直埋固定墩设计和计算的问题探1

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1、直埋固定墩设计和计算的问题探1玄埠固定墩设计和计算的问题探讨孙淑文在热力工程中，直埋已成为最普遍采用的敷设方式，因为它具有许多优点，如施工速度快、占地小、投资低等。然而也相应存在一些问题，如直埋敷设方式的推力较人（尤其是人直径管），相应的固定墩的体积较人，带來的问题是占地人，一次性浇筑困难（固定墩原则上不允许留施工缝）o如何解决这一问题呢？则必须从根木上分析一下固定墩的受力情况。•、固定墩上的土压力固定墩上十压力的人小及具分布规律受到固定墩可能的移动方向；固定墩周围填土的多少；填土而的形式；固定墩的截面刚度和地棊变形等一系列因素的影

2、响。根据固定墩的位移情况和其后背土体所处的应力状态，土压力HJ分为以下三种：1•主动土压力：当固定墩向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在固定墩上的土压力称为主动土压力，一般用氏表示如图所示Ea与管道传来推动T相同2.被动土压力：当固定墩向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在固定墩上的上压力称为被动上压力，用Ep表示当固定墩受到管道传來的水平荷载推向土体时，土对同定墩产生的侧压力属被动土压力。EP与管道传来的土压力异向，被动土压力是抵抗推力的重要因素。3.静止土压力：当固定墩静止不动，土体处于弹性平衡状态时，十•

3、对固定墩的压力称为静止土压力川E0表示，当管道运行前，管道无推力作用时，固定墩可视为受静止土压力作用。土压力计算理论主要有古典的朗肯(Rankin,1857)理论和库伦(Coulonb,1773)理论。实验研究表明，在相同的条件下主动土压力小于静止十•圧力，而静止土压力又小于被动土压力，即Ea

4、>0JH主动平移0.004H被动1绕支墩趾转动0.004H土压力与固定墩位移的关系：在承受管道传來的水平推力作用下固定墩向填土方向位移直至使支墩后背填土沿某一滑裂［frfBC滑动而破坏。在发生破坏的瞬间，滑动楔体处于极限平衡状态，此时作用在隔离体ABC仍然是三个力，楔体ABCR重G,滑动面上的反力R,固定墩背面的反力Ep,如图所示：除土楔体自重G仍为竖直向下外，R及Ep方向和相应法线夹角均处于法线另一侧。Ep=rh2Kp/2，其中Kp为被动土压力系数，被动上压力分布也是三角形，被动上压力合力Ep作用点距固定墩底H/3处，其方向与支墩

5、后背而法线顺时针成6角。设固定墩高3m,宽度为伽。Ep=(r/2)H2Btg2[45°+(O/2)]=(1.8/2)X32X4tg2[45°+(30°/2)]=972KN被动土压力值还是很大的，但是要产生这样大的被动土压如前所述需要一定量的位移，—般取0.05H即0.05X3000=150mmo而热力工程屮，工艺所允许的位移量不得大于25mmo也就是说，若满足工艺要求的位移量则不可能产生这样的被动土压力。那么被动土压力在计算中必须折减，折减系数K=0.4〜0.7所以有效的抵抗管道推力T的重要因索大人地减少了。二、同定支墩与地基土接触

6、而产生的摩擦力摩擦力也是抵抗管道推力的重耍因素，I叫填上与固左墩的摩擦系数按下表采用。■土壤类别摩擦系数,粘性上可犁性0.25硬性0.3011坚硬性035粘土上壤饱和度＜0.50.30-中砂，粗砂，砾砂0.40-碎石土0.60三、固定墩的设计应满足下列要求：（一）固定墩不能倾覆。（二）固定墩不能有过人沉陷（山于固定墩竖向荷载较小，此项对以满足要求）。（三）固定墩不能滑移（四）保证地基的强度要求（出于固定墩一般面积较大，此项可以满足要求）。（五）固定墩自身的强度，包括局部压应力的计算。（六）地基幣体滑动稳泄性验算。抗滑移验算:Kh=(

7、kEp+Khf1+f2+f3)/(Ea+T>1.3)式中：Kh：抗滑移系数k：固定墩后背被动土压力折减系数，取0.4—0.7Ep：被动土压力Ep=0.5pbgh(hl+H)tg2(45°+0/2)Ea：主动土压力Ea=0.5pbgh(hl+H)tg2(45°-0/2)fl,f2,f3：固定墩底而，侧而及顶而与周边土产生的爍擦力T：热力管道对固定墩的推力抗倾覆验算：Kq=[kEpX2+(G+Gl)d/2]/[EaXl+T(H-h2)]>l.5amax

8、Ea作用点至固左墩底面距离G：固定墩自重G1：固定墩上部覆土重omax：固定墩底面对土壤的最大压应力f：地基承载力设计值b,d,h：固左墩几何尺寸(宽，厚，高)hl,h2,H：固定墩顶面，管口中心和底面至地面的距离地基整体滑动稳疋性验