国家电网公司通用设计--输电线路杆塔基础(课件--2016年7月)

国家电网公司通用设计国家电网公司通用设计（输电线路（输电线路杆塔基础）杆塔基础）（输电线路（输电线路杆塔基础）杆塔基础）20162016年年77月月主要内容1.0基础通用设计的意义、总体原则2.0装配式基础通用设计3.0基础通用设计1.0目的、意义和总体原则为固化国家电网公司机械化施工管理与技术成果，遵循“先进性，专业化、标准化、系列化”的原则，深入推广“标准化设计、机械化施工、流水式则，深入推广“标准化设计、机械化施工、流水式作业”的建设模式，基建部开展基础通用设计，创新设计理念与方法，有效支撑机械化施工建设模式的推广应用，提升输电线路工程建设的综合效益。1.0目的及意义目前，输电线路设计单位多，对规范程度不一，执行标准和把握尺寸参差不齐，往往将开挖类基础作为优先采用的基础型式，直接影响工程设计的经济合理性；另外，线路全过程机械化施工试点建经济合理性；另外，线路全过程机械化施工试点建设工作稳步开展，机械化施工推广应用势在必行。因此，为提升工程建设标准化水平，引导与推广环保型基础的应用，有必要针对掏挖基础、挖孔桩基础、岩石锚杆基础等开展基础通用设计工作。基础通用设计将有利于实现线路基础机械化施工，减少施工现场人力投入，提高施工机械化程度；有利于掏挖基础、岩石锚杆工机械化程度；有利于掏挖基础、岩石锚杆基础等环保型基础的推广应用，提升工程建设经济、环保效益，对电网标准化建设具有重要意义。2.0装配式基础通用设计2.1总体原则2.2相关研究2.3设计条件与模块划2.4主要设计原则与方法2.5加工及施工要求2.6通用设计使用说明2.7综合效益及工程应用实例2.1总体原则输电线路装配式基础根据输电线路全过程机械化施工技术体系的指导原则，以全寿命周期的理论化施工技术体系的指导原则，以全寿命周期的理论和方法为指导，统筹考虑采购加工、材料运输、现场施工、物资储备等工程建设各环节的主要特点，做到安全可靠、快速高效、规格通用、方便施工。2.1总体原则安全可靠：采用合理的基础选型和设计方案，保证基础施工和工程运行安全可靠。基础施工和工程运行安全可靠。快速高效：优选基础型式，有利于结构工厂化预制、标准化批量生产，现场快速拼装施工，缩短工程建设时间。2.1总体原则规格通用：简化不同基础结构中构件和连接件的规格，便于基础储备、加工和施工。格，便于基础储备、加工和施工。方便施工：优化基础结构，减少现场构件焊接，有利于施工工艺标准化，提高施工质量和效率。2.2相关研究选型(a)全金属材料(b)预制混凝土块材料(c)混凝土板条与型钢组合材料(d)偏心的混凝土板条与型钢组合材料装配式基础成套技术施工设计模板加工、安装钢筋制作与安装预留孔、预埋件安装固定混凝土浇筑、养护模板拆除质量检验成品存放加工准备原材料质量检验2.2主要研究内容2.2.1输电线路装配式杆塔基础应用情况调研2.2.2输电线路装配式杆塔基础下压受力特性及计算方法研究2.2.3输电线路装配式杆塔基础防腐蚀研究2.2.4输电线路偏心装配式基础试验研究2013年，为全面了解近年来输电线路装配式基础的应用情况，公司基建部开展了系统内调研。2.2.1装配式杆塔基础应用情况调研2.2.1装配式杆塔基础应用情况调研为了合理确定输电线路装配式基础通用设计的技术条件，使得基础通用设计具有良好的适应性和先进性，工作组先后开展了铁路系统及应性和先进性，工作组先后开展了铁路系统及其他行业调研、网省公司应用情况书面调研、装配式基础在输电线路灾后抢修工作中应用情况调研、以往真型试验调研，主要结论如下：1）输电线路装配式基础在省公司应用的比例较低，多用在单回路、低电压等级的直线塔输电线路中；2）装配式基础主要用在粘性土、砂质土、冻土等地质条件下方便运输的输电线路工程中；3）应用装配式基础的输电线路基本无腐蚀性，在腐蚀地区采用环氧沥青涂层、涂刷防腐漆或柔性玻璃钢等防腐措施；4）应用装配式基础的类型主要为混凝土板条型钢组合装配式基础、预制混凝土基础、型钢装配式基础；5）装配式基础构件间连接方式为普通螺栓连接，基础通过地脚螺栓与上部杆塔结构连接；6）装配式基础的工程应用制约因素在于输电线路工程复杂装配式基础应用范围有限，且存在运输吊装困难，设计方法不成熟，施工工艺复杂等不利因素。为了合理确定输电线路装配式基础通用设计的技术条件，使得基础通用设计具有良好的适应性和先进性，工作组先后开展了铁路系统及应性和先进性，工作组先后开展了铁路系统及其他行业调研、网省公司应用情况书面调研、装配式基础在输电线路灾后抢修工作中应用情况调研、以往真型试验调研，主要结论如下：2.2.2基础下压受力特性及计算方法研究rfafp/rfafp/2.1max0minpxyyxGWMWMAGFpmaxyxGWMWMAGFpmin露高砼板条砼横梁角钢支架minxyWWAaNPfA板条底板面积A：?底板投影面积n*b*L?底板包围的整体面积B*L（1）理论研究45°+φ/245°-φ/2o普朗特尔公式的滑动面形状装配式基础的极限承载能力分析模型3.2.2试验装配式基础的地基浅层潜在滑动面形状地基土极限承载力理论表明，板条下塑性区扩展及相邻板条间应力相互叠加，存在土拱效应，近似等效为刚性体，共同抵抗上部荷载。地基土极限承载力理论表明，板条下塑性区扩展及相邻板条间应力相互叠加，存在土拱效应，近似等效为刚性体，共同抵抗上部荷载。（2）数值模拟（3)计算云图位移云图应力云图无垫层有垫层无垫层有垫层有垫层时，浅层土体受力基本均匀。有垫层时，浅层土体受力基本均匀。（4）现场试验3.2.2试验混凝土板条试验混凝土板条试验（安徽绩溪）（安徽绩溪）金属板条试验金属板条试验（北京房山）（北京房山）金属板条试验（北京房山）金属板条试验（北京房山）混凝土板条试验（安徽绩溪）混凝土板条试验（安徽绩溪）1002002001005010050100501005010050100850100100150100150100150100150100150135030030010010020010020010020010020010020016001001001001001001001001001001001001100225225375375450450a)板条间距50mmb)板条间距100mmc)板条间距150mmd)板条间距200mm450450不同间距条件下的金属板条、混凝土板条的下压试验。监测不同深度、不同位置处的土压力变化规律。不同间距条件下的金属板条、混凝土板条的下压试验。监测不同深度、不同位置处的土压力变化规律。1002002003003001001001001001001001001001001001001100埋深较深时（-500mm），土压力值基本相等。埋深较深时（-500mm），土压力值基本相等。埋深较浅时（-100mm），板条空隙处的土压力值均显著小于板条下土压力值；埋深较浅时（-100mm），板条空隙处的土压力值均显著小于板条下土压力值；随着埋深逐渐增加(-300mm)，差值逐渐减小；随着埋深逐渐增加(-300mm)，差值逐渐减小；1）理论研究：相邻板条间存在土拱效应，可近似将浅层土体等效为刚性体。2）数值模拟：有垫层条件下，板条下与中空处的位移或应力基本一样。3）现场试验：底板板条土压力盒埋深达到混凝土板条宽度的2.5~3倍时，各点处的压力分布相对比较均匀；特别是埋深达到5倍板条宽度时，压力分布的差别可忽略不计。3.2.2试验装配式基础底板为型钢板条或混凝土板条时，下压计算应按照底板板条包围的整体面积B*L进行计算。材料选择连接件腐蚀技术3.2.3防腐2.2.3装配式基础防腐研究施工工艺与质量控制工程模拟条件：砂埋、浸水、干湿循环检测方法：检测方法：试块在60d、120d、180d、270d、360d的力学性能与耐久性。土工布＋沥青土工布＋沥青高氯化聚乙烯高氯化聚乙烯喷涂聚脲喷涂聚脲环氧树脂环氧树脂304050/MPa60d120d0.40.50.60.760d（1）混凝土防腐：环氧树脂0102030抗压强度/MPa180d270d360d00.10.20.30.4抗渗压力/MPa60d120d180d270d360d抗压强度对比图抗压强度对比图抗渗压力对比图抗渗压力对比图（2）钢材防腐（1）工程模拟条件：浸水、砂埋、浸水+砂埋循环普普通通钢钢耐耐候候钢钢和浸水干湿循环；（2）检测方法：研究其腐蚀后形貌特征及力学性能。钢钢镀镀锌锌钢钢镀镀锌锌耐耐候候钢钢(a)普通角钢(b)耐候角钢(a)普通角钢(b)耐候角钢角钢样品腐蚀条件屈服强度（MPa）断裂伸长率（%）普通角钢盐溶液长期浸泡46932普通角钢盐沙层长期埋置49926普通角钢盐溶液+干湿循环47529普通角钢盐沙层+干湿循环41826角钢防腐：镀锌(c)镀锌普通角钢(d)镀锌耐候角钢(e)镀锌普通角钢+环氧煤沥青(f)镀锌耐候角钢+环氧煤沥青(g)普通角钢+聚脲(h)镀锌普通角钢+聚脲(c)镀锌普通角钢(d)镀锌耐候角钢(e)镀锌普通角钢+环氧煤沥青(f)镀锌耐候角钢+环氧煤沥青(g)普通角钢+聚脲(h)镀锌普通角钢+聚脲普通角钢盐沙层+干湿循环41826耐候角钢盐溶液长期浸泡47928耐候角钢盐沙层长期埋置50826耐候角钢盐溶液+干湿循环45934耐候角钢盐沙层+干湿循环44225装配式基础连接件包括：与铁塔相连的地脚螺栓、连接各构件间的螺栓与螺母等。、连接各构件间的螺栓与螺母等。地脚螺栓一般不做热镀锌防腐处理要求。如在腐蚀严重的地区或者沿海地区使用，可进行镀锌。螺栓与螺母等连接件采用热浸镀锌层防腐。防腐措施序号腐蚀等级防腐蚀措施1强采用热浸镀锌角钢，外涂聚脲涂层，表面渗锌螺栓。2中采用热浸镀锌角钢，外涂环氧煤沥青，热浸镀锌螺栓。3弱、微采用热浸镀锌角钢，普通螺栓。序号腐蚀等级防腐蚀措施1强预制构件采用三掺C40混凝土；垫层混凝土最低强度等级C25，最小厚度100mm。2中预制构件采用三掺C35混凝土；垫层混凝土最低强度等级C25，最小厚度100mm。3弱预制构件采用三掺C30混凝土；垫层混凝土最低强度等级C20，最小厚度100mm。4微可不考虑防腐措施，按照常规设计。（1）钢构件采用热镀锌钢材。（2）连接螺栓：弱腐蚀环境条件下采用普通镀锌螺栓；中等腐蚀环境条件下采用不锈钢螺栓。（3）混凝土板条：根据不同腐蚀环境参考《工业建筑防腐蚀设计规范》选择相应的水泥品种和外加剂。（4）基础角钢支架、连接螺栓及混凝土板条外表面均涂刷环氧涂料，弱腐蚀环境条件下涂刷厚度≥300μm，中等腐蚀环境条件下涂刷厚度≥500μm。（5）微腐蚀地区基础下铺设100mm厚碎石垫层，弱腐蚀地区基础下铺设100mm厚C20素混凝土垫层，中腐蚀地区铺设100mm厚沥青混凝土垫层。2.2.4偏心装配式基础实验研究在结构型式上，型钢支架倾斜设置，支架顶点在基底的投影点与基底中心不重合；在连接方式上，型钢支架与上部塔腿间采用类似插入式连接，通过十字焊接板和螺栓将塔腿主斜材与基础支架支腿连接，连接方式简洁，省去了塔脚板及支架顶部的连接钢板。了塔脚板及支架顶部的连接钢板。底板3.12m×3.12m，埋深3.13m十字焊接板性能？3.2.2试验试验研究内容进行真型试验验证偏心支架装配式基础的受力性能？施工流程a）基坑开挖a）基坑开挖b）浇筑垫层b）浇筑垫层c）组装底板与横梁c）组装底板与横梁d）组装支架d）组装支架e）回填夯实e）回填夯实与塔材角度一致的上拔试验试验加载工况与杆塔受荷状态及方向一致，分别在主材、正面斜材、侧面斜材等3个方向施加。与塔材角度一致的下压试验试验加载工况与杆塔受荷状态及方向一致，分别在主材、正面斜材、侧面斜材等3个方向施加。3.2.2试验竖向上拔+水平工况试验与塔材角度上拔试验度一致的上拔试验竖向上拔+水平工况试验与塔材角度一致的下压试验31002792应力图型钢支架应力较小，处于弹性状态，自身未出现破坏；短腿型钢支