不良地质地段输电线路铁塔基础的合理选型设计.pdf

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1、第36卷第3期★★★★★★百油工程建设109不良地质地段输电线路铁塔基础的合理选型设计张宏强，梅郁，刘凤英(唐山冀东油田设计工程有限公司，河北唐山063004)摘要：针对输电线路铁塔基础在不良地质地段设计中所选用的形式，通过有限元仿真计算得出输电线路铁塔基础的受力规律。以确定影响输电线路铁塔基础设计的主要因素．结合工程实例总结出不良地质条件下输电线路铁塔基础设计中应注意的问题．并为今后设计输电线路铁塔基础的选型提出了合理化建议关键词：不良地质；铁塔基础；选型，设计中图分类号：TE4文献标识码：B文章编号：1001—2206(2010)03—0

2、109—040引言的受力特点和规律．为下一步设计输电线路铁塔基近些年随着冀东油田生产规模的不断扩大．础做好准备生产用电负荷越来越重．这就要求有足够规模的1．1铁塔基础受力的基本规律输电线路来保障用电要求．因而输电线路铁塔基为更好地分析铁塔基础及土层的受力规律．用础承受的外力越来越大，基础体积、材料消耗、有限元法模拟铁塔基础受力的基本规律．首先定义工程量也随之增加输电线路铁塔基础设计是输材料参数．见表1电线路工程设计的重点．各类基础形式因其荷载表1材料参数不同及其沿线的地质情况的差异而有所不同．即材料密度弹性模量泊松比黏聚力内摩擦角pl(kg／

3、m)E}kPaC

4、kPa／(。)使是同一线路．由于地质条件的变化也需采用不混凝土27002．5×1OO．16————同的基础形式从某种意义上说．地质条件决定土体20001．0×10．451O30了输电线路铁塔基础的设计形式．根据地质特点．羊羊￥羊￥正确合理设计输电线路铁塔基础是保证铁塔安全本次计算软件采用的是ANSYS大型有限元计运行的重要工作算程序．图l为铁塔基础计算简图，图2为有限元在实际T作中．由于受输电线路路径的限制．计算模型．图3为土体在铁塔基础垂直向力作用下经常遇到处于地质条件复杂情况下的输电线路铁的土体位移变化规律．图4为铁塔基

5、础在垂直向力塔基础的设计问题因此．科学分析铁塔基础的作用下的最大最小主应力变化规律及受力特点．图受力特性，研究出更合理、科学的基础形式是十5为铁塔基础第一主应力受力图．图6为铁塔在垂分必要的现从以下几方面进行分析直向力作用下第三主应力受力图通过计算模拟图1确定影响因素分析可以得出联合式铁塔基础在竖向荷载作用下．输电线路确定后．铁塔基础所处地理位置的最大垂直压应力出现在基础的底部．最大拉应力m土力学性质基本上已经确定．影响输电线路铁塔现在基础与地基土接触点．主要是由于混凝土与土基础设计的另一个因素就是铁塔与土在上部荷载两种材料的刚度相差较大所致

6、．但基础底部和基础作用工况下的相互作用情况和受力变形特点下台阶与土层基础处有明显的应力集中区域(图5、面以一个联合式输电线路铁塔基础模型为例．分图6)．这就要求在基础底部和变台阶处加大配筋析联合式输电线路铁塔基础在竖向荷载作用下的率．防止混凝土的开裂：同样土体的最大位移点出受力情况。进而总结出联合式输电线路铁塔基础现在基础底部(图3)，但越远离基础底部中心土110石油工程建设2010年6月层的沉降位移量越小(图3)，应力在土中不会随土层深度的增加而消散通过以上计算．可以分析出当铁塔线路路经软弱土层时．一定要对软弱土层最大第一的承载力做出准确的

7、计算．正确确定基础的底面尺寸．但是当遇到较硬土质情况时．铁塔基础的受力最小第一情况不一样．很可能出现下部受压破坏的情况．这就要求我们在设计铁塔线路基础时做好对地质情况一666．191—377．139—88．086200．966490．018的勘察工作．防止由于受力不明确导致的配筋偏—521．665—232．6l356．44345．492634．544差．进而导致混凝土铁塔的受压破坏图5铁塔基础第一主应力瓜Pa第三最大主应力点第三最小主应力点}．—一30000——图1铁塔基础计算简图一1209—944．235—679．718—415．202—1

8、50．685一l076—811．977-547．46-282．944-18．427图6铁塔基础第三主应力]kPa1．2目标函数确定图2铁塔基础有限元计算模型影响铁塔基础设计的因素是基础所受外力的大小和地质条件．当铁塔形式选定后，基础的荷载大铁塔基础小确定了．铁塔基础所处的地质条件决定了其基础的形式和尺寸因此．基础受力土层中土层的参数特性是选定基础形式和尺寸的重要因素目标函数确定为：=+by(6—3)+叩d(d—O．5)(1)Pk≤最大位移．(2)式中——修正后的地基承载力特征值；421E-04一．328E一04一．234E一04一．140E一

9、04一．468E一05广地基承载力标准值(由铁塔基础所处一．375E一04一．281E一04一．187E一04一．937E一05的地理位置土层参数确定)：图3铁塔基