一种用于500kV变电站出线构架的翼缘式基础的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于500kV变电站出线构架的翼缘式基础，与现有技术相比解决了施工难度高、工程量大、工程成本高的缺陷。本发明包括构架钢管人字柱（8），还包括左翼缘（1）、左杯口基础（2）、中腹连接块（3）、右杯口基础（4）和右翼缘（5），所述的左杯口基础（2）上设有左杯口（6），所述的右杯口基础（4）上设有右杯口（7），所述的左翼缘（1）、左杯口基础（2）、中腹连接块（3）、右杯口基础（4）和右翼缘（5）依次连接并为混凝土整体结构，所述的构架钢管人字柱（8）分别固定在左杯口（6）和右杯口（7）内。本发明形成整体受力、受力合理、节省了材料、提高了施工效率。
【专利说明】—种用于500kV变电站出线构架的翼缘式基础
【技术领域】
[0001]本发明涉及变电站构架基础【技术领域】，具体来说是一种用于500kV变电站出线构架的翼缘式基础。
【背景技术】
[0002]目前500kV变电站出线构架拉力通常≤50kN，出线构架的高度在24m左右。通过计算一般出线构架人字柱的上拔力在1000kN以上，受压力略大于上拔力。如图3所示，现有技术中的500kV出线构架基础采用两个独立的杯口基础，人字柱分别插入两杯口基础内，两个基础分别受压和受拉。当采用两个独立的杯口基础时，基础尺寸大小通常由上拔力控制，在不考虑地下水浮力的情况下，基础大小一般应在长为5.0m、宽为5.0m、埋深为3.0m以上。
[0003]因此，常规的500kV变电站出线构架基础的尺寸和埋深较大，造成基坑开挖工程量大。在出线构架梁单侧受力的情况下，两个基础需分别抵抗受力，通常两个基础一个受压另一个抗拔，基础大小通常由内侧人字柱的上拔力控制，基础尺寸通常较大、混凝土受力未得到充分发挥。并且现有技术中的基础体积较大，模板施工、钢筋绑扎、混凝土浇注等环节均费工费量，施工较为困难。深基坑开挖也对附近的道路、设备基础地基持力层造成不利影响，导致周边构筑物地基处理工程量增大。如何开发出一种成本低廉、可靠性高、施工难度低的构架基础已经成为急需解决的技术问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决现有技术中施工难度高、工程量大、工程成本高的缺陷，提供一种用于500kV变电站出线构架的翼缘式基础来解决上述问题。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0006]一种用于500kV变电站出线构架的翼缘式基础，包括构架钢管人字柱，还包括左翼缘、左杯口基础、中腹连接块、右杯口基础和右翼缘，所述的左杯口基础上设有左杯口，所述的右杯口基础上设有右杯口，所述的左翼缘、左杯口基础、中腹连接块、右杯口基础和右翼缘依次连接并为混凝土整体结构，所述的构架钢管人字柱分别固定在左杯口和右杯口内。
[0007]还包括人字柱保护帽，所述的人字柱保护帽安装在左杯口或右杯口上。
[0008]所述的构架钢管人字柱通过混凝土分别固定在左杯口和右杯口内。
[0009]还包括垫层，所述的垫层通过混凝土安装在左翼缘、左杯口基础、中腹连接块、右杯口基础和右翼缘的下方。
[0010]所述的左翼缘和右翼缘的长均为1.5米、宽均为4.6米、高均为0.9米，所述的左杯口基础和右杯口基础的长均为2.3米、宽均为2.2米、高均为2.2米，所述的中腹连接块的长为2.9米、宽为2.2米、高为1.5米。
[0011]所述的垫层的高为0.1米。[0012]有益效果
[0013]本发明的一种用于500kV变电站出线构架的翼缘式基础，与现有技术相比整个基础形成整体受力、受力合理、节省了材料、提高了施工效率。本发明通过中腹连接块将两个杯口基础联系起来，形成一整体式基础，借鉴了 H型钢“重两端轻中部”的结构特点，贴合了人字柱2个柱脚一拉一压的受力特点，达到人字柱2个柱脚联合受力的特征。通过翼缘加大面积和其上部土体重量，承受人字柱一端较大的拉力。本发明整体性强、刚度大，基础主要抗压和抗拔依靠两端部的翼缘部分，分配了人字柱受力中心，抗压和抗拔能力较两独立基础增加一倍以上，且中 间的中腹连接块及其上部土体也参与整体受力，基础整体的抗倾覆性能和单个基础相比大为改善。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的结构主视图
[0015]图2为本发明的俯视结构示意图
[0016]图3为现有技术中的构架基础结构示意图
[0017]其中，1-左翼缘、2-左杯口基础、3-中腹连接块、4-右杯口基础、5-右翼缘、6_左杯口、7-右杯口、8_构架钢管人字柱、9-人字柱保护帽、10-地面、11-垫层。
【具体实施方式】
[0018]为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下:
[0019]如图3所示，现有技术中对构架钢管人字柱的支撑采用两个杯口基础进行支撑，分开独立支撑。在500kV变电站中，构架基础需要满足500kV变电站构架的相关标准和需要:构架安全等级为一级，结构重要性系数为1.1 ;站址区50年一遇基本风压:0.20~0.45kN/m2 ;地震基本烈度为6~7度，设计基本地震加速度为0.05g~0.1Og ;构架导线最大水平张力≤60kN ;天然地基承载力≥180kpa。还需要依据一些规范、规程计算出500kV出线导线荷载、构架风荷载、人字柱风荷载、端撑人字柱风荷载、构架梁风荷载、地线柱风荷载等，然后设计出与之符合的构架基础以满足需要。若要满足以上各项标准和需要，采用图3所示的现有技术中杯口基础，则相关数据指标如下:
[0020]基础大小:5.0 X 5.0m,埋深-3.2m
[0021]基础所受最大压力(标准组合):Nk=1173kN，Vk=119kN，Mk=24kN.m
[0022]基础所受最大拉力(基本组合):N=1280kN，V=132kN, M=33kN.m
[0023]其中:承载力验算:
[0024]fa=180+ (3.2-0.5) X1.0X 18=229kPa
[0025]Pk= (Fk+Gk) /A= (1173+1632) / (5.0X 5.0)=112kPa < fa/1.l=208kPa，满足要求。
[0026]e=Mk/Nk= (24+119 X 2.9)/ (1173+1632) =0.132 < 5.0/6=0.83
[0027]Pkmax= (Fk+Gk)/A+Mk/W= (1173 + 1632)/(5.0X 5.0) +6 X (24+119X2.9)/(5.0X5.02) =
[0028]130kPa < 1.2fa/l.l=250kPa，满足要求。
[0029]抗拔验算:[0030](G+GO) /KG= (23 X 38.34+18 X 41.66)/1.0=1632 > 1.1T=L I X 1280=1408
[0031]kN，满足要求。
[0032]抗倾覆验算:
[0033]倾覆弯矩:Μ1=33+132Χ2.9+1280X2.5=3616kN.m
[0034]抗倾覆弯矩:M2=(23X38.34+18X41.66) X 2.5=4079 > 1.1 X 3616=3978kN.m，满足要求。
[0035]因此，常规500kV变电站出线构架基础的尺寸和埋深较大，造成基坑开挖工程量大。
[0036]如图1和图2所示，本发明所述的一种用于500kV变电站出线构架的翼缘式基础，包括构架钢管人字柱8,构架钢管人字柱8为变电站的出线构架钢管,形状为人字形,为地线、电线作为引线支撑。还包括左翼缘1、左杯口基础2、中腹连接块3、右杯口基础4和右翼缘5，左翼缘1、中腹连接块3和右翼缘5类似于H型钢的性能，具有重两端轻中部的特点。左杯口基础2上设有左杯口 6，右杯口基础4上设有右杯口 7，左杯口 6和右杯口 7分别用来固定安装构架钢管人字柱8的。左翼缘1、左杯口基础2、中腹连接块3、右杯口基础4和右翼缘5依次连接并为混凝土整体结构，利用配筋直接浇灌混凝土成形，形成一个整体。构架钢管人字柱8分别固定在左杯口 6和右杯口 7内，这样便形成了针对构架钢管人字柱8的基础固定。通过这种固定方式，实现了构架钢管人字柱8的基础整体布置。贴合构架钢管人字柱8两个柱脚一拉一压的受力特点，达到构架钢管人字柱8两个柱脚联合受力的特征。在这个基础中，左杯口基础2和右杯口基础4针对构架钢管人字柱8的作用力，通过配筋将作用力传递到左翼缘I和右翼缘5上。
[0037]构架钢管人字柱8可以通过混凝土分别固定在左杯口 6和右杯口 7内，直接在左杯口 6和右杯口 7内浇灌混凝土即可，即简单又方便。为了对构架钢管人字柱8与左杯口6和右杯口 7的交接处进行保护，还可以包括人字柱保护帽9。人字柱保护帽9安装在左杯口 6或右杯口 7上，可以为套在构架钢管人字柱8上的塑料或橡胶套子，也可以为混凝土保护帽，直接在构架钢管人字柱8的柱脚上进行灌缝，对柱脚进行保护。在施工过程中，为了更方便的制作或安装固定本基础，还可以包括垫层11，垫层11通过混凝土安装在左翼缘1、左杯口基础2、中腹连接块3、右杯口基础4和右翼缘5的下方。在施工过程中先用混凝土在土质环境上浇灌出垫层11，再在上面浇灌混凝土固定本基础即可。
[0038]为了满足500kV变电站出线构架的相关指标和要求，左翼缘I和右翼缘5的尺寸一样，其长均为1.5米、宽均为4.6米、高均为0.9米。左杯口基础2和右杯口基础4的尺寸一样，其长均为2.3米、宽均为2.2米、高均为2.2米。中腹连接块3长为2.9米、宽为
2.2米、高为1.5米。垫层11的高为0.1米。以上长、宽、高是把水平方向的棱的长度作为长，把前后方向棱的长度作为宽，竖着的棱的长度作为高。本基础的大小为10.5X4.6m，埋深-2.5m。其中，承载力验算:
[0039]Flk=-978kN, Vlk=IOlkN, Mlk=25kN.m ；F2k=1173kN, V2k=119kN, M2k=24kN.m ；
[0040]通过转化，Fk=195kN,Mk=6083kN.m, Gk=1588kN
[0041]fa=180+(2.5-0.5) X 1.0 X 18=216kPa
[0042]e=Mk/Nk=6083/(195+1588)=3.412 > 10.5/6=1.75
[0043]Pkmax=2 (Fk+Gk) /31a=2 X (195 + 1588)/(4.014X2.2 + 1.5X4.6) =227kPa< 1.2fa/l.l=236kPa，满足要求。
[0044]抗倾覆验算:Fl=-1280kN，Vl=132kN,Ml=33kN.m ；F2=1519kN, V2=154kN,M2=31kN.m
[0045]倾覆弯矩:M1=1280X7.73+132X2.2+33-1519X2.57+154X2.2+31=6684kN.m 抗倾覆弯矩:M2=(23X44.25+18X31.50) X5.25/1.0=8320>1.1 X6684=7352kN.m，满足要求。
[0046]配筋计算:
[0047]变阶处弯矩:M’=1280 X 4.03+132 X 2.2+33=5482kN.m
[0048]AS=Mj /(0.9fyh0)=11669m2
[0049]选用直径20mm钢筋0110mm,两排。
[0050]本发明的翼缘式基础与现有技术中的杯口基础，以500kV变电站出线构架为准，相比如表1所示。
[0051]表1
[0052]
【权利要求】
1.一种用于500kV变电站出线构架的翼缘式基础，包括构架钢管人字柱(8)，其特征在于:还包括左翼缘(I)、左杯口基础(2)、中腹连接块(3)、右杯口基础(4)和右翼缘(5)，所述的左杯口基础(2 )上设有左杯口( 6 )，所述的右杯口基础(4 )上设有右杯口( 7 )，所述的左翼缘(I)、左杯口基础(2 )、中腹连接块(3 )、右杯口基础(4 )和右翼缘(5 )依次连接并为混凝土整体结构，所述的构架钢管人字柱(8)分别固定在左杯口(6)和右杯口(7)内。
2.根据权利要求1所述的一种用于500kV变电站出线构架的翼缘式基础，其特征在于:还包括人字柱保护帽(9)，所述的人字柱保护帽(9)安装在左杯口(6)或右杯口(7)上。
3.根据权利要求1所述的一种用于500kV变电站出线构架的翼缘式基础，其特征在于:所述的构架钢管人字柱(8)通过混凝土分别固定在左杯口(6)和右杯口(7)内。
4.根据权利要求1所述的一种用于500kV变电站出线构架的翼缘式基础，其特征在于:还包括垫层(11)，所述的垫层(11)通过混凝土安装在左翼缘(I)、左杯口基础(2)、中腹连接块(3)、右杯口基础(4)和右翼缘(5)的下方。
5.根据权利要求1所述的一种用于500kV变电站出线构架的翼缘式基础，其特征在于:所述的左翼缘(I)和右翼缘(5)的长均为1.5米、宽均为4.6米、高均为0.9米，所述的左杯口基础(2)和右杯口基础(4)的长均为2.3米、宽均为2.2米、高均为2.2米，所述的中腹连接块(3)的长为2.9米、宽为2.2米、高为1.5米。
6.根据权利要求4所述的一种用于500kV变电站出线构架的翼缘式基础，其特征在于:所述的垫层(11)的高为0.1米。
【文档编号】E02D27/42GK103696434SQ201410011237
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】邱新刚, 孔宪扬, 张龙骧, 谢登科, 尹凌, 严鹏飞, 龚金凤, 姚秦生 申请人:中国能源建设集团安徽省电力设计院