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        大高差塔位優(yōu)化處理方案的應(yīng)用研究
        ——以±800kV直流輸電工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為例

        2016-08-10 03:08:05張李黎趙鑫李世鳴
        大科技 2016年28期
        關(guān)鍵詞:塔架高差坡向

        張李黎 趙鑫 李世鳴

        (中國能源建設(shè)集團(tuán)安徽省電力設(shè)計(jì)院安徽合肥230022)

        大高差塔位優(yōu)化處理方案的應(yīng)用研究
        ——以±800kV直流輸電工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為例

        張李黎 趙鑫 李世鳴

        (中國能源建設(shè)集團(tuán)安徽省電力設(shè)計(jì)院安徽合肥230022)

        本文以±800kV直流輸電工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為例為例,現(xiàn)分別取典型直線、轉(zhuǎn)角塔的坡度、根開等數(shù)據(jù),分析在不同地勢(shì)坡度時(shí)的級(jí)差和露頭尺寸,給出了帶斜柱樁基礎(chǔ)、單柱斜塔架、帶拉桿支撐的單柱塔架等陡峭山區(qū)塔位處理方案。

        大高差塔位;坡度;帶斜柱樁基礎(chǔ);單柱斜塔架;帶拉桿支撐的單柱塔架;處理方案

        1 不同地形條件下坡度與塔腿的高差關(guān)系

        要形成大高差塔位的處理方案,就得先明確塔位坡度與塔腿的高差關(guān)系。線路走向往往可能與山坡走勢(shì)形成任意夾角,但總可以由兩種極端情況來進(jìn)行劃分:①線路與山坡橫向平行,反映到塔腿上為左右兩兩不等高(鐵塔順坡向布置);②線路與山坡橫向成45°夾角,反映到塔腿上為對(duì)角線與山坡縱向平行,對(duì)角線塔腿形成最大高差(鐵塔45°坡向布置)。

        根據(jù)以往±800kV直流輸電工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)分別取典型直線、轉(zhuǎn)角塔的坡度、根開等數(shù)據(jù),分析在不同地勢(shì)坡度時(shí)的級(jí)差和露頭尺寸。

        表1 不同坡度對(duì)應(yīng)塔腿高度差(桿塔順坡向布置)

        1.1 當(dāng)坡度≤30°時(shí)

        從上述圖表可以看出,當(dāng)坡度≤30°時(shí),鐵塔在順坡向布置時(shí),要求直線塔塔腿最大高差一般在10m以內(nèi),轉(zhuǎn)角塔在12m左右。通常,我們正是遵循這樣的關(guān)系來設(shè)計(jì)鐵塔長短腿的,將直線塔塔腿的最大級(jí)差一般控制在10m以內(nèi),轉(zhuǎn)角塔控制在12m以內(nèi)。但當(dāng)坡度>30°時(shí),由于塔腿最大高差大幅增加,50°時(shí)達(dá)到24m左右,對(duì)于這樣的高差若仍然采用高低腿處理已經(jīng)不能滿足要求,只能對(duì)塔位的布置進(jìn)行處理。

        1.2 當(dāng)鐵塔沿山坡45°方向布置時(shí)

        圖1 直線塔順坡向布置時(shí)高度差

        圖2 轉(zhuǎn)角塔順坡向布置時(shí)高度差

        同樣可得當(dāng)鐵塔沿山坡45°方向布置時(shí),不同坡度對(duì)應(yīng)的塔腿高差,見表1、圖1~2所示。

        從以上圖表可以看出,當(dāng)坡度≤30°時(shí),鐵塔在45°坡向布置時(shí),要求直線塔塔腿高度差一般在13m以內(nèi),轉(zhuǎn)角塔則在14m左右。顯然,按照順坡30°所設(shè)計(jì)的鐵塔此時(shí)仍然可以通過配合使用高低主柱基礎(chǔ)來滿足地形的需要。但當(dāng)坡度>30°時(shí),塔腿高差也將大幅增加,50°時(shí)將達(dá)到34m左右,這樣的高度同樣早已不適合采用高低腿布置,而是和順坡向布置一樣,需要對(duì)塔位進(jìn)行處理。

        2 帶斜柱樁基礎(chǔ)方案

        在陡峭山區(qū)多采用挖孔樁基礎(chǔ),這種基礎(chǔ)型式可以充分利用原狀土承載力高、變形小的優(yōu)點(diǎn),施工過程中避免了大開挖,減少了對(duì)環(huán)境的破壞,避免了對(duì)原狀土的過分?jǐn)_動(dòng),從而大幅度提高基礎(chǔ)抗拔力。

        當(dāng)?shù)貏?shì)陡峭出現(xiàn)較大露出時(shí),在塔腿處水平力作用下,在基礎(chǔ)底部產(chǎn)生較大彎矩,會(huì)對(duì)基礎(chǔ)抗拔造成很大影響。現(xiàn)將基礎(chǔ)主柱上部做成斜柱型式,如圖3所示。

        圖3 帶斜柱樁基礎(chǔ)型式

        該處理方案的最大優(yōu)點(diǎn)是采用基礎(chǔ)柱頂斜柱,有效的減小了水平作用力對(duì)基礎(chǔ)承載力的影響,從而減小了基礎(chǔ)尺寸和材料耗量。缺點(diǎn)是基礎(chǔ)主柱頂部斜柱的支模和混凝土澆筑甚為困難。

        3 單柱斜塔架

        所謂單樁斜塔是指塔架頂部形心和底部形心的連線不與地面垂直,塔架軸心通常沿著塔腿主材方向傾斜。該方案吸取了帶斜柱樁基礎(chǔ)方案的優(yōu)點(diǎn),同時(shí),為了避免斜柱的支模和混凝土澆筑困難而將斜柱部分改為鋼結(jié)構(gòu)塔架,有效的結(jié)合了單柱塔架和混凝土斜柱的優(yōu)點(diǎn),如圖4所示。

        圖4 單樁斜塔架

        4 帶拉桿支撐的單柱塔架

        對(duì)于直線塔,由于垂直力、水平力均不是很大,采用單樁塔架可以滿足強(qiáng)度和剛度要求。但對(duì)于轉(zhuǎn)角度數(shù)較大的轉(zhuǎn)角塔,在鐵塔塔腿根部存在相對(duì)較大的水平力,當(dāng)塔架承受如此大的水平力時(shí),會(huì)產(chǎn)生較大的側(cè)向位移,影響塔架的整體承載力,甚至?xí)?dǎo)致塔架的破壞?,F(xiàn)在鋼塔架上設(shè)置側(cè)向支撐,水平力可以通過支撐直接傳遞到基礎(chǔ)中。帶支撐單樁塔架如圖5所示。

        對(duì)鋼塔架進(jìn)行壓彎和拉彎計(jì)算,可知鋼塔架自身位移對(duì)輸電鐵塔主材應(yīng)力的影響較大。當(dāng)不設(shè)置支撐時(shí),最短腿邊塔身主材應(yīng)力大幅增大,會(huì)導(dǎo)致桿件承載力不夠,出現(xiàn)破壞情況;同時(shí),支撐在壓彎模式時(shí)作用明顯,從計(jì)算結(jié)果得知此時(shí)支撐承受的為拉力,而在拉彎模式中,鋼支撐中應(yīng)力較小,且此時(shí)有無支撐對(duì)主材應(yīng)力影響很小。因此可以判定支撐在受荷過程中主要起拉桿作用,故在設(shè)計(jì)支撐時(shí),可以只設(shè)置拉桿作為支撐型式。

        圖5 帶支撐單樁塔架

        本工程線路在地勢(shì)較為陡峭,以巖石為主的山區(qū)。設(shè)計(jì)鋼塔架支撐時(shí),可以考慮設(shè)置巖石嵌固錨桿來作為支撐。具體需要采用何種規(guī)格錨桿,需要通過具體計(jì)算確定。錨桿與前文介紹過的鋼桁架支撐相比,不僅制作方便、布置靈活,而且施工方便,造價(jià)便宜,具有很好的經(jīng)濟(jì)性。

        5 小結(jié)

        根據(jù)上述分析,給出了陡峭山區(qū)塔位處理方案(見表2)。

        表2

        [1]《±800kV直流架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50790-2013).

        [2]《架空輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(DL/T5219-2014).

        [3]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2011).

        [4]胡再強(qiáng),王軍星,劉蘭蘭,焦黎杰.褥墊層作用下復(fù)合地基抗震性能有限元分析[J].巖土力學(xué),2008(S1).

        [5]高會(huì)強(qiáng).水泥攪拌樁復(fù)合地基褥墊層作用的三維有限元分析[J].廣東土木與建筑,2007(10).

        [6]鮑鵬,姜忻良,盛桂琳.勁性攪拌樁復(fù)合地基承載性能靜動(dòng)力分析[J].巖土力學(xué),2007(01).

        [7]曹明.剛性樁復(fù)合地基工程性狀的數(shù)值分析[J].工業(yè)建筑,2006(S1).

        [8]鄭剛,劉雙菊,伍止超.不同厚度褥墊層剛性樁復(fù)合地基工作特性研究[J].巖土力學(xué),2006(08).

        [9]范福平,王衛(wèi)英,劉延春,尹彥偉,潘永戰(zhàn).上部結(jié)構(gòu)-基礎(chǔ)-地基相互作用問題分析[J].青島理工大學(xué)學(xué)報(bào),2006(02).

        [10]林文強(qiáng),夏旭陽,陳延猛.剛?cè)針稄?fù)合地基加固軟基樁土應(yīng)力對(duì)比試驗(yàn)研究[J].水運(yùn)工程,2005(07).

        [11]周龍翔,童華煒,王夢(mèng)恕,張頂立.復(fù)合地基褥墊層的作用及其最小厚度的確定[J].巖土工程學(xué)報(bào),2005(07).

        TM753

        A

        1004-7344(2016)28-0067-02

        2016-9-20

        張李黎(1985-),女,安徽淮南人,土建工程師,碩士,研究方向?yàn)檩斪冸姽こ探Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。

        趙鑫(1983-),男,河北吳橋人,土建工程師,碩士,研究方向?yàn)樗碗娋€路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。

        李世鳴(1982-),男,河南濮陽人,土建工程師,碩士,研究方向?yàn)樗碗娋€路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。

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