植筋法在高桿燈基礎設計上的應用

方向陽

(西安市城市照明管理處，陜西 西安 710016)

植筋就是種植鋼筋，為了加固建筑物或是續建，在原建筑上鉆孔，插入鋼筋，用特用膠水灌縫，使鋼筋錨固在其中，鋼筋和原建筑將成為一體。在施工方面的優勢:(1)事先鉆孔;(2)無需敲擊安裝;(3)持力沿鋼筋全長范圍。具有承載力高，無膨脹，邊間距小，生產及安裝質量穩定可靠，產品成本底等特點。

2010年10月西安市城市照明管理處西安億明達電氣安裝有限公司實施西安市火車站南廣場路燈改造工程，發現原設計的2 基24 米高桿燈燈位處為護城河暗涵。筆者作為西安億明達電氣安裝有限公司技術負責人，通過走訪相關單位、查閱相關資料，得知該護城河暗涵為寬12 米、高10 米鋼筋混凝土結構，其頂板為厚度0.6 米的C30 鋼筋混凝土結構，抗壓強度大于30MP。原設計的24 米高桿燈基礎為直徑1.1 米、深度6.2 米的樁基礎無法施工。高桿燈燈位如果移位，廣場的照明效果就會受影響。該工程為西安世界園藝博覽會的市政配套工程，情況緊、任務急，我公司必須按時完成任務。筆者的初步想法把24 米高桿燈基礎形狀改變為下部為2.8 米* 2.8 米* 0.5 米的長方體，上部為直徑1.1 米，高1 米的圓柱體，繼續采用鋼筋混凝土結構。目的是:(1)24 米高桿燈和其基礎的重力產生的壓強要小于護城河暗涵頂板的抗壓強度。(2)增大基礎底部面積，保證高桿燈的穩定性。(3)采用植筋法，以加大穩定性和安全性。簡單計算如下:

一 高桿燈及基礎重量的計算

(一)高桿燈的總重量

法蘭盤重:3.14* (0.85/2)2* 0.03* 7.85 =0.134T =1.34KN

燈桿重:3.14* (0.48 +0.355)* 13* 0.008* 7.85/2 +3.14* (0.355 +0.23)* 13* 0.006* 7.85/2

=1.632T=16.32KN

燈盤及燈具重:0.5T=5KN

升降系統重:0.2T=2KN

高桿燈的總重:1.34 +16.32 +5 +2 =24.66KN

(二)高桿燈的基礎重:2.8* 2.8* 0.5* 2.5 +3.14*(1.1/2)2* 1.0* 2.5 =12.175T=121.75kN。

(三)高桿燈和基礎的總重量:24.66 + 121.75 =146.41KN。

(四)高桿燈和基礎的重力對護城河暗涵頂板產生的壓強:146.41/2.82=18.67KN/m2=18.67MP ＜30MP，滿足要求。

二 高桿燈基礎穩定性計算

(一)基本參數

燈桿高度24 米，重量24.66KN。燈桿平均直徑355mm(230mm－480mm)，燈桿基礎高度1.5 米，混凝土C25。地面粗糙度類別:C 類。

(二)荷載計算

(1)風荷載計算(根據《建筑結構荷載規范》)

ωk=βzμsμzω0

基本風壓ω0=0.35kN/m2

燈桿總高度:H =24 +1.5 =25.5 米，風壓高度變化系數μz=0.93

μzω0d2=0.93* 0.35* 0.3552=0.041≥0.015

H/d=25.5/0.355 =71.8≥25 Δ=0

風荷載體型系數μs=0.6

高聳結構物T1=0.013* 25.5 =0.3315

C 類地區ω0T12=0.62* 0.35* 0.33152=0.024

脈動增大系數ξ=1.594

脈動影響系數v=0.758* 0.479* 1.82 =0.66

高聳結構物陣型系數

φz=1.0

βz=1 +1.594* 0.66* 1.0/0.93 =2.13

ωk=2.13* 0.6* 0.93* 0.35 =0.416kN/m2

線荷載:0.416* 0.355 =0.15kN/m

燈頭迎風面積:0.5* 3.2 =1.6m2

燈頭迎風力:0.416* 1.6 =0.665kN

(2)底部彎矩計算

如考慮風荷載均布:則M1= 0.15* 25.5* 25.5/2 =48.8kN.m;M2=0.665* 25.5 =17.0kN/m

M=1.4(M1+M2)=1.4* (48.8 +17)=92.12kN/m

(3)穩定性計算:

燈桿重:24.66kN

基礎重:121.75kN

基礎中心到邊緣距離:1.4m

M抗=1.0* (24.66 +121.75)* 1.4 =204.97kN/m

M抗/M=204.97/92.12 =2.23 滿足要求。

三 24 米高桿燈地處火車站廣場，人口密度大，安全性至關重要

高桿燈基礎如果做得過大，就會增加護城河暗涵頂板的壓力，并影響美觀。設想采用植筋法提高其安全性。

(一)基本參數和方法

每個高桿燈基礎在護城河暗涵頂板上植筋74 個，植筋采用高性能粘接劑和HRB335－φ14(螺紋)鋼筋，混凝土C25。

在護城河暗涵頂板上用沖擊轉鉆φ18、深度300mm 的孔，→用毛刷和氣筒清孔→將A、B 組分分別攪拌均勻→按比例配制SHB 環氧建筑結構膠充分攪拌混合→用專用工具將膠液注入孔中→將850mm 長的HRB335－φ14(螺紋)鋼筋旋轉入孔中(旋如290mm，外露560mm)→固化(未固化前嚴禁觸動桿體)→質量檢驗。

(二)基本錨固長度lb=αfy(《植筋技術規范》14.2.2)

根據《植筋技術規范》表14.2.2 查得α 為0.85

lb=αfy=0.85* 335 =284.75mm

(三)植筋軸向拉力設計值N≤fyAS(《植筋技術規范》14.2.1)

根據《混凝土結構后錨固技術規程》附錄A.4.3

植筋軸向拉力N =0.9* fyAS=0.9* 335* 3.14* 72=14773.5N=14.77KN

(四)植筋軸向總拉力N總=Nn=14.77* 74 =1092.98KN

(五)穩定性計算

M抗2=1.0* (121.75 +1092.98)* 1.4 =1700.62KN

M抗2/M=1700.62/92.12 =18.46 完全滿足要求。

筆者將對改變高桿燈基礎的想法和計算結果向監理工程師、甲方代表、設計師進行了匯報，提出設計變更，得到了他們的一直肯定。設計師經過驗證計算后，出了設計變更。西安億明達電氣安裝有限公司按照規范施工，圓滿的完成了西安市火車站南廣場路燈改造工程，為古城西安增添了一道亮麗的風景。

［1］謝朝暉、王守貞，框架填充墻砌體拉結筋“植筋法”施工工藝探析［J］，企業科技與發展，2012(2)

［2］傅礫，“化學植筋法”在變電站基礎改造中的應用［J］，內蒙古電力技術，2008(4)

［3］傅志明，光控開關在高速公路高桿燈上的應用［J］，中國交通信息產業，2010(3)

［4］李巖、溫浩、常新華，港口高桿燈智能控制系統的設計與實現［J］，五邑大學學報(自然科學版)，2012(2)