第六讲 杆塔基础

(3)由 x2产生侧面摩擦力:x2f
(4)由地面垂直反力y产生侧面摩擦力yf
无阶梯型倾覆基础极限倾覆力矩应满足下式 条件：
2 Eh0(1-23)+y(e+fh0)+fE≥γfS0H0 3
式中 E—被动土抗力总和，
1 2 E mbJ h0 2
2
1 1 2 2E (1 f ) 2
PJ f S0 SJ
式中 PJ－上、下卡盘共同承担的倾覆力 SJ－不带卡盘时抗倾覆力
PJ由上、下卡盘共同承担
取MB=0,得 上卡盘抗倾覆力
PJ
( f S0 S J )( H 0 y2 ) PA P y2 y1
J
( f S0 S J )( H 0 y1 ) 取MA=0,得 下卡盘抗倾覆力 PB y2 y1
（3）按基坑开挖方式分。
①大开挖基础 大开挖基础是预先挖好基坑，然后浇筑混凝土并用开挖的 扰动土回填夯实基础。抗上拔能力差。
②掏挖扩底基础（如图11－8） 掏挖扩底基础用机械或人下工掏挖成形的土胎。取消
了模板及回填土的工序，节省材料和加快施工速度，抗上拔
能力增强
图11－8掏挖扩底基础 (a)带底板掏挖扩底基础；(b)不带板掏挖扩底基础
f1=N1f=N1tg
图11－12
式中 y1—卡盘抗倾覆力作用点至地面的距离； f－地基土与基础面的摩擦系数，f＝tg； γ－基础底面计算容重，kN/m3； （3）卡盘长度计算：
X＝0 解得 式中
PK l1 y1 (mb 2htg )
m—被动土压系数；
b b （假定y1 及y1 y1） 2 2
3、上下卡盘长度的计算
上卡盘
下卡盘
PA l1 y1 (mb 2 htg ) PB l2 y2 (mb 2 htg )
（四）卡盘的强度计算 （1）卡盘承受的荷载 以上卡盘为例
PA 承受匀布荷载：q lD （2）内力
弯矩（卡盘应承受双向弯矩）：
图 11-13
PA 剪力： V 2
｝
5．地基承载力特征值 (1)地基承载力特征值 (土允许承受的压力 )fak 由土的种类和状态决定，查附录N， 附录M (2) 修正后的地基承载力特征值fa 当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，地 基承载力特征值尚应按下式修正： fa＝fak+ηbγ（b－3）+ηdγs(h0－0.5) 式中 γ－基础底面以下土的天然容重，kN/m3； γs－基础底面以上土的加权平均容重，按表 11－2查取，kN/m3； ηb、ηd－基础宽度和埋深的地基承载力修正系 数，按基底下土的类别查表11－3确定； h －基础埋置深度，从设计地面起算。
bJ＝(b0+Lcosβ)K0 bJ＝2b0 K0 极限值：
b0
图11-11
②双柱电杆（如图5） 当双柱电杆中心距L≤2.5b0时, 基础计算宽度取下两式中的小者
当β＝0, bJ＝(b0+0)K0 当β＝900, bJ＝2(b0+L)K0
（二）带上卡盘倾覆基础 1、加上卡盘的条件： 当γfS0＞SJ 在地面以下1／3埋深处加上卡盘，如图11－10b 2、带上卡盘倾覆基础的稳定计算 加上卡盘后应满足 γfS0≤ Pk+SJ 即 Pk ＝ γfS0 －SJ 式中 Pk －上卡盘抗倾覆力 问题落在加上卡盘后抗倾覆力SJ的计算
l0 D q(l 2 D 2 ) M ql0 8 2
式中
M—设计弯矩； l－卡盘实际长度； D－卡盘位置处电杆的直径。 （3）卡盘的配钢筋计算 ①纵向受力钢筋
M As 0.875h0 f y
式中 h0—卡盘有效高度； fy—钢筋强度设计值； 0.875—根据经验确定的内力臂系数。
e—地基垂直反力y的偏心距 m，可近似取 e=0.4a； f—被动土摩擦系数； Q—杆塔和基础的全部重力 kN； bJ—基础受力面的计算宽度，bJ=K0b0； K0—基础宽度增大系数； b0—基础受力面的实际宽度。
②现场浇筑基础（如图11－4） 此类基础具有较强的抗上拔、下压能力,适用于 施工条件较好的大强度基础,是目前用得较多的基 础.根据硬地基； 柔性基础：柔性基础可随土壤变形，适应软地基。
图11－3 装配式基础
图11－4 现浇基础
(a)刚性基础 (b) (c)柔性基础
③桩基础 在输电线路中，当地基的软弱土层较厚时，采 用常规基础不能满足地基变形、强度要求或采用桩 基础优点明显时，可采用桩基础。桩基础分为岩石锚桩 基础、爆扩桩基础、混凝土灌注桩和钢筋混凝土预制桩。 a .岩石锚桩基础(如图11－5) b.爆扩桩基础（如图11－6） c .灌注桩基础（如图11－7）
γK—几何参数； γs、γc —土及混凝土有效重度设计值（取土 及混凝土的实际重度）。当位于地 下水位以下时，取有效重度。 (2)地基承载力极限状态表达式（抗下压稳定） ①当轴心荷载作用时 P≤fa/γrf 式中 P—基础底面处的平均应力设计值； fa—修正后的地基承载力特征值； γrf—地基承载力调整系数， 宜取γrf ＝0.75。
4、卡盘长度的计算 取上卡盘为一隔离体（如图6所示） 作用在隔离体上的力有：
(1)被动土抗力 : X2=σl1b (σ＝my1) 即： X2= my1 l1b （2）摩擦力 b 顶面土压力 N 1 ( y1 )hl1
2
顶面摩擦力 底面土压力
底面摩擦力 f2=N2f=N2tg
b N 2 ( y1 )hl1 2
（4）按基础与铁塔连接方式分 ①地脚螺栓类基础。 ②插入式基础 （或斜插式基础） 省去了地脚螺栓和塔 脚 ，受力性能好。缺点是 施工精度要求高
图11－9插入式基础
3、对基础的要求
⑴根据杆塔作用力的不同。必须保证不上拔、
不下沉、不倾斜 ⑵基础本身要有足够强度 ⑶基础的材料、地质条件的要求
二、杆塔基础的设计原则及内容 1.杆塔基础的计算内容 (1)承载力的计算（基础稳定计算） 包括上拔承载能力、下压承载能力、抗倾覆能力 (2)基础的强度计算 2．基础极限状态表达式（稳定计算） (1)基础上拨和倾覆稳定极限状态表达式 γfTE≤A（γK、γS、γC．．．） 式中 γf—基础附加分项系数，按表11—1取值； TE－基础上拨或倾覆外力设计值； A（γK、γS、γC．．．）—基础上拨或倾覆承载力函 数；
3、加上卡盘抗倾覆力SJ
加上卡盘后SJ 计算方法以不加卡盘计算方法 基本一样，即SJ＝E（22－1）。 不同的是计算θ的公式不一样。经推导，应下
式计算：
F
f S0 1 3
mb j h02
1 2 2
3 2
F算式中的参数均为已知，假定已知参数 便可计算一个F值，解出一θ，列于表11－7 中，以备查用。
M J mb h mb h SJ H0 H0
3 J 0
2 J 0
式中
－为引用参数，=
3 1 2
3
m－土压力参数 (查表11－2) bJ－基础计算宽度。 （3）θ、μ、η的取值 θ、μ、η
根据
3
3 2
2
假定一个η就可得一个θ，而=
将三者间制成表格，见表11－6
（1）基础的极限抗倾覆力SJ : 由土力学知识推导得 SJ＝E（22－1） 式中 E－被动土抗力合力， E=x1+x2
经推导得
m－土压力系数，kN/m3，按表11－2取值； bJ－基础的计算宽度; h0－电杆埋深; θ－被动土合力点相对深度θ ＝t/h0,
1 2 E mbJ h0 2
计算式为：
如图11－10所示，作用是保证电杆在水平荷载作 用下不倾覆。抵抗倾覆保持电杆稳定有三种方法： 无卡盘倾覆基础 只靠电杆埋入地下部分的被动土压力抵抗倾覆力 带上卡盘倾覆基础 除电杆埋入地下部分的被动土压力抗倾覆外， 在地面以下1／3埋深处加上卡盘抗倾。 带上、下卡盘倾覆基础 当电杆受总的水平荷载过大，致使加装的上卡 盘度较大，卡盘结构不合理时，可加装下卡盘。
H0 3 1 0 和 4 2 h0
3 1 2
3
(4)基础计算宽度bJ ①单柱电杆(如右图) bJ=K0b0
式中 b0—基础实际宽度，对电杆b0等于电杆直径D； K0—基础宽度增大系数， 可按下式计算，也可从 表11－5中查取，
2 h0 0 K 0 1 tg cos(45 ) 3 2 b0 式中 －土壤侧压力系数，粘土取0.72,亚粘土 或亚砂土取0.6,砂土取0.38。 β－土的计算内摩擦角
∑P→
∑P→
∑P→
上拔基础
下压基础
上拔、下压基础
整体式基础
图11－1 上拔下压基础 (a)拉线杆塔基础；（b）分开式铁塔基础；（c）门型杆塔基础
③上拔、下压类基础(如图11－1) 既承受上拔力又承受下压力，兼受较小的水平力。 ④倾覆类基础（如图11－10、11－4） 承受倾覆力矩，无拉线电杆基础、整体式铁塔基 础和宽身铁塔的联合基础等。
钢管杆基础和有些窄基铁塔基础做成整体式基础。
整体式基础按倾覆基础计算的条件是：
h0 3 B
式中
h0－基础埋深 B－基础宽度
当不满足此条件，不能按倾覆基础计算，请特 别注意！！！
1.无阶梯型倾覆基础
图11－14整体式倾覆基础
如11-14a图,抗倾覆力有: (1)土的极限抗倾覆力:SJ=x2 - x1 (2)由x1产生侧面摩擦力:x1f
1、杆塔基础的作用： 电杆：保证不下沉、不倾覆； 整体铁塔基础：保证不下沉、不倾覆 分体铁塔基础：保证不上拔、不下沉、不侧移。 2、基础的分类 (1) 按基础抵抗力分 ①上拔类基础(如图11－1) 承受上拔力，兼受较小的水平力。 ②下压类基础(如图11－1) 承受下压力，兼受较小的水平力。
∑P→
②箍筋 当设计剪力V≤0. 7ftbh0时，按构造要求配置箍 筋。否则按下式配置箍筋。 nAsv1 V 0.7 ft bh0 S 1.5 f yv h0 式中 n—在同一截面内箍筋的肢数； Asv1—单肢箍筋的截面面积； S—沿卡盘长度方向上箍筋的间距； V—设计剪力； ft—混凝土抗压强度设计值； fyv—箍筋抗拉强度设计值。
②当偏心荷载作用时,应满足下两式的要求： P≤fa/γrf 同时满足 Pmax≤1.2fa/γrf 式中 Pmax－基础底面边缘的最大压应力设计值。 三、地基土（岩）的力学性质 1．土的计算容重γs(查表11－2) 基础底面以上土的加权平均容重。 2．土的内摩擦角φ和β (查表11－2) 土的内摩擦角φ（0）； 土的计算内摩擦角β（0） 3．土的上拔角α (查表11－2) 4.土压力参数m (查表11－2)
图11－10电杆基础倾覆稳定计算简图 无卡盘； （b）带上卡盘； （c）带上、下卡盘
图11－14 整体式倾覆基础 （a）无阶梯型倾覆基础 (b) 有一个阶梯型倾覆基础
（2）按施工特点分 ①装配式基础（如图11－3） ， 由预制件现场装配面成，如混凝土构件、金属 构件或混合结构.一般用在缺水及砂石难采集的地 区和需加快建设进度的工程。

3
3 2
2
3 1 0 4 2
η－引用参数η ＝H0/h0，即
H0 1 h0 或 h0 H0
H0－杆塔水平总作用力设计值S0至设计地面 处的距离，m；
h0－电杆埋深
（2）极限倾覆力矩MJ 由土力学知识推导得
MJ
mb h

3 J 0
极限抗倾覆力SJ 也可按下式计算:
(一)无卡盘倾覆基础（图11－10a） 靠电杆埋入地下部分的被动土压力抵抗倾覆力； 1、不带卡盘倾覆基础的稳定条件 γfS0 ≤SJ
表达式：γfTE≤A（γK、γS、γC．．．） 或 γfH0S0≤ Mj 式中 γf—基础附加分项系数，按表11－1查取。 S0—杆塔水平作用力设计值总和，kN； H0—S0作用点至设计地面处的距离，m； Sj—基础的极限抗倾覆力，kN； M —基础的极限抗倾覆力矩，kN.m；
（4）卡盘实际长度 上卡盘的实际长度l应为计算长度l1加上卡盘位 置处的电杆直径D， l l1 D 即：
（三）带上、下卡盘倾覆基础 1、加下卡盘的条件 当电杆受总的水平荷载过大，致使加装的上 卡盘长度较大，卡盘结构不合理时，可加装下卡 盘，如图11－10C 。 2、上、下卡盘抗倾覆力的计算