铁塔设计
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浅谈铁塔基础的优化设计
李岁民新疆建设兵团勘测规划设计研究院一分院 (832000)
【摘要】就铁塔基础在无地下水和有地下水的地段，采用深埋与浅埋，手工与计算机设计的方式进行优化设计，提出了自己的观点，供参考。
【关键词】铁塔基础地下水深埋与浅埋手工优化设计
铁塔基础在输电线路工程中的设计是重中之重，它既要满足上拔的要求，又要满足下压的要求。以鼓型铁塔7735(18m)基础为例，在无地下水和有地下水的地段，采用深埋与浅埋，手工与计算机软件设计的方式相比较，得到优化后的基础设计。
1 设计条件(土重法)
塔型：7735(18m)原始资料：使用导线LGJ-150/20，转角60°，上拔力327.95kN，下压力377.35kN，垂线40.1kN，根开4.9m。
无地下水基础：钢筋混凝土的容重按22～24kN/m3计算，土的容重按14～16kN/m3计算。
有地下水基础：钢筋混凝土的容重按12～14kN/m3计算，土的容重按8～11kN/m3计算。
2 无地下水基础
2.1 手工计算
(1) 采用深埋正方形基础(见图1)：
图1 深埋正方形基础图单腿钢筋混凝土的体积：
V
t
=0.8×0.8×3.2+2.8×2.8×0.5=5.97m3
单基钢筋混凝土的体积：
V
f
=5.97×4=23.87m3(假设拉、压腿同体积)
单腿钢筋混凝土的重力：
Q
f
=5.97×22=127.38kN
铁塔的上拔力：
T=(V-V
0)r
/K
1
+Q
f
/K
2
+△G/K
1
(1)
式中V--设计深度的抗拔土和基础的体积，m3
V
--设计深度的基础体积，m3
r
--土的计算容积，kN/m3
Q
f
--基础自重力，kN
△G--相邻土的计算容积，m3
K
1
--与土抗力有关的基础上拔稳定的安全系数
K
2
--与基础自重力有关的基础上拔稳定的安全系数
T=337.43kN≥327.95kN(满足上拔要求；经验算，同时满足下压的要求) 单基需用钢筋：T
=1102.87kg
钢
(2) 采用浅埋正方形基础(见图2)：
图2 浅埋正方形基础图
单腿钢筋混凝土的体积：
V
=2×2×2.2+3×3×0.7=15.1m3
t
单基钢筋混凝土的体积：
=15.1×4=60.4m3(假设拉、压腿同体积)
V
f
单腿钢筋混凝土的重力：
=15.1×22=332.2kN
Q
f
根据公式(1)，铁塔的上拔力：T=330kN≥327.95kN(满足上拔要求；经验算也满足下压要求)
单基需用钢筋：T
=1069.58kg
钢
2.2 计算机计算
采用深埋台阶形基础(见图3)。
图3 深埋台阶形基础单腿需用钢筋混凝土的体积：
=7.22m3
V
t
单基需用钢筋混凝土的体积：
=28.88m3
V
f
T=344.43kN≥327.95kN(满足上拔要求)
=691.32kg
单基共需钢筋：T
钢
3 有地下水基础(埋深1.5m)
3.1 手工计算
(1) 采用深埋正方形基础(见图4)：
图4 深埋正方形基础(水)
单腿钢筋混凝土的体积：
=0.8×0.8×3.8+2.6×2.6×0.5=5.81m3
V
t
单基钢筋混凝土的体积：
=5.81×4=23.24m3(假设拉、压腿同体积)
V
f
单腿钢筋混凝土重(1.5m以下按含水层计算)：
=1.088×22+(1.344+3.38)×14=90.08kN
Q
f
按公式(1)，铁塔的上拔力：T=344.33kN≥327.95kN(满足上拔要求；经验算，也满足下压要求)
单基共需钢筋：T
=1188.87kg
钢
(2) 采用浅埋正方形基础(见图5)：
图5 浅埋正方形基础(水)
单腿钢筋混凝土的体积：
=2×2×2.5+3×3×0.7=16.3m
V
t
单基钢筋混凝土的体积：
=16.3×4=65.2m3(假设拉、压腿同体积)
V
f
单腿钢筋混凝土重力(1.5m以下按含水层计算)：
Q
=2×2×1.7+3×3×0.5=203.6kN
f
按公式(1)，铁塔的上拔力：
T=329kN≥327.95kN(满足上拔要求；经验算，同时满足下压的要求)
=1210.50kg
单基需用钢筋：T
钢
3.2 计算机计算
采用深埋台阶形基础(见图6)。
图6 深埋台阶形基础(水)
单腿钢筋混凝土的体积：
=11.33m3
V
t
单基钢筋混凝土的体积：
=45.32m3
V
f
T=344.43kN≥327.95kN(满足上拔要求)
单基共需钢筋：T
=896.84kg
钢
4 对比分析
以上几种计算方法结果对比，见表1。
表1 铁塔基础计算结果一览表