輸電線路掏挖基礎(chǔ)系列化典型設(shè)計(jì)圖及設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輸電線路掏挖基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法，更具體地說(shuō)，就是提供系列化的典型 設(shè)計(jì)圖紙，在輸電線路掏挖基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中供設(shè)計(jì)者直接選用。
【背景技術(shù)】
[0002] 掏挖基礎(chǔ)在我國(guó)輸電線路工程中已得到了廣泛應(yīng)用，基礎(chǔ)的抗拔承載力通常按照 《架空送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》DL/T5219 - 2005中的"剪切法"計(jì)算，【注：國(guó)家電力行 業(yè)已經(jīng)頒布了新的技術(shù)規(guī)程《架空輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》DL/T5219 - 2014】。
[0003] 上拔基礎(chǔ)是較特殊的基礎(chǔ)，一般工程中很少使用，因此國(guó)內(nèi)對(duì)此類基礎(chǔ)作研究的 人很少。在輸電線路中自立式鐵塔的基礎(chǔ)存在上拔基礎(chǔ)，所以僅電力行業(yè)對(duì)此類基礎(chǔ)作研 究。
[0004] 圖1是現(xiàn)行《架空輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》DL/T5219 - 2014中上拔基礎(chǔ)的理 論計(jì)算模型，假定剪切破壞面為圓弧曲線，基礎(chǔ)的抗拔承載力由三部分組成：1、混凝土基礎(chǔ) 自重；2、基礎(chǔ)底板上部與剪切破壞面范圍內(nèi)的土重；3、臨界深度h。段土體剪切破壞面上的 剪阻力，不計(jì)下部h b段土體剪切破壞面上的剪阻力。然而，這個(gè)計(jì)算模型存在較大的缺陷， 主要由以下兩點(diǎn)：其一是上部土體剪切破壞面的喇叭口張開(kāi)太大，即圓弧曲線的半徑r取 得過(guò)小，導(dǎo)致剪切破壞面和土體體積增大，其實(shí)計(jì)算公式推導(dǎo)者也清楚上部土體剪切破壞 面上的剪阻力和土重算大了，所以忽略下部h b段土體剪切破壞面上的剪阻力；其二是破壞 試驗(yàn)證明土體剪切破壞面的剪阻力主要集中在下部段，而該計(jì)算模型則相反，導(dǎo)致計(jì)算結(jié) 果不合理。
[0005] 在設(shè)計(jì)掏挖基礎(chǔ)時(shí)，各設(shè)計(jì)院一般采用線路基礎(chǔ)專用設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)(如北京 "道亨")，但現(xiàn)市場(chǎng)上的線路基礎(chǔ)專用軟件在使用過(guò)程中均存在一些問(wèn)題，主要是軟件生成 的配筋結(jié)構(gòu)詳圖表達(dá)不清晰，沒(méi)有遵循結(jié)構(gòu)制圖規(guī)范。例如制圖規(guī)范規(guī)定結(jié)構(gòu)配筋圖中輪 廓線應(yīng)為細(xì)實(shí)線，鋼筋為粗實(shí)線，而"道亨"生成的結(jié)構(gòu)圖輪廓線為粗實(shí)線，導(dǎo)致輪廓線與鋼 筋混淆，鋼筋標(biāo)注也不規(guī)范，沒(méi)有詳細(xì)的施工設(shè)計(jì)說(shuō)明用來(lái)指導(dǎo)和規(guī)范施工，還需要人工添 加施工設(shè)計(jì)說(shuō)明。另外軟件自動(dòng)優(yōu)化基礎(chǔ)擴(kuò)底尺寸的功能，其結(jié)果經(jīng)常不能令人滿意，有時(shí) 甚至出現(xiàn)基底擴(kuò)底尺寸很不合理的結(jié)果，相同荷載及地基條件的掏挖基礎(chǔ)由不同設(shè)計(jì)者用 道亨軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，材料用量會(huì)有較大差異。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種新的且安全可靠的設(shè)計(jì)計(jì)算方法并提供系列化的掏 挖基礎(chǔ)典型設(shè)計(jì)圖紙，供設(shè)計(jì)者在掏挖基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中直接選用，可提高設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì)周 期，且有效地提高了圖紙的質(zhì)量。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，需要編制常用掏挖基礎(chǔ)的典型設(shè)計(jì)圖（約2000多個(gè)型號(hào)），為此 需要對(duì)地基條件進(jìn)行歸納和簡(jiǎn)化，對(duì)掏挖基礎(chǔ)的外形尺寸作一些統(tǒng)一規(guī)定。以下簡(jiǎn)述本發(fā) 明的設(shè)計(jì)方法以及步驟： (1) 將常見(jiàn)的粘性土地基由差到強(qiáng)分成6個(gè)等級(jí)，通過(guò)內(nèi)插可增加至31個(gè)等級(jí)，其 中： 1*級(jí)對(duì)應(yīng)C=20、巾=O的軟塑粘土； 2*級(jí)對(duì)應(yīng)C=26、巾=3的軟塑粘土； 3*級(jí)對(duì)應(yīng)C=32、(6=6的可塑粘土； 4*級(jí)對(duì)應(yīng)C=38、巾=9的可塑粘土； 5*級(jí)對(duì)應(yīng)C=44、巾=12的硬塑粘土、密實(shí)粗砂、碎石； 6*級(jí)對(duì)應(yīng)C=50、巾=15的堅(jiān)塑粘土、密實(shí)砂爍、密實(shí)碎石土； 當(dāng)需要內(nèi)插時(shí)C值步長(zhǎng)可取1、2、3 值對(duì)應(yīng)步長(zhǎng)為0. 5、1、1.5 ; (2) 將基礎(chǔ)的外形按一定規(guī)則取值，基礎(chǔ)直徑取1. 0、1. 2、1. 5、1. 8米；基礎(chǔ)入土深度 從2. 0米開(kāi)始，按0. 5米步長(zhǎng)加深；基底每邊的擴(kuò)底尺寸k取值0. 5、0. 6、0. 7、0. 8米；并對(duì) 基底擴(kuò)大頭尺寸預(yù)先進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算； (3) 統(tǒng)計(jì)分析各類鐵塔設(shè)計(jì)時(shí)跟開(kāi)與呼高之間的比值，直線塔為b/h = 1/8~1/6,耐 張塔為b/h = 1/5~1/4 ;根據(jù)跟開(kāi)與呼高的比值即可決定塔腳橫向力與上拔力之比值，直 線塔為H/T = 1/16~1/12,耐張塔為H/T = 1/10~1/8 ; (4) 根據(jù)各種地基條件和典設(shè)基礎(chǔ)的外形條件，采用《建筑粧基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》JGJ94 - 2008中擴(kuò)底抗拔粧的計(jì)算模型和美國(guó)結(jié)構(gòu)工程手冊(cè)中的計(jì)算公式，用"剪切法"計(jì)算典設(shè)基 礎(chǔ)的抗拔承載力； (5) 根據(jù)典設(shè)基礎(chǔ)的抗拔承載力，按橫向力與上拔力之比值計(jì)算基礎(chǔ)橫向荷載設(shè)計(jì) 值，其中：直線塔基礎(chǔ)的橫向荷載按0. 1倍抗拔承載力設(shè)計(jì)，耐張0度轉(zhuǎn)角及懸垂轉(zhuǎn)角塔基 礎(chǔ)的橫向荷載按〇. 12倍抗拔承載力設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)角塔和終端塔基礎(chǔ)的橫向荷載按0. 15倍抗拔 承載力設(shè)計(jì)；再由基礎(chǔ)的抗拔承載力和基礎(chǔ)橫向荷載按《架空輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》 DL/T5219 - 2014計(jì)算基礎(chǔ)基身的最大彎矩和剪力； (6) 按新的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010 - 2010中圓截面偏拉配筋公式對(duì)基身進(jìn) 行配筋，并按《架空輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》DL/T5219 - 2014將配筋結(jié)果乘以I. 1的 調(diào)整系數(shù)。
[0008] 本發(fā)明改變傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)模式，傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為順向設(shè)計(jì)模式，即必須先已知 塔腳上拔荷載和橫向荷載，再根據(jù)地基條件用軟件或人工設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，也就是沒(méi)有基礎(chǔ)荷載 和地基條件就不能設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。而本發(fā)明采用反向設(shè)計(jì)模式，即基礎(chǔ)荷載未知，先將粘性土地 基條件分成6個(gè)等級(jí)，再假定一系列型號(hào)的掏挖基礎(chǔ)外形尺寸，并計(jì)算出在各種地基條件 下的抗拔承載力，并制成典型設(shè)計(jì)圖，選用時(shí)只需要根據(jù)地基條件，在符合地基條件的典設(shè) 基礎(chǔ)型號(hào)中找到一個(gè)抗拔承載力稍大于或等于基礎(chǔ)上拔荷載的典設(shè)基礎(chǔ)型號(hào)。
[0009] 本發(fā)明設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1、掏挖基礎(chǔ)系列化典型設(shè)計(jì)圖由設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)者編制，采用新規(guī)范，編制過(guò)程 嚴(yán)謹(jǐn)，設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量高，典設(shè)圖紙數(shù)量的多少可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，增加典設(shè)圖紙很 方便。
[0010] 2、將設(shè)計(jì)者使用專用軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的過(guò)程改變?yōu)閺南盗谢湫驮O(shè)計(jì)圖中選用一 個(gè)基礎(chǔ)的過(guò)程，即使設(shè)計(jì)者不很熟悉土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，只要指導(dǎo)其選對(duì)地基條件，就能保證選 到較為合理的基礎(chǔ)。
[0011] 3、省時(shí)省力、設(shè)計(jì)效率高，有助于加快設(shè)計(jì)進(jìn)度，縮短設(shè)計(jì)周期。
[0012] 4、掏挖基礎(chǔ)外形系列化，外形尺寸有規(guī)律，方便施工制作模板和機(jī)械化施工要求。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1是現(xiàn)行《架空輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》DL/T5219 - 2014中上拔基礎(chǔ)的理 論計(jì)算模型； 圖2是本發(fā)明采用的抗拔計(jì)算理論模型。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容。
[0015] 首先，本發(fā)明采用的抗拔計(jì)算理論模型簡(jiǎn)述： 圖2是本發(fā)明采用的計(jì)算模型，計(jì)算模型主要采用了《建筑粧基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》JGJ94 - 2008中擴(kuò)底抗拔粧的計(jì)算模型，計(jì)算公式則采用了美國(guó)《Structural Engineering Handbook》1979年第二版中的計(jì)算公式。基礎(chǔ)的抗拔承載力也由三部分組成：1、混凝土基 礎(chǔ)自重；2、基礎(chǔ)底板上部與剪切破壞面h。段范圍內(nèi)的土重，3、臨界深度h。段土體剪切破壞 面上的剪阻力，以及上部h b段基身表面的側(cè)阻力。
[0016] 本發(fā)明計(jì)算模型與現(xiàn)行《架空輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》DL/T5219 - 2014的計(jì) 算模型不同點(diǎn)是：土體的剪切破壞面取在下部，剪切破壞面為一圓柱面。這個(gè)計(jì)算模型與實(shí) 際試驗(yàn)破壞模型更為接近。從土力學(xué)理論也可證明破壞面是接近圓柱面的，對(duì)于一個(gè)給定 外形尺寸和地基條件的掏挖基礎(chǔ)，可以假定多條不同的圓弧曲線，即不同r值并逐步加大， 計(jì)算每個(gè)r值的對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)抗拔承載力，抗拔承載力是隨著r的增大而減小的，當(dāng)r值很大 時(shí)，圓弧曲線就接近直線，所以《建筑粧基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》就取直線的圓柱面，實(shí)際上這是一個(gè) 求極小值的問(wèn)題，而不是隨意假定一個(gè)不符實(shí)際的剪切破壞面。本發(fā)明采用的計(jì)算模型要 比《現(xiàn)行規(guī)程DL/T5219 - 2014》的計(jì)算模型合理優(yōu)越的多，計(jì)算公式相當(dāng)簡(jiǎn)單，且解決了后 續(xù)一系列的計(jì)算難題。
[0017]根據(jù)本發(fā)明所述設(shè)計(jì)方法（具體參見(jiàn)
【發(fā)明內(nèi)容】
中的步驟（I)-出），此處不再贅 述），可以產(chǎn)生2000多個(gè)常用型號(hào)的典設(shè)基礎(chǔ)，分散在400多張圖紙中，查找不太方便，為此 需要將其匯編在一個(gè)查詢手冊(cè)中，在查詢手冊(cè)中可以直接查到每個(gè)型號(hào)的典設(shè)基礎(chǔ)的抗拔 承載力，混凝土用量及鋼筋用量。
[0018] 查詢手冊(cè)的實(shí)際作用就是收集了2000多個(gè)型號(hào)典設(shè)基礎(chǔ)的特征數(shù)據(jù)，方便設(shè)計(jì) 者選型。因數(shù)據(jù)龐大，本發(fā)明僅提供查詢手冊(cè)中部分型號(hào)的典設(shè)基礎(chǔ)，如下所示： 一、直線塔基礎(chǔ)查詢表 注：混凝土容重按24kN/m3計(jì)算；單位尺寸為m ;力為kN ;混凝土為m3;鋼筋為kg。
[0019] *_*Z掏挖典設(shè)基礎(chǔ)抗拔承載力查詢表：
并對(duì)查詢手冊(cè)作如下說(shuō)明： 1、掏挖典設(shè)基礎(chǔ)的編號(hào)規(guī)則：編號(hào)是以掏挖基礎(chǔ)（TW) +基身直徑（00) +入土深度