架空送电线路基础主柱正截面承载力计算分析

李幸周，马凤臣，陈子源，林　芳，李志成

（1.中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司，长春　130021；2.山东送变电工程，济南　250118；3.国网山东省电力公司检修公司，济南　250118；4.国网山东省电力公司烟台供电公司，烟台　264001；5.国网山东省电力公司日照供电公司，日照　276826）

架空送电线路基础主柱正截面承载力计算分析

李幸周1，马凤臣2，陈子源3，林芳4，李志成5

（1.中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司，长春130021；2.山东送变电工程，济南250118；3.国网山东省电力公司检修公司，济南250118；4.国网山东省电力公司烟台供电公司，烟台264001；5.国网山东省电力公司日照供电公司，日照276826）

锡盟—山东1 000 kV，群桩承台基础主柱的设计计算是群桩承台设计中重要的设计工作，其合理与否将直接影响群桩承台结构设计的安全性和经济性。结合锡盟—山东1 000 kV特高压交流输变电工程线路工程中群桩承台及基柱的设计实践，在考虑不同的偏心角和偏心距情况下，对基础短柱的双向偏心受拉截面配筋分别按DL/T 5219—2005《架空送电线路基础设计技术规定》与GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的相关规定进行计算，通过对计算结果的比较分析，对方形截面双向对称配筋基础短柱的设计提供一些参考意见，即当偏心角在45°附近时，按DL/T 5219—2005与GB 50010—2010计算皆可，按DL/T 5219—2005偏保守；当偏心角远大于45°或远小于45°时，最好按GB 50010—2010的方法进行配筋计算，此时按DL/T 5219—2005计算可能会偏不安全。

基础主柱；双向偏心受拉；偏心距；偏心角

0　引言

锡盟—山东1 000 kV，群桩承台基础主柱的设计计算是群桩承台设计中一个十分重要的设计工作，其几何尺寸、配筋合理与否将直接影响群桩承台结构设计的安全性和经济性。

群桩承台的基础主柱多数为双向偏心受力状态。送电线路基础主柱设计采用的计算方法来自DL/T 5219—2005《架空送电线路基础设计技术规定》的9.1.2条，而这一方法又源自SDGJ 62—1984《送电线路基础设计技术规定》的5.6.1条。这一计算方法与GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》存在差异，而架空送电线路基础主柱设计也应符合GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的相关规定，为此有必要在相同的条件下做对比分析，为实际工程的计算应用提供理论依据。

1　计算方法

1.1DL/T 5219—2005双向偏心受拉构件计算

双向对称配筋的矩形截面钢筋混凝土双向偏心受拉构件，根据DL/T 5219—2005的第9.1.2条纵向钢筋截面面积应按式（1）进行计算［1］。

式中：TE为基础上拔力设计值，kN；As为正截面的全部纵向钢筋截面面积，m2；Asx为正截面平行于X轴两侧钢筋的截面面积，m2；Asy为正截面平行于Y轴两侧钢筋的截面面积，m2；e0x为TE沿X轴方向的偏心距，m；e0y为TE沿Y轴方向的偏心距，m；Zx为平行于 Y轴两侧纵向钢筋截面面积重心间距，m；Zy为平行于X轴两侧纵向钢筋截面面积重心间距，m；n为截面内纵向钢筋总根数；nx为平行于X轴方向一侧钢筋根数；ny为平行于Y轴方向一侧钢筋根数；γag为钢筋配筋调整系数，γag=1.1；fy为钢筋的抗拉强度设计值。

1.2GB 50010—2010双向偏心受拉构件计算

双向对称配筋的矩形截面钢筋混凝土双向偏心受拉构件，根据GB 50010—2010第6.2.25条，正截面受拉承载力［2-4］应符合式（2）要求。

式中：Nu0为构件的轴心受拉承载力设计值，kN；e0为轴向拉力作用点至截面重心的距离，m；Mu为按通过轴向拉力作用点的弯矩平面计算的正截面受弯承载力设计值，kNm；N意义同TE，为双向偏心受拉拉力，即基础的上拔力设计值，kN。

在进行配筋计算时式中：Asj为一根角部钢筋的面积，mm2。

双向对称配筋时，Asx=Asy，Asj为一根角部钢筋的面积，在此取

根据GB 50010—2010

式中：Mux、Muy为X轴、Y轴方向的正截面受弯承载力设计值，kNm。

式中：b0为矩形横截面基柱的宽度，m；h0为矩形横截面基柱的高度，m；a′s为受压区普通钢筋合力点至截面受压边缘的距离，m。

对于方柱，b0=h0，双向对称配筋，Asx=Asy，则Mux= Muy，代入式（4）即得：

可以表达为、的函数：

按式（5）、式（6）即可对双向偏心受拉双向对称配筋构件进行符合GB 50010—2010的配筋计算。

在架空送电线路双向偏心受拉基础主柱双向对称配筋计算分析时，按DL/T 5219—2005规定，基础主柱的配筋由式（1）和GB 50010—2010第9.5.1条的最小配筋率控制；根据GB 50010—2010，基础主柱的配筋由式（2）或式（5）、式（6）和GB 50010—2010 第8.5.1条的最小配筋率控制。两种计算的结果均需要满足钢筋最小间距等构造要求。式（1）认为双向对称配筋的矩形截面钢筋混凝土双向偏心受拉构件的正截面极限状态为中心受拉、单向偏拉与双向偏拉的最大承拉钢筋应力均达到钢筋抗拉设计强度，DL/T 5219—2005的这种极限状态设定会使和GB50010—2010基础短柱配筋计算量出现差异。利用实例进行对比计算，对计算成果做比较，并对计算结果产生差异的原因进行分析。

2　对比计算实例

取架空输电线路中常见的基础短柱计算模型如图1所示。

图1　基础短柱计算模型

基础作用力：TE=250 kN，Hx、Hy分别取0 kN、10 kN、20 kN、30 kN、40 kN、50 kN，混凝土强度等级C30，钢筋HRB335，配筋型式如图1。考虑偏心拉力大小不变，偏心位置发生改变时计算截面1-1的配筋计算，由图1可得将偏心位置坐标e0x、e0y投影到计算截面可得如偏心位置见图2。针对图2所示对应不同偏心角和偏心距的网格点（偏心位置），分别按DL/T 5219—2005 与GB 50010—2010考虑构造要求后，计算基础主柱的配筋。

图2　偏心位置示意

根据DL/T 5219—2005和GB 50010—2010并均考虑混凝土结构设计规范的构造要求后，配筋计算结果如表1～4。同时为了更清楚更形象直观地反映DL/T 5219—2005与GB 50010—2010计算结果的差异，选取偏心位置在直线?线e0x=e0y上变化时的计算结果 （在表1～4中对相应的数据填充了阴影）绘制曲线（见图3～4）进行对比。

表1　按DL/T 5219—2005正截面全部纵向钢筋配筋面积

表2　按GB 50010—2010正截面全部纵向钢筋配筋面积

在图3中，曲线1、2分别对应偏心位置在直线上变化时按DL/T 5219—2005和GB 50010—2010规定的计算结果的变化，曲线3、4对应偏心位置在直线上变化时按DL/T 5219—2005和GB 50010—2010规定的计算结果的变化曲线。

表3　按DL/T 5219—2005正截面X侧（Y侧）所需钢筋面积

表4　按GB 50010—2010正截面X侧（Y侧）所需钢筋面积

图3　基础短柱纵筋总量As变化曲线对比

图4　基础短柱正截面X侧所需钢筋面积Asx变化曲线对比

在图4中，曲线5、6分别对应偏心位置在直线e0x=e0y上变化时按DL/T 5219—2005和GB 50010—2010规定的Asx（Asy）计算结果的变化曲线，曲线7、8对应偏心位置在直线上变化时按DL/T 5219—2005和 GB 50010—2010规定的 Asx（Asy）计算结果的变化曲线。

3　结论

通过按DL/T 5219—2005与GB 50010—2010计算所得的基础短柱纵筋总量变化曲线对比图，可知在根据DL/T 5219—2005进行配筋计算时，当短柱的最终配筋结果取决于式（1）的第一式时，两种计算方法所得短柱总配筋量非常接近，可认为两种方法计算结果一致，但是由第一式控制配筋最终结果的情况不多。

通过按DL/T 5219—2005与GB 50010—2010计算所得的基础短柱X侧（Y侧）配筋总量变化曲线对比图，可知两种计算方法所得X侧（Y侧）配筋总量存在一定差异，当短柱的最终配筋结果取决于短柱X侧（Y侧）配筋总量时，在偏心角不变时，按DL/ T 5219—2005计算时配筋量会较按 GB 50010—2010计算时偏大，且通过曲线7、8的观察可知在一侧偏心距不变，偏心角增大到一定程度时，按DL/T 5219—2005计算配筋将比按GB 50010—2010计算配筋量小，此时，按照DL/T 5219—2005方法控制配筋量就略显不安全。

提出以下架空送电线路方形截面双向对称配筋基础短柱配筋计算的建议：当偏心角在45°附近时，按DL/T 5219—2005与GB 50010—2010计算皆可，按DL/T 5219—2005偏保守；当偏心角远大于45°或远小于45°时，最好按GB 50010—2010的方法进行配筋计算，此时按DL/T 5219—2005计算可能会偏不安全。

［1］DL/T 5219—2005架空送电线路基础设计技术规定［S］.

［2］GB 50010—2010混凝土结构设计规范［S］.

［3］巢菊芳，黄子敏.双向偏心受拉构件截面设计方法探讨［J］.东南大学学报，1989，19（5）：124-127.

［4］吕志涛.钢筋混凝土双向偏心受拉构件正截面强度的计算［J］.建筑结构学报，1981（5）：14-25.

Calculation and Analysis on the Cross Section Bearing Capacity of Foundation Main Post of the Overhead Transmission Line

LI Xingzhou1，MA Fengchen2，CHEN Ziyuan3，LIN Fang4，LI Zhicheng5
（1.Northeast Electric Power Design Institute CPECC，Changchun，Jilin 130021，China；2.Shandong Electrical Power Supply&Transformation Engineering Co.，Ltd.，Jinan 250118，China；3.State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China；4.State Grid Yantai Power Supply Company，Yantai 264001，China；5.State Grid Rizhao Power Supply Company，Rizhao 276826，China）

The foundation design of Ximeng-Shandong 1 000 kV UHV AC power transmission line project adopts the bored pile foundation in a considerable proportion，in which the main foundation column designing of the group pile foundation is a very important work.Its reasonability will have a direct impact on the safety and economy of the group pile foundation.Combined with the foundation practical design of Ximeng-Shandong 1 000 kV UHV AC power transmission line project and in consideration of different eccentric angle and eccentricity distance，calculation results of different methods for foundation column bearing the biaxial eccentric tension are analyzed and compared according to the relevant provisions of technical regulation for designing foundation of overhead transmission line（DL/T 5219—2005）and code for design of concrete structures（GB 50010—2010），and then some reference opinions are provided.

foundation main column；biaxial eccentric tension；eccentricity；eccentric angle

TM753

B

1007-9904（2016）07-0056-04

2016-02-02

李幸周（1981），男，一级注册结构工程师，从事输电线路设计和研究。