铁塔基础计算

在工程设计时根据具体情况进行分类规划。

一般分四类：

粘土坚硬 粘土碎石 严重风化岩等  C1

粘土硬塑  C3

粘土可塑  C5

粘土软塑  C7

特殊地质、地形应区别对待。如：未风化的岩石、有河流的河套地段、有较高洪水位的塔位、有较厚层的粘土地带、地下水位高施工困难地带等等

根据地质地形条件和铁塔种类设计相应的基础。

目前常用的基础形式是现场浇注的台阶式钢筋混凝土基础。

台阶一般两阶或三台阶常用。

基础尺寸的预设定根据作用力大小确定，我们设计是66、110千伏且单回路线路，设计的铁塔基础作用力不大，主柱的宽度直线塔600，耐张塔600或800.

选择台阶尺寸时要注意、台阶高度和伸出长的比值一定大于等于1，等于1是45度，“刚性角”因为基础底板不配钢筋不能使混凝土基础受拉。

常用的台阶尺寸最底层的采用300，其他台阶高度按计算和构造要求确定。

设计基础时已知条件

铁塔基础作用力：上拔力、下压力、水平力；

地质条件  地耐力、地下水位、冻结深度、

设计的过程是试凑法、事先给定尺寸、验算不满足要求重新选择尺寸、反复几次最后达到目的。

上拔稳定计算

上拔稳定计算、根据抗拔土体的状态分别采用剪切法和土重法。

    剪切法适用于原状土体；土重法适用于回填抗拔土体。

我们经常采用的是钢筋混凝土台阶式基础是回填抗拔土体，计算应用土重法。下面介绍土重法计算。

土重法中几个常用参数在“送电线路基础设计技术规定”附表：

混凝土重度24 KN/m3, 位于地下水以下混凝土的计算重度按12 KN/m3取用。

（插图1）

自立式铁塔基础上拔稳定：

 rfTE≤rErs(Vt-△Vt-Vo)+Qf

rf-基础附加分项系数 直线塔1.1；耐张、转角塔1.6

TE-上拔力

ht-基础埋深  m 

Vt-ht深度内土和基础的体积 m3

△Vt-相邻基础影响的微体积

rE-水平力影响系数(

rs-基础底板以上土的加权平均重度

Vo-深度内的基础的体积 m3

Qf-基础自重力

Qf =基础体积*混凝土重度

Vt（基础体积）=ht（B2+2Bhttanα+4/3 ht2tan2α）

△Vt=(B+2httanα-L)2/24tanα(2B+L+4httanα)

L-基础跟开 m

基础下压计算

1.当轴心荷载作用时应符合式：

P≤fa/rrf

P-基础底面处的平均压力设计值  Kpa

fa-修正后的地基承载力

rrf-地基承载力调整系数 0.75

B-基础宽度 m

2.当偏心荷载作用时应符合式：

Pmax≤1.2fa/rrf

基础底面的压力计算

当轴心荷载作用时应符合式：

P=(F+rGG)/A

F-上部结构传至基础顶面的竖向压力设计值  KN

G-基础自重和基础上的土重    KN

A-基础底面面积   m2

rG-永久荷载分项系数，对基础有利时，宜取rG = 1.0，不利时应取rG =1.2。

当偏心荷载作用时应符合式：

Pmax=(F+rGG)/A+Mx/Wy+My/Wx

Pmin=(F+rGG)/A-Mx/Wy-My/Wx

Mx、My-作用于基础底面的X和Y方向的力矩设计值  KN.m

Wx、Wy-基础底面绕X和Y轴的抵抗矩  m3

地基承载力计算

当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，地基承载力按下式计算：

fa=fak+ηbr(B-3)+ ηdrs(ht-0.5)

fa -修正后的地基承载力  Kpa    （Kpa相当于KN/m2）

fak –地基承载力特征值，按《技术规定》附录E确定 Kpa

ηb、ηd-基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别在《架空送电线路基础设计技术规定》DL/T 5219-2005

35页查表7.2.2承载力修正系数；

r-基础底面一下土的天然重度，地下水位以下取浮重度 

 一般取r=11KN/m3

rs-基础底面以上土的加权平均重度有地下水位以下取浮重度 

 一般取11KN/m3

B-基础底面宽度，当基宽小于3m时按3m取值，大于6m时按6m取值

钢筋混凝土基础主柱正截面承载力计算

钢筋混凝土矩形截面双向偏心受拉（双向拉弯）构件，其截面为双向对称配筋时，纵向钢筋截面面积按下式计算：

（插图2）

Ag=(T+2*Mx/Zx+2*My/Zy)*1.1/Rg

Agy=(T*Ny/N+2*My/(Nx*Zy)+Mx/Zx)*2*1.1/Rg

Agx=(T*Nx/N+2*Mx/(Ny*Zx)+My/Zy)*2*1.1/Rg

Ag-正截面的全部纵向钢筋截面面积  m2；

Agx、 Agy-分别为正截面平行X轴和Y轴两侧钢筋的截面面积m2；

T-作用于计算截面上的纵向拉力 KN；

Mx-平行于X轴方向的力矩  KN.m；

Mx=Hxhi

My-平行于y轴方向的力矩  KN.m；

MY=HYhi

Zx-平行与Y轴两侧纵向钢筋的截面面积重心间距（m）；

Zy-平行与X轴两侧纵向钢筋的截面面积重心间距（m）；

N-截面内纵向钢筋总根数；

Nx-平行与X轴方向一侧钢筋根数；

Ny-平行与Y轴方向一侧钢筋根数；

基础计算例题

上拔稳定计算

（插图3）

铁塔基础作用力

上拔力    T=161 KN  

下压力    N=220  KN    

垂直线路方向水平力  Hx=18  KN    

顺线路方向水平力    Hy=2   KN

基础跟开L=3.008  m  基础埋深 H=2.4 m  荷载调整系数rf=1.6  

地质 粘土可塑  r=16 KN/m3  

α=20º   tanα=0.3

混凝土重度rh=24  KN/m3

Vt=ht（B2+2Bhttan2α+4/3 ht2tan2α）

Ht=2.1m   B=2 m      

  Vt=2.1*(22+2*2*2.1*0.3+4*2.1*2.1*0.3*0.3/3)

  =16.45  m3

△Vt=(B+2httanα-L)2/24tanα(2B+L+4httanα)

   =(2+2*2.1*0.3-3.008)2*(2*2+3.008+4*2.1*0.3)/(24*0.3)

   =0.27*10.06/8.736

   =0.31

Vo=1.7*0.6*0.6+1.4*1.4*0.4

 =1.396

rfTE=1.6*161=257.6

(Vt-△Vt-Vo)+Qf=16.45-0.31-1.396=15.744

15.744*16+2.668*24=315.936> rfTE=257.6

满足要求。

基础下压计算

当偏心荷载作用时应符合式：

Pmax≤1.2fa/rrf          地基承载力fak=150  Kpa (KN/m2)

rrf-地基承载力调整系数 0.75

Pmax=(F+rGG)/A+Mx/Wy+My/Wx

Pmin=(F+rGG)/A-Mx/Wy-My/Wx

F=220  KN

G-基础自重和基础上的土重

G=2.668*24+(2*2*2.1-1.396)*16=176  KN

Mx=Hx*2.6=18*2.6=46.8  KN.m

My=Hy*2.6=2*2.6=5.2     KN.m

Wx= Wy=bh2/6=2*2*2/6=1.333   m3

Pmax=(220+1.2*176)/2*2+46.8/1.33+5.2/1.33

=107.8+35.18+3.9=146.88  KN/m2< fa=150 Kpa   KN/m2

不用调整地基地耐力满足要求，如不够按基础宽和埋深调整地耐力后乘以1.2，仍不够加大基础尺寸，重新计算，直至满足为止。

如果地基承载力fak=100  KN/m2<146.88 

fa=fak+ηbr(B-3)+ ηdrs(ht-0.5)

 =120+0.3*16*（3-3）+1.6*16*（2.4-0.5）=148.8

1.2fa/rrf=1.2*168./0.75=202.37>146.88满足要求

Pmin=(220+1.2*176)/2*2-46.8/1.33-5.2/1.33

=107.8-35.18-3.9=68.72  KN/m>0满足要求。

如果小于0、说明基础底板出现拉应力，加大基础尺寸，重新计算，直至满足为止。

钢筋混凝土基础主柱正截面承载力计算

铁塔基础作用力

上拔力    T=161 KN  

下压力    N=220  KN    

垂直线路方向水平力  Hx=18.1  KN    

顺线路方向水平力    Hy=2   KN

采用Q235 计算强度Rg=210 N/mm2=210000 KN/m2

N=12  Nx= Ny=4

Zx= Zy=0.51 m

Mx=18.1*1.9=34.39  KN.m

My=2*1.9=3.8    KN.m

Ag=(T+2*Mx/Zx+2*My/Zy)*1.1/Rg

=(161+2*34.39/0.51+2*3.8/0.51)*1.1/210000

=0.0016278 m2=16.278  Cm2

Agy=(T*Ny/N+2*My/(Nx*Zy)+Mx/Zx)*2*1.1/Rg

   =[(161*4/12+2*3.8/(4*0.51)+34.39/0.51)]*2*1.1/210000

   =0.001308 m2=13.08Cm2

Agx=(T*Nx/N+2*Mx/(Ny*Zx)+My/Zy)*2*1.1/Rg

   =[(161*4/12+2*34.39/(4*0.51)+3.8/0.51)]*2*1.1/210000

     =0.0009935m2=9.935cm2

钢筋选择

Ad=13.08/4/2=1.635cm2   ф16  F=2.01cm2

“架空送电线路基础设计技术规定”DL/T 5219-2005规定受弯构件一侧纵向钢筋最小配筋0.236% （45*ft/fy 45*1.1/210=0.236）

4*2.01=8.04   配筋率=8.04/60/60=0.2233%＜0.236%

应配ф18  F=2.54cm2  

4*2.54=10.16   配筋率=10.16/60/60=0.282%＞0.236%满足要求