[发明专利]输电线路掏挖基础系列化典型设计图及设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及输电线路掏挖基础的设计方法，更具体地说，就是提供系列化的典型设计图纸，在输电线路掏挖基础设计中供设计者直接选用。

背景技术

掏挖基础在我国输电线路工程中已得到了广泛应用，基础的抗拔承载力通常按照《架空送电线路基础设计技术规定》DL/T5219－2005中的“剪切法”计算，【注：国家电力行业已经颁布了新的技术规程《架空输电线路基础设计技术规程》DL/T5219－2014】。

上拔基础是较特殊的基础，一般工程中很少使用，因此国内对此类基础作研究的人很少。在输电线路中自立式铁塔的基础存在上拔基础，所以仅电力行业对此类基础作研究。

图1是现行《架空输电线路基础设计技术规程》DL/T5219－2014中上拔基础的理论计算模型，假定剪切破坏面为圆弧曲线，基础的抗拔承载力由三部分组成：1、混凝土基础自重；2、基础底板上部与剪切破坏面范围内的土重；3、临界深度h_c段土体剪切破坏面上的剪阻力，不计下部h_b段土体剪切破坏面上的剪阻力。然而，这个计算模型存在较大的缺陷，主要由以下两点：其一是上部土体剪切破坏面的喇叭口张开太大，即圆弧曲线的半径r取得过小，导致剪切破坏面和土体体积增大，其实计算公式推导者也清楚上部土体剪切破坏面上的剪阻力和土重算大了，所以忽略下部h_b段土体剪切破坏面上的剪阻力；其二是破坏试验证明土体剪切破坏面的剪阻力主要集中在下部段，而该计算模型则相反，导致计算结果不合理。

在设计掏挖基础时，各设计院一般采用线路基础专用设计软件进行设计（如北京“道亨”），但现市场上的线路基础专用软件在使用过程中均存在一些问题，主要是软件生成的配筋结构详图表达不清晰，没有遵循结构制图规范。例如制图规范规定结构配筋图中轮廓线应为细实线，钢筋为粗实线，而“道亨”生成的结构图轮廓线为粗实线，导致轮廓线与钢筋混淆，钢筋标注也不规范，没有详细的施工设计说明用来指导和规范施工，还需要人工添加施工设计说明。另外软件自动优化基础扩底尺寸的功能，其结果经常不能令人满意，有时甚至出现基底扩底尺寸很不合理的结果，相同荷载及地基条件的掏挖基础由不同设计者用道亨软件进行设计时，材料用量会有较大差异。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的且安全可靠的设计计算方法并提供系列化的掏挖基础典型设计图纸，供设计者在掏挖基础设计中直接选用，可提高设计效率，缩短设计周期，且有效地提高了图纸的质量。

为实现上述目的，需要编制常用掏挖基础的典型设计图(约2000多个型号)，为此需要对地基条件进行归纳和简化，对掏挖基础的外形尺寸作一些统一规定。以下简述本发明的设计方法以及步骤：

(1) 将常见的粘性土地基由差到强分成6个等级，通过内插可增加至31个等级，其中：

1*级对应C=20、φ=0的软塑粘土；

2*级对应C=26、φ=3的软塑粘土；

3*级对应C=32、φ=6的可塑粘土；

4*级对应C=38、φ=9的可塑粘土；

5*级对应C=44、φ=12的硬塑粘土、密实粗砂、碎石；

6*级对应C=50、φ=15的坚塑粘土、密实砂砾、密实碎石土；

当需要内插时C值步长可取1、2、3；φ值对应步长为0.5、1、1.5；

(2) 将基础的外形按一定规则取值，基础直径取1.0、1.2、1.5、1.8米；基础入土深度从2.0米开始，按0.5米步长加深；基底每边的扩底尺寸k取值0.5、0.6、0.7、0.8米；并对基底扩大头尺寸预先进行了优化计算；

(3) 统计分析各类铁塔设计时跟开与呼高之间的比值，直线塔为b/h＝1/8～1/6，耐张塔为b/h＝1/5～1/4；根据跟开与呼高的比值即可决定塔脚横向力与上拔力之比值，直线塔为H/T＝1/16～1/12，耐张塔为H/T＝1/10～1/8；

(4) 根据各种地基条件和典设基础的外形条件，采用《建筑桩基础技术规范》JGJ94－2008中扩底抗拔桩的计算模型和美国结构工程手册中的计算公式，用“剪切法”计算典设基础的抗拔承载力；