适用于河槽跨越的输电塔基础的制作方法

本申请涉及输电线架设设备技术领域，具体涉及一种适用于河槽跨越的输电塔基础。

背景技术：

大跨越输电塔是输电线路在跨越各种复杂地形时采用的铁塔形式，具有呼称高、自重大和风荷载大的特点。目前，随着西电东送等特高压输电线路的铺设，高压输电线路跨越大江大河的情况越来越多，架设宽度以及架设难度系数也在不断的增高；为了保证安全性需求，铁塔的呼称高越来越大、使用的钢筋材料以及承受的线路重量、风载荷也越来越大，使得输电塔基础承受的作用力越来越大；并且，设置在河槽中的输电塔基础还要承受河水冲刷载荷，而现有的角钢插入式基础或者灌注桩基础已经不能满足对安装在河槽内的大跨越输电塔的承载要求。

技术实现要素：

本申请提供一种适用于河槽跨越的输电塔基础，以解决背景技术提及的问题。

本申请提供一种适用于河槽跨越的输电塔基础，包括：

多根灌注基桩；

承台，设置在所述多根灌注基桩上侧，并且与各个所述灌注基桩均一体连接；

基础立柱，设置在所述承台的上侧，与所述承台一体连接；所述基础立柱的延伸方向为与所述基础立柱直接连接的输电塔塔腿延伸方向。

可选的，所述承台设置在地面以下。

可选的，所述灌注基桩的数量为四个；

所述承台的横截面为矩形；

各个所述灌注基桩分别位于所述承台的四个顶角内侧。

可选的，所述灌注基桩、所述承台和所述基础立柱均采用强度为c30以上的混凝土。

可选的，所述基桩、所述承台和所述基础立柱中采用的纵向钢筋均为屈服强度强度为400mp以上的钢筋，采用的箍筋均为屈服强度强度为300mp以上的钢筋。

可选的，所述灌注基桩和所述基础立柱中的纵向钢筋直径超过30.0mm；所述承台中的纵向钢筋直径超过20.0mm。

在多个灌注基桩组成的群桩基础上设置承台，使得灌注基桩可以连接成整体承受其上的载荷。而基础立柱的延伸方向与其直接连接输电塔的塔腿的延伸方向相同，因此能够改善前述的承台的受力状态，使得整个输电塔基础能够承受较大的水平外力，输电塔的稳定性得到提高。采用本申请实施例提供的具有承台的输电塔基础，相较于以往的角钢插入式基础或者灌注桩基础具有更大的作用分散力，也就更加牢固。

附图说明

图1是本申请实施例提供的输电塔基础的示意图；

图2是本申请实施例提供的输电塔基础前排灌注基桩载荷与上拔位移的关系图；

图3是本申请实施例提供的输电塔基础后排灌注基桩与上拔位移的关系；

图4是本申请实施例提供的输电塔基础前排灌注基桩载荷与上拔位移的关系图；

图5是本申请实施例提供的输电塔基础后排灌注基桩载荷与上拔位移关系图；

图6是在载荷倾角为10°时位移曲线图；

图7是在载荷倾角为30°时位移曲线图；

图8是在载荷倾角为60°时位移曲线图；

图9是在载荷倾角为70°时位移曲线图；

图10是在载荷倾角为80°时位移曲线图；

其中：11-灌注基桩，12-承台，13-基础立柱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

图1是本申请实施例提供的输电塔基础的示意图。如图1所示，本申请实施例提供的适用于河槽跨越的输电塔基础包括灌注基桩11、承台12和基础立柱13。

灌注基桩11直接插入到河槽槽底的土层中，并且灌注基桩11的数量为多根；多根灌注基桩11均以竖直设置方式设置在河槽槽底的土层中。承台12设置在前述的多根灌注基桩11上侧，并且与前述的多根灌注基桩11均一体连接的设置。基础立柱13设置在承台12的上侧，与承台12一体设置；基础立柱13的延伸方向与为与其直接连接的输电塔塔基的延伸方向。

实际应用中，采用灌注基桩11可以有效地克服地址条件较差、土质较为松软的问题；灌注基桩11因为具有承载能力高、沉降量小而均匀的特点，可以应用到各种工程地质条件和各种类型的工程中，特别适用于在软弱地基上的重型构筑物、港口、码头、海洋工程和桥梁工程等项目中，也特别适用到河槽槽底地质条件中。在多个灌注基桩11组成的群桩基础上设置承台12，使得灌注基桩11可以连接成整体承受其上的载荷。基础立柱13的延伸方向与其直接连接输电塔的塔腿的延伸方向相同，因此能够改善前述的承台12的受力状态，使得整个输电塔基础能够承受较大的水平外力，输电塔的稳定性得到提高。采用本申请实施例提供的具有承台12的输电塔基础，相较于以往的角钢插入式基础或者灌注桩基础具有更大的作用分散力，也就更加牢固。

如图1所示，本申请实施例提供的输电塔基础中，承台12和灌注基桩11均位于地面以下。因为承台12设置在地面以下，所以本申请实施例中输电塔基础也被称为低承台基础。

本申请实施例提供的输电塔基础中，承台12可以设置成横截面为矩形的承台12；灌注基桩11的数量为四个，四个灌注基桩11分别位于承台12的四个顶角内侧。当然，在其他实施例中，承台12也可以设置成其他形状，对应的，灌注基桩11的数量也可以设置为其他数量，并且放置位置可以根据实际受力需求确定。

在当前理论中，桩基础受水平载荷作用下的响应计算方法有多种，各有侧重。理论计算主要分为两类，一种是以欧拉-文克尔地基模型为基础的地基反力法和把土地视为弹性半空间的弹性理论法。由于岩土材料性质的复杂性，前述的m等单参数法不能真实的反映土体情况，尤其是在桩径较粗，桩身泥面位移较大的情况下，计算结果不能同时使得桩的泥面位移、转角、桩身最大弯矩及其所在位置等与实测值符合的很好。

非线性的p-y曲线法计算相对简单，与实测值吻合度高，但是建立在试验的基础上，对不同的地质条件、桩基特性、施工方法及荷载类型，p-y曲线的形式也不尽相同，具有很强的区域性，实际计算应用时需根据现场条件综合考虑确定。

弹性理论法的研究一般都是基于mindlin积分解、变分原理等方法结合数值法进行求解，而利用mindlin方程推导的弹性理论解存在缺陷，因为该法假定地基土体加载前的杨氏弹性模量与桩前土体加载时的杨氏弹性模量和桩后土体卸载时的杨氏弹性模量相等，而土的杨氏模量与土的应力路径与应力状态密切相关，由于桩前加载区与桩后卸载区应力路径与应力状态不同，其杨氏弹性模量不会同等于地基土加载前的杨氏弹性模量，该法不能计算得出桩在地面下的位移、转角以及弯矩、土压力等设计的主要参数。

考虑到前述方法的缺陷，本申请采用有限元分析的方法对前述的输电塔基础受力状况做模拟，以得到结果。本申请实施例依托于黄河大跨越工程实地勘测数据，采用有限元分析软件建立了前述的输电塔基础的有限元模型，对其在不同在和倾角、不同土层分布、不同连梁情况下的承载特性进行了分析；同时，为了进行比对效果，还采用了有限元软件对高承台基础的承载特性进行模拟，以与低承台基础进行比较。

本申请实施例中，通过有限元分析建立的低承台基础中的混凝土为c30混凝土，并采用混凝土损伤塑形(concretedamagedplasticity，cdp)模型，混凝土的密度为2400kg/m3，弹性模量为30gpa，泊松比为0.2。灌注基桩11和基础立柱13中的纵向钢筋、承台12中的钢筋型号均为hrb400，即灌注基桩11和基础立柱13中的纵向钢筋的强度均在400mp以上；实际应用中，灌注基桩11和基础立柱13中的纵向钢筋的直径为32mm，而承台12中钢筋的直径为25mm。灌注基桩11、基础立柱13和承台12中的箍筋型号均为hrb300；前述钢筋的钢筋密度在7850kg/m3，弹性模量为206gpa。对应的，高承台基础也采用前述材料，并且其中各个部分的尺寸特性与对应的低承台基础相同。

在前述有限元分析中，土体部分和灌注基桩11采用c3d8r六面体单元，并假定灌注基桩11周围的土质均匀分布。土体使用mohr-coulomb本构关系进行模拟；钢筋采用桁架单元，采用embeded法嵌入到混凝土中。灌注基桩11与图之间的接触类型为表面接触，接触特性中切向行为选用罚函数，摩擦系数设置为0.3，并且假定加载过程中接触面上的摩擦系数保持不变，法向行为使用硬接触。对建立的模型进行网格划分，划分网格时靠近承台12和基础立柱13部分的区域网格较为密集，远处网格较疏松。土体底面边界为固端约束，土体侧面仅水平方向变形收到约束，因为基础立柱13位于河槽中，还要考虑到浮力的作用，因此在加载模型前对模型整体施加了浮力。

图2是本申请实施例提供的输电塔基础前排灌注基桩载荷与上拔位移的关系图，图3是本申请实施例提供的输电塔基础后排灌注基桩与上拔位移的关系，图4是本申请实施例提供的输电塔基础前排灌注基桩载荷与上拔位移的关系图，图5是本申请实施例提供的输电塔基础后排灌注基桩载荷与上拔位移关系图。可以看出，随着载荷倾角的增加，前排桩的位移由沉降转为上拔，相同竖向载荷分量下后排桩的上拔位移逐渐地减小。在同一载荷倾角下后排桩的上拔位移与纯上拔时基础位移的差大于前排桩位移与纯上拔时基础位移的差。

同时，比较输电塔基础在水平和竖直方向的承载能力极限，发现输电塔基础在上拔倾斜载荷作用下的极限承载能力由基础水平方向上的位移控制。

本申请实施例还对前述低承台12基础和高承台12基础在不同倾斜载荷作用下的承载能力进行了比较。图6是在载荷倾角为10°时位移曲线图；图7是在载荷倾角为30°时位移曲线图；图8是在载荷倾角为60°时位移曲线图；图9是在载荷倾角为70°时位移曲线图；图10是在载荷倾角为80°时位移曲线图。从图6-图10可知，在载荷倾角较小时，高承台12基础水平方向承载能力远小本实施例提供的低承台12基础，在0°。时载荷相差大约210kn，在30°荷载下，低承台基础在与两种水平分量方向荷载于高承台基础的载荷低承台12基础分别相差180kn和273kn。另外，在倾斜上拔载荷的作用下，随着载荷倾角的增大，高承台12基础与前述的低承台12基础承载能力差距不断增加，30°。载荷时水平极限承载能力相差259kn，占到高承台12基础承载能力的39％，而到80°。倾斜载荷倾角时，二者的载荷相差497.5kn，低承台基础承载能力比高承台基础的承载能力高了89％。在倾斜上拔载荷作用下低承台12基础承载能力更强，也就证明了大倾角的上拔载荷提高了低承台12基础的承载能力。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的但不限于具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。