铁塔基础计算与优化汇总

浅谈铁塔基础的计算与优化

丛日立赤峰华辰电力勘察设计院

【摘要】在普通地质条件下，就台阶式铁塔基础采用深埋与浅埋基础进行计算，比较后选优；在复杂地质条件下，就台阶式和正方形两种不同形式基础进行计算，对设计的方式进行优化比较，提出了自己的观点，供参考。

【关键词】铁塔基础承载力深埋与浅埋地下水台阶式基础

正方形基础优化设计

铁塔基础在输电线路工程中的设计是重中之重，它均需同时满足上拔和下压的基本要求，还必须进行稳定和剪切验算及构造和配筋要求。计算过程相对复杂，随着计算软件的开发和利用，烦琐的计算已变的程序化，但同时也产生计算的优化控制问题，计算机只会按照指定的程序运行，实际工程中地质情况复杂多变，软件的智能化远远不能满足实际的需要，这就需要设计人员合理的控制与优化。下面就普通地质条件和复杂地质条件两个方面的优化计算进行探讨和分析。

一、在普通地质条件下，台阶式铁塔基础的深埋与浅埋

无论直线塔还是转角塔，从受压基础或者说基础受压的角度来讲，一方面线路铁塔的压力值相对地基的承载力来讲，比较容易满足承压要求，另一方面满足受拉要求的基础只要构造合理大都能满足受压要求，进一步讲转角塔的受压腿的上拔力都非常小，角度越大上拔力就越小，设计时只是考虑一下持力层和冻土层的深度影响，基础也很小，因而在此不做详述。而受拉基础的大小深浅对整个基础起着控

制作用，鉴于受拉基础的下压力较小，计算时验算一下即可，所以本文着重从基础的上拔角度进行详述，基础上拔时要求基础自重与基础上拔时带出的土体重量之和，必须大于或等于设计值，即满足基础的抗拔稳定的要求，公式如下：

N≤G/γR1+ G0/γR2

式中： N－基础上拔力标准值（kN）；

G－采用土重法计算时，为倒截锥体的土体重力标准值，采用剪切法计算时，为土体滑动面上土剪切抗力的竖向分量与土体重力之和（kN）；

G0－基础自重力标准值（kN）；

γR1－土重上拔稳定系数，按现行规范的规定采用；

γR2－基础自重上拔稳定系数，按现行规范的规定采用。

在受压时，要求轴向压力与基础水平推力产生的基地应力之和，必须小于或等于地基的需可承压力，基础底面压应力的计算，应符合下列公式的要求：

P≤f

式中：P－作用于基础底面处的平均应压力标准值（N/m2）

f－地基承载力设计值，应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GBJ7－89）的规定采用。

当偏心荷载作用时，除符合式上式要求外，尚应符合下列要求：Pmax≤1.2f

式中：Pmax－作用于基础底面边缘的最大压应力标准值（N/m2）。

下面以鼓型铁塔7718(18m)基础为例，在普通地质条件下（无地

下水），以埋深为主控制条件，皆在刚好满足上拔力的条件下进行计

算，讨论采用深埋与浅埋的优化设计结论。

1、设计条件(土重法)

A、控制气象条件如下：

B、塔型：7718(18m)，使用导线LGJ-240/40, 安全系数2.75，

避雷线GJ-50, 安全系数3.75 ,转角60°，根开5032m，经计算拉腿

（仅考虑拉腿）标准值(单位：kN)。

上拔力: T=393.6，上拔力时X方向水平力:Tx=47.6，上拔力时Y

方向水平力:Ty=2.2。

下压力: N= 89.2，下压力时X方向水平力:Nx=10.0，下压力时

Y方向水平力:Ny=21.6。

C、地质参数: 土层数: 2 第1层：土壤类型: 回填土，土层厚: 0.5m，土壤的计算容重:

15.0 kN/m3，土壤的计算浮容重:10.0 kN/m3，地基承载力标准值:

100.0 kN/m2，土壤的计算上拔角: 15.0 度。

第 2 层：土壤类型: 粉土，土层厚: 5.0m，土壤的计算容重: 17.0 kN/m3，土壤的计算浮容重: 10.0 kN/m3，地基承载力标准值: 170.0 kN/m2，土壤的计算上拔角: 25.0 度。混凝土的容重:22.0 kN/m3，钢筋混凝土的容重:24.0 kN/m3 。

2、埋深3.2米的基础

采用台阶式基础(见图1)：

图1

⑴、上拔稳定计算: 上拔稳定设计系数: γR1= 2.5 γR2 = 1.5

TA＜[T] ( 393.6 kN＜399.655 kN )

设计满足要求。

⑵、下压稳定计算:

P＜f ( 70.68 kN/m2＜210.8 kN/m2 )

Pmax＜1.2*f (99.18 kN/m2＜252.96 kN/m2)设计满足要求。

单拉腿钢筋混凝土的体积：V t=7.26m3

单基钢筋混凝土的体积： V f=7.26×4=29.04m3(假设四腿等大)。

经配筋计算基础钢筋总重量：1070 (kg)。

3、埋深2.85米的基础

采用台阶式基础(见图2)：

图2

⑴、上拔稳定计算: 上拔稳定设计系数: γR1= 2.5 γR2 = 1.5

TA < [T]( 393.6 kN < 394.152 kN ) 设计满足要求。⑵、下压稳定计算: P < R ( 60.61 kN/m2 < 195.13 kN/m2 )

Pmax<1.2*R (76.7kN/m2<234.15kN/m2)设计满足要求。

单拉腿钢筋混凝土的体积：V t=9.74m3

单基钢筋混凝土的体积： V f=9.74×4=38.96m3(假设四腿等大)。

经配筋计算基础钢筋总重量：984 (kg)。

4、埋深2.45米的基础

采用深埋台阶式基础(见图3)：

图3

⑴、上拔稳定计算: 上拔稳定设计系数: γR1= 2.5 γR2 = 1.5

TA < [T] ( 393.6 kN < 397.81 kN )

设计满足要求。

⑵、下压稳定计算:

P < R ( 54.0 kN/m2 < 184.81 kN/m2 )

Pmax < 1.2*R ( 64.77 kN/m2 < 221.77 kN/m2 )

设计满足要求。

单拉腿钢筋混凝土的体积：V t=13.47m3

单基钢筋混凝土的体积： V f=13.47×4=53.88m3(假设四腿等大)。

经配筋计算基础钢筋总重量：698 (kg)。

5、对比分析

表1 铁塔基础计算结果一览表