斜柱斜面輸電鐵塔基礎的計算要點及施工技術

2014-02-13 09:27:16馮軍驍

電力建設 2014年4期

馮軍驍

(遼寧省送變電工程公司，沈陽市110021)

1 斜柱斜面基礎介紹

在西北750 kV超高壓輸電線路工程的開挖回填類基礎中，廣泛采用了斜柱地腳螺栓基礎，多年實踐應用以來，施工技術成熟，運行安全可靠，取得了較好的技術經濟效益［1-6］。本文參考相關計算手冊和標準進行斜柱斜面輸電鐵塔基礎的計算分析［7-9］。斜柱地腳螺栓基礎一般多為地腳螺栓火曲折彎錨固于傾斜的基礎立柱鋼筋混凝土中。基礎斜立柱與插入角鋼式斜柱基礎相同，立柱頂面為水平面的正方形。塔腳板水平方向朝向基礎頂面，所以，此種基礎也稱為塔腳板水平布置的斜柱螺栓基礎，如圖1所示。

圖1 斜柱螺栓基礎示意圖Fig.1 Inclined bolt foundation

火曲折彎的地腳螺栓，雖然在頸部有4根補強鋼筋，但仍有可能因加工制造缺陷而降低螺栓強度。因此，在終端塔、轉角塔等受力大的塔型中，近年逐漸采用不折彎的直螺栓，基礎改型成為“斜柱斜面”基礎。此種基礎直地腳螺栓與立柱坡度一致，傾斜錨固于立柱鋼筋混凝土中。立柱頂面與斜立柱棱線垂直，不再水平而呈斜面。塔腳板傾斜方向朝向基礎頂面，所以，此種基礎也稱為塔腳板垂直布置的斜柱螺栓基礎，如圖2所示。

圖2 斜柱斜面螺栓基礎示意圖Fig.2 Bolt foundation with inclined column and oblique top surface

以上2圖的基礎均為四棱臺形底盤，也有正方體形底盤加臺階的設計。

值得注意的是:塔腳板與鐵塔主材的連接方式分為“座板式”和“靴板式”2種。“座板式”的塔腳板自帶短主材，鐵塔主材與其對接。“靴板式”的塔腳板無短主材，鐵塔主材直接插入塔腳板。4個地腳螺栓時，“座板式”和“靴板式”的螺栓組合布置方式相同。8個地腳螺栓時，“座板式”和“靴板式”的螺栓組合布置方式則不同，“靴板式”的螺栓間距不等。

2 斜柱基礎的根開、坡度

無論是插入角鋼式還是地腳螺栓式(包括斜柱平面和斜柱斜面)的斜柱基礎，其基礎根開(即立柱頂面中心處)與底盤中心根開均如圖3所示。基礎四腿斜立柱的坡度與鐵塔四腿主材坡度一致，如圖4所示。

設基礎全高為H，則根開之間有如下關系:

綜合坡度與正、側面坡度的關系為

綜合斜長為

圖3 斜柱基礎根開示意圖Fig.3 Foundation of inclined column

圖4 斜柱基礎正側面坡度示意圖Fig.4 Positive side slope of inclined column foundation

3 斜柱斜面基礎的模板放樣計算

如圖5所示，由斜柱斜面基礎立柱模型圖可分解出外角兩面相同的模板(1)、(2)和內角兩面相同的模板(3)、(4)。

根據柱頂中心O點與兩角點B、D等高的特性，可由垂高/綜合斜長=1/L的比例關系求得:

模板棱長②

由模板中標示的角度與坡度角α、β為對等角的關系，可求得模板的另外幾個邊長:

模板棱長①

模板棱長③

模板底邊長

圖5 斜柱斜面基礎立柱模型及模板放樣圖Fig.5 Column model and template of foundation with inclined column and oblique top surface

也可由頂面半對角線、水平線、棱長①構成的直角三角形，利用綜合坡度角γ，求得

模板棱長①

結果與式(5)相同，棱長③的計算同理。

4 斜柱斜面基礎的立柱主筋放樣計算

如圖6所示，立柱主筋的幾何模型與模板的幾何模型相似，解析計算過程幾乎相同，只是在計算出主筋長度后，需要減去頂端和底端的鋼筋保護層厚度。計算中采用的原始數據為:立柱坡度α和β、基礎全高h、鋼筋籠的正方形邊長g。

假設立柱1圈共32根主筋，主筋間距為150 mm，即鋼筋籠邊長g=1 200 mm;主筋頂端保護層50 mm，底端保護層 90 mm;基礎全高 h=5 900 mm，基礎正側面坡度為tanα=tanβ=0.18。

則中間主筋長為X=h×L－140 mm=5 948 mm，最長主筋長為Y=X+g×tanα=6 164 mm，最短主筋長為Y=X－g×tanα=5 732 mm。

同理，也可由綜合坡度角γ求解最長主筋、最短主筋長度，結果相同。

圖6 立柱主筋幾何模型及解析圖Fig.6 Geometric model and analytic diagram of column’s main reinforcement

由以上最長、中間、最短3根主筋長度可求出鋼筋長度差分值為27 mm，則主筋的長度由短至長依次為1根5 732 mm、2根5 759 mm，2根5 786 mm，2根5 813 mm，以此類推其余為2根5 840 mm、2根5 867 mm、2根5 894 mm、2根5 921 mm、2根5 948 mm、2根5 975 mm、2根6 002 mm、2根6 029 mm、2根 6 056 mm、2根 6 083 mm、2根 6 110 mm、2根6 137 mm、1根6 164 mm。

5 斜柱斜面基礎的支模找正計算

如圖7所示，常規的“斜柱平面”基礎在支模找正時，只需要將儀器架在中心樁O'處，鏡頭對準方向樁，再轉動相應的45°，再由基礎根開對角線加減相應的距離，測量后即可對相應的關鍵點位進行找正，以達到支模的水平位置準確。標高則由被測量點位與中心樁處的相對高差來控制。如環形螺栓定位板的定位印記點K'找正時，只需先由螺栓分布半徑M'K'和基礎半根開對角線O'M'求出:D1'=O'K'=O'M'－M'K'。也可由 O'J'和 J'N1'直接求出 O'N1'和O'N2'，直接測量O'N1'和O'N2'而找正螺栓內角位置。外角位置找正方法相同。