变分解法对输电杆塔回填土体基础上拔角的研究

根据《架空输电线路基础设计技术规程》(DL/T5219-2014)[1],回填土基础土按照"土重法"计算,发生上拔破坏时,上拔角按照经验值确定存在一定理论缺陷;通过变分法原理,建立静力学平衡方程,结合相应边界条件,得到回填土基础上拔破坏面基本方程以及滑裂面上正应力方程,相应获得输电线路回填土基础土体上拔极限承载力理论计算公式;再根据该理论计算,分析了内摩擦角、黏聚力、基础埋深对计算上拔角以及上拔极限承载力的影响,指出了"土重法"计算回填土基础上拔承载力时存在的问题。     

输电线路原状土基础抗拔极限承载力计算

根据经典土力学极限平衡状态下土微元体静力平衡方程式、Mohr-Cou lomb屈服准则和滑移线场理论,建立了输电线路原状土杆塔基础上拔极限平衡状态时滑动面上的应力分布基本方程式,并根据有关文献成果引入土体破裂面方程和边界条件假设,得到了输电线路原状土基础土体滑裂面抗拔极限承载力理论计算公式。通过该理论计算结果与《架空送电线路基础设计技术规定》“剪切法”计算结果的对比分析,指出了“剪切法”计算原状土基础上拔承载力时存在的问题,并给出了输电线路原状土基础抗拔极限承载力理论计算公式。     

上覆浅层黏土的嵌固式岩石基础上拔试验研究

针对西南地区典型上覆浅层黏土岩石地基,进行现场真型嵌固式岩石基础上拔试验,得到基础上拔荷载-位移曲线、上拔荷载-基础边缘土体隆起位移曲线及水平荷载-位移曲线,分析了岩石基础的承载力特性及地基岩土体的破坏特征;根据试验上拔极限承载力,反推出考虑上覆浅层黏土岩石等代极限抗剪强度取值,并采用极限平衡理论验算基础的稳定性,得出与现场试验结果基本吻合的结论。同时,通过与三种常规基础进行技术经济指标比较分析,得出嵌固式岩石基础经济效益优势明显且对自然环境影响破坏小,属于经济、环保型基础,用于西南山区岩石地基的输电线路中可行。     

强风化凝灰岩地质条件下岩石锚杆基础试验研究

针对玉环变—乐清变500 kV双回输电线路工程大跨越塔建设面临的强风化凝灰岩地质条件,进行了9组单锚基础和6组群锚基础的竖向上拔静载荷试验,研究岩石锚杆基础的破坏模式和承载特性,为设计提供参考依据。在试验加载过程中进行了锚筋的应变测试,分析锚筋的内力变化规律,得到岩石锚杆基础的破坏模式和承载特性。试验结果表明：单锚锚筋内力随荷载的增大而增大,随埋深的增加而减小,超过一定埋深范围后逐渐消减至接近0;群锚基础的极限抗拔承载力并非单锚基础极限抗拔承载力的简单叠加,而是存在＂群锚效应＂问题。该研究为岩石锚杆基础在输电线路工程中的实际应用提供了一定的参考和依据。     

输电线路板柱基础上拔试验研究

针对架空输电线路板柱基础承载性状、破坏机理和计算方法研究相对薄弱的问题,文章以红色黏土地基为例,开展了上拔荷载作用下的板柱基础承载性状试验。结果表明:上拔荷载—位移曲线形态与地基载荷试验曲线的形态相似,极限上拔荷载试验值略大于《架空输电线路基础设计技术规程》(DL/T5219—2014)计算结果 ;板柱基础上部土体的土压力随着上拔荷载的增大而增大,增大的幅度与埋深正相关,而板边缘上部位置土体的土压力增长幅度最大;在上拔过程中柱内钢筋及上底板内钢筋均承受拉力,且拉力随荷载增大而增大,下底板内钢筋则承受压力,其值随上拔荷载的增大而略有增大;达到极限状态时地表形成了较为连续的圆形破裂缝,其直径略小于依土重法计算的假定破裂面直径。研究成果对板柱基础承载机理研究及优化设计具有参考价值。     

组合荷载作用下扩底基础地基土体破坏模式及滑动面几何特征分析

上拔稳定性分析是输电线路杆塔基础优化设计的关键,直接影响线路工程的安全运行及经济造价。目前电力行业标准DL/T5219-2005给出了原状土扩底基础上拔承载力“剪切法”计算公式,然而该公式是基于仅仅承受竖向荷载作用下上拔土体呈对称状的圆弧形回转面的假设条件下得出的,而实际基础同时承受水平荷载作用,并对基础的稳定性产生非常大的影响。针对这一问题,基于弹塑性理论,采用有限差分方法,对戈壁滩地基土中扩底基础地基土体的变形破坏进行了数值分析,提出了地基土体达到极限平衡状态时的判定准则,并分析得出上拔和水平组合荷载作用下扩底基础周围土体滑动面几何形态的概化模型。该研究成果可为输电线路杆塔基础上拔承载力计算方法的修正和完善提供理论依据。     

基于剪切法分析输电塔原状土基础的抗拔极限承载力

根据土力学理论建立抗拔土体极限平衡方程,基于Mohr-Coulomb屈服准则,采用规范推荐的破裂面方程,推导了输电塔原状土基础抗拔极限承载力的理论计算公式。重点探讨剪切法中计算系数A1和A2的取值特征,及其随内摩擦角Φ和基础深宽比H/D的变化规律,通过与规范(DL/T5219-2005)和技术导则(Q/DG2-T03-2007)送审专题报告进行对比分析,讨论了抗拔承载力计算可能存在的问题,得到关于系数A1和A2的结论可为工程设计提供参考。     

输电线路岩石锚杆基础载荷试验研究

针对岩石锚杆基础应用于实际输电线路工程中所面临的问题,为其设计提供基础承载力、锚筋与混凝土间粘结强度等参数,进行了真型岩石锚杆基础在竖向上拔或上拔与水平复合作用工况下的载荷试验。基于基础的典型破坏表现形式、荷载–位移关系和锚筋应变－埋深关系等结果,分析了基础的主要破坏状态和承载特性,以及锚筋传递荷载的特性。研究结果表明,岩石锚杆基础可应用于中风化、强风化的基岩分布地区,满足输电线路上部结构对基础承载力的要求,具有良好的经济和社会效益。荷载～位移关系曲线存在明显第一拐点,对应位移小于10mm,基岩风化程度越高基础承载力越小且位移越大,水平荷载对群锚基础上拔稳定性存在不利影响。     

扩底桩极限抗拔承载力设计方法比较分析

在非饱和及饱和粉土两种不同土质中进行了埋深比分别为1、2、3、5 四种的扩底桩抗拔大尺寸模型试验,得到了桩头荷载-位移曲线,通过s-logt 法确定各桩的极限抗拔承载力,分析了饱和度及埋深比对扩底桩极限抗拔承载力的影响。使用《架空送电线路基础设计技术规定》、《建筑桩基技术规范》中推荐的计算方法及国外相关计算方法,采用原位CPT 测试、考虑非饱和粉土基质吸力的影响及查表得到的土体参数分别对试验桩进行了极限抗拔承载力计算。通过计算结果与试验结果的对比,指出了采用不同土体参数时扩底桩极限抗拔承载力各计算方法的适用性。     

输电线路角钢斜插式基础抗拔试验研究

对 3组 4 6个不同材质、埋深、锚固方式的角钢斜插式基础的抗拔试验研究表明 :无锚固件时 ,角钢与混凝土间粘结强度随着荷载的增加逐渐向基础深部传递 ,基础的抗拔承载力取决于角钢的屈服强度 ,当粘结强度变为滑动摩擦时角钢被拔出而破坏。有锚固件但荷载较小时 ,角钢与混凝土间粘结强度足以承担上拔荷载 ,此时角钢处于弹性阶段 ,锚固件因尚未发挥作用而对抗拔承载力影响不大。而角钢屈服后 ,角钢与混凝土间相对位移加大 ,粘结强度变为滑动摩擦 ,此时锚固件发挥承载作用阻止角钢被拔出直至破坏。因此 ,角钢与混凝土间粘结强度和锚固件两者传递、承受荷载作用具有不同步性 ,不能进行简单叠加。     

原状土基础抗拔极限承载力计算分析新方法

基于DL/T 5219-2005《架空送电线路基础设计技术规 范》推荐的圆弧回转破裂面方程,利用极限平衡法和 Mohr-Column 屈服理论,推导提出了一种输电线路原状土基础 抗拔极限承载力的理论计算新方法,采用Matlab 语言编写了 相应的数值计算程序。通过室内模型试验、现场试验和目前 规范算法及剪切法等手段对新算法进行比较和验证分析。结 果表明：新算法能相对准确地计算和预测原状土基础抗拔承 载力的实际情况。     

青藏联网工程冻土地基装配式基础载荷试验研究

为评价青藏交直流联网工程冻土地基杆塔基础稳定性,进行了粗粒冻土地基装配式真型基础在竖向上拔与水平荷载或下压与水平荷载共同作用下的载荷试验,试验基础施工采取与工程基础尺寸、施工工艺和时期一致的原则,根据试验结果,分析了基础极限及破坏状态,研究了荷载与位移关系曲线特征及承载特性,求得试验基础的承载能力及“土重法”上拔角等设计参数的取值。试验研究结果表明,试验荷载作用下粗粒冻土装配式基础因水平位移过大而失稳,荷载与位移关系曲线表现为非陡降型,活动层冻结状态时地基强度及基础承载性能优于融化状态,粗粒冻土地基上拔角大于13°,装配式基础承载力满足设计要求。     

长期洪水浸泡对地基土影响分析

本文通过静力触探试验及静载荷试验等手段评价了长期洪水浸泡对地基承载力指标的影响,从卸载及地基土膨胀性等因素分析了承载力降低的原因,同时结合地基土的特性对基坑的开挖与维护提供了相关建议。     

黄土地基直柱掏挖基础浸水静载试验及设计优化

以去掉扩头的原状土直柱基础为研究对象,选取750 kV兰-天-宝输电线路甘谷变电站厂址为试验场地,开展了黄土地基中直柱掏挖基础浸水静载荷试验。通过对基础施加上拔+水平组合荷载和下压+水平组合荷载,得出了浸水期间基顶位移沉降量,并且通过分析基础Q－S曲线得出浸水前后基础的上拔、下压极限承载力。在此基础上,对相同设计条件下的直柱基础与扩底基础进行了经济分析,进一步阐述了该类基础的安全性和经济性。该研究成果可为750 kV兰-天-宝输电线路优化设计和安全施工提供理论指导依据。     

人工斜掏挖角钢插入式基础承载力试验研究

根据送电线路基础的受力特点 ,采用快速循环维持荷载法对人工斜掏挖角钢插入式基础在上拔 -水平力和下压 -水平力组合作用的 2种不同工况下地基土与斜立柱基础间共同承载、相互作用规律进行现场试验研究。结果表明 ,人工斜掏挖角钢插入式基础的抗拔和抗倾覆稳定性满足设计要求 ,具有良好的变形和承载力特性。     

输电线路斜置角锥装配式基础承载性能试验研究

混凝土板条与型钢支架联合的斜置角锥装配式基础通过在支架布置型式与连接方式上的改进与优化,使得基础受力更加合理,可有效节约材料用量。通过在回填黏土中开展与塔腿主斜材一致的受拉、受压真型试验,模拟基础实际受荷工况,分析其荷载位移曲线、地表竖向位移、地表裂缝、型钢支架应力应变关系及基底土压力分布规律等,验证其受荷力学性能与承载机理。试验结果表明,基础的极限上拔承载力达到设计荷载的1.5倍、极限下压承载力达到设计荷载的1.8倍,型钢支架仍处于弹性状态,理论计算值与试验值基本吻合,可满足设计要求,为其在输电线路工程中的试点应用提供技术参考。     

原状土基础剪切法抗拔设计的可靠度校准分析

结合现行DL/T 5219-2005规定给出的＂剪切法＂抗拔设计方法及典型地区黏性土和戈壁滩碎石土的试验数据,应用可靠度理论建立输电塔原状土基础抗拔稳定的极限状态方程,确定剪切法计算变量的统计参数和分布规律。基于一次二阶矩法对原状土基础剪切法抗拔设计的可靠度水平进行校准分析,考察了分项系数、抗力变异性及计算模式不定性等参数的影响。结果表明：对黏性土,现行规定的剪切法抗拔设计的原状土基础可靠度指标β约为4.43;对戈壁滩碎石土,计算得到的可靠度水平更高。上述结论可为DL/T5219的修编提供参考。     

输电线路钢管桩基础试验研究

针对目前城镇电网线路改造中采用的新型钢管桩,选择典型场地区域进行钢管桩基础现场真型试验研究,获得钢管桩基础的水平承载力、抗拔与抗压承载力,为其在城网建设和改造中广泛、安全应用提供了第一手技术资料,为今后类似工程提供参考.