露头高度对掏挖基础抗倾覆稳定性影响分析.docxVIP

文章编号：１６７１－８８４４（２０１１）Ｓ１－０１９６－０５露头高度对掏挖基础抗倾覆稳定性影响分析丁士君，程永锋，鲁先龙（中国电力科学研究院工程力学研究所，北京１００１９２）摘要：在山地场地和为提高导线悬挂高度条件下，高露头基础与常规基础比较，更容易发生倾覆失稳。建立了掏挖基础抗倾覆稳定平衡方程，根据不同露头高度基础在倾覆弯矩和水平荷载作用工况下的载荷试验结果，分析了掏挖基础承载特性和倾覆转动中心位置的变化规律．并将试验结果分析和理论研究相结合，研究了不同露头高度和埋置深度对掏挖基础抗倾覆稳定性和基础水平承载力的影响，表明露头越高掏挖基础抗倾覆能力越低．关键词：输电线路；露头高度；抗倾覆稳定性；水平承载力中图分类号：ＴＵ４文献标志码：ＡＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｏｕｔｃｒｏｐｈｅｉｇｈｔｏｎｏｖｅｒｔｕｒｎｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｄｕｇｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓＤＩＮＧＳｈｉｊｕｎ，ＣＨＥＮＧＹｏｎｇｆｅｎｇ，ＬＵＸｉａｎｌｏｎｇ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｃａｓｅｏｆｍｏｕｎｔａｉｎａｒｅａａｎｄｅｎｈａｎｃｉｎｇｏｆｃｏｎｄｕｃｔｏｒｈａｎｇｉｎｇｈｅｉｇｈｔ，Ｔｈｅｈｉｇｈｅｒｏｕｔｃｒｏｐｄｕｇｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓｍｏｒｅｅａｓｉｌｙｏｖｅｒｔｕｒｎａｎｄｌｏｓｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｂａｌａｎｃｅｅｑｕａｔｉｏｎｏｆｄｕｇｆｏｕｎｄａｔｉｏｎａｇａｉｎｓｔｏｖｅｒｔｕｒｎｉｎｇｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｌｏａｄｉｎｇｔｅｓｔｒｅ－ｓｕｌｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｕｔｃｒｏｐ－ｈｅｉｇｈｔｄｕｇｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓｉｎｏｖｅｒｔｕｒｎｉｎｇｍｏｍｅｎｔａｎｄｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｌｏａｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｖａｒｉａｔｉｏｎｒｅｇｕｌａｒｉｔｙｏｆｏｖｅｒｔｕｒｎｉｎｇｒｏｔａｔｉｏｎａｘｉｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎｄｃｏｍｂｉ－ｎａｔｉｏｎｏｆｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈ，ｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｕｔｃｒｏｐｈｅｉｇｈｔａｎｄｅｍｂｅｄｄｅｄｄｅｐｔｈｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｏｖｅｒｔｕｒｎｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｄｕｇｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｈｉｇｈｅｒｏｕｔｃｒｏｐｄｕｇｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｉｓ，ｔｈｅｌｏｗｅｒｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｉｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｓ；ｏｕｔｃｒｏｐｈｅｉｇｈｔ；ｏｖｅｒｔｕｒｎｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ随着我国经济社会和电网建设的发展，线路走廊条件越来越复杂．在山区，需根据地形、地质、自然环境等条件，采用新的斜坡地形杆塔基础工程技术方案，适时选择采用高露头基础；在华东、华南等地区，土地资源更显珍贵，要求线路走廊更窄，档距更大，跨越高度更高，需利用高露头基础作为提高导线悬挂高度的措施之一，以提高土地的使用效率［１－３］．在一般杆塔基础设计中，抗拔稳定性是控制条件，而对于高露头基础无论上拔工况还是下压工况，抗倾覆稳定性是其设计控制条件之一［４］．本文采用理论分析与试验研究相结合，分析露头高度对掏挖基础抗倾覆稳定性的影响．分析模型和平衡关系的建立原状土掏挖基础抵抗倾覆弯矩作用一般情况下主要依靠３部分，其分析模型见图１．以基础立柱与扩大端交汇面为分析平面，建立平衡关系如下：１作者简介：丁士君，男，工程师，从事电力土建结构的研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｉｎｇｓｊ＠ｅｐｒｉ．ｓｇｃｃ．ｃｏｍ．ｃｎ．５πＤ３ｑａＭＤ＝３２式中：ｍ为地基系数，ｋＮ／ｍ４；ｄ和Ｄ分别为基础立柱和扩大端圆柱横截面直径，ｄ０和Ｄ０为相应计算直径［４］，当实际直径ｄ≤１．０ｍ时，ｄ＝０．９×０（１．５ｄ＋０．５），否则ｄ０＝０．９（ｄ＋１．０），ｄ０亦按此原则取值；ω为计算状态倾覆转动角，ｒａｄ；ｑａ为扩大端最大竖向压力值与最小竖向压力值之差，是基础底部和抗拔压力的综合取值，ｋＰａ．图１掏挖基础倾覆极限状态分析示意图（１）Ｍ０＋ＴＨ·ｈ１＝ＭＨ１＋ＭＨ２＋ＭＤ式中：Ｍ０为基础立柱地表处横截面作用弯矩，ｋＮ·ｍ；ＴＨ为基础立柱地表处横截面水平作用荷载，ｋＮ；ＭＨ１为立柱水平抗力产生的抵抗弯矩，ｋＮ·ｍ；ＭＨ２为扩底端侧壁水平