[发明专利]一种采动区输电铁塔复合防护板基础的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及采煤沉陷区内受到采动影响的输电铁塔复合防护板基础(铁塔独立长柱基础下部增设的复合防护板)的内力计算及其截面设计。 

背景技术

煤炭是我国工业动力的基础，由于煤炭资源的大量开采，造成了大量的采煤沉陷区。另一方面，我国目前正大力推进“变输煤为输电”的政策，造成大量的新建输电线路不可避免的要建设在采煤沉陷区内。目前输电铁塔大量采用的是独立基础，其抵抗地表不均匀沉降变形的能力较弱，造成大量的铁塔基础发生不同程度的竖向不均匀沉降、水平方向的相对位移以及铁塔整体的倾斜，极大的改变了铁塔原有的受力状态，使铁塔面临破坏的威胁，给输电线路的安全稳定运行带来困难。我国近年来已有应用复合防护板基础代替独立基础对上部结构进行采动变形保护的成功实践，但已有的工程实践主要依赖工程经验，对于复合防护板基础的厚度取值及其内力计算以及截面设计均未提出具体可行的方法。因此总体来说，我国关于采动区输电铁塔复合防护板基础的设计和应用仍处于尝试性的阶段，这就为已建和新建的输电线路工程的安全和长期稳定运行埋下了巨大的安全隐患。因此，迫切需要提出一种依据合理、计算方便、且能保证计算精度的设计方法应用于我国采动区输电铁塔复合防护板基础的设计和工程实践。 

发明内容

鉴于已有技术存在的不足，本发面专利的目的是提供一种依据合理、计算过程简便且计算结论满足工程实践需求的采动区输电铁塔复合防护板基础设计方法。 

本发明的目的在于提供一种采动区输电铁塔复合防护板基础的设计方法，该简化设计方法包括复合防护板基础厚度值的确定、基础底部等效净反力的计算、等效板带的划分、板带弯矩的分配以及各板带截面的配筋计算，具体步骤如下： 

(1)按照输电铁塔基础根开的1/451/25确定复合防护板基础的厚度H，单位为m。根据申请人的研究结论(论文“采煤沉陷区输电铁塔复合防护板基础抗变形性能及其板厚取值研究”，发表于中文核心期刊《防灾减灾工程学报》2012年第3期)，防护板基础厚度太小起不到有效保护作用，随着厚度的增大防护作用明显增强，但一般当厚度超过600mm后，保护作用的增幅明显趋于平缓，此后再靠增大复合板的厚度来保护上部铁塔已不现实。此外结合其它多个铁塔(涉及500kV、220kV和110kV等不同电压等级)复合板基础的综合分析，以铁塔根开的1/45～1/25来确定复合防护板基础的厚度，能很好的兼顾经济性和对上部结构的良好保护作用。此外，板厚度不宜小于200mm，不宜大于800mm。具体操作时，若铁塔根开大于等于30m，取基础厚度为根开的1/45，且不大于800mm；若根开小于等于10m，则取基础厚度为根开的1/25，且不小于200mm；若根开位于10m和30m之间，则按线性插值计算基础的厚度。 

(2)由式：计算输电铁塔复合防护板基础在上部独立基础及铁塔结构自重作用下的基底平均净反力σ₀，MPa；其中G_DJ为上部独立基础的总重，kN；∑F_V+∑F_T为上部结构的总重，kN；A为基础底面面积，m²。 

(3)由式和式分别计算大板在x、y方向的计算跨度L_x0、L_y0，其中L_X、L_Y分别为上部基础在x、y方向的根开，m；B_X、B_Y分别为上部基础在x、y方向的宽度，m。 

(4)依据采动区地表变形预计资料，确定工程场地地基土的最大正曲率变形值κ(10^-3/m)，此时假定地基为线弹性地基，当地表变形为曲率变形时，由于地表 变形造成的地基反力的变化值也呈曲率分布。根据竖直方向的静力平衡，基底反力变化值在整个基础长度方向应实现自我平衡，从而可由式计算正曲率变形作用下的基底最大压应力变化值σ₁，MPa；其中：L为基础长度，m；E为地基土的基床系数，MN/m³。然后分别计算和取两者中的较小值作为基底等效平均净反力σ_E，MPa，如果缺乏详细的地表变形预计值，则取进行后续计算。上述系考虑基底发生1/3悬空段时，等效折算而来的平均净反力。