斜柱斜面输电铁塔基础的计算要点及施工技术

2014-02-13冯军骁

电力建设 2014年4期

冯军骁

(辽宁省送变电工程公司，沈阳市110021)

1 斜柱斜面基础介绍

在西北750 kV超高压输电线路工程的开挖回填类基础中，广泛采用了斜柱地脚螺栓基础，多年实践应用以来，施工技术成熟，运行安全可靠，取得了较好的技术经济效益［1-6］。本文参考相关计算手册和标准进行斜柱斜面输电铁塔基础的计算分析［7-9］。斜柱地脚螺栓基础一般多为地脚螺栓火曲折弯锚固于倾斜的基础立柱钢筋混凝土中。基础斜立柱与插入角钢式斜柱基础相同，立柱顶面为水平面的正方形。塔脚板水平方向朝向基础顶面，所以，此种基础也称为塔脚板水平布置的斜柱螺栓基础，如图1所示。

图1 斜柱螺栓基础示意图Fig.1 Inclined bolt foundation

火曲折弯的地脚螺栓，虽然在颈部有4根补强钢筋，但仍有可能因加工制造缺陷而降低螺栓强度。因此，在终端塔、转角塔等受力大的塔型中，近年逐渐采用不折弯的直螺栓，基础改型成为“斜柱斜面”基础。此种基础直地脚螺栓与立柱坡度一致，倾斜锚固于立柱钢筋混凝土中。立柱顶面与斜立柱棱线垂直，不再水平而呈斜面。塔脚板倾斜方向朝向基础顶面，所以，此种基础也称为塔脚板垂直布置的斜柱螺栓基础，如图2所示。

图2 斜柱斜面螺栓基础示意图Fig.2 Bolt foundation with inclined column and oblique top surface

以上2图的基础均为四棱台形底盘，也有正方体形底盘加台阶的设计。

值得注意的是:塔脚板与铁塔主材的连接方式分为“座板式”和“靴板式”2种。“座板式”的塔脚板自带短主材，铁塔主材与其对接。“靴板式”的塔脚板无短主材，铁塔主材直接插入塔脚板。4个地脚螺栓时，“座板式”和“靴板式”的螺栓组合布置方式相同。8个地脚螺栓时，“座板式”和“靴板式”的螺栓组合布置方式则不同，“靴板式”的螺栓间距不等。

2 斜柱基础的根开、坡度

无论是插入角钢式还是地脚螺栓式(包括斜柱平面和斜柱斜面)的斜柱基础，其基础根开(即立柱顶面中心处)与底盘中心根开均如图3所示。基础四腿斜立柱的坡度与铁塔四腿主材坡度一致，如图4所示。

设基础全高为H，则根开之间有如下关系:

综合坡度与正、侧面坡度的关系为

综合斜长为

图3 斜柱基础根开示意图Fig.3 Foundation of inclined column

图4 斜柱基础正侧面坡度示意图Fig.4 Positive side slope of inclined column foundation

3 斜柱斜面基础的模板放样计算

如图5所示，由斜柱斜面基础立柱模型图可分解出外角两面相同的模板(1)、(2)和内角两面相同的模板(3)、(4)。

根据柱顶中心O点与两角点B、D等高的特性，可由垂高/综合斜长=1/L的比例关系求得:

模板棱长②

由模板中标示的角度与坡度角α、β为对等角的关系，可求得模板的另外几个边长:

模板棱长①

模板棱长③

模板底边长

图5 斜柱斜面基础立柱模型及模板放样图Fig.5 Column model and template of foundation with inclined column and oblique top surface

也可由顶面半对角线、水平线、棱长①构成的直角三角形，利用综合坡度角γ，求得

模板棱长①

结果与式(5)相同，棱长③的计算同理。

4 斜柱斜面基础的立柱主筋放样计算

如图6所示，立柱主筋的几何模型与模板的几何模型相似，解析计算过程几乎相同，只是在计算出主筋长度后，需要减去顶端和底端的钢筋保护层厚度。计算中采用的原始数据为:立柱坡度α和β、基础全高h、钢筋笼的正方形边长g。

假设立柱1圈共32根主筋，主筋间距为150 mm，即钢筋笼边长g=1 200 mm;主筋顶端保护层50 mm，底端保护层 90 mm;基础全高 h=5 900 mm，基础正侧面坡度为tanα=tanβ=0.18。

则中间主筋长为X=h×L－140 mm=5 948 mm，最长主筋长为Y=X+g×tanα=6 164 mm，最短主筋长为Y=X－g×tanα=5 732 mm。

同理，也可由综合坡度角γ求解最长主筋、最短主筋长度，结果相同。

图6 立柱主筋几何模型及解析图Fig.6 Geometric model and analytic diagram of column’s main reinforcement

由以上最长、中间、最短3根主筋长度可求出钢筋长度差分值为27 mm，则主筋的长度由短至长依次为1根5 732 mm、2根5 759 mm，2根5 786 mm，2根5 813 mm，以此类推其余为2根5 840 mm、2根5 867 mm、2根5 894 mm、2根5 921 mm、2根5 948 mm、2根5 975 mm、2根6 002 mm、2根6 029 mm、2根 6 056 mm、2根 6 083 mm、2根 6 110 mm、2根6 137 mm、1根6 164 mm。

5 斜柱斜面基础的支模找正计算

如图7所示，常规的“斜柱平面”基础在支模找正时，只需要将仪器架在中心桩O'处，镜头对准方向桩，再转动相应的45°，再由基础根开对角线加减相应的距离，测量后即可对相应的关键点位进行找正，以达到支模的水平位置准确。标高则由被测量点位与中心桩处的相对高差来控制。如环形螺栓定位板的定位印记点K'找正时，只需先由螺栓分布半径M'K'和基础半根开对角线O'M'求出:D1'=O'K'=O'M'－M'K'。也可由 O'J'和 J'N1'直接求出 O'N1'和O'N2'，直接测量O'N1'和O'N2'而找正螺栓内角位置。外角位置找正方法相同。