架空送电线路混凝土圆形截面偏心受拉构件配筋计算探讨

潘峻峰 张懿

摘 要：文章对现行《架空送电线路基础设计技术规定》中圆形截面偏心受拉构件配筋公式进行了分析和探讨，提出了采用“修正简化配筋公式”计算偏拉构件的配筋，本公式可以直接用于掏挖基础及桩基础的配筋设计计算，也可用于快速校核基础配筋，还可作为精确配筋计算搜索迭代的初始值。

关键词：偏心受拉构件；原型基本公式；简化公式；修正简化公式

在送电线路工程掏挖基础及桩基础设计中，基础配筋会遇到圆形截面偏心受拉构件的计算，现行《架空送电线路基础设计技术规定》（以下简称“线路规定”）中规定当偏心距e0≤rs/2时，可以使用简化公式计算配筋，当偏心距e0>rs/2时，需要按混凝土规范“原型基本公式”计算配筋，原型基本公式为一组超越方程，配筋计算相当繁琐，“线路规定”中采用的方法是使用图表查系数法，这个图表是76年版混凝土结构计算手册中采用的图表，虽然图表查系数方法计算误差大，但当时的条件决定了图表法较实用。在电脑普及的今天这种方法显然过时，且新混凝土规范2011版已经实施，采用新混凝土规范进行配筋计算是必然的，所以按新混凝土规范研究“修正简化公式”计算偏拉构件是非常必要的，修正简化公式在实际设计工作中也很实用，其计算速度和计算结果精度均优于图表查系数方法。

1 原型基本公式和简化公式

1.1 原型基本公式

解超越方程可先假定一个初始值α，初始值可按下述近似公式求得：

As=1.1N（1+1.25e0/rs）/fy；α=1.25fyAs/（0.47fcA+3fyAs）；e0=M/N；

将初始值α及其余已知参数代入（1）式得到As1，再将初始值α和As1代入（2）式求得Mu，再将Mu及其余已知参数代入（3）式解出As2，比较As1和As2，如果两者数值不相等，则将α+1/10000的步长（本文采用较小的初值向大值方向搜索），重复上述（1）、（2）、（3）计算过程，直至As1和As2接近相等，两者不需完全相等，相差30平方毫米以下已满足工程精度。

1.2简化公式

钢筋混凝土圆形截面偏心受拉构件配筋的简化公式有两个基本假定：一、假定全部荷载由所配钢筋承担，不考虑混凝土的有利作用；二、假定全部纵向钢筋形成一个薄壁圆管，经上述假定后可套用材料力学应力公式：

σ=（N/As+M/W）；W-为薄壁圆管截面模量；

As=2πδds；W=πδds2/4；σ=fy；rs=ds/2；δ为薄壁圆管厚度；将以上式子代入材料力学应力公式，整理后可得：As=N（1+2e0/rs）/fy

现行“线路规定”中规定需乘以1.1的配筋调整系数，得到如下“线路规定”中的简化公式：

（1）不考虑钢筋应力塑性分布时：

As=1.1N（1+2e0/rs）/fy；e0=M/N；M-为基础设计弯矩。

（2）考虑钢筋应力塑性分布时： As=1.1N（1+1.25e0/rs）/fy；

从以上推导过程可以看出，简化公式计算配筋是较为保守的。

2 简化公式分析及结论

2.1 简化公式分析

现行“线路规定”中规定当偏心距e0>rs/2时，需要按混凝土规范“原型基本公式”配筋，由于配筋计算繁琐费时，如果不用电脑编制程序计算，靠手算是不现实的，即使用电脑计算也需要假定一个较接近精确值的初始值，花最少的时间搜索到精确值。由于以上原因我们分析了最常用的五种基础直径，使用乘以配径系数upl的修正简化公式，使修正简化公式计算基础配筋不受偏心距e0≤rs/2的限制，修正简化公式如下：

下面列出部分分析结果表1～表2：表中“原1.1As1”为按新砼规范原型基本公式计算的配筋值，“简1.1As”为按修正简化公式计算的配筋值，配径系数upl值列于表中最后一列。

2.2 结论

总结归纳以上分析，我们给出以下几种常用基础直径的配筋系数，使用配筋系数后，我们就可以很方便地采用“修正简化公式”计算混凝土偏心受拉构件。配径系数列表如下。

表3 配径系数表

参考文献

[1]中华人民共和国电力行业标准.DL/T5219-2005.架空送电线路基础设计技术规定[S].2005.

[2]中华人民共和国行业标准.JGJ 94-2008.建筑桩基技术规范[S].2008.

[3]中华人民共和国国家标准.GB 50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].2011.

[4]中华人民共和国国家标准.GB 50010-2010.混凝土结构设计规范[S].2011.

作者简介：潘峻峰（1973，4-），男，重庆万州，工程师，现就职重庆三峡水利电力（集团）股份有限公司，从事过电网施工、设计等工作。