架空送電線路基礎主柱正截面承載力計算分析

李幸周，馬鳳臣，陳子源，林　芳，李志成

（1.中國電力工程顧問集團東北電力設計院有限公司，長春　130021；2.山東送變電工程，濟南　250118；3.國網山東省電力公司檢修公司，濟南　250118；4.國網山東省電力公司煙臺供電公司，煙臺　264001；5.國網山東省電力公司日照供電公司，日照　276826）

架空送電線路基礎主柱正截面承載力計算分析

李幸周1，馬鳳臣2，陳子源3，林芳4，李志成5

（1.中國電力工程顧問集團東北電力設計院有限公司，長春130021；2.山東送變電工程，濟南250118；3.國網山東省電力公司檢修公司，濟南250118；4.國網山東省電力公司煙臺供電公司，煙臺264001；5.國網山東省電力公司日照供電公司，日照276826）

錫盟—山東1 000 kV，群樁承臺基礎主柱的設計計算是群樁承臺設計中重要的設計工作，其合理與否將直接影響群樁承臺結構設計的安全性和經濟性。結合錫盟—山東1 000 kV特高壓交流輸變電工程線路工程中群樁承臺及基柱的設計實踐，在考慮不同的偏心角和偏心距情況下，對基礎短柱的雙向偏心受拉截面配筋分別按DL/T 5219—2005《架空送電線路基礎設計技術規定》與GB 50010—2010《混凝土結構設計規范》的相關規定進行計算，通過對計算結果的比較分析，對方形截面雙向對稱配筋基礎短柱的設計提供一些參考意見，即當偏心角在45°附近時，按DL/T 5219—2005與GB 50010—2010計算皆可，按DL/T 5219—2005偏保守；當偏心角遠大于45°或遠小于45°時，最好按GB 50010—2010的方法進行配筋計算，此時按DL/T 5219—2005計算可能會偏不安全。

基礎主柱；雙向偏心受拉；偏心距；偏心角

0　引言

錫盟—山東1 000 kV，群樁承臺基礎主柱的設計計算是群樁承臺設計中一個十分重要的設計工作，其幾何尺寸、配筋合理與否將直接影響群樁承臺結構設計的安全性和經濟性。

群樁承臺的基礎主柱多數為雙向偏心受力狀態。送電線路基礎主柱設計采用的計算方法來自DL/T 5219—2005《架空送電線路基礎設計技術規定》的9.1.2條，而這一方法又源自SDGJ 62—1984《送電線路基礎設計技術規定》的5.6.1條。這一計算方法與GB 50010—2010《混凝土結構設計規范》存在差異，而架空送電線路基礎主柱設計也應符合GB 50010—2010《混凝土結構設計規范》的相關規定，為此有必要在相同的條件下做對比分析，為實際工程的計算應用提供理論依據。

1　計算方法

1.1DL/T 5219—2005雙向偏心受拉構件計算

雙向對稱配筋的矩形截面鋼筋混凝土雙向偏心受拉構件，根據DL/T 5219—2005的第9.1.2條縱向鋼筋截面面積應按式（1）進行計算［1］。

式中：TE為基礎上拔力設計值，kN；As為正截面的全部縱向鋼筋截面面積，m2；Asx為正截面平行于X軸兩側鋼筋的截面面積，m2；Asy為正截面平行于Y軸兩側鋼筋的截面面積，m2；e0x為TE沿X軸方向的偏心距，m；e0y為TE沿Y軸方向的偏心距，m；Zx為平行于 Y軸兩側縱向鋼筋截面面積重心間距，m；Zy為平行于X軸兩側縱向鋼筋截面面積重心間距，m；n為截面內縱向鋼筋總根數；nx為平行于X軸方向一側鋼筋根數；ny為平行于Y軸方向一側鋼筋根數；γag為鋼筋配筋調整系數，γag=1.1；fy為鋼筋的抗拉強度設計值。

1.2GB 50010—2010雙向偏心受拉構件計算

雙向對稱配筋的矩形截面鋼筋混凝土雙向偏心受拉構件，根據GB 50010—2010第6.2.25條，正截面受拉承載力［2-4］應符合式（2）要求。

式中：Nu0為構件的軸心受拉承載力設計值，kN；e0為軸向拉力作用點至截面重心的距離，m；Mu為按通過軸向拉力作用點的彎矩平面計算的正截面受彎承載力設計值，kNm；N意義同TE，為雙向偏心受拉拉力，即基礎的上拔力設計值，kN。

在進行配筋計算時式中：Asj為一根角部鋼筋的面積，mm2。

雙向對稱配筋時，Asx=Asy，Asj為一根角部鋼筋的面積，在此取

根據GB 50010—2010

式中：Mux、Muy為X軸、Y軸方向的正截面受彎承載力設計值，kNm。

式中：b0為矩形橫截面基柱的寬度，m；h0為矩形橫截面基柱的高度，m；a′s為受壓區普通鋼筋合力點至截面受壓邊緣的距離，m。

對于方柱，b0=h0，雙向對稱配筋，Asx=Asy，則Mux= Muy，代入式（4）即得：

可以表達為、的函數：

按式（5）、式（6）即可對雙向偏心受拉雙向對稱配筋構件進行符合GB 50010—2010的配筋計算。

在架空送電線路雙向偏心受拉基礎主柱雙向對稱配筋計算分析時，按DL/T 5219—2005規定，基礎主柱的配筋由式（1）和GB 50010—2010第9.5.1條的最小配筋率控制；根據GB 50010—2010，基礎主柱的配筋由式（2）或式（5）、式（6）和GB 50010—2010 第8.5.1條的最小配筋率控制。兩種計算的結果均需要滿足鋼筋最小間距等構造要求。式（1）認為雙向對稱配筋的矩形截面鋼筋混凝土雙向偏心受拉構件的正截面極限狀態為中心受拉、單向偏拉與雙向偏拉的最大承拉鋼筋應力均達到鋼筋抗拉設計強度，DL/T 5219—2005的這種極限狀態設定會使和GB50010—2010基礎短柱配筋計算量出現差異。利用實例進行對比計算，對計算成果做比較，并對計算結果產生差異的原因進行分析。

2　對比計算實例

取架空輸電線路中常見的基礎短柱計算模型如圖1所示。

圖1　基礎短柱計算模型

基礎作用力：TE=250 kN，Hx、Hy分別取0 kN、10 kN、20 kN、30 kN、40 kN、50 kN，混凝土強度等級C30，鋼筋HRB335，配筋型式如圖1。考慮偏心拉力大小不變，偏心位置發生改變時計算截面1-1的配筋計算，由圖1可得將偏心位置坐標e0x、e0y投影到計算截面可得如偏心位置見圖2。針對圖2所示對應不同偏心角和偏心距的網格點（偏心位置），分別按DL/T 5219—2005 與GB 50010—2010考慮構造要求后，計算基礎主柱的配筋。

圖2　偏心位置示意

根據DL/T 5219—2005和GB 50010—2010并均考慮混凝土結構設計規范的構造要求后，配筋計算結果如表1～4。同時為了更清楚更形象直觀地反映DL/T 5219—2005與GB 50010—2010計算結果的差異，選取偏心位置在直線?線e0x=e0y上變化時的計算結果 （在表1～4中對相應的數據填充了陰影）繪制曲線（見圖3～4）進行對比。

表1　按DL/T 5219—2005正截面全部縱向鋼筋配筋面積

表2　按GB 50010—2010正截面全部縱向鋼筋配筋面積

在圖3中，曲線1、2分別對應偏心位置在直線上變化時按DL/T 5219—2005和GB 50010—2010規定的計算結果的變化，曲線3、4對應偏心位置在直線上變化時按DL/T 5219—2005和GB 50010—2010規定的計算結果的變化曲線。

表3　按DL/T 5219—2005正截面X側（Y側）所需鋼筋面積

表4　按GB 50010—2010正截面X側（Y側）所需鋼筋面積

圖3　基礎短柱縱筋總量As變化曲線對比

圖4　基礎短柱正截面X側所需鋼筋面積Asx變化曲線對比

在圖4中，曲線5、6分別對應偏心位置在直線e0x=e0y上變化時按DL/T 5219—2005和GB 50010—2010規定的Asx（Asy）計算結果的變化曲線，曲線7、8對應偏心位置在直線上變化時按DL/T 5219—2005和 GB 50010—2010規定的 Asx（Asy）計算結果的變化曲線。

3　結論

通過按DL/T 5219—2005與GB 50010—2010計算所得的基礎短柱縱筋總量變化曲線對比圖，可知在根據DL/T 5219—2005進行配筋計算時，當短柱的最終配筋結果取決于式（1）的第一式時，兩種計算方法所得短柱總配筋量非常接近，可認為兩種方法計算結果一致，但是由第一式控制配筋最終結果的情況不多。

通過按DL/T 5219—2005與GB 50010—2010計算所得的基礎短柱X側（Y側）配筋總量變化曲線對比圖，可知兩種計算方法所得X側（Y側）配筋總量存在一定差異，當短柱的最終配筋結果取決于短柱X側（Y側）配筋總量時，在偏心角不變時，按DL/ T 5219—2005計算時配筋量會較按 GB 50010—2010計算時偏大，且通過曲線7、8的觀察可知在一側偏心距不變，偏心角增大到一定程度時，按DL/T 5219—2005計算配筋將比按GB 50010—2010計算配筋量小，此時，按照DL/T 5219—2005方法控制配筋量就略顯不安全。

提出以下架空送電線路方形截面雙向對稱配筋基礎短柱配筋計算的建議：當偏心角在45°附近時，按DL/T 5219—2005與GB 50010—2010計算皆可，按DL/T 5219—2005偏保守；當偏心角遠大于45°或遠小于45°時，最好按GB 50010—2010的方法進行配筋計算，此時按DL/T 5219—2005計算可能會偏不安全。

［1］DL/T 5219—2005架空送電線路基礎設計技術規定［S］.

［2］GB 50010—2010混凝土結構設計規范［S］.

［3］巢菊芳，黃子敏.雙向偏心受拉構件截面設計方法探討［J］.東南大學學報，1989，19（5）：124-127.

［4］呂志濤.鋼筋混凝土雙向偏心受拉構件正截面強度的計算［J］.建筑結構學報，1981（5）：14-25.

Calculation and Analysis on the Cross Section Bearing Capacity of Foundation Main Post of the Overhead Transmission Line

LI Xingzhou1，MA Fengchen2，CHEN Ziyuan3，LIN Fang4，LI Zhicheng5
（1.Northeast Electric Power Design Institute CPECC，Changchun，Jilin 130021，China；2.Shandong Electrical Power Supply&Transformation Engineering Co.，Ltd.，Jinan 250118，China；3.State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China；4.State Grid Yantai Power Supply Company，Yantai 264001，China；5.State Grid Rizhao Power Supply Company，Rizhao 276826，China）

The foundation design of Ximeng-Shandong 1 000 kV UHV AC power transmission line project adopts the bored pile foundation in a considerable proportion，in which the main foundation column designing of the group pile foundation is a very important work.Its reasonability will have a direct impact on the safety and economy of the group pile foundation.Combined with the foundation practical design of Ximeng-Shandong 1 000 kV UHV AC power transmission line project and in consideration of different eccentric angle and eccentricity distance，calculation results of different methods for foundation column bearing the biaxial eccentric tension are analyzed and compared according to the relevant provisions of technical regulation for designing foundation of overhead transmission line（DL/T 5219—2005）and code for design of concrete structures（GB 50010—2010），and then some reference opinions are provided.

foundation main column；biaxial eccentric tension；eccentricity；eccentric angle

TM753

B

1007-9904（2016）07-0056-04

2016-02-02

李幸周（1981），男，一級注冊結構工程師，從事輸電線路設計和研究。