输电线路杆塔基础选型(共6篇)
输电线路杆塔基础选型 篇1
摘要:结合本工程地形、地质特点及运输条件, 充分发挥各种基础型式的特点, 通过技术、经济差异分析, 本工程推荐的主要基础设计方案为:直线塔采用全掏挖式基础;转角及终端塔采用柔性板式直柱基础, 达到了较大幅度地降低基础材料耗用量和工程造价的目的, 节约了对有限资源的消耗, 同时把工程建设对周边环境的影响控制到最低水平。
关键词:输电线路杆塔,基础型式,设计,优化
1 概述
1.1 工程概述
本工程为安阳滑县双沟110 k V线路工程, 起于220 k V蓝旗变, 止于110 k V双沟变, 全线双回架设, 路径长度18.2 km, 导线选用LGJ-400/35钢芯铝绞线, 地线一根采用OPGW光缆, 另一根地线采用JLB40-100铝包钢分流线和GJ-80镀锌钢绞线。
1.2 地质条件
1.2.1 岩土层结构及岩土性状
根据钻探资料、场地揭露深度范围内地层主要为第四系全新世冲积形成的粉土、粉质粘土和细砂。具体岩性描述如下:
粉土:黄色, 稍密~中密, 稍湿, 韧性低, 干强度低, 摇振反应中等, 无光泽反应。
粉质粘土:黄色, 可塑, 韧性中等, 干强度中等。
细砂:黄色, 中密~密实, 饱和, 偶见螺壳碎片。矿物成份以石英、长石为主。
1.2.2 地震地质及地质灾害影响评价
依据《建筑抗震设计规范》 (GB50011—2010) 规范, 安阳市滑县抗震设防烈度为7°, 设计地震分组为第二组, 地震动峰值加速度为0.15 g, 地震动反应谱特征周期为0.55 s。
本工程沿线未发现对工程安全有影响的诸如岩溶、滑坡、崩塌、地陷、地面沉降、地裂等不良地质作用。塔基处不存在影响地基稳定性的墓穴、防空洞等对工程不利的埋藏物。场地稳定性较好, 适宜建筑。
1.2.3 其他影响情况
线路走廊附近的军事设施及民爆品库已进行避让, 对全线路径无影响;全线路径未发现文物;全线路径无重要矿藏。
1.2.4 水文条件
沿线地下水为孔隙型潜水, 勘探深度内未见地下水, 根据调查地下水位埋深15~18 m, 年变化幅度3 m左右, 历史最高水位约10 m, 可不考虑其对基础的影响。
1.2.5 地质结论与建议
1) 本工程走廊地层结构较简单, 岩土条件较好, 路径方案适宜110 k V线路工程建设。
2) 本工程路径区域内抗震设防烈度为7°, 地震动峰值加速度为0.15 g, 地震动反应谱特征周期为0.55 s, 可不考虑砂土的液化。
3) 线路走廊附近的军事设施及民爆品库已进行避让, 对全线路径无影响;全线路径未发现文物和重要矿藏。
2 基础选型和优化原则
2.1 设计理念
1) 贯彻国家基本建设方针和技术经济政策, 基础型式的选择做到安全可靠、技术先进、经济合理、资源节约、环境友好、可持续发展。
2) 从实际出发, 结合地区地形、地质特点及运输条件, 综合分析比较, 充分发挥各种基础型式的特点, 选择适宜的基础型式。
2.2 基础选型基本原则
杆塔基础作为输电线路重要组成部分, 基础设计的优劣直接影响整个线路工程的造价、工期和材料消耗量。基础型式的选择应根据杆塔型式、沿线地形、杆塔位地质条件以及施工和运输等因素, 结合本工程特点综合确定。
在基础选型时, 遵循以下原则: (1) 结合本工程地形、地质特点及运输条件, 选择适宜的基础型式; (2) 基础型式选择做到经济、环保, 减少施工对环境影响; (3) 对特殊地基条件, 因地制宜地选用特殊基础型式和相应的处理措施; (4) 考虑现实施工条件对基础型式选择的影响。
2.3 基础优化基本原则
通过结构经济性、环保性、耐久性分析, 在基础材料选择和基础尺寸方面进行优化, 优选基础形式。
基础优化时, 遵循以下原则: (1) 根据基础强度和耐久性要求, 选择适宜的基础材料; (2) 充分考虑各种地形、地质及水文条件, 在基础形状、埋深、底板尺寸等方面进行优化。
3 基础型式选择
目前, 线路工程中常用的各种基础型式, 都有自身的特点和优劣, 结合本工程地形、地质及水文条件和基础荷载特点, 对各种常用杆塔基础类型进行分析比较, 探讨其对本工程的适用性。
3.1 刚性台阶基础
刚性台阶基础是传统基础型式, 属大开挖基础类型, 其特点表现为施工简单、周期短和耗钢量小, 但混凝土用量较板式直柱基础偏大, 相应运输成本较大, 综合造价略高。对位于水田等地下水位较高、排水困难塔位, 使用板式直柱基础由于需要绑扎底板钢筋, 基础施工周期比较长, 容易造成塌方, 这时刚性台阶基础有一定的优势。
3.2 板式直柱基础
板式直柱基础是传统基础型式, 属大开挖基础类型, 其混凝土耗量比刚性台阶基础少, 自重较轻, 施工时材料运输量较小。底板及主柱配有钢筋, 柔性较大, 不易断裂, 总体抗地基变形能力强。施工相对简单、方便。有成熟的设计、施工和运行经验。
3.3 全掏挖式基础
全掏挖式基础以混凝土和钢筋骨架灌注于以机械或人工掏挖成型的土胎内的基础。该型基础施工时一般采用人工掏挖, 由于不需要回填土, 有效地保护了塔基生态环境。其基础稳定, 计算采用剪切法, 它充分利用原状土抗剪切特性, 不仅具有良好的抗拔性能, 而且还具有开挖面和挖方量小、取消模板及回填土工序、加快工程施工进度等优点。最大限度保护环境和减少水土流失。
全掏挖式基础一般适用于黏性土、粉质黏土、泥岩、泥质砂岩以及非松散砂类土等便于掏挖成型且地下水埋藏深的塔位。为了提高其承压性能, 桩底部进行扩底, 扩底直径取决于基柱直径和扩底高度。扩底高度过大就会导致混凝土方量陡然增加, 经济效益明显下降, 这就限制了扩底直径的大小, 因此, 具有较大下压荷载承压基础和地基承载力较低的塔位不宜使用全掏挖式基础。为满足施工时人工掏挖最小尺度, 全掏挖式基础基柱直径不应太小。
全掏挖式基础鉴于以上优、缺点, 采用时应分析其可操作性, 地质条件是否允许、杆塔荷载大小是否适合于该基础型式。
3.4 基础型式特性及经济差异分析
3.4.1 基础型式特性分析
刚性台阶基础、板式直柱基础上拔稳定是按照土重法进行计算, 其计算公式为:
上式中:
γf-基础附加分项系数;
TE-基础上拔力设计值, k N;
γE-水平力影响系数;
γs-基础底面以上土的加权平均重度, k N/m3;
γθ1-基础底板上平面坡脚影响系数;
Vt-上拔深度内土和基础的体积, m3;
Δvt-相邻基础影响的微体积, m3;
V0-上拔深度内基础的体积, m3;
Qf-基础自重力k N。
由上式可知, 在同一地形、地质条件下, 刚性台阶基础、板式直柱基础上拔性能主要取决于基础的地板大小及埋置深度, 底板越大, 兜土面积越大;埋置越深, 兜土厚度越大, Vt也就越大。另外, 刚性台阶基础、板式直柱基础在增大底板以达到更大抗拔性能的同时, 其承压性能也显著增强。
而掏挖基础上拔稳定计算不同于刚性台阶式柔性直柱式基础, 它是按照剪切法进行计算的, 其计算公式为:
当ht≤hc时:
当ht>hc时:
以上两式中:
γθ-基底展开角影响系数;
A1、A2-无因次系数;
cw-计算凝聚力, k Pa;
ht-基础的埋置深度, m;
hc-基础上拔临界深度, m;
D-圆形底板直径, m;
范围内的基础体积, m3。
其余参数同上。
由上两式可知, 在同一地质、地形条件下, 掏挖基础的上拔性能主要取决于基础的埋置深度, 埋置越深, 其抗拔性能也就越强。另外, 基础的主柱、扩底直径大小也起到了一定的作用。掏挖基础在增加埋深以达到更好的抗拔性能的同时, 也必须满足其相应的承压要求。由于掏挖基础较立柱式基础底板面积较小, 为了满足其承压要求, 更有效的办法是增大扩底直径。为了达到更大的扩底直径, 只有增大基柱直径和扩底高度, 这就使掏挖基础的体积骤然增加, 混凝土方量较立柱式基础增多。
3.4.2 基础型式经济差异分析
结合本工程杆塔选型及地质报告, 直线塔以1E6-SZ2-24 m;转角及终端塔以1E6-SJ3-21 m为例, 采用“可塑、无水、地基承载力110 k Pa”的设计条件, 对刚性台阶基础、板式直柱基础和全掏挖式基础分别进行优化设计, 结果见表1。
从表1可知, 全掏挖式综合造价最优, 刚性台阶式次之, 板式直柱式最高, 以上三种基础型式全掏挖式基础比刚性台阶式、板式直柱式综合造价分别降低21%、35%, 具有较明显的经济效益。本工程直线塔推荐采用全掏挖式基础。
从表2可知, 全掏挖式综合造价最优, 板式直柱式次之, 刚性台阶式最高, 板式直柱式、全掏挖式基础经济效益已无明显差距。结合本工程地质报告, 根据设计结果来看, 全掏挖式基础埋深最深, 如果采用人工掏挖施工, 施工安全性降低。故本工程中转角及终端塔推荐采用板式直柱基础。
3.5 推荐基础型式
结合工程沿线地形、地貌, 地质报告及基础荷载特点。本工程推荐基础型式如下:直线塔采用全掏挖式基础, 转角及终端塔采用板式直柱基础。
4 基础设计优化
4.1 基础经济埋深
影响基础埋深的因素主要有以下几个: (1) 地基持力层的选择, 应根据具体塔位的地质报告, 选择合适的土层作为基础持力层; (2) 基础承载力、变形和稳定性要求; (3) 施工工艺的要求。
根据以上控制基础埋深的几个因素, 结合各个塔位施工条件及各种基础型式的临界埋深, 我们可以确定出基础最小埋深和最大埋深, 然后在这范围内通过下压强度、上拔稳定两个控制条件, 按综合造价最低原则求解出最优基础埋深和底板宽度。当基础埋深小于临界埋深时, 基础埋置越深, 混凝土方量和基础钢筋就越少, 土石方量越多。而叠加后的基础造价随埋深增加而相应减少, 当接近临界埋深时趋于最小值。因此, 在条件允许情况下, 我们应尽可能使基础埋深接近临界埋深, 基础的临界埋深值见《架空送电线路基础设计技术规定》DL/T5219-2005表3和表4。
4.2 基础底板尺寸
基础底板尺寸包括底板宽度及相应的厚度。基础底板宽度不应孤立的考虑, 而是应与基础埋深综合考虑。
底板厚度的取值主要考虑冲切承载力的要求和构造要求。冲切承载力符合《架空送电线路基础设计技术规定》DL/T5219-2005第9.3.3条计算:
上式中:
βhp-受冲切承载力截面高度影响系数;
ft-混凝土的轴心抗拉强度设计值;
am-冲切破坏锥体最不利一侧计算长度;
h0-基础冲切破坏锥体的有效高度;
at-冲切破坏锥体最不利一侧斜截面上边长;
ab-冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长;
pj-扣除基础自重及其上土重的荷载设计值作用下地基单位面积净反力;
Al-考虑冲切荷载时取用的多边形面积;
F1-作用在Al上的地基土净反力设计值。
依据《架空送电线路基础设计技术规定》DL/T5219-2005第9.3.1条的构造要求, 台阶的宽高比不>2.5。一般为减少基础混凝土量, 先取宽高比为2.5, 然后进行冲切承载力验算, 求出最优的底板厚度。
4.3 基础立柱断面尺寸
一般情况下, 基础立柱高度较高, 基础立柱断面尺寸的选择对基础的经济指标影响也是很大的。在满足构造要求的前提下应尽量减小立柱断面尺寸, 这不仅可以减少混凝土量, 而且可以减小立柱最小配筋率控制下的配筋。符合《架空送电线路基础设计技术规定》DL/T5219-2005第9.2.1条的要求:
上式中:
MS-计算截面上的弯矩, N·m;
Ah-计算截面混凝土面积, m2;
γ1-受拉区混凝土塑性影响系数;
W0-混凝土计算截面弹性抵抗拒, m3;
4.4 基础材料
工程中采用材料型号及规格:
地脚螺栓:Q235级和35#优质碳素钢
钢筋:HPB300和HRB335级钢
混凝土:C20和C10
5 结语
针对本工程地质条件和基础受力特点, 选择了适合本工程的各种基础型式;通过对基础构造、尺寸、材料、施工方法等方面优化, 节约了基础材料消耗量, 减少了土石方开挖量。
输电线路杆塔疲劳可靠性 篇2
关键词:输电线路;杆塔;疲劳损伤;可靠性;环境荷载;研究
输电线路杆塔疲劳问题对于电力系统和电网线路的正常输电运行有着很大的危害影响。随着社会经济的发展以及电力用户的电力需求不断增长,高耸结构输电线路杆塔在电力运行输送中应用数量越来越多,因此,输电线路杆塔疲劳对于电网线路运行安全影响越来越大,输电线路杆塔疲劳可靠性在进行输电线路设计中也被列为重要考虑范围。高耸结构输电线路杆塔在环境荷载作用下的疲劳损伤主要有低频循环与高频循环两种类型。其中,低频循环输电杆塔疲劳损伤主要是指频次相对较少的强风暴雨对于输电线路杆塔疲劳的加剧损伤;高频循环输电杆塔疲劳是指在输电线路杆塔的结构使用期内,由于低水平应力循环的重复作用,对于杆塔疲劳的加剧累积损伤。
1、杆塔疲劳损伤可靠性分析
1.1 疲劳损伤分析模型建立
电力系统的电网线路中,对于输电线路杆塔的疲劳损伤分析,主要是从环境荷载作用与输电导线本身的附加动力作用对于输电线路杆塔疲劳损伤影响的两个方面进行的。结合以往对于输电线路杆塔疲劳损伤情况的分析试验结果可以知道,输电导线中的电流流场情况以及输电导线本身的悬挂和不悬挂情况,对于输电导线附加动力作用的疲劳损伤增加影响作用并不大。所以,在进行输电线路杆塔疲劳损伤分析模型建立时,主需要从以下几个方面进行建模分析。首先,在进行输电线路杆塔的疲劳应力作用分析时,可以将输电导线的质量因素归入到输电导线附加动力疲劳损伤加剧影响作用中。其次,在进行输电线路杆塔疲劳可靠性分析中,对于输电导线的疲劳影响不进行考虑。最后,在进行输电线路杆塔疲劳可靠性分析模型的建立时,是以输电线路杆塔刚度与强度情况分布均匀,并且输电线路杆塔连接点之间连接可靠为条件,假设输电线路杆塔疲劳损伤发生在杆塔的最不利于荷载的界面结构中。
1.2环境荷载作用特征
进行输电线路杆塔的环境荷载作用特征分析,主要就是对于阵风以及暴雨环境条件下的输电线路杆塔的荷载情况进行分析。
首先,阵风环境条件下的输电线路杆塔荷载主要是指顺风向的湍流脉动作用。对于这种情况下的输电线路杆塔荷载的计算,是在假定阵风作用是平稳并且随机的状态下,通过阵风风速功率谱密度函数实现的,如下列公式(1)(2)所示。
(1)
(2)
如上述两个公式中,公式(1)表示的是空间两点i与j之间的互功率谱密度函数关系,而公式(2)则表示的是公式(1)空间两点之间的相干函数关系。建立公式(2)中的函数关系是通过建立计算坐标,在已知计算点的平均风速情况与顺风向的湍流频率情况下进行公式关系的建立。
阵风作用对于输电线路杆塔的疲劳影响,根据风速大小的随机分布风湍流情况有不同的影响作用。通常情况下,一年中风湍流在10米高度处的概率情况,可以通过下列公式(3)中的函数关系式计算出,而一年中,风湍流处于最大情况概率的计算则如下列公式(4)所示。
(3)
(4)
通常情况下,在暴风环境条件下,平均风速的变化是根据暴风发生的时间先升高然后减低的,暴风发生的整个过程一般在3分钟到25分钟之间。
对于输电线路的雨荷载特征的分析,是将中等的降雨量作为荷载特征分析标准,并根据年降雨量情况进行具体分析。通常情况下,在进行输电线路杆塔的雨荷载特征分析时,只是通过雨对于输电杆塔结构的平均作用力进行分析的。
2、阵风响应荷载特征分析
在输电线路杆塔的疲劳损伤影响因素中,风力荷载作用下的输电杆塔结构动力响应是一个比较重要的影响因素。在进行电力系统电网线路的设计过程中,由于风力环境作用与输电杆塔结构荷载的不确定,就会给输电线路的架设设计带来一定的困难,对于输电线路杆塔结构的阵风荷载作用特征进行分析,有利于对于输电线路杆塔疲劳可靠性进行把握,以保证电网线路的安全稳定运行。
在风力作用下,输电线路杆塔结构的荷载特征根据风力作用情况的不同,可以分为两种。第一种是基于位移的阵风响应因子对于杆塔结构荷载作用影响。这一种风力作用对于杆塔结构荷载的影响变化特征,主要是由位移变化的风力作用峰值与风力作用的平均值进行计算得出的。在进行基于位移的阵风响应因子变化特征分析中,根据风力变化峰值以及风力平均值的计算公式如下(5)所示。
(5)
在上述对于基于位移的阵风响应因子作用变化的计算,是在进行阵风响应变化的随机假设情况下,根据对于风力峰值变化因子的统计,最终计算出来的。总之,在基于位移的阵风响应因子作用中,输电杆塔结构的荷载的变化主要呈现出以下规律,在风力作用下,随着风力作用变化中的平均风速以及风速湍流强度的加大,输电杆塔的塔顶位移动力响应也会逐渐加大,而这时的位移阵风响应因子也是呈现逐渐加强变化。如下图1所示,为输电杆塔塔顶的位移功率变化情况。
图1 输电杆塔塔顶位移功率谱密度
此外,阵风作用下,杆塔结构的动力响应变化的另一响应因子,是指基于弯矩的阵风响应因子,它在不同的风俗条件下也呈现不同的响应变化特征。
3、输电线路杆塔疲劳可靠性的研究
根据上述对于输电线路杆塔疲劳可靠性分析模型,在对于输电线路杆塔疲劳可靠性进行分析时,首先应注意對于疲劳可靠性分析条件进行假设,以保证输电线路杆塔疲劳可靠性分析结果准确可靠。其次,需要对于输电线路杆塔疲劳可靠性的失效概率进行确定。在进行输电线路杆塔疲劳可靠性失效概率确认过程中,可以通过完全分布法对于概率进行确认,也可以通过具一次二阶矩法对于输电线路杆塔疲劳可靠性失效概率进行确认。在确定了输电线路杆塔疲劳可靠性的失效概率之后,根据输电线路杆塔的结构情况,输电线路杆塔是一种由杆件拼装成的杆塔结构形式,因此,在对于输电杆塔疲劳可靠性进行分析时,输电杆塔中的单根杆件以及杆塔阶段单元的疲劳可靠性分析都可以看做是一个结构体系进行分析,最后通过串联或者是并联的方法,对于输电线路的杆塔疲劳可靠性进行分析。对于输电线路杆塔疲劳可靠性的表示形式,主要通过对于输电线路杆塔结构整体失效率表示出来的。
4、结束语
总之,对于输电线路杆塔疲劳可靠性的研究,有利于提高输电线路杆塔的疲劳可靠性,保证电力输电线路的安全稳定运行,具有一定的研究价值和意义。
参考文献:
[1]白海峰,李宏男.输电线路杆塔疲劳可靠性研究[J].中国电机工程学报.2008(6).
[2]杨靖波,李正.输电线路钢管塔微风振动及其对结构安全性的影响[J].振动、测试与诊断.2007(3).
[3]杨靖波.输电线路钢管塔微风振动及其对结构安全性的影响[J].电力建设.2008(2).
[4]代生丽,马超,赵震,刘威加.风致输电线路故障问题分析[J].科技资讯.2011(30).
[5]胡毅,刘庭,刘凯,邓世聪,李汉明,胡广生.110kV输电线路复合材料杆塔特性试验研究[J].高电压技术.2011(4).
输电线路杆塔基础选型 篇3
输电线路经过的地方各色各样, 地形也千差万别。当铁塔位于斜坡或台阶地时, 塔脚之间会形成高差, 这就要用高低脚来平衡。根据四个脚高低不同可分为一般高低脚和全方位高低脚。
1.1 一般高低脚
塔脚级差一般为1.5m, 由于地面高差是任意值, 当长短脚不能完全平衡地面高差时, 一方面可将部分主柱露出地面, 另一方面塔脚级差可缩短为1.0m。施工过程中, 应考虑在杆塔位于陡峭山顶控制铁塔的正侧面错开, 减少施工基面挖方量。对于坡度较大的地形, 塔的长短脚已用到最大高差仍不能平衡地面高差时, 可采用长脚对应基础主柱升高的办法来平衡过多的高差, 必要时可做特殊基础。在基础无法满足或其他因素主柱不宜升高时, 可对短脚所在基面适当挖方。
1.2 全方位高低脚
4个塔脚一般为不等长的形式, 可根据各种不规则塔位地形的需要, 组合成各种不同长度的全方位高低脚。高低脚塔的高脚侧与低脚侧的主材应为同—规格。由于高脚侧与低脚侧斜材计算长度不同, 选材时要求前者角钢规格比后者大1~2级。
2 基础优化
远距离大容量的输电方式, 大规模的输电线路工程建设, 使线路走廊杆塔基础的开挖量不断增加, 这不仅破坏了塔位原有的天然植被, 而且使原稳定土体受到扰动。因此, 基础优化对于减少基面开挖, 保护环境尤为重要。
2.1 原状土基础
线路经过的山区地质多为不同风化程度岩石、岩石的残积层或为硬塑及坚硬状态的粘性上覆盖层, 这样的地质条件适合于做原状土基础, 如岩石嵌固基础、直柱或斜柱粘性土全掏挖基础、岩石锚杆基础等。这类基础避免了基坑大开挖, 减少了土方开挖量, 减少对周围环境的不良影响, 更为重要的是塔位原状土未受破坏, 能充分利用原状土力学性能, 提高基础抗拔能力, 有利于塔基稳定。
2.2 深埋基础
为配合杆塔高低脚的使用, 塔位降基应考虑基础保护范围内将基础降为同一作业面, 保护范围的高差采用深埋主柱, 这样降基可大幅度减小, 而且杆塔高程相应地提高了。
2.3 高低脚加高基础
一般基础主柱露出基面高度地值通常为0.1~0.3m, 主柱加高基础的主柱即在Δ值的基础上, 按照需要加高一个适当的高度Δh, Δh通常取为0.5, 1.0, 1.5, 2.0m等。采用高低脚塔主柱加高基础时, 设计基面以上的土体实际上并不挖除, 这样可以将土方的开挖量减少到最小程度, 尽量维持原地形地貌, 保持塔基稳定。
2.4 塔脚架加高主柱基础
现场施工时常常会遇到塔位于山腰中的梯田或斜坡地内或位于丘陵地区几块不同标高的耕地内, 为避免基面大开挖, 在采用高低脚加高基础不够的情况上, 特别设计了塔脚架加高主柱基础。
3 基面处理
基面土石方的开挖使原稳定土体受到扰动, 而且挖方弃土堆积在基面边坡上, 增加了边坡附加压力, 在雨水侵蚀下, 容易产生塌方和滑坡。因此, 施工作业后要及时进行基面处理, 消除安全隐患。
3.1 环状排水沟
通畅良好的基面排水, 有利于基面挖方边坡及基础保护范围外临空面的土体稳定。塔位有坡度时, 为防止上山坡侧汇水面的雨水、山洪及其他地表水对基面的冲刷影响, 除塔位位于面包形山顶或山脊外, 均需在塔位上坡侧距挖方坡顶水平距离≥3m处, 依山势设置环状排水沟, 以拦截和排除周围山坡汇水面内的地表水。
3.2 排水沟护壁
过去多数线路排水沟不采取护壁措施, 因为线路上的排水沟, 建成投运一、二年后, 沟壁及沟底会形成天然植被。而在环保特别重要的今天, 对工程项目施工要求更严格了, 工程竣工前排水沟都要求采取护壁措施, 以避免排水直接冲刷塔位基面。
排水沟护壁措施应根据路径塔位附近的地质情况区别对待, 对于土质含沙量较高、无粘性, 或表层为强风化岩石, 颗粒很松散的排水沟, 需用预制素混凝土块或就地取材用片石浆砌进行护壁。对于地质为硬塑及以上状态的粘性土、植被较好的塔位排水沟, 可采用植被护壁。
3.3 排水坡度
过去对基面本身的排水坡度未作要求, 施工时是按水平面的形式削平基面, 还有少数基面出现内低外高的情况, 以致造成基面排水不畅而积水。为了保护好基面, 基面排水坡度尽可能向基础保护范围大的缓坡方向倾斜, 以便基面雨水从此方向排出, 同时对降基挖方的基面应留有内高外低0.5%~1.0%的排水坡度。而对高低脚塔的挖方基面, 应避免流水直接冲刷两脚步间有高差的陡坎, 使基面雨水从塔位排出
3.4 基面放坡
线路施工中, 由于部分塔位基面挖方边坡未按有关规定放坡, 或放坡不足, 在雨水冲刷侵蚀下, 易产生边坡剥落和塌方。有些塔基面因挖方边坡太陡, 在多雨的季节产生塌方而砸弯了铁塔主、斜材。因此, 挖方边坡要按规定要求放坡, 并对坡脚采取加固措施。对一些边坡较陡的塔位, 因铁塔已组立或已架线, 给继续挖方放坡增加了难度, 故基面降基挖方时, 对挖方边坡必须按要求放坡, 且一次放足。
3.5 植被护坡
植被护坡是利用植被涵水固土的原理稳定岩土边坡同时美化生态环境的一种技术方案, 是涉及岩土工程、恢复生态学、植物学、土壤肥科学等多学科于一体的综合工程技术。结合送电线路工程的特点, 我们推荐以下两种植被护坡的方法:
3.5.1 土工格室植草护坡
该技术是指在展开并固定在坡面上的土工格室内填充改良的客土, 然后在格室上挂三维植被网, 进行喷播植草施工的一种护坡技术。
3.5.2 浆砌片石骨架植草护坡
该技术是指采用浆砌片石在坡面形成框架, 常结合铺草皮、三维植被网、土工格室、喷播植草, 栽植苗木等方法形成的一种护坡技术。
3.6 混凝土护面
在线路施工中, 当地质为强风化岩石时, 常采用岩石嵌固基础。为防止降基后基面岩石继续风化, 每个塔脚基础在基面表层做混凝土护面。对少数风化和冲刷特别严重的塔位, 整个基面表层全部作护面。对个别塔位挖方后的放坡面及高低脚步间的坡面, 有岩石剥落或风化物坍塌时, 往往需用水泥砂浆或细石混凝土护面。护面宜在线路施工后期进行, 以防止施工中塔材、零部件及机具等打、砸、压坏护面。在做护面前, 基面表层的泥土、杂物须清除干净, 护面应依基面排水坡度作为斜面, 以利基面排水。
4 结束语
输电线路杆塔基础选型 篇4
全掏挖基础避免了大开挖后再填土, 不扰动原状土的天然结构强度, 基础承受上拔荷载时, 原状土的强度可以得到充分发挥, 抗拔承载力较大。另外, 这种基础型式对地表植被的破坏较小, 有较好的经济和环境效益[1]。根据以往500kV线路工程的统计, 由于各线路地质条件不同, 采用全掏挖基础比阶梯式基础节约钢材和混凝土分别在3%~7%和8%~20%之间[2]。
全掏挖基础示意图见图1。
理论上讲, 《架空送电线路基础设计技术规定》 (DL/T5219-2005) [3]中的剪切法对应于地基土的剪切破坏模式, 而土重法对应于地基土为回填土时的破坏模式。对于掏挖基础, 一般认为采用剪切法较为合适[4], 但在黄土中采用哪种模式计算较为合理, 二者又相差多少, 是工程设计中关心的问题。
本文以晋东南—南阳—荆州1000kV特高压交流输电线路工程河南段为例, 对比了规范给出的2种极限抗拔力计算方法, 并与有限元计算结果作了对比。分析了这3种方法计算结果的大小关系、极限抗拔力作用下土体塑性点的分布及地基土的位移情况, 为计算方法的选用提供依据。
1 塔基黄土工程性状
根据《湿陷性黄土地区建筑规范》 (GB50025-2004) [5], 河南段属于湿陷性黄土工程地质分区的Ⅴ区, 该区黄土层厚度一般为10~14m, 湿陷性黄土层厚度一般为5~10m, 低阶地湿陷系数δs平均值为0.030。地面标高一般在150~225m之间。
地层为马兰黄土, 浅黄、褐黄色, 稍湿—湿, 土质较均匀, 含虫孔, 含少量白色钙质条纹, 含少量钙质结核。在勘测期间地下水位埋深大于16m。
马兰黄土主要物理力学性质指标见表1和表2。
2 解析法
2.1 土重法
土重法计算基础极限抗拔力Tw采用《架空送电线路基础设计技术规定》 (DL/T5219-2005) [3]中的通用计算公式 (6.3.1-1) 。计算中不考虑水平力的影响, 水平力影响系数γE取1.0;不考虑相邻基础的影响, 相邻基础影响微体积Δvt取0。具体计算公式见文献[3]。
土重法上拔临界深度hc取2.5倍基础扩大端直径D。
2.2 剪切法
剪切法计算基础极限抗拔力Ts采用《架空送电线路基础设计技术规定》 (DL/T5219-2005) [3]中的通用计算公式 (6.2.1) 。具体计算公式见文献[3]。考虑到基底扩展角对极限抗拔的影响, 文献[3]中Ts计算式的右侧乘以0.8的影响系数。与土重法相同, 剪切法同样不考虑水平力和相邻基础的影响。
3 有限元计算模型
黄土采用摩尔—库仑弹塑性模型。在摩尔—库仑模型中, 若采用相关流动法则求取塑性应变速率, 将会夸大剪胀作用, 所以除了屈服函数外, 还引入了三个塑性势函数:
式中, ψ为剪胀角, 当内摩擦角φ大于30°时, ψ=φ-30°, 当内摩擦角φ小于30°时, ψ取0。
对于两个塑性势函数交接处尖角的处理, 采用Koiter, Van Langen等提出的急转跳跃算法[6,7]。
计算模型采用6结点轴对称模型。在边界的选定上, 为了不影响基坑的变形和稳定性, 又能保证一定的计算精度, 通过试算确定模型右侧边界取4倍扩大端半径, 基底以下深度取2倍扩大端半径。计算模型见图2。边界左右两侧设水平位移约束, 底部设水平和垂直位移约束。模型共剖分634个单元, 1337个结点, 1902个应力点。模型单元剖分见图3。
由于全掏挖的前题条件是地下水埋深较大, 所以计算时不考虑地下水的作用。
4 计算结果分析
4.1 数值大小对比
根据土工试验结果, 结合当地经验, 本文计算选取3组计算参数。3组参数所代表的土体强度逐渐增高, 3组计算参数见表3。
典型全掏挖基础上部直柱直径d为1700mm, 扩大端直径D为5600mm, 直柱长度L1为2900mm, 扩大段长度L2为1900mm, 扩大端高度L3为100mm (参见图1) 。
在有限元计算中, 逐渐增大桩顶上拔力, 计算对应于不同桩顶上拔力的桩顶位移, 绘制上拔力T与桩顶上拔量S的关系曲线 (图4) 。图4中同时标出了对应于不同参数下, 由土重法和剪切法计算出的极限上拔力Tw和Ts。有限元法计算出的极限上拔力Tu对应于T-S曲线曲率最大处。
3组参数2种解析法计算的极限上拔力Tw和Ts, 以及有限元计算的极限上拔力Tu见表4。
从图4看出, 剪切法计算出的基础极限抗拔力Ts和土重法计算出的基础极限抗拔力Tw均在T-S曲线的直线段, Tw小于Ts, Tw为Ts的75%~81%。土重法计算出的极限抗拔力Tw为有限元计算出的极限抗拔力Tu的61%~66%, 剪切法计算出的极限抗拔力Ts为有限元计算出的极限抗拔力Tu的81%~84%。Tw与Ts所对应的土体状态仍处于线弹性状态。
4.2 塑性点及位移分析
第2组参数解析法计算出的极限荷载Tw和Ts对应的塑性点及张应力点分布见图5。从图5 (a) 看出, 在荷载Tw作用下, 只有在桩底扩大端脚趾上部有少量的塑性点, 在基础底面、基础主柱侧面和地表面附近存在张应力点, 塑性点和张应力点在基础附近的土体中没有连成一片, 土体在宏观变形特性上仍处于弹性阶段。
从图5 (b) 看出, 与Ts对应的塑性点面积大于Tw对应的塑性点面积, 张应力点分布面积也有所扩大, 但塑性点和张应力点仍没有在基础扩大端顶面连成一片, 土体仍处于弹性状态。
第2组参数解析法计算出的极限荷载Ts和Tw对应的位移等值线见图6。从图6看出, 荷载Ts和Tw对应的位移等值线分布相似。但Ts对应的桩周土位移比Tw对应的桩周土位移稍大。
综合分析, 土重法与剪切法计算出的极限荷载对应的土体状态均处于弹性状态, 而剪切法与有限元计算出的极限荷载相近。所以, 对于人工全掏挖基础, 采用剪切法来验算基础抗拔稳定性更接近实际。
5 结论
(1) 土重法计算出的基础极限抗拔力Tw为剪切法计算出的基础极限抗拔力Ts的75%~81%。
(2) 土重法计算出的极限抗拔力Tw为有限元计算出的极限抗拔力Tu的61%~66%, 剪切法计算出的极限抗拔力Ts为有限元计算出的极限抗拔力Tu的81%~84%。
(3) 土重法计算出的基础极限抗拔力Tw和剪切法计算出的基础极限抗拔力Ts作用下, 土体仍处于弹性阶段。
(4) 对于人工全掏挖基础, 采用剪切法来验算基础抗拔稳定性更接近实际。
摘要:全掏挖基础是人工在地基中直接掏挖出基础形状, 插入钢筋笼, 灌入混凝土形成基础的一种施工方法。采用规范中给出的土重法和剪切法, 计算了输电线路杆塔基础的抗拔承载力, 并与有限元计算结果做了对比, 分析了土重法和剪切法计算的极限抗拔力对应的基础周围土体状态。土重法和剪切法计算的极限抗拔力均小于有限元计算的极限抗拔力, 3种方法极限抗拔力土体均处于弹性状态。剪切法计算结果大于土重法, 且有相应的安全度, 基础设计中可以采用剪切法。
关键词:输电线路,抗拔分析,杆塔基础,全掏挖,黄土
参考文献
[1]姜燕波, 罗志恒.掏挖式基础在送电线路工程中的应用分析.云南电力技术, 2006, 34 (5) :40~42.
[2]中国电力工程顾问集团公司, 北京国电华北电力工程有限公司, 西北电力设计院等.晋东南—南阳—荆门1000kV线路初步设计阶段 (第一卷, 总说明书) [R].2006.
[3]东北电力设计院等.架空送电线路基础设计技术规定 (DL/T5219-2005) .北京:中国电力出版社, 2005.
[4]李凤勤.人工掏挖原状土基础的研究与应用.吉林电力技术, 1994, (4) :52~55.
[5]陕西省计划委员会主编.湿陷性黄土地区建筑规范 (GB50025-2004) .北京:中国建筑工业出版社, 2004.
[6]Koiter, W.T., General theorems for elastic-plastic solids[A].In:I.N.Sneddon, R.Hill (Ed) .Progress in Solid Mechanics V (1) .North-Holland, Amsterdan, 1960.165~221.
输电线路杆塔基础选型 篇5
关键词:半固定沙丘,输电线路,柔性板式基础,装配式基础
0 引言
为保障西部电网的电力供应, 国家规划建设五彩湾—芨芨湖—三塘湖750 k V输电线路工程。该工程经过古尔班通古特沙漠。古尔班通古特沙漠位于新疆准噶尔盆地中央, 是中国第二大沙漠, 同时也是中国面积最大的固定、半固定沙漠[1]。本工程经过沙漠区域大部分为半固定沙丘 (见图1) , 地表有一定密度的耐旱植被, 地层岩性为稍密~中密状态的粉、细砂, 其物理力学性质和一般地区的砂土有较大差别。在基础设计规定[2]中, 对沙漠地区线路基础的计算方法及参数选取没有明确的规定。半固定沙丘有一定的流动性, 但与风积沙形成的流动沙丘又有明显差别。因此, 半固定沙漠地区与传统沙漠区相比有其特殊性[3]。国外著名设计咨询机构ABB公司对穿越苏丹沙漠地区的输电线路, 进行了基础试验, 取得了一些设计参数[4], 但对超高电压等级的线路, 尚未见相关研究报道。
1 半固定沙丘地基工程性质
1.1 主要物理参数
750 k V输电线路基础埋深一般小于6 m, 根据笔者试验研究, 在埋深范围内得到古尔班通古特沙漠半固定沙丘的主要物理力学特性参数, 见表1和表2。
1.2 参数分析
由于长期受风的搬运和自然沉积, 此段半固定沙丘的级配较好, 主要为0.075 mm~0.25 mm的细砂, 其次为中砂。其不均匀系数为2.1, 属于不良级配[5]。
经现场勘察, 此段半固定沙丘地下水埋藏较深, 大致为7 m~10 m, 基础埋深范围内含水量较小。丰水期含水量相对较高, 但由于沙漠日照及受自然风的影响, 挥发较快。沙丘表层0.2 m~0.3 m为松散沙层, 基本为风力搬运沉降的极细砂, 孔隙比较大, 含水率较低, 受力计算时可以不考虑其粘聚力和内摩擦角。沙丘0.3 m以下孔隙比和含水率相对稳定, 有一定的粘聚力及承载力, 是线路基础抵抗上拔的主要地层。
2 基础型式的特征
考虑到半固定沙丘地质条件的特殊性, 土层较为松散, 不宜采用原状土类基础, 所以推荐采用开挖类基础。沙漠地区可采用的开挖类基础有柔性板式基础、刚性台阶基础、装配式基础。
2.1 柔性板式基础
柔性板式基础需在主柱及底板配筋, 可在绝大多数地质中使用, 尤其适用于上部结构荷载较大、地基比较柔软的情况。柔性板式基础又分为板式斜柱基础、板式直柱基础, 如图2所示。
与直柱基础相比, 斜柱基础由于基础主柱坡度与铁塔主材的坡度一致, 基础所受的水平力与上拔力或下压力产生的弯矩基本能互相抵消, 大大减小了对基础主柱和底板的偏心弯矩, 改善了基础立柱、底板的受力状况, 同时减少了基础在底板处的弯矩, 使基础的侧向倾覆稳定性得到显著的提高, 减少了混凝土量和底板配筋量, 较大地节约了基础材料用量。因此柔性板式基础应优先选用柔性板式斜柱基础, 当铁塔塔腿坡度较小, 基础作用力不大时可采用柔性板式直柱基础。
2.2 刚性台阶基础
此种基础特点是基础底板不配钢筋, 基础主柱配筋, 利用土体与混凝土重量抗拔。在塔腿坡度较小, 基础作用力不大时, 其耗钢量较小, 可快速浇筑, 施工支模方便;当基础塔腿坡度和基础作用力较大时其混凝土用量大。
2.3 装配式基础
适用于输电线路的装配式基础主要是角锥支架类。此类系由角锥支架基柱和底板组成的基础型式, 支架顶部与塔脚连接, 支架底部与底板连接, 底板均由多根板条或类似轨枕的构件组成。此类基础又可分为金属支架型和钢筋混凝土支架型。金属支架型是由铰接的金属支架与钢筋混凝土板条上的横梁形成铰接的空间结构 (见图3) 。支架的受力状态为桁架体系, 底板的受力为板梁体系。钢筋混凝土支架型是由铰接的钢筋混凝土支架与轨枕式底板上的横梁形成铰接的空间结构 (见图4) 。其内力分析均与金属支架型相同, 但缺点是单件构件太重, 安装难度高, 不易调整, 使用受限。装配式基础与钢筋混凝土基础相比, 具有构件生产工厂化、减少材料运输量、施工工期短、便于拆卸和运输等优点。程永峰等学者在台远220 k V送出线路工程中对装配式基础做过一定的研究[6], 但目前国内外对超高电压等级铁塔的基础尚没有进行过装配式基础的试验研究。
3 基础方案技术经济比较
3.1 基础材料量计算
以本工程沙漠地区使用较多的直线塔型ZB341B-45为例, 对四种基础型式进行计算, 分别给出基础材料量。
ZB341B-45塔基础作用力为:
1) 下压荷载工况:N=1 847 k N, Nx=255 k N, Ny=229 k N;
2) 上拔荷载工况:T=1 512 k N, Tx=213 k N, Ty=193 k N。
本工程沙漠地基的地质参数见表3。
根据以上铁塔基础作用力和地质参数, 对四种基础进行设计计算, 基础材料量见表4。
3.2 基础方案技术经济比较
通过材料费用比较, 对四种基础型式进行经济分析。材料单价按以下标准取值:
1) 混凝土单价按照500元/m3, 钢筋单价按照5 000元/t;装配式基础混凝土参考价格为220 k V塔中且末输电线路工程中预制板条横梁30 000元/套且不含运费, 折合约2 885元/m3。2) 本工程沙漠地区地下水具有腐蚀性, 不能用于搅拌混凝土, 现场基础用水需从附近水源处运水。基础混凝土等级按C40考虑, 根据C40混凝土水灰比, 单位混凝土用水量约为160 kg/m3, 取损失及养护用水占混凝土用水的20%, 则混凝土用水量合计约为192 kg/m3。施工用水水源地距工程线路最远运距约为50 km, 每立方米水综合单价约为60元。3) 土石方费用按照20元/m3, 基础模板按照150元/m2。
根据表4中四种基础型式的材料量, 并考虑基础混凝土、基坑土石方、基础模板和用水量等计算出每种基础型式的单腿基础材料造价, 并进行比较, 见表5, 图5。
由表5和图5可知, 从混凝土用量横向比较, 刚性台阶基础的混凝土用量最多, 费用也最高。钢材量横向比较, 装配式基础由于基础作用力较大, 耗钢量最多, 费用也最高, 分别是柔性直柱基础的3.4倍和柔性斜柱基础的3.9倍。
综合各项费用, 柔性斜柱基础材料费用最少, 柔性直柱基础次之, 刚性台阶基础材料用量最大, 费用最高, 装配式基础介于柔性板式基础和刚性台阶基础之间。因此, 从经济性考虑, 本工程沙漠地区采用柔性板式基础最为节约。
4 结语
1) 古尔班通古特沙漠的半固定沙丘因有部分植被覆盖, 表层松散沙层较薄, 其下主要为细砂, 有一定的湿度和密实度, 与风积沙沙漠相比, 有其特有的工程地质特性。
2) 以750 k V单回路直线塔型ZB341B-45为例, 根据本工程现有沙漠地质参数对四种基础型式进行了设计计算。从经济性考虑, 本工程沙漠地区采用柔性板式斜柱基础最为节约。刚性台阶基础混凝土用量较高, 材料费用大。
3) 由于本工程沙漠段位于古尔班通古特沙漠边缘, 与附近城镇或工业区距离只有几十千米, 施工用水运输成本不高, 运水不是基础工程的主要问题, 而装配式基础钢材用量较高, 成本大, 因此预制装配式基础经济性不如现浇柔性板式基础。
4) 对超高电压等级线路铁塔基础在半固定沙漠地区的上拔荷载计算模型是否适用于现行的《架空送电线路基础设计技术规定》[2], 尚需进行相关的试验研究。
参考文献
[1]吴正.风沙地貌学[M].北京:科学出版社, 1987.
[2]DL/T 5219—2005, 架空送电线路基础设计技术规定[S].
[3]Lu Xianlong, Cheng Yongfeng.Review and new development on transmission lines tower foundation in China[C].2008 CIGRE Session Technical Programme, B2-215, Paris, 2008.
[4]丁士君, 鲁先龙.台远—塔中220 k V送电线路沙漠风积沙地基杆塔基础试验[R].北京:中国电力科学研究院, 2009.
[5]陈仲颐, 周景星, 王洪瑾.土力学[M].北京:清华大学出版社, 2007.
输电线路杆塔基础选型 篇6
巴楚~莎车750k V线路工程地震基本烈度为Ⅶ度和Ⅷ度, 按《110k V~750k V架空输电线路设计规范》 (GB 50545-2010) 10.1.16规定, 铁塔不需进行抗震验算, 但根据12.0.9条规定, 在饱和砂土和饱和粉土地区, 应考虑地震液化的可能性, 并应采取必要的稳定和抗震措施。
本工程输电杆塔的抗震设防类别建议按丙类考虑, 液化等级为中等-严重, 采用桩基础的型式来全部消除地基液化沉陷。进行桩基承载力计算时, 按《建筑桩基技术规范》 (JGJ94-2008) 的要求, 应按照液化土层深度对液化土层的侧阻力标准值及m值进行折减。在地质参数折减的情况下, 如继续使用根据最大工况算出的基础作用力, 则基础的经济指标势必大幅上涨。因此, 计算出本工程杆塔地震工况下的基础作用力, 对节约本工程经济指标, 具有十分重要的意义。
本文研究的思路, 是将杆塔抗震计算过程与通用杆塔设计软件TTA、输电铁塔力学辅助研究软件TTR与有限元分析软件SAP2000进行有机结合, 取长补短, 在分析杆塔地震荷载的理论基础上利用通用软件建模及荷载计算, 然后利用辅助软件将模型及荷载转化为SAP2000数据流格式, 最后用SAP2000软件采用阵型分解反应谱法计算杆塔内力并转化为基础作用力。下面将针对本文技术路线的每一个步骤进行详细研究, 研究流程图如下图1所示:
2 杆塔地震荷载计算
2.1 杆塔地震荷载计算拆分
《110k V~750k V架空输电线路设计规范》 (GB50545-2010) 第11.2.3条规定, 结构或构件承载力的抗震验算, 按下式2.1-1计算:
式中各参数说明请详见GB50545-2010。本工程杆塔未涉及大跨度设施和长悬臂结构, 因此不考虑竖向地震作用。将各分项系数代入式 (2.1-1) 中, 得到杆塔荷载如下:
代入导、地线张力可变荷载分项系数和风荷载分项系数1.4, 对 (4-2) 做些形式上的微调:
由式 (4-3) 可见, SWK风荷载组合值系数0.2和《建筑抗震设计规范》中完全一致。风荷载组合值系数取0.2, 意味着风速降为原先大风工况的 倍, 相应的导、地线张力降为原大风工况的约0.357倍。由此可以将电气荷载按照风速×0.463、张力×0.357后输入通用软件荷载组合程序, 由此解决SGE、SEQK和SWK的输入及荷载组合问题, 剩下的SEhk则使用SAP2000有限元软件采用阵型分解反应谱法计算。
2.2 通用软件建模及荷载组合
将电气荷载处理后, 可以利用通用的铁塔优化软件模型。建模完成后, 将处理后的电气荷载输入到通用软件荷载组合程序中进行荷载组合, 生成荷载接口, 并加载至杆塔挂点上。
2.3 杆塔抗震有限元计算
通用软件建模计算后, 可用输电铁塔力学辅助研究软件将模型、荷载工况、杆件信息等转成SAP2000数据流格式, 然后用SAP2000有限元软件采用阵型分解反应谱法进行杆塔抗震计算。
2.3.1 定义质量源
由于新生成的SAP2000文件保留了在TTA中已经定义好的材料和截面属性, 这使得SAP2000定义质量源非常方便。本文质量源定义选择第二项:来自荷载。此种情况下, 结构的荷载会转换为质量 (重力荷载代表值除以重力加速度g) 。在抗震规范中, 自重等恒载G的组合系数为1.0, 活荷载L的组合系数为0.5, 即重力荷载代表值为1.0G+0.5L。但送电线路杆塔活荷载没有规范中所提到的活荷载类型, 因此本文质量源考虑杆塔自重和导、地线自重, 两种均为恒荷载, 组合方式为1.0G+1.0Gv, 其中Gv为导、地线自重, 可通过指定点荷载加在模型的挂点上。
2.3.2 模态分析
SAP2000提供了两种模态分析的方法:特征向量法和Ritz向量法。其中Ritz向量法是与荷载相关的, 考虑了动力荷载的空间分布, 能得到更精确的结果, 更适合于大型的结构系统。本文推荐使用Ritz向量法。
2.3.3 定义反应谱函数
用SAP2000进行振型分解反应谱法计算的核心是定义反应谱函数, 即确定地震影响系数。
根据上文论述与本工程地质提资, 本工程杆塔阻尼比按照0.05考虑, 工程场地类别为Ⅱ类, 特征周期取0.45S。Ⅷ度区地震动峰值加速度为0.20g, 水平地震影响系数最大值取0.16;Ⅶ度区地震动峰值加速度为0.15g, 水平地震影响系数最大值取0.12。
2.3.4 振型组合分析方法
本文方向组合方法推荐SRSS法。这种方法假设两个方向响应最大值在统计上都是相互独立的, 通过求两个方向的平方和和平方根, 来进行方向组合。
2.3.5 地震荷载方向
根据《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2010) 5.1.1条关于地震作用方向的说明, 本工程在杆塔的两个主轴方向分别计算水平地震作用, 在SAP2000中, 应分别定义U1 (X方向) 和U2 (Y方向) 两个方向的地震荷载工况, 不考虑双向水平地震作用下的扭转影响。
SAP2000中U1方向地震荷载定义如下图, U2方向地震荷载应再次新建荷载工况, 除方向外其余参数与U1方向相同。
3 典型塔计算结论
本工程杆塔阻尼比按照0.05考虑, 工程场地类别为Ⅱ类, 特征周期取0.45S。Ⅷ度区地震动峰值加速度为0.20g, 水平地震影响系数最大值取0.16;Ⅶ度区地震动峰值加速度为0.15g, 水平地震影响系数最大值取0.12。下面将分别针对本工程直线塔典型塔ZB30052和转角塔典型塔J30052进行地震工况下分析计算。
按照上文的分析, 我们可以计算出本工程Ⅷ度区和Ⅶ度区的SEhk, 与通用软件计算的SGE、SEQK和SWK进行汇总, 得出本工程直线塔和转角塔地震液化作用力推荐取值如下表3:
摘要:本文通过将现有通用杆塔设计软件TTA、输电铁塔力学辅助研究软件TTR与有限元分析软件SAP2000进行有机结合, 介绍了杆塔抗震计算的建模、荷载输入和有限元计算理论, 提出了杆塔抗震验算的一种合理、精确、简便的计算方法, 计算出地震工况下的基础作用力, 提高了杆塔抗震计算效率, 节约了工程经济指标。以巴楚莎车750kV线路工程中的典型塔为例, 对应地震设防烈度Ⅷ度区和Ⅶ度区, 分别给出了直线塔和转角塔地震工况下基础作用力与最大基础作用力之间的取值比例。
关键词:输电杆塔地震作用,杆塔抗震验算,SAP2000,地震工况下基础作用力
参考文献
[1]JGJ94-2008建筑桩基技术规范
[2]GB 50545-2010) 110kV~750kV架空输电线路设计规范
[3]GB50011-2010建筑抗震设计规范
[4]赵静.超高压输电塔架结构控制内力分析[D].重庆.重庆大学, 2007:3-15.