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        某城市道路路堤邊坡高壓鐵塔傾斜的處治

        2012-09-25 09:18:38宋博文丁茂瑞
        城市道橋與防洪 2012年6期
        關(guān)鍵詞:塔基鐵塔路堤

        宋博文,丁茂瑞

        (深圳市交通公用設(shè)施建設(shè)中心,廣東 深圳518040)

        1 工程概況

        深圳市梅龍大道由梅林至龍華城市快速路、觀瀾河河道整治工程及華昌線10 kV高壓鐵塔遷改工程組成,為便于富士康廠區(qū)建設(shè),工程施工順序為先遷改10 kV華昌線高壓鐵塔,再進行觀瀾河河道整治,最后進行梅林至龍華城市快速路的施工。

        10 kV華昌線遷改工程的鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計均為摩擦樁,施工方法為先填土,再進行摩擦樁樁基、承臺施工,后進行塔身安裝;其中8#塔基位于梅龍大道高路堤邊坡上,快速路完工后觀測發(fā)現(xiàn)塔頂向外側(cè)傾斜約 1 m(傾角 5°),存在安全隱患,需處治(見圖 1)。

        圖1 梅龍大道高路堤斷面圖

        2 原因分析

        因為整治河道造成承臺周圍土體流失,加上道路施工完成后產(chǎn)生的重荷,使得承臺兩側(cè)的土壓力差很大,導(dǎo)致8#塔基傾斜。

        3 處治方案

        由于華昌線先行供電,梅龍大道已建成通車,8#塔基的處治不得影響正常供電及道路的正常交通,經(jīng)方案比選,決定采取錨索糾偏的方案,即在8#塔基承臺外側(cè)新建一擋土墻(地錨)作為錨索的固定端,在道路中央隔離帶設(shè)一錨墻作為錨索的張拉端,通過頂管將錨索橫穿道路,用4根錨索將錨墻與擋墻連接在一起,實現(xiàn)塔基的糾偏。為確保糾偏加固后,道路路基邊坡的穩(wěn)定,對鐵塔周邊邊坡采取錨桿支護(見圖2)。

        圖2 處治方案圖

        4 設(shè)計計算

        4.1 土壓力計算

        已知:承臺高:1.5 m;承臺寬:5.0 m; 樁徑:1.0 m ;樁長:18 m;

        路邊距樁的水平距:4.5 m;路邊坡高為3.5 m;承臺邊坡高度:7.5 m;

        土層為回填土,r=18 kN/m3;取不利情況 c=0;q車=20 kN/m2。

        (1)將路邊坡高度范圍內(nèi)土壓力,換算成堆載計算:

        q堆=r h=18×3.5=63(kN/m2)

        q=q堆+q車=63+20=83(kN/m2)

        附加載產(chǎn)生的水平力為:F1=q s=83×(7.5-4.5)×2=498(kN)

        (2)樁側(cè)壓力,根據(jù)土壓力計算公式:

        e=σK—2 c K

        σ2=r h2=18×1.5=27(kN/m2)σ3=r h3=18×7.5=135(kN/m2)σ=(σ2+σ3)/2=81(kN/m2)

        水平力:F2=n×e×d×h2=2×81×1×7.5=1 215(kN)

        4.2 風(fēng)荷載計算

        已知:塔高:21 m; 塔底徑:1.6 m; 塔頂徑:1.2 m。

        根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2001》計算公式:Wx=βUsUzW0,選取地面粗糙度 B,按 100 a 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)考慮,W0=0.9 kN/m2。

        根據(jù)荷載規(guī)范表7.3.1,Us=1.2

        根據(jù)荷載規(guī)范表7.2.1,Uz=1.25(取20 m高)根據(jù)荷載規(guī)范 7.4.2,β=1+ξvΦ/Uz

        根據(jù)荷載規(guī)范附錄,E:T1=0.013H=0.013×21=0.273

        根據(jù)荷載規(guī)范表7.4.4,調(diào)整系數(shù)Θv=1.25,v=1.25×0.79=0.99

        根據(jù)荷載規(guī)范附錄,F(xiàn):Φ=1.0

        β=1+ξvΦ/Uz=1+1.79×0.99/1.25=2.42

        Wx=βUsUzW0=2.42×1.2×1.25×0.9=3.27(kN/m2)

        水平風(fēng)力 F3=3.27×(1.6+1.2)/2×21=96.14(kN)

        4.3 錨索承受的合力

        基本組合設(shè)計值:

        F (拉)=1.2F1+1.4F2+0.64F3=1.2×498+1.4×1 215+1.4×96×0.6=2 379(kN)

        選取4根5s15.2鋼絞線:

        f拉=1 220 N/mm2,S=139 mm2

        F (抗)=n×S×f=4×5×139×1 220/1 000=3 392(kN)>2 379 kN,滿足要求。

        5 擋墻(地錨)設(shè)計

        擋板截面取b=1 500 mm,h=350 mm

        5.1 受力筋計算

        M=F×l=1 190×0.05=60(kN·m)

        As=M/f/h0=600 000 00/300/310=645(mm2)<0.002b×h=0.002×1 500×350=1 050(mm2)

        取截面外側(cè)配筋 Φ14@200(As=1 232 mm2),內(nèi)側(cè)配筋和分布筋為Φ14@200。

        5.2 受剪截面驗算

        (1) 根據(jù) 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB 50010-2002)7.5.1:

        V=F(拉)/2=1 260(kN)<0.25β×f×b×h0=0.25×1×1 500× 310=1 383(kN)

        (2)根據(jù)混凝土規(guī)范7.5.4:

        V=1.75/(λ+1)+1.25×f×h0×As/s>1 260(kN)As/s>7

        截面配箍筋 Φ16@200(As/s=8)

        6 錨墻設(shè)計

        取覆土高度為1.5 m;填土c=0;Φ=0;地錨取截面長8 m;深3.5 m;厚0.4 m。土錨受到的被動土壓力為:

        根據(jù)土壓力計算公式: e=σK—2c K其中: σ1=rh1+q=18×1.5+20=47(kN/m2)

        σ2=rh2+q=18×5+20=110(kN/m2)σ3=(rh1+rh2)/2=58.5(kN/m2)σ=(σ1+σ2)/2=78.5(kN/m2)K=tan2(45°+φ/2)e=σ=78.5 kN/m2

        按單向板計算,取1m板帶,根據(jù)《實用建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》:

        Mmax=

        =110×3.5×3.5/6×[2×0.73×0.73×0.73-0.43×1.43]/(0.57×0.57)=113(kN·m)

        As=M/f×h0=113×1 000×1 000/300/360=1 046(mm2)

        截面配筋為:Φ16@150(As=1 242mm2)

        內(nèi)側(cè)筋和分布筋:Φ14@150

        水平力:F=e×b×H=78.5×8×3.5=2 198(kN)>F1+F2+F3+F4=1 999(kN),滿足要求。

        傾覆力矩為:M=F×h=1 999×1.25=2 498.75(kN·m)(h為拉索合力點到地錨底的距離)

        抗傾覆力矩:

        M1=σ3×b×H×H/3+q×b×H×H/2=58.5×8×3.5×3.5/3+20×8×3.5×3.5/2=2 891(kN·m)>2 498.75(kN·m),滿足要求。

        錨索預(yù)張拉力:每束預(yù)張拉力為:0.6×1 999/4=300(kN)

        7 結(jié)語

        該方案較好地解決了高壓鐵塔傾斜的糾偏問題,消除了安全隱患,為類似工程的處治提供了借鑒;其經(jīng)濟優(yōu)點較明顯,技術(shù)優(yōu)點是較好地解決了在道路通車條件下的結(jié)構(gòu)加固問題。

        [1]GB50009-2001,建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

        [2]GB 50010-2002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

        [3]國振喜,張樹義主編.實用建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊[M].

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