斜坡地基中基础抗拔承载特性的试验研究

斜坡地基中杆塔基础抗拔承载特性是目前输电线路工程中亟待解决的关键技术难题之一,而目前的相关成果仅停留在理论分析中,并无试验数据支撑。本文以输电线路中常用的掏挖基础为研究对象,在20#斜坡地基中开展了直柱、扩底两种结构型式的全尺寸基础上拔静载试验,获得试验基础荷载位移曲线、地基土压力、地表土体裂缝等数据,对比分析了两种型式的基础在变形特征、破坏模式、抗拔承载力构成等方面的差异。结果表明:直柱基础荷载位移曲线呈陡降型,扩底基础呈缓变型,且扩底基础抗拔承载力是直柱基础的2.5倍;沿坡向两侧土体在变形和破坏特征方面均存在差异,这种差异是由两侧土体有效抗拔深度不同所致;基础抗拔承载力的三个组成部分基础自重、扩大头处土抗力(直柱基础这部分为0)、基柱侧摩阻力在加载过程中发挥程度存在明显的阶段性差异。     

复杂荷载工况下输电线路挖孔桩承载性能现场试验研究

为了研究输电线路基础在复杂受力条件下的承载性能的差异,以输电线路工程中常用的人工挖孔桩为对象,选取典型输电线路工程的黄土地基为试验场地,开展了四种荷载工况下输电线路挖孔桩承载性能的现场试验。通过测试桩顶位移、桩端土体压力,分析了不同荷载工况下人工挖孔桩的荷载位移曲线、极限承载力以及桩端土压力。结果表明：由于承载机理及破坏模式的差异,不同性质竖向荷载作用下的挖孔桩,其荷载–竖向位移曲线形态特征呈现明显差异,具体表现为上拔荷载工况时呈“陡降型”,下压荷载工况时呈“缓变型”;对于组合荷载工况下的挖孔桩,下压力提高了其抗水平承载能力,反之,上拔力削弱了其抗水平承载能力;桩端土压力与下压荷载之间关系可回归为二次函数,由于不同类别桩基在水平荷载作用下变形特性的差异,刚性桩桩端土压力偏心作用明显,弹性桩偏心作用不明显。     

输电杆塔掏挖基础抗拔设计极限状态分析

基于不同地基、尺寸条件下掏挖基础单向上拔或上拔与水平荷载联合作用下荷载试验结果,分析了掏挖基础抗拔极限状态时极限荷载和位移值、荷载与位移关系曲线特征、地表裂纹分布特征、典型承载失效模式,结合影响上部杆塔结构正常使用功能发挥的基础位移限值,研究了上拔状况下掏挖基础承载特性及最不利极限状态。研究表明:掏挖基础上拔荷载与位移关系呈陡降型脆性破坏,承载失效主要是由于地基土体整体剪切破坏所致,地基开裂破坏时并未影响掏挖基础及上部结构的正常使用,即掏挖基础上拔状况下最先超越地基承载能力极限状态。因此,上拔状况下输电杆塔掏挖基础埋深、基底直径等参数按地基承载能力极限状态设计,基础作用力按相应状态荷载组合计算确定,主要采用由可变作用控制的基本组合。     

上拔条件下扩底基础碎石土地基破坏特征分析

基于弹塑性理论,应用有限差分方法,对碎石土场地扩底基础地基土体在承受上拔荷载作用下的变形破坏进行数值分析,得到碎石土场地扩底基础地基土体在上拔荷载作用下的破坏形态。     

杆塔基础抗拔载荷试验维持荷载时变形特性及稳定判定研究

为了形成符合输电线路杆塔基础抗拔承载特点的载荷试验变形稳定判定标准,提出了维持荷载时位移与时间变化关系模型,结合实测数据分析了变形稳定特性,以及不同变形要求对维持时间、最终变形率的影响,提出了载荷试验维持荷载时变形稳定判定标准。研究表明,三参数黏弹变形稳定模型符合维持荷载时承载变形稳定规律。变形稳定判定标准为形成具有杆塔基础工程特性的抗拔载荷试验方法提供了依据。     

斜向抗拔螺旋群桩基础承载性状试验研究

通过3桩等边三角形承台原型群桩基础的4次斜向抗拔、2次垂直抗拔和5次单桩垂直抗拔试验,绘制了相应的荷载位移关系曲线。依据地基变形特点和曲线变化特征,建议采用具有明确物理特征的H-(△x/△H)曲线判定螺旋群桩基础水平方向极限荷载,垂直方向抗拔极限荷载依据单位荷载的桩顶位移变化率、桩顶位移增量以及地基变形特征判定,并讨论了群桩基础在斜向荷载和垂直荷载上拔过程中的群桩效率。试验表明:抗拔群桩基础的群桩效率与外荷载的作用角度有关,斜向抗拔螺旋群桩基础的群桩效率小于垂直抗拔群桩基础的群桩效率,荷载水平分量加快了该种群桩基础的上拔破坏,斜向抗拔群桩的极限破坏荷载和极限位移要小于垂直抗拔螺旋群桩基础。     

粉土中螺旋锚循环上拔承载特性原位试验研究

螺旋锚因具有较大的抗拔承载力而被广泛应用于杆塔、风轮发电机其等受循环荷载作用结构物的基础。近年来随着极端强风灾害的增多,螺旋锚已被推广应用于输电线路导线防舞动拉索的锚固设备。然而,目前关于循环荷载作用下螺旋锚承载特性的研究较少,没有关于其承载力计算方法的标准。为此,通过对粉土中螺旋锚开展原位单调及循环加载试验研究,探究螺旋锚循环上拔承载性能。结果表明：螺旋锚在50%静态极限承载力循环作用下,土体达到变形稳定时的累计位移均不大于25 mm;双盘螺旋锚在循环上拔荷载作用下的累计位移最小,约为其他单盘螺旋锚累计位移的一半;当螺旋锚承载力不足时,基础变形急剧增大,并伴随地面出现以螺旋锚为中心的辐射状裂纹;在整个试验过程中,循环荷载作用下的螺旋锚荷载-位移骨架曲线始终低于试验锚静载曲线,循环结束后在静载作用下,两者荷载-位移曲线基本重合;螺旋锚的上拔承载力主要由锚杆侧阻和锚盘端阻两部分组成,螺旋锚在循环上拔荷载作用下,锚杆接触界面的剪切带内土体的累积收缩导致法向应力降低,螺旋锚基础的上拔承载力全部由锚盘提供。     

冻土区域输电线路接地故障机理分析

为了弄清季节性冻土区域输电线路的接地故障问题,本文在调研黑龙江区域输电故障接地情况的基础上,研究了土体随含水量和冻融循环的变化情况,给出了分析多次冻融循环过程基础的极限抗拔力,进而获得了冻土区域输电线路的接地故障机理。研究结果表明:1)冻土区域线路运行年限越长,接地体故障几率越大,接地故障容易发生在焊接部分等薄弱位置; 2)冻融次数增加导致了杆塔基础极限抗拔力下降,直接引发杆塔地基上拔的现象,从而造成接地体的破坏损伤。针对冻土区域的输电线路接地故障,文中建议采用避开富冰冻土区域等手段,相关的研究结果可为冻土区域输电线路接地的运行检修提供参考。     

黄土地区微型桩基础承载特性现场试验研究

随着国家电网建设向西部发展,高压输电塔线路不可避免地经过黄土地区,微型桩基础由于其良好的承载能力和安全性得到广泛运用。依托甘肃黄土地区2个试验场地16组微型桩基础现场试验的实测荷载-位移曲线,分析了下压荷载和上拔荷载、浸水和未浸水、微型单桩基础和群桩基础等不同工况下的承载特性。结果表明:黄土湿陷性对微型桩基础破坏模式具有显著影响,浸水后的黄土地基微型桩基础均呈较为明显的陡降现象;在上拔荷载作用下,浸水后的微型群桩基础群桩效应显著;此外,微型桩基础承载力受黄土湿陷性影响较大,根据试验结果建议取折减系数为0. 24。试验所取得的相关经验与成果可供黄土地区相关工程借鉴与参考。     

输电铁塔桩-板复合基础上拔承载力特性试验及理论分析

沿江和沿海地区的地质条件多以软弱地基为主,其地基承载力相对较低,不利于输电线路基础设计、施工和运营安全。设计并制作了单板基础、单桩基础和桩-板复合基础的上拔承载力的试验模型,开展三类基础的上拔承载力试验,研究三类试验基础的上拔承载力特性和失效模式。试验结果表明,与单板基础和单桩基础相比,桩-板复合基础的上拔荷载-位移曲线呈缓慢上升形式,桩-板复合基础具有较高的承载力和抵抗变形能力,其受力特性接近于单桩基础。此外,由复合基础的模拟分析可知,上拔加载后期板和桩的承载比例约各50%,桩和板具有较好的协同受力性能。结合现有复合桩基的相关理论,提出了基于单桩抗拔承载力的桩-板复合基础设计方法,为输电线路的复合基础设计提供参考。