XA-2h)+6—rahLAL(Xn-hu)
6打

2dh2(3Mo+2Hh)+12hLAL(Mo+HhL) 从上述公式可知,当基础外型尺寸、地质参数和

基础外载确定后,即可求出基柱横向转轴的位置
图1带挡板掏挖式基础

z^、转角m和基底弯矩竹D,然后便可按照《规范》中 的方法验算基础的竖向、横向稳定和基础的强度。

此时基础在外力作用下绕基柱。点(距地面x。 处)转动一小角度“后,其外力由侧向土抗力和基 础底部反力抵消,处于平衡状态。由于基础侧向挡 板的存在,其侧向受力平衡发生了改变,建立了如下 力学模型:
∑Y=H—PL—Pt=O ∑M=肼o+Hh—ML—Mt—MD=0 式中

2真型试验
为了验证上述带挡板掏挖式基础在线路工程中 的适用性、技术上的可行性以及计算理论和设计参 数选取的合理性,于2000年5—6月,对上述新型基 础进行了6组真型试验,试验选取常用的LTS03B型 带挡板主柱加高掏挖式基础,分别进行了2组上拔、 4组下压,配合不同比例水平力工况,按送电线路铁 塔实际受力条件进行超载破坏试验。试验中对基础 的竖向位移和水平位移进行了观测,同时,为了验证 侧向受力变形分析的正确性,在试验基础的侧面和 基础底面均埋设了土压力盒,试验测量结果见表1, 详细的试验资料参见我院试验报告(44一¥2631S—
A02)。

日——基础的水平力

PIi一基础侧挡板的土抗力;
PL=AyLcmAL=(zA—hL)tanco’mhLAL

△yL——基础侧挡板的水平位移; C。——基础侧挡板所在深度处的土的地基 系数; A,——基础侧挡板的有效面积;

P。:华(3z^一2^)
Mo——基础所受弯矩o
ML=PL(h—ht)

Pc——基柱侧向土抗力;

3结论
从上面真型破坏试验结果与计算结果吻合可以 证明:上述带挡板掏挖基础的计算理论、计算公式和 设计方法是正确的,基础型式和设计参数的选择是 合理的,技术上是可行的,在线路工程中使用是安全 可靠的。从而使掏挖式基础的应用范围扩大到 800kN级,主柱加高到2 5m,达到了国内领先水

Hh——水平力对基底产生的弯矩; M。——侧挡板土抗力对基底产生的弯矩:
=(JA—hL)tanⅢ?mhLAL‘(h—hL)

M,——基柱侧向土抗力产生的弯矩:

寰1带挡板掏挖式基础抗压、抗拔试验数据裹

(下转第4l而)

万方数据  

第4期

城市中心大型地下式变电站的接地网设{1‘
12 000‘】’m:

41?

m,孔内插入≠42 Inm铜管,然后加压灌人有机型降 阻剂。单孔深井接地电阻计算公式为:
R,=(p/2,r1)tn(4l/a) (8)

f——接地短路的持续时间,取0 计算得E。=3 符合规程要求。
m。
131



s。

v,说明接地网的接触电势

式中f——深井深度,为60m;

d一一垂直接地极直径,为o.042
4孔并联后接地电阻为R,=0 3.5综台接地电阻 Rz=R1//R。j/,R2,/R√/砥 计算得R==0.24 3.6最大接触电势
El。=置JEw n。

3.7最大跨步电位差
EkIn=KkEw

700。

(13)

式中
L9)

置。——跨步系数,本工程取0.065。 计算得Em=508.5
V。

规程要求的跨步电位差为: Elm=(174+0.7Pb)/4t
(10) (14)

当人未站立在混凝土地面时,取P。=500n?m,
t=0 5

式中

Ew——接地装置的电位,Ew=laR£=
7.824 kV;

s,计算得Ekln=741 V。说明接地阿的最大

跨步电位差符合规程要求。 (11)

q——接触系数,x.=KdK。置。; 凰——均压带直径影响系数,本工程取
0.95;

4辅助接地措施
考虑电阻率测量的偏差和接地网设计参数选取 的误差,为确保接地电阻不大于0.5 n,结合地下式 变电站土建施工的特点,采用以下辅助接地措施: (1)将锚杆连接到地网,增加锚杆连接数303根,增 加铜棒101根。(2)连接所有护壁桩主钢筋,护壁桩 共108根,每根桩连接2根钢筋。(3)地下网及接地 深井敷设降阻剂。(4)充分利用自然接地体(如上下 水管道),在适当位置与接地网相连。 (责任骗辑:李汉才)

K。——均压带根数影响系数,本工程取
0.142;

置。——接地网面积影响系数,本工程取
1.087。

故毛=0.147,日。=1 181 规程要求的接触电势为: E。=(174+0.17,06)/√f 式中

V。

(12)

^——人脚站立处地表层的土壤电阻率,本 工程人脚站立处为混凝土,取P。=

(上接第38页) 平,为线路建设节省工程投资,保护自然环境提供了 新的途径。

广州北郊,岭澳核电东莞,岭澳核电一深圳和天生 桥一广东狐回等送电线路上,取得较好的经济效益 和社会效益,具有美好的应用前景。目前,我院已将 带挡板掏挖式基础做成标准设计,在今后工程中将 继续推广使用。 (责任编辑:李连成)

4工程应用
本项目完成后,先后应用在500 kV韶关曲江

海洋温差能发电
最近日本1家从事环境风险投资的企业和佐贺 大学共同开发了1套系统,计划于2003年2月在印 度南部的海域进行实验。以证实海洋温差发电的可 行性。海洋温差发电主要采甩开式和闭式2种循环 系统。在开式循环中,表层温海水在闪蒸蒸发器中 由于闪蒸而产生蒸汽,蒸汽进入汽轮机做功后流入 凝汽器,由来自海洋深层的冷海水将其冷却。在闭 式循环中,来自海洋表层的温海水先在热交换器内 将热量传给丙烷、氨等低沸点工质,使之蒸发,产生 的蒸汽椎动汽轮机做功后再由冷海水冷却。

万方数据  

送电线路新型带挡板掏挖式基础的开发应用
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 梁沛权, 金晓华 广东省电力设计研究院,广州市,510600 电力建设 ELECTRIC POWER CONSTRUCTION 2003,24(4) 5次

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