CN106948364B - 一种可竖向位移装配式基础 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可竖向位移装配式基础，包括预制柱、预埋钢板、预应力筋和橡胶；预制柱预埋设置在基础中，预制柱与基础之间的空隙区域填充橡胶；所述预埋钢板包括预埋抗拉钢板和预埋抗剪钢板；预制柱的顶端设置塔脚板，预制柱的底端设置预埋抗拉钢板，预制柱底部周边连接预埋抗剪钢板，预应力筋从上往下依次贯穿塔脚板、预制柱和预埋抗拉钢板，将塔脚板和预埋抗拉钢板紧固在预制柱上。当线路覆冰厚度超过设计值，该基础可释放导地线不平衡张力，提高线路抗冰灾的能力。覆冰消除后，塔脚可在高强度无黏结预应力钢绞线的作用下，重新恢复至原位置，无须对杆塔重新进行维护。基础采用预制结构进行设计，现场安装方便。

Description

一种可竖向位移装配式基础

技术领域

本发明涉及一种可竖向位移装配式基础，特别是一种用于重/中冰区的输电线路基础—可竖向位移装配式基础。当覆冰厚度超过杆塔设计承载能力，可通过塔脚抬升的方式，实现释放导地线不平衡张力的效果。

背景技术

输电线路是重要的生命线工程，由冰灾造成的输电塔倒塔多次出现，给社会带来了巨大危害。据2008年雨雪冰冻灾害的灾后调查，冰灾中90％左右的倒塔都是由于不均匀覆冰-脱冰产生的纵向不平衡张力造成。

输电线路上的导地线覆冰是一种沿线路长度方向的不均匀负荷。随着覆冰厚度的增加，线路所产生的张力呈倍数关系增长，使得铁塔实际承受的导地线张力过大而被拉断。

对于耐张塔，两侧档距的绝对长度差异越大，导线的覆冰越厚，则张力差越大。线路覆冰后，在气温升高、风力增大、或机械外力等作用下会发生覆冰整档脱冰或者在一档内的不同位置先后脱冰，这种不均匀的脱冰也会因为不平衡张力而引起张力差，不均匀脱冰的突发性及复杂性使输电塔线体系倒塔的力学机理具有多样性。

对于重/中冰区，常规的思想是通过增强塔身构件规格，以此增强线路抵抗覆冰的能力，这样就会导致重/中冰区线路的造价成倍的增加。可竖向位移装配式基础采用的是“以柔克刚”的思想，通过释放导地线张力差的方式提高线路抵抗覆冰的能力。

为减小张力差，当塔身覆冰在超过设计承受能力，在不平衡张力的作用下，可竖向位移装配式基础可以使塔脚发生抬升，铁塔向张力大的一侧发生倾斜。塔身倾斜可以在一定程度上释放掉一部分不平衡张力。

所以，本发明针对中/重冰区的输电线路工程，提出一种可释放导地线不平衡张力的基础—可竖向位移装配式基础。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于重/中冰区可释放导地线不平衡张力的输电线路基础—可竖向位移装配式基础。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种可竖向位移装配式基础，其特征在于：包括预制柱、预埋钢板、预应力筋和橡胶；预制柱预埋设置在基础中，预制柱与基础之间的空隙区域填充橡胶；所述预埋钢板包括预埋抗拉钢板和预埋抗剪钢板；预制柱的顶端设置塔脚板，预制柱的底端设置预埋抗拉钢板，预制柱底部周边连接预埋抗剪钢板，预应力筋从上往下依次贯穿塔脚板、预制柱和预埋抗拉钢板，并通过螺母将塔脚板和预埋抗拉钢板紧固在预制柱上。

作为优选方案，所述预制柱包括混凝土柱和预制柱钢板，预制柱钢板将混凝土柱的底部周边包裹起来。

作为优选方案，所述的可竖向位移装配式基础，其特征在于：所述混凝土柱预留预应力筋管道，混凝土柱通过地脚螺栓与塔脚板固定连接。

作为优选方案，所述的可竖向位移装配式基础，其特征在于：所述预埋抗剪钢板竖直布置，预埋抗剪钢板上部分连接在预制柱钢板上，预埋抗剪钢板下部分预埋在基础中。

作为优选方案，所述的可竖向位移装配式基础，其特征在于：所述预埋抗剪钢板与预制柱钢板采用焊缝连接。

作为优选方案，所述的可竖向位移装配式基础，其特征在于：所述预埋抗拉钢板底面设置抗剪件；所述预埋抗剪钢板预埋在基础中的部分外侧设置抗剪件。

作为优选方案，所述的可竖向位移装配式基础，其特征在于：所述预应力筋为无粘结预应力钢绞线；所述预应力筋在受力初期保持松弛状态，松弛情况可根据张力释放需求进行调整；所述预应力筋可使脱离的预制柱重新恢复至原位置。

作为优选方案，所述的可竖向位移装配式基础，其特征在于：所述预制柱与基础可拆分脱离。

本发明还提供上述可竖向位移装配式基础的设计方法，包括以下步骤：

(1)确定杆塔基础反力，根据《架空输电线路基础设计技术规程》(DL/T 5219-2014)对基础整体抗拔、抗压设计；

(2)根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)对预制柱与基础连接区域进行局部抗压验算；

(3)张力未释放过程，预制柱与基础不脱离，需满足式(1)：

T＜N+τ_tA_c (1)

式中：T为正常抗拔预制柱承载力设计值；N为预制柱钢板与预埋抗剪钢板焊缝强度设计值；τ_t为橡胶抗剪强度设计值；A_c为橡胶抗剪截面面积；

(4)张力释放过程，预制柱与基础脱离，需满足式(2)：

N+τ_tA＜T'＜f_ptkA_s (2)

式中：T’为极限覆冰荷载预制柱承载力设计值；f_ptk为预应力筋抗拉强度设计值；A_s为预应力筋截面面积；

(5)根据杆塔呼高、导线不平衡张力，计算基础抬升高度，确定预应力筋初始松弛状态。

有益效果：本发明提供的一种可竖向位移装配式基础，具有以下优点：(1)当线路覆冰厚度超过设计值，该基础可释放导地线不平衡张力，提高线路抗冰灾的能力。(2)覆冰消除后，塔脚可在高强度无黏结预应力钢绞线的作用下，重新恢复至原位置，无须对杆塔重新进行维护。(3)基础采用预制结构进行设计，现场安装方便。

附图说明

图1为本发明可竖向位移装配式基础示意图；

图2为线路张力释放示意图；

图3为塔脚抬升示意图；

图中：基础1、预制柱2、混凝土柱21、预制柱钢板22；预埋抗拉钢板31、预埋抗剪钢板32；预应力筋4、橡胶5、塔脚板6、地脚螺栓7、抗剪件8。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1至图3所示，一种用于重/中冰区释放覆冰不平衡张力的输电线路基础—可竖向位移装配式基础，包括预制柱2、预埋钢板、预应力筋4和橡胶5；预制柱2预埋设置在基础1中，所述预制柱2可与基础1发生脱离；预制柱2与基础1之间的空隙区域填充橡胶5。所述预埋钢板包括预埋抗拉钢板31和预埋抗剪钢板32；预制柱2的顶端设置塔脚板6，预制柱的底端设置预埋抗拉钢板31，预制柱底部周边连接预埋抗剪钢板32，预应力筋4从上往下依次贯穿塔脚板6、预制柱1和预埋抗拉钢板31，并通过螺母将塔脚板6和预埋抗拉钢板31紧固在预制柱2上；

所述预制柱2包括混凝土柱21和预制柱钢板22，预制柱钢板22将混凝土柱21的底部周边包裹起来。所述混凝土柱21预留预应力筋管道，混凝土柱21通过地脚螺栓7与塔脚板6固定。

所述预埋抗拉钢板31底面设置抗剪件；所述预埋抗剪钢板32预埋基础部分外侧设置抗剪件8；所述预埋抗剪钢板32与预制柱钢板22采用焊缝连接。

所述预应力筋4为无粘结预应力钢绞线；所述预应力筋在受力初期保持松弛状态，松弛情况可根据张力释放需求进行调整；所述预应力筋4可使脱离的预制柱重新恢复至原位置。

实施例1：

一、可竖向位移装配式基础的设计方法，包括以下步骤：

1)基础抗拔抗压设计

确定杆塔基础反力，根据《架空输电线路基础设计技术规程》(DL/T 5219-2014)对基础整体抗拔、抗压设计，确定基础类型和尺寸。

2)预制柱局部抗压验算

根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)对预制柱与基础连接区域进行局部抗压验算，确定预制柱尺寸。

3)张力未释放承载力设计

张力未释放过程，预制柱与基础不脱离，需满足式(1)：

T＜N+τ_tA_c (1)

式中：T为正常抗拔预制柱承载力设计值；N为预制柱钢板与预埋抗剪钢板焊缝强度设计值；τ_t为橡胶抗剪强度设计值；A_c为橡胶抗剪截面面积；

4)张力释放承载力设计

张力释放过程，预制柱与基础脱离，需满足式(2)：

N+τ_tA＜T'＜f_ptkA_s (2)

式中：T’为极限覆冰荷载预制柱承载力设计值；fptk为预应力筋抗拉强度设计值；As为预应力筋截面面积；

5)确定预应力筋初始松弛度

根据杆塔呼高、导线不平衡张力，计算基础抬升高度，确定预应力筋初始松弛状态。

二、施工安装步骤

1)制作预制柱：工厂浇筑预制柱，预留预应力筋管道，并预埋预制柱钢板。

2)现场浇筑基础：现场浇筑基础，预埋抗拉、抗剪钢板。

3)安装预制柱：现场安装预制柱，焊接预制柱钢板和预埋抗剪钢板。

4)安装预应力筋：安装预应力筋，将预埋抗拉钢板、塔脚板和预制柱相连。

5)填充橡胶：预制柱和基础空隙区域填充橡胶，并进行防腐处理。

三、设计实例

以《国网通用设计数据库》2B8-JC4(27)为例，设计基本风速为23.5m/s，覆冰厚度15mm，塔全高37m，铁塔跟开为9990mm，基础抬升高度和导地线释放长度见表1。

表1导地线释放长度

从表1可以看出，当塔基抬升高度20mm，如果导地线两侧铁塔均采用竖向位移装配式基础，导地线释放长度1m左右，基本能完全释放掉导地线之间的不平衡张力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种可竖向位移装配式基础，其特征在于：包括预制柱、预埋钢板、预应力筋和橡胶；预制柱预埋设置在基础中，预制柱与基础之间的空隙区域填充橡胶；所述预埋钢板包括预埋抗拉钢板和预埋抗剪钢板；预制柱的顶端设置塔脚板，预制柱的底端设置预埋抗拉钢板，预制柱底部周边连接预埋抗剪钢板，预应力筋从上往下依次贯穿塔脚板、预制柱和预埋抗拉钢板，将塔脚板和预埋抗拉钢板紧固在预制柱上。

2.根据权利要求1所述的可竖向位移装配式基础，其特征在于：所述预制柱包括混凝土柱和预制柱钢板，预制柱钢板将混凝土柱的底部周边包裹起来。

3.根据权利要求2所述的可竖向位移装配式基础，其特征在于：所述混凝土柱预留预应力筋管道，混凝土柱通过地脚螺栓与塔脚板固定连接。

4.根据权利要求2所述的可竖向位移装配式基础，其特征在于：所述预埋抗剪钢板竖直布置，预埋抗剪钢板上部分连接在预制柱钢板上，预埋抗剪钢板下部分预埋在基础中。

5.根据权利要求4所述的可竖向位移装配式基础，其特征在于：所述预埋抗剪钢板与预制柱钢板采用焊缝连接。

6.根据权利要求1所述的可竖向位移装配式基础，其特征在于：所述预埋抗拉钢板底面设置抗剪件；所述预埋抗剪钢板预埋在基础中的部分外侧设置抗剪件。

7.根据权利要求1所述的可竖向位移装配式基础，其特征在于：所述预应力筋为无粘结预应力钢绞线。

8.根据权利要求1-7任一项所述的可竖向位移装配式基础，其特征在于：所述预制柱与基础可拆分脱离。

9.根据权利要求1-8任一项所述可竖向位移装配式基础的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)确定杆塔基础反力，根据《架空输电线路基础设计技术规程》(DL/T 5219-2014)对基础整体抗拔、抗压设计；

(2)根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)对预制柱与基础连接区域进行局部抗压验算；

(3)张力未释放过程，预制柱与基础不脱离，需满足式(1)：

T＜N+τ_tA_c (1)

式中：T为正常抗拔预制柱承载力设计值；N为预制柱钢板与预埋抗剪钢板焊缝强度设计值；τ_t为橡胶抗剪强度设计值；A_c为橡胶抗剪截面面积；

(4)张力释放过程，预制柱与基础脱离，需满足式(2)：

N+τ_tA＜T'＜f_ptkA_s (2)

式中：T’为极限覆冰荷载预制柱承载力设计值；f_ptk为预应力筋抗拉强度设计值；A_s为预应力筋截面面积；

(5)根据杆塔呼高、导线不平衡张力，计算基础抬升高度，确定预应力筋初始松弛状态。