CN106193090B - 一种提高混凝土扩展基础抗冲切承载力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高混凝土扩展基础抗冲切承载力的方法，所述方法包括：步骤1：基于混凝土扩展基础的尺寸，计算混凝土扩展基础的抗冲切承载力；步骤2：基于计算出的混凝土扩展基础的抗冲切承载力，判断抗冲切承载力是否满足要求；步骤3：当混凝土扩展基础抗冲切承载力不满足要求时，预设通过在混凝土扩展基础上增加箍筋使得混凝土扩展基础抗冲切承载力满足要求，并计算需要增加的箍筋面积和配置位置范围；步骤4：基于计算出的箍筋面积和配置位置范围，在混凝土扩展基础上增加箍筋，实现提高了基础的安全性，成本较低的技术效果。

Description

一种提高混凝土扩展基础抗冲切承载力的方法
技术领域
本发明涉及建筑结构输电线路混凝土扩展基础设计领域，具体地，涉及一种提高混凝土扩展基础抗冲切承载力的方法。
背景技术
随着特高压电网建设步伐的加快，输电线路铁塔的基础作用力也将大大增加。目前，混凝土扩展基础仍是输电线铁塔的主要形式之一。在设计混凝土扩展基础时，都是严格遵守现行国家行业标准《架空输电线路基础设计技术规定》(DL/T 5219-2005)中台阶宽高比不超过2.5的要求。为了满足该规范的这条要求，必需加大底板台阶的高度，这将导致基础混凝土的用量大大增加，且不能采用大于1/6基础宽度的偏心距以节减更多混凝土量，造成巨大的浪费。通常情况下，特高压输电线路建设中，基础造价占总体投资的16％-20％，因此基础的优化设计对于节省工期与造价起着重要作用。
从以上分析可知，降低基础台阶的高度，一定程度上能减少地基土的开挖深度，从经济的角度来说可以大幅度减少造价，并且可以加快工期；但是，另一方面也带来了两个问题：降低基础台阶的高度，混凝土扩展基础的台阶宽高比就会超过规范限制；降低基础台阶的高度，混凝土扩展基础的抗冲切承载力就很可能不满足要求。
综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
在现有技术中，现有的混凝土扩展基础抗冲切承载力的方法存在降低基础台阶的高度，混凝土扩展基础的台阶宽高比就会超过规范限制；降低基础台阶的高度，混凝土扩展基础的抗冲切承载力就很可能不满足要求的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种提高混凝土扩展基础抗冲切的方法，解决了现有的混凝土扩展基础抗冲切方法存在降低基础台阶的高度，混凝土扩展基础的台阶宽高比就会超过规范限制；降低基础台阶的高度，混凝土扩展基础的抗冲切承载力就很可能不满足要求的技术问题，实现提高了基础的安全性，成本较低的技术效果。
为了在不改变基础高度的前提下提高基础的抗冲切承载力，本发明对一般的混凝土扩展基础设计进行了修改，提出一种适用于提高混凝土扩展基础抗冲切承载力的配筋方法，并且完整地阐述了整个配筋方法的计算过程及需要注意的事项，从而提出一种适用于提高混凝土扩展基础抗冲切承载力的配筋方法。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种提高混凝土扩展基础抗冲切承载力的方法，所述方法包括：
步骤1：基于混凝土扩展基础的尺寸，计算混凝土扩展基础的抗冲切承载力；
步骤2：基于计算出的混凝土扩展基础的抗冲切承载力，判断抗冲切承载力是否满足要求；
步骤3：当混凝土扩展基础抗冲切承载力不满足要求时，预设通过在混凝土扩展基础上增加箍筋使得混凝土扩展基础抗冲切承载力满足要求，并计算需要增加的箍筋面积和配置位置范围；
步骤4：基于计算出的箍筋面积和配置位置范围，在混凝土扩展基础上增加箍筋。
其原理如下：
基础高度h，混凝土保护层厚度为a0，则有：h0＝h-a0；图1所示，因为bb＝b+2h0<b，故需要进行受冲切承载力验算。基底反力最大值为psmax，冲切荷载作用面积：所以冲切荷载大小为psmax Al。
按现行规范，混凝土基础抗冲切承载力为0.7βhp ft bm h0，当h0较小时，抗冲切承载力很可能不满足要求，此时需要加箍筋；箍筋需要承担的剪力大小为Fg＝psmax Al—0.7βhpft bm h0，其中，h0为基础截面有效高度，bb为冲切破坏椎体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，b为冲切破坏椎体最不利一侧斜截面的上边长，B为与b垂直的基础边长度，L为与b平行基础边长度，a为基础冲切破坏椎顶面宽度，βhp为受冲切承载力截面高度影响系数，ft为混凝土轴心抗拉强度设计值，bm为冲切破坏椎体最不利一侧计算长度。此时需配箍筋面积为As＝Fg/0.7fy；其中fy为箍筋抗拉强度，0.7为考虑箍筋受拉与冲切破坏面成45°角后的分量系数。
箍筋范围的确定：当Al≤0.7βhp ft bm h0/psmax时，则不需要再配置箍筋，根据此公式可求出此位置，配筋简图见图2。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
采用箍筋加强基础可以提高混凝土扩展基础的抗冲切承载力，使原来只由混凝土受剪提供的抗冲切承载力变成了由钢筋和混凝土共同承担，提高了基础的安全性；同时，增加混凝土扩展基础抗冲切配筋可减小基础高度，进而可以减少钢筋用量，可以达到节约成本的目的；另外，在基础高度不能提高的客观条件限制下，本方法也为混凝土扩展基础的设计提供了一种合适的设计方法。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；
图1-2是混凝土扩展基础结构示意图；
图3-4是混凝土扩展基础配箍筋简图；
图5是实施例中混凝土扩展基础剖面示意图；
图6是实施例中混凝土扩展基础冲切验算简图；
图7是提高混凝土扩展基础抗冲切的方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种提高混凝土扩展基础抗冲切承载力的方法，解决了现有的混凝土扩展基础抗冲切的方法存在降低基础台阶的高度，混凝土扩展基础的台阶宽高比就会超过规范限制；降低基础台阶的高度，混凝土扩展基础的抗冲切承载力就很可能不满足要求的技术问题，实现提高了基础的安全性，成本较低的技术效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
下面结合具体实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一：
参见图1-图7，本发明提出一种提高混凝土扩展基础抗冲切的方法，所述方法包括：
步骤1：基于混凝土扩展基础的尺寸，计算混凝土扩展基础的抗冲切承载力；
步骤2：基于计算出的混凝土扩展基础的抗冲切承载力，判断抗冲切承载力是否满足要求；
步骤3：当混凝土扩展基础抗冲切承载力不满足要求时，预设通过在混凝土扩展基础上增加箍筋使得混凝土扩展基础抗冲切承载力满足要求，并计算需要增加的箍筋面积和配置位置范围；
步骤4：基于计算出的箍筋面积和配置位置范围，在混凝土扩展基础上增加箍筋。
此配筋方法包括：混凝土扩展基础的抗冲切计算、基础箍筋面积的确定，箍筋配置范围的确定，通过配置箍筋以抵抗混凝土扩展基础所承担的剪力；箍筋形式采用架立筋焊接为钢筋笼形式，便于调整箍筋分布范围，便于施工；箍筋采用双肢箍，截面形状为矩形，竖向为受力钢筋，水平方向钢筋主要起锚固作用；当基础所受弯矩方向确定时，则只需对较危险截面进行加强，无需四个方向都加强；配置抗冲切钢筋的冲切破坏椎以外的截面尚应按现行规范规定进行受冲切承载力计算。此配筋方法无需加大基础高度，为混凝土扩展基础的设计提供了一种新的方法，操作简便，可控性强。
通过配置箍筋以抵抗混凝土扩展基础所承担的剪力，相当于在基础中做了一个暗梁以提高基础的抗冲切承载力，箍筋形式采用架立筋焊接为钢筋笼形式，便于调整箍筋分布范围，便于施工。
箍筋采用双肢箍，截面形状为矩形，竖向为受力钢筋，水平方向钢筋主要起锚固作用，当基础高度较低时，箍筋间距可适当加密。当基础所受弯矩方向确定时，则只需对较危险截面进行加强，无需四个方向都加强，这样可大大减少钢筋用量。
配置抗冲切钢筋的冲切破坏椎以外的截面尚应按现行规范规定进行受冲切承载力计算，但因中间做了箍筋加强，使得冲切破坏椎外移，从而使混凝土扩展基础抗冲切承载力满足要求。扩展基础配筋方法无需加大基础高度，为混凝土扩展基础的设计提供了一种新的方法，操作简便，可控性强。
下面举例对本申请实施例进一步进行介绍：
基础形式如图5所示，主要介绍抗冲切计算及设计方法。初步选定基础高度h＝250mm，有垫层，则有：h0＝h-35＝215mm；如图6，因为bb＝bt+2h0＝0.5+2×0.22＝0.94m<b＝2.5m，所以进行受冲切承载力验算。
柱边基础截面抗冲切验算：参数L＝2.5m，B＝2.5m，bb＝0.94m，b＝0.5m，ft＝1.43N/mm2＝1430kPa，βhp＝1，因偏心受压ps取psmax＝135.93kPa，可得：
bm＝(b+bt)/2＝(500+930)/2＝715mm，
psmaxAl＝135.93×1.351＝183.6kN
根据公式得：
0.7βhpft bm h0
＝0.7×1×1.43×710×210＝149250N＝149.25kN<psmaxAl＝183.6N
(不满足要求)
因此在不改变基础高度的情况下需要加配箍筋，钢筋HRB335级，fy＝fy′＝300N/mm2，箍筋需承担的力Fg＝183.6-149.25＝34.35kN，配箍筋面积为As＝Fg/0.7fy＝34.35/0.300/0.7＝163.57mm2，实配2Φ12，即受力方向为双肢箍，面积226mm2。
配筋的起始位置为柱边处，终止位置由计算得出：当Al＝0.7βhp ft bm h0/psmax＝149.25/135.93＝1.1m2时，则不需要再配箍筋，此时得到x＝0.23m，即箍筋总长度为0.23+0.21＝0.44m，实际取525mm。其中，箍筋靠四根架立筋连接，做成钢筋笼的形式，架立筋直径为8mm，箍筋间距75mm，箍筋环尺寸为200mm×125mm。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
采用箍筋加强基础可以提高混凝土扩展基础的抗冲切承载力，使原来只由混凝土受剪提供的抗冲切承载力变成了由钢筋和混凝土共同承担，提高了基础的安全性；同时，增加混凝土扩展基础抗冲切配筋可减小基础高度，进而可以减少钢筋用量，可以达到节约成本的目的；另外，在基础高度不能提高的客观条件限制下，本方法也为混凝土扩展基础的设计提供了一种合适的设计方法。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种提高混凝土扩展基础抗冲切承载力的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：基于混凝土扩展基础的尺寸，计算混凝土扩展基础的抗冲切承载力；
步骤2：基于计算出的混凝土扩展基础的抗冲切承载力，判断抗冲切承载力是否满足要求；
步骤3：当混凝土扩展基础抗冲切承载力不满足要求时，预设通过在混凝土扩展基础上增加箍筋使得混凝土扩展基础抗冲切承载力满足要求，并计算需要增加的箍筋面积和配置位置范围；
步骤4：基于计算出的箍筋面积和配置位置范围，在混凝土扩展基础上增加箍筋；
所述步骤1具体包括：
基础高度h，混凝土保护层厚度为a0，则有：h0＝h-a0，因为bb＝b+2h0<b，故需要进行受冲切承载力验算，基底反力最大值为psmax，冲切荷载作用面积：冲切荷载大小为psmaxAl，混凝土基础抗冲切承载力为0.7βhpftbmh0(2)，其中，h0为基础截面有效高度，bb为冲切破坏椎体一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，b为冲切破坏椎体一侧斜截面的上边长，B为与b垂直的基础边长度，L为与b平行基础边长度，a为基础冲切破坏椎顶面宽度，βhp为受冲切承载力截面高度影响系数，ft为混凝土轴心抗拉强度设计值，bm为冲切破坏椎体一侧计算长度。
2.根据权利要求1所述的提高混凝土扩展基础抗冲切承载力的方法，其特征在于，箍筋采用架立筋焊接为钢筋笼形式。
3.根据权利要求2所述的提高混凝土扩展基础抗冲切承载力的方法，其特征在于，箍筋采用双肢箍，截面形状为矩形，竖向为受力钢筋，水平方向钢筋用于锚固。
4.根据权利要求1所述的提高混凝土扩展基础抗冲切承载力的方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：
箍筋需要承担的剪力大小为Fg＝psmaxAl—0.7βhpftbmh0(3)，此时需配箍筋面积为As＝Fg/0.7fy(4)；其中fy为箍筋抗拉强度，0.7为考虑箍筋受拉与冲切破坏面成45°角后的分量系数；
箍筋位置范围的确定：当Al≤0.7βhpftbmh0/psmax(5)时，则不需要再配置箍筋，根据公式(3)(4)可求出箍筋位置范围。
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