CN113718818A - 一种输电塔预制扩臂式抗压抗拔减振基础 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电塔预制扩臂式抗压抗拔减振基础，该基础包括第一预制件、第二预制件、弹性橡胶层、石墨板、拉索与螺旋地锚；第二预制件主体为圆柱体，圆柱体的外圈上部和下部设有翼缘，圆柱体的顶面向内凹陷形成圆柱型槽，在圆柱形槽底面水平放置石墨板；所述的第一预制件放置在石墨板上，所述的第一预制件与第二预制件形成的间隙内填充有弹性橡胶层；第一预制件顶面设有第一钢板，内部设有第二钢板，两块钢板之间通过第一连接件焊接在一起；在第一钢板顶面焊接第二连接件；拉锁一端固定在第一钢板上，另一端依次穿过第一预制件、石墨板、第二预制件连接到螺旋地锚，所述螺旋地锚旋扭到第二预制件正下方土层中。
Description
技术领域
本发明涉及输电塔基础技术领域，具体涉及一种输电塔预制扩臂式抗压抗拔减振基础。
背景技术
输电塔途经环境恶劣的地区，如荒野、山区、冻土或沙漠地区，通常具有复杂的地质条件和气象条件，其基础往往不能满足承载力设计要求。在地震作用下，输电塔塔腿下的基础发生不均匀水平振动，导致输电塔内部结构受力差异较大；在风荷载作用下，输电塔一侧受拉，一侧受压，导致基础极易发生不均匀沉降。通过对诸多输电塔倒塌事故进行分析，塔腿和基础均发生水平或竖向位移，进而影响塔腿处主材的承载能力，减小了输电塔的安全运行裕度。因此，需要有可靠的输电塔基础设计来提高基础的抗倾覆能力和承载力。
目前，发明人发现提高基础稳定性能的方法主要是增大基础埋深或增大基础尺寸，但施工规模较大且耗材较多。输电塔装配式基础能有效解决这个问题，其主要分为全钢装配式基础和混凝土钢板装配式基础。然而，“新基建”的大力推进下，特高压输电塔对基础的承载性能要求更高，现有的装配式基础技术上存在上拔承载力和下压稳定性不足的缺陷，虽然目前在装配式基础中更换为组合截面，但是其对基础承载性能的提升与施工周期和材料费用等方面往往不能成正比。
发明内容
基于目前的研究现状，本发明提供了一种输电塔预制扩臂式抗压抗拔减振基础。旨在提高输电塔的自身稳定性和抵抗外来灾害的能力，提高基础的抗压抗拔能力，同时具有减振效果，能有效减小输电塔基础在外荷载作用下产生的位移。
本发明采用下述技术方案：
本发明提出的一种输电塔预制扩臂式抗压抗拔减振基础，该基础包括第一预制件和第二预制件，弹性橡胶层，石墨板，拉索与螺旋地锚；第二预制件主体为圆柱体，圆柱体的外圈上部和下部设有翼缘，圆柱体的顶面向内凹陷形成圆柱型槽，在圆柱形槽底面水平放置石墨板；所述的第一预制件放置在石墨板上，所述的第一预制件与第二预制件形成的间隙内填充有弹性橡胶层；第一预制件顶面设有第一钢板，内部设有第二钢板，两块钢板之间通过第一连接件焊接在一起；在第一钢板顶面焊接第二连接件；拉锁一端固定在第一钢板上，另一端依次穿过第一预制件、石墨板、第二预制件连接到螺旋地锚，所述螺旋地锚旋扭到第二预制件正下方土层中。
作为进一步的技术方案，所述的第二连接件连接输电塔塔腿的主材与斜材。
作为进一步的技术方案，所述的第一连接件为十字交叉形靴板。
作为进一步的技术方案，所述的第二连接件为十字交叉形靴板。
作为进一步的技术方案，所述弹性橡胶层与第一预制件、第二预制件接触部分涂有粘性材料，将第一预制件、第二预制件连接在一起，形成一个整体。
作为进一步的技术方案，所述第二预制件的翼缘与第二预制件的主体交接部分设有钢丝网。
作为进一步的技术方案，所述的螺旋地锚与拉索之间采用扣环相连。
作为进一步的技术方案，所述第二预制件的主体部分在埋设时上部高于地面。
作为进一步的技术方案，所述第一预制件、第二预制件为混凝土预制件。
作为进一步的技术方案，在第二预制件主体内部沿圆周布置纵向钢筋；第二预制件主体内沿轴线上下布置箍筋。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
(1)本发明中第二预制件设有两个圆柱形翼缘并埋置在土层中，增大了基础与土体的接触面积，提高了基础的抗倾覆稳定能力和承载能力，有效防止基础发生不均匀沉降而导致输电塔塔腿受力较大的现象，使得输电塔-土体-基础具有稳定的相互作用。
(2)本发明中第一预制件周围贴附弹性橡胶层，当输电塔受到风荷载或地震作用发生水平位移时，带动第一预制件的水平位移不断挤压弹性橡胶层发生变形，弹性橡胶吸收大量输电塔向基础传递的振动能量，达到耗能减振的目的。
(3)本发明中第二预制件下方设有螺旋地锚，其通过拉索进行连接。当输电塔受到的上拔力较小时，第二预制件上的翼缘平衡上拔力；当输电塔受到的上拔力较大时，第二预制件周围的回填土不稳定，则通过拉索将上拔力传递给螺旋地锚。螺旋地锚与第二预制件相结合，解决了回填土承载力不足的缺点，共同提高基础的承载能力。
(4)本发明考虑基础发生位移增大输电塔受力的现象，通过第一预制件、螺旋地锚和弹性橡胶层增强了基础的抗倾覆稳定能力和承载能力，能够防止基础发生较大位移，并进而减小输电塔的杆件内力。将本发明运用到实际输电塔架设工程中时，基础良好的抗压抗拔减振抗倾覆能力能够保证输电塔整个结构的安全和稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为一种输电塔预制扩臂式抗压抗拔减振基础的俯视图。
图2为一种输电塔预制扩臂式抗压抗拔减振基础的结构剖面图。
图中:1主材角钢，2斜材角钢，3靴板，4钢板，5上翼缘，6石墨板，7拉索，8圆孔，9下翼缘，10螺旋地锚，11第二预制件，12第一预制件，13锚固件，14弹性橡胶层。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组和/或它们的组合；
为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、字样，仅表示与附图本身的上、下方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以下结合实施例和附图对本发明做进一步描述：
结合图1和图2所示，本发明实施例的一种输电塔预制扩臂式抗压抗拔减振基础，包括第一预制件12、第二预制件11、弹性橡胶层14、石墨板6、拉索7与螺旋地锚10。
第二预制件11主体为圆柱体，圆柱体的顶面向内凹陷形成圆柱型槽；主体的外圈上部和下部连有圆柱形混凝土板，即为上翼缘5和下翼缘9，优选的，上翼缘5和下翼缘9与主体部分一体成型；
第一预制件12也为一个圆柱体，第一预制件12的内部与其上表面均布置一块钢板，两块钢板之间用十字交叉形靴板焊接；在第一预制件12上表面的钢板4上再焊接十字交叉形靴板3，用以连接输电塔塔腿的主材1与斜材2。
第一预制件12放置在第二预制件11的圆柱型槽内，且第一预制件12的下方放置在石墨板6上，石墨板6放置在圆柱型槽内；第一预制件12与第二预制件11形成的环形间隙内填充有弹性橡胶层14。进一步的，第一预制件12、石墨板6和第二预制件11主体均设有数个贯通圆孔8，在本实施例中设置三个圆孔8。第一预制件12上表面的钢板4通过锚固件13固定三条拉索7，拉索7穿过石墨板6和第二预制件11中的圆孔8连接到螺旋地锚10上，螺旋地锚10通过特定装置旋扭到预制件正下方土层中。
优选的，用以连接塔腿主材和斜材的靴板和钢板为Q420钢材，第一预制件混凝土强度为C40，第二预制件11采用C30混凝土。
优选的，上述的拉索7采用刚度较大，弹性较小的钢丝拉索，在受拉时能产生小变形而不会被拉断，拉索的上方贯穿第一预制件12锚固在水平板上。
优选的，弹性橡胶材料为天然橡胶和氯丁橡胶组合而成，其具有隔振、阻尼及能进行可逆大变形的特点，且具有优异的弹性。
优选的，第二预制件11的上、下两个圆柱体翼缘与第二预制件12的主体交接部分设有较密的钢丝网，且主体内部沿圆周布置6条或8条或者其他数量的HRB335纵向钢筋，优选的，钢筋直径为10mm；进一步的，主体沿轴线上下布置4条到6条或者其他数量的HPB235箍筋，钢筋直径为8mm。
优选的，第一预制件12、第二预制件11与石墨板6的圆孔数量一致，且上下对应，圆孔尺寸可适当放大，保证拉索不在各部分之间发生弯折。
优选的，第二预制件11的主体部分在埋设时上端部突出地面一段距离，距离大小视具体情况而定。
优选的，之间水平方向通过弹性橡胶相接触，能够发生横向相对运动，竖直方向通过石墨板相接触，使水平运动摩擦阻力较小。
优选的，弹性橡胶层与第一预制件12与第二预制件11之间通过粘性材料相粘结。
优选的，所述的螺旋地锚材料为Q235钢材，其截面直径与地锚长度视具体情况而定。
本发明实施例提供的输电塔预制扩臂式抗压抗拔减振基础，第二预制件11连有两个圆柱形上翼缘5和下翼缘9，其埋设在土层下，增大了基础与土体的接触面积，提高了基础的抗倾覆稳定能力和承载能力，有效防止基础发生不均匀沉降而导致输电塔塔腿受力较大的现象，使得输电塔-土体-基础具有稳定的相互作用。
本发明中弹性橡胶层14环绕贴附在第一预制件12周围，在风荷载或地震作用下，输电塔在水平方向上发生振动，带动第一预制件12产生水平位移，弹性橡胶层14受到挤压而产生变形，吸收大量输电塔向基础传递的振动能量，达到耗能减振的目的。
本发明中的拉索7两端分别连接在第一预制件12与螺旋地锚10上，当输电塔塔腿发生不均匀沉降或水平位移时，拉索7能够有良好的缓冲能力和抗倾覆能力。拉索7的布置数量根据输电塔的承载力要求和抗倾覆稳定要求进行设计。本实施例中，拉索7设置为三根。为保证拉索7上下贯通圆孔而不受其他作用力影响，优选的，本实施例中所述第一预制件12、第二预制件11和石墨板6中的圆孔8大小和对应位置应设计为一致，拉索7在圆孔中不与外壁接触，避免了外力作用而产生的不良影响。圆孔8设置时围绕中心点呈圆形开孔。因此，将本发明运用到实际输电塔架设工程中，基础良好的抗压抗拔减振抗倾覆能力能够保证输电塔整个结构的安全和稳定。
优选的，拉索7选用平行钢丝索，该拉索7采用镀锌高强钢丝，强度高，拉索直径选用7mm。
优选的，第一预制件12与石墨板6及弹性橡胶层14之间通过粘性材料粘结在一起。
可选的，当相邻两独立基础地面存在高差时，可适当调整第一预制件12和第二预制件11的长度。
优选的，拉索7下端通过扣环与螺旋地锚10相连接，此方式有利于施工方便，可在将螺旋地锚旋扭到地下后再与拉索相连。
本发明中第二预制件下方设有螺旋地锚，其通过拉索进行连接。当输电塔受到的上拔力较小时，第二预制件上的翼缘平衡上拔力；当输电塔受到的上拔力较大时，第二预制件周围的回填土不稳定，则通过拉索将上拔力传递给螺旋地锚。螺旋地锚与第二预制件相结合，解决了回填土承载力不足的缺点，共同提高基础的承载能力。
本发明考虑基础发生位移增大输电塔受力的现象，通过第一预制件、螺旋地锚和弹性橡胶层增强了基础的抗倾覆稳定能力和承载能力，能够防止基础发生较大位移，并进而减小输电塔的杆件内力。将本发明运用到实际输电塔架设工程中时，基础良好的抗压抗拔减振抗倾覆能力能够保证输电塔整个结构的安全和稳定。
本发明在工程施工时，根据设计图纸要求调整基坑开挖尺寸；清理场地后将三根螺旋地锚通过特定装置旋扭到土层中，拉索通过扣环与螺旋地锚上端相连。螺旋地锚上方埋土之前在地面上架设钢架，保持拉索7上下紧绷且竖直，埋土后进行夯实并找平。预先将石墨板6及弹性橡胶层14布置在第二预制件11内部。将拉索7从钢架上取下并从第二预制件11和石墨板6中的圆孔中穿出，然后将第二预制件11下放到基坑中，在基坑中埋土并压实。在弹性橡胶层表面涂上一层粘性材料，将拉索穿过第一预制件的圆孔，将第一预制件12放进第二预制件11内石墨板的上方，挤压第一预制件使其与弹性橡胶材料充分粘结。使用张拉设备张拉拉索，使用锚固件在水平板表面锚固拉索，使拉索具有一定的预紧力，然后剪断超出部分的拉索。将基础上方用土封盖并压实，整个基础的施工完成。后期输电塔塔腿主材和斜材通过螺栓与基础上的靴板相连接。
本专利的上述实施方案并不是对本发明保护范围的限定，本专利的实施方式不限于此，凡此种种根据本专利的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本专利上述基本技术思想前提下，对本专利上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本专利的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种输电塔预制扩臂式抗压抗拔减振基础，其特征在于；包括第一预制件、第二预制件、弹性橡胶层、石墨板、拉索与螺旋地锚；第二预制件主体为圆柱体，圆柱体的外圈上部和下部设有翼缘，圆柱体的顶面向内凹陷形成圆柱型槽，在圆柱形槽底面水平放置石墨板；所述的第一预制件放置在石墨板上，所述的第一预制件与第二预制件形成的间隙内填充有弹性橡胶层；第一预制件顶面设有第一钢板，内部设有第二钢板，两块钢板之间通过第一连接件焊接在一起；在第一钢板顶面焊接第二连接件；拉锁一端固定在第一钢板上，另一端依次穿过第一预制件、石墨板、第二预制件连接到螺旋地锚，所述螺旋地锚旋扭到第二预制件正下方土层中。
2.如权利要求1所述的输电塔预制扩臂式抗压抗拔减振基础，其特征在于：所述的第二连接件连接输电塔塔腿的主材与斜材。
3.如权利要求1所述的输电塔预制扩臂式抗压抗拔减振基础，其特征在于：所述的第一连接件为十字交叉形靴板。
4.如权利要求1所述的输电塔预制扩臂式抗压抗拔减振基础，其特征在于：所述的第二连接件为十字交叉形靴板。
5.如权利要求1所述的一种输电塔预制扩臂式抗压抗拔减振基础，其特征在于，所述弹性橡胶层与第一预制件、第二预制件接触部分涂有粘性材料。
6.如权利要求1所述的一种输电塔预制扩臂式抗压抗拔减振基础，其特征在于，所述第二预制件的翼缘与第二预制件的主体交接部分设有钢丝网。
7.如权利要求1所述的一种输电塔预制扩臂式抗压抗拔减振基础，其特征在于，所述的螺旋地锚与拉索之间采用扣环相连。
8.如权利要求1所述的一种输电塔预制扩臂式抗压抗拔减振基础，其特征在于，所述第二预制件的主体部分在埋设时上部高于地面。
9.如权利要求1所述的输电塔预制扩臂式抗压抗拔减振基础，其特征在于，所述第一预制件、第二预制件为混凝土预制件。
10.如权利要求1所述的输电塔预制扩臂式抗压抗拔减振基础，其特征在于，在第二预制件主体内部沿圆周布置纵向钢筋；第二预制件主体内沿轴线上下布置箍筋。
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