CN204551514U - 用于陡峭山区输电塔的子母基础框架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于陡峭山区输电塔的子母基础框架，其特征在于：包括母基础、子基础和主联梁，母基础和子基础通过主联梁形成框架结构；母基础包括由母基础主柱和母基础扩底部，母基础主柱包括母基础露高段和母基础埋深段；子基础包括子基础主柱和子基础扩底部，子基础主柱包括子基础露高段和子基础埋深段；主联梁设有主联梁主筋、主联梁加密箍筋、主联梁非加密箍筋和主联梁端部锚筋。本实用新型采用带联梁的“子母基础”框架体系取代传统的基础主柱加粗加深或多桩承台手段，可以有效的改善基础主柱的水平承载性能，减少基础立柱的水平位移，从而减少基础混凝土和钢筋用量，对环境保护、水土保持和适应地形条件具有显著的工程意义。

Description

用于陡峭山区输电塔的子母基础框架

技术领域

本实用新型涉及电力技术领域，具体的是一种用于陡峭山区输电塔的子母基础框架。

背景技术

随着我国电力建设的发展，输电线路走廊越来越紧缺，输电线路的铁塔基础所在位置的条件越来越恶劣，尤其是山区输电线路，铁塔基础将不可避免地位于山顶或半山腰等陡峭地形。常规设计往往采用铁塔全方位长短腿与不等高基础的配合，可以一定程度上避免施工大量开方而出现的高边坡问题。

但是，当铁塔位于局部地形陡峭、高差悬殊、场地狭窄的地段时，基础主柱悬臂露高大，基础顶端位移变形很大，会增大基础主柱的附加弯矩，从而增增加工程造价。经检索有关文献，传统的处理措施是：(1)加大基础主柱直径和基础埋深，这样势必造成基础混凝土和钢筋用量增加，削弱其经济优势；(2)采用带承台的多桩基础，其基础材料量大幅增加，经济性极差；施工难度增大，且在陡峭地形时实施性差，需搭设较大的施工平台，挖方量大，弃土量增大且不环保。

探寻陡峭山区输电塔基础主柱悬臂露高大引起的基础顶端位移的控制措施，可以有效优化基础工程量，提高工程投资经济性，是山区输电线路铁塔基础设计优化的一项重要技术难题。

发明内容

针对上述现有设计方法存在基础露高大、基础顶部位移大、经济性差等缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于陡峭山区输电塔的子母基础框架，采用该带联梁的“子母基础”框架体系可以有效的改善基础主柱的水平承载性能，减少基础立柱的水平位移，从而减少基础混凝土和钢筋用量。

为实现上述目的，本实用新型所设计的用于陡峭山区输电塔的子母基础框架，其特征在于：包括母基础、子基础和主联梁，所述主联梁的两端分别与母基础、子基础连接，母基础和子基础通过主联梁形成框架结构；

所述母基础包括母基础主柱和母基础扩底部，所述母基础主柱包括母基础露高段和母基础埋深段，母基础露高段通过地脚螺栓或插入式角钢与上部输电塔钢桁架连接；沿母基础主柱周向均匀设有多根母基础主筋，每根母基础主筋沿母基础主柱轴线布置；母基础外壁设有沿周向布置环形的母基础外箍筋，母基础主柱外壁内侧设有环形的母基础架立箍筋，所述母基础架立箍筋沿母基础主柱周向布置且依次与全部母基础主筋连接；母基础主筋沿母基础主柱纵向深度方向环形布置；母基础主筋外壁设有沿周向环形布置的母基础外箍筋，所述母基础外箍筋通过焊接或绑扎与母基础主筋相连；母基础主柱外壁内侧设有环形的母基础架立箍筋，所述母基础架立箍筋沿母基础主柱周向布置且依次与全部母基础主筋连接；

所述子基础包括子基础主柱和子基础扩底部，所述子基础主柱包括子基础露高段和子基础埋深段；沿子基础主柱周向均匀设有多根子基础主筋，每根子基础主筋沿子基础主柱轴线布置；子基础外壁设有沿周向环绕布置的子基础外箍筋，子基础主柱外壁内还设有子基础架立箍筋，所述子基础架立箍筋沿子基础主柱周向环绕布置且依次与全部子基础主筋连接；

所述主联梁设有五层主联梁主筋，主联梁加密箍筋，主联梁非加密箍筋和主联梁端部锚筋；五层主联梁主筋沿主联梁矩形截面对称布置，其中两层主联梁主筋分布在矩形截面上下各一层，矩形截面中间等高度方向等距离布置另外三层主联梁主筋；所述五层主联梁主筋端部和主联梁端部锚筋的两侧锚固在母基础、子基础结构中，形成共同传力体系；所述主联梁加密箍筋和主联梁非加密箍筋采用S形双肢、四肢箍或复合箍将五层主联梁主筋连接。

作为优选方案，所述母基础和子基础的垂直主平面均设有支撑联梁。

进一步地，所述母基础主柱是等截面圆柱形结构，母基础主柱的直径d1为1.2m～2.0m；

所述母基础扩底部是由变截面圆台与等截面圆柱组成的组合式结构，母基础扩底部的圆台底部直径即为扩底直径d2，d2按1.5～2.0倍d1取值；母基础扩底部的等截面圆柱高度为h1，h1按0.15～0.20d2取值；所述母基础扩底部变截面圆台高度为h2；所述母基础扩底部的侧面斜率为(d2-d1)/2与(h1+h2)的比值；(d2-d1)/2与(h1+h2)的比值按1/3～1/2取值；

所述母基础埋深段高度H1为7.0m～9.0m，母基础露高段高度H2为5.0m～7.0m。

进一步地，所述子基础主柱的截面直径d3为1.0m～1.3m，子基础扩底部的直径D为1.8m～2.5m；所述子基础埋深段的高度H3为3.0m～5.0m，子基础露高段的高度H4为0.5m～2.0m；所述子基础沿塔中心45o方向布置。

进一步地，所述主联梁为矩形截面结构，所述主联梁与母基础、子基础相连处的截面尺寸为高1.3m×宽0.6m，主联梁的中间部分矩形截面为高1.0m×宽0.6m。

本实用新型的工作原理如下：用于陡峭山区输电塔的子母基础框架，用于陡峭山区输电塔基础框架结构由常规掏挖基础、子基础及联梁三部分组成，如图1所示。其中子基础(以下简称为“子基础”)、常规掏挖基础(以下简称为“母基础”)形成一对“子母基础”形式。当地形陡峭时，针对母基础的主柱外露过大，铁塔减腿不够，混凝土悬臂露高将引起偏心弯矩的增大而导致母基础主柱截面和钢筋量都很大，采用本实用新型可有效减小母基础顶部位移和底部抵抗弯矩。

在上述技术方案中，母基础通过地脚螺栓或插入式角钢与上部输电塔钢桁架相连接，直接承受输电塔传递过来的上部荷载。其中铁塔塔腿主要竖向作用力由母基础承担，水平作用力则主要由子基础和主平面支撑联梁承担，联梁提供足够的侧向刚度，该体系合理的分配了基础作用力，同时采用框架体系最大程度减少了母基础顶部位移，为铁塔塔腿提供更好的约束刚度，有效降低母基础的偏心弯矩，改善其主柱顶部位移，减少混凝土用量。

在上述技术方案中，“子掏挖”基础布置根据现场实际地形可以灵活设置，合理优化的使用“子母基础”，配合全方位高低腿和主柱加高基础，经济性和环保性将较为明显。

本实用新型的优点在于：

其一，采用带联梁的“子母基础”框架体系，有效改善了陡峭山区常规基础的高露头问题，能有效控制基础变位。

其二，施工可行，且相对方便，且后期运行维护方便。

其三，该措施新型，有效、易行，安全可靠，已在巴塘～昌都500kV输电线路工程、锦屏一级电站～西昌换流站500kV送电线路工程中应用效果良好，具有使用推广价值。

本实用新型采用电力行业输电铁塔基础加高的处理方法，确切的说是采用带联梁的“子母基础”框架体系取代传统的基础主柱加粗加深或多桩承台手段，采用该带联梁的“子母基础”框架体系可以有效的改善基础主柱的水平承载性能，减少基础立柱的水平位移，从而减少基础混凝土和钢筋用量。子母基础框架结构因对于陡峭地形具有良好的适用性，对环境保护、水土保持和适应地形条件具有显著的工程意义。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的A-A剖面结构示意图。

图3为图1的B-B剖面(主联梁加腋处)结构示意图。

图4为图1的C-C剖面(主联梁截面)结构示意图。

图5为本实用新型的平面布置图。

图6为本实用新型的母基础结构示意图。

图中：母基础1，母基础主柱1.1，母基础扩底部1.2，母基础露高段1.11，母基础埋深段1.12，母基础主筋1.3，母基础外箍筋1.4，母基础架立箍筋1.5；

子基础2，子基础主柱2.1，子基础扩底部2.2，子基础露高段2.11，子基础埋深段2.12，子基础主筋2.3，子基础外箍筋2.4，子基础架立箍筋2.5；主联梁3，主联梁主筋3.1，主联梁加密箍筋3.2，主联梁非加密箍筋3.3，主联梁端部锚筋3.4；支撑联梁4；

母基础主柱的直径d1，母基础扩底部的圆台上部直径d2，母基础扩底部的等截面圆柱高度h1，母基础扩底部变截面圆台高度h2，母基础埋深段高度H1，母基础露高段高度H2；子基础主柱截面直径d3，子基础扩底部的直径D；子基础埋深段的高度H3，子基础露高段的高度H4，铁塔脚M1、M2、M3、M4，横担中心P，铁塔脚M1与相邻塔脚M2或M4之间的距离Q。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如图所示的用于陡峭山区输电塔的子母基础框架，其特征在于：包括母基础1、子基础2和主联梁3，主联梁3的两端分别与母基础1、子基础2连接，母基础1和子基础2通过主联梁3形成框架结构；

母基础1包括由母基础主柱1.1和母基础扩底部1.2，母基础主柱1.1包括母基础露高段1.11和母基础埋深段1.12，母基础露高段1.11通过地脚螺栓或插入式角钢与上部输电塔钢桁架连接，用以直接承受输电塔传递过来的上部荷载；沿母基础主柱1.1周向均匀设有多根母基础主筋1.3，每根母基础主筋1.3沿母基础主柱1.1轴线布置；母基础1外壁设有沿周向布置环形的母基础外箍筋1.4，母基础主柱1.1外壁内侧设有环形的母基础架立箍筋1.5，母基础架立箍筋1.5沿母基础主柱1.1周向布置且依次与全部母基础主筋1.3连接；母基础主筋1.3沿母基础主柱1.1纵向深度方向环形布置；母基础主筋1.3外壁设有沿周向环形布置的母基础外箍筋1.4，母基础外箍筋1.4通过焊接或绑扎与母基础主筋1.3相连；母基础主柱1.1外壁内侧设有环形的母基础架立箍筋1.5，母基础架立箍筋1.5沿母基础主柱1.1周向布置且依次与全部母基础主筋1.3连接；母基础架立箍筋1.5自天然地面1.0m开始向下，每隔1.5m左右设置一层，主要起架立稳定主筋、方便施工的作用；

子基础2包括由子基础主柱2.1和子基础扩底部2.2，子基础主柱2.1包括子基础露高段2.11和子基础埋深段2.12；沿子基础主柱2.1周向均匀设有多根子基础主筋2.3，每根子基础主筋2.3沿子基础主柱2.1轴线布置；子基础2外壁设有沿周向环绕布置的子基础外箍筋2.4，子基础主柱2.1外壁内还设有子基础架立箍筋2.5，子基础架立箍筋2.5沿子基础主柱2.1周向环绕布置且依次与全部子基础主筋2.3连接；

主联梁3设有主联梁主筋3.1、主联梁加密箍筋3.2、主联梁非加密箍筋3.3和主联梁端部锚筋3.4；主联梁主筋3.1沿主联梁3矩形截面对称通长布置，其中主要分布在矩形截面上下各一层，中间等高度方向等距离布置三层腰部筋；五层主联梁主筋3.1端部和主联梁端部锚筋3.4两侧伸入锚固在母基础1、子基础2结构中，形成共同传力体系；在与母基础1、子基础2相连处的加掖段截面底部增加一层倾斜放置的主联梁主筋3.1，以进一步加强锚固构造；主联梁加密箍筋3.2和主联梁非加密箍筋3.3采用S形双肢、四肢箍和复合箍等形式将上述分层主筋连接；主联梁加密箍筋3.2用以主联梁3与母基础1、子基础2联接端部一定距离处箍筋间距加密。

母基础1和子基础2的垂直主平面设有支撑联梁4。

母基础主柱1.1是等截面圆柱形结构，母基础主柱1.1的直径d1为1.2m～2.0m；母基础扩底部1.2是由变截面圆台与等截面圆柱组成的组合式结构，母基础扩底部1.2的圆台底部直径即为扩底直径d2，d2按1.5～2.0倍d1取值；母基础扩底部1.2的等截面圆柱高度为h1，h1按0.15～0.20d2取值；母基础扩底部1.2变截面圆台高度为h2；由母基础扩底部1.2的侧面斜率决定，圆台侧面扩底部斜率是指(d2-d1)/2与(h1+h2)的比值；扩底部侧面斜率按1/3～1/2取值；母基础埋深段1.12高度H1为7.0m～9.0m，母基础露高段1.11高度H2为5.0m～7.0m。

子基础主柱2.1的截面直径d3为1.0m～1.3m，子基础扩底部2.2的直径D为1.8m～2.5m；子基础埋深段2.12的高度H3为3.0m～5.0m，子基础露高段2.11的高度H4为0.5m～2.0m；子基础沿塔中心45o方向布置。

主联梁3为矩形截面结构，主联梁3与母基础1、子基础2相连处的截面作加掖加强处理,截面尺寸为高1.3m×宽0.6m；主联梁3的中间部分矩形截面为高1.0m×宽0.6m。本实用新型的用于陡峭山区输电塔的子母基础框架，具体设计方案如下：

(1)根据不同的上部输电塔基础作用力和现场地质条件，确定母基础的截面尺寸。结合实际地形地貌，配合输电塔全方位高低腿配置情况，确定母基础的加高悬臂值，达到不开方、少挖方的效果。

(2)依据现有的技术规程，规范，计算母基础的柱顶位移值，为了满足受力和变形容许值的需要，在母基础的垂直侧平面设置翼缘板或联梁。

(3)翼缘板或联梁主要承担自重和常规掏挖基础水平荷载，翼缘板或联梁配筋应满足受力和构造要求。联梁在与母基础和子基础相连接处采用加腋加强处理。

(4)子基础位置一般选取在铁塔基础的主弯矩平面一般沿塔中心45°方向，如图5所示。其位置应依据现场地形地貌、施工便利等综合确定。其设置相对灵活。

(5)所有柱、翼缘板或加腋联梁均采用钢筋混凝土结构。混凝土标号为C25，主要受力钢筋采用HRB400，箍筋或架力箍筋采用HPB300。

(6)母基础底部设置扩底部，进一步提高其抗拔、抗水平承载能力。其全长由基础悬臂段和基础埋深组成，埋置深度由上部竖向荷载计算确定。悬臂段高度不宜过大，一般小于基础埋深度，且满足基础抗倾覆验算要求。

(7)母基础和子基础的悬臂外露段箍筋应加密，满足抗剪要求。

(8)联梁与母基础和子基础相连接处箍筋应加密加强处理。

(9)翼缘板或加腋联梁施工时需增加支模。母基础和子基础的基坑成孔后须及时浇筑，避免水和杂物浸入基坑。必要时，采取护壁或钢套筒分段浇筑施工。

下面结合具体的工程实际情况，对本实用新型作进一步地详细描述。

以川藏联网的巴塘～昌都500kV输电线路工程G262293A为例，塔型为Z31105，对应的导线采用4×JL/G1A-500/45钢芯铝绞线，采用双地线，其中一根为普通地线，另一根为OPGW。气象条件为10mm冰区、31m/s风、4000m以下海拔直线塔，呼高78m。

本实施例的G262293A铁塔基础作用力的相关性能参数见表1。

表1

根据现场测量数据，此塔B腿基础设计需要外露6.5m，从保护范围算起基础外露高度达6.5m。传统的设计方法带来如下问题：基础顶端位移达到约20mm，超过了国内相关规程规范和设计经验不大于10mm的要求。

采用本实施例后，基础主柱顶端X方向平动自由度受到约束，在承受水平力时，其顶端位移可缩减为8.2mm，对水平位移的控制效果明显。

同时，采用本实施例后，子母基础最大弯矩相对传统方法设计可减小约30％～40％，基础受力性能得到很大改善，减小了基础材料的使用量。

还需要说明的是，对于不同输电线路工程，塔位地形、地貌及地质条件和杆塔所受到的上部荷载会有所差别，相应的，所述实施例的各部分尺寸也需根据具体的工程情况进行调整，本实用新型对此不再一一赘述。

Claims (5)

1.一种用于陡峭山区输电塔的子母基础框架，其特征在于：包括母基础(1)、子基础(2)和主联梁(3)，所述主联梁(3)的两端分别与母基础(1)、子基础(2)连接，母基础(1)和子基础(2)通过主联梁(3)形成框架结构；

所述母基础(1)包括母基础主柱(1.1)和母基础扩底部(1.2)，所述母基础主柱(1.1)包括母基础露高段(1.11)和母基础埋深段(1.12)，母基础露高段(1.11)通过地脚螺栓或插入式角钢与上部输电塔钢桁架连接；沿母基础主柱(1.1)周向均匀设有多根母基础主筋(1.3)，每根母基础主筋(1.3)沿母基础主柱(1.1)轴线布置；母基础(1)外壁设有沿周向布置环形的母基础外箍筋(1.4)，母基础主柱(1.1)外壁内侧设有环形的母基础架立箍筋(1.5)，所述母基础架立箍筋(1.5)沿母基础主柱(1.1)周向布置且依次与全部母基础主筋(1.3)连接；母基础主筋(1.3)沿母基础主柱(1.1)纵向深度方向环形布置；母基础主筋(1.3)外壁设有沿周向环形布置的母基础外箍筋(1.4)，所述母基础外箍筋(1.4)通过焊接或绑扎与母基础主筋(1.3)相连；母基础主柱(1.1)外壁内侧设有环形的母基础架立箍筋(1.5)，所述母基础架立箍筋(1.5)沿母基础主柱(1.1)周向布置且依次与全部母基础主筋(1.3)连接；

所述子基础(2)包括子基础主柱(2.1)和子基础扩底部(2.2)，所述子基础主柱(2.1)包括子基础露高段(2.11)和子基础埋深段(2.12)；沿子基础主柱(2.1)周向均匀设有多根子基础主筋(2.3)，每根子基础主筋(2.3)沿子基础主柱(2.1)轴线布置；子基础(2)外壁设有沿周向环绕布置的子基础外箍筋(2.4)，子基础主柱(2.1)外壁内还设有子基础架立箍筋(2.5)，所述子基础架立箍筋(2.5)沿子基础主柱(2.1)周向环绕布置且依次与全部子基础主筋(2.3)连接；

所述主联梁(3)设有五层主联梁主筋(3.1)，主联梁加密箍筋(3.2)，主联梁非加密箍筋(3.3)和主联梁端部锚筋(3.4)；五层主联梁主筋(3.1)沿主联梁(3)矩形截面对称布置，其中两层主联梁主筋(3.1)分布在矩形截面上下各一层，矩形截面中间等高度方向等距离布置另外三层主联梁主筋(3.1)；所述五层主联梁主筋(3.1)端部和主联梁端部锚筋(3.4)的两侧锚固在母基础(1)、子基础(2)结构中，形成共同传力体系；所述主联梁加密箍筋(3.2)和主联梁非加密箍筋(3.3)采用S形双肢、四肢箍或复合箍将五层主联梁主筋(3.1)连接。

2.根据权利要求1所述的用于陡峭山区输电塔的子母基础框架，其特征在于：所述母基础(1)和子基础(2)的垂直主平面均设有支撑联梁(4)。

3.根据权利要求1或2所述的用于陡峭山区输电塔的子母基础框架，其特征在于：所述母基础主柱(1.1)是等截面圆柱形结构，母基础主柱(1.1)的直径d1为1.2m～2.0m；

所述母基础扩底部(1.2)是由变截面圆台与等截面圆柱组成的组合式结构，母基础扩底部(1.2)的圆台底部直径即为扩底直径d2，d2按1.5～2.0倍d1取值；母基础扩底部(1.2)的等截面圆柱高度为h1，h1按0.15～0.20d2取值；所述母基础扩底部(1.2)变截面圆台高度为h2；所述母基础扩底部(1.2)的侧面斜率为(d2-d1)/2与(h1+h2)的比值；(d2-d1)/2与(h1+h2)的比值按1/3～1/2取值；

所述母基础埋深段(1.12)高度H1为7.0m～9.0m，母基础露高段(1.11)高度H2为5.0m～7.0m。

4.根据权利要求1或2所述的用于陡峭山区输电塔的子母基础框架，其特征在于：所述子基础主柱(2.1)的截面直径d3为1.0m～1.3m，子基础扩底部(2.2)的直径D为1.8m～2.5m；所述子基础埋深段(2.12)的高度H3为3.0m～5.0m，子基础露高段(2.11)的高度H4为0.5m～2.0m；所述子基础沿塔中心45°方向布置。

5.根据权利要求1或2所述的用于陡峭山区输电塔的子母基础框架，其特征在于：所述主联梁(3)为矩形截面结构，所述主联梁(3)与母基础(1)、子基础(2)相连处的截面尺寸为高1.3m×宽0.6m，主联梁(3)的中间部分矩形截面为高1.0m×宽0.6m。