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。     

锚杆间距对岩石群锚基础抗拔力影响的试验研究

锚杆间距是山区输电线路岩石群锚基础设计的关键参数,甚至直接决定了山区斜坡地形岩石锚杆基础应用的可行性。通过在4种典型岩石地基中对4种不同材质锚杆群锚和单锚基础抗拔对比试验,得到了不同岩石条件、锚筋材质、锚筋直径和钻孔直径下岩石单锚和群锚基础抗拔荷载-位移曲线。通过引入群锚效应系数,量化分析了锚杆间距对岩石群锚基础抗拔承载性能的影响规律,并给出了设计取值建议。结果表明:岩石群锚基础抗拔承载性能既取决于单锚承载性能,也受岩石地基性质影响。工程设计中岩石群锚基础的锚杆间距宜为3~4倍的钻孔直径,相应的群锚效应系数可根据岩石性质不同取0.8~1.0。     

输电线路不等高基础设计及试验研究

全方位不等高基础主要是针对山区输电线路工程特点,结合已广泛应用的铁塔全方位长短腿,充分利用塔位周围自然地形,采用主柱加高方式调整塔腿高度,达到减少塔位基面开方、保护林木植被和自然生态环境、降低工程总造价的目的。通过不同岩石地质条件及可能应用的典型的不等高基础型式的真型试验,验证基础设计计算理论,分析基础承载特性、规律和工程应用的可行性。     

微型桩杆塔基础经济效益试验研究

设计了3组微型桩群桩基础和3组灌注桩单桩基础,分别进行了上拔、下压和水平试验,对比2种基础的实测承载力。在此基础上,对比灌注桩基础和微型桩群桩基础的施工本体费用,分析微型桩杆塔基础的经济效益。试验研究表明:设计的微型桩群桩基础相比灌注桩基础,能够减少材料用量,节约施工本体费用9.4%,微型桩基础具有一定的经济效益和环保效益。     

嵌岩桩嵌岩段的岩石极限侧阻力系数

嵌岩桩在岩土工程中已得到广泛应用,但如何准确计算嵌岩段桩的极限侧阻力仍是工程设计人员面临的重要课题。收集整理了不同时期、不同地区、不同岩石强度和不同嵌岩条件下开展的145个嵌岩桩竖向下压承载力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其单轴抗压强度、嵌岩桩的直径与嵌岩深度、嵌岩段桩的极限侧阻力等。定义嵌岩段桩的极限侧阻力和岩石单轴抗压强度的比值为嵌岩桩嵌岩段岩石极限侧阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩段极限侧阻力和岩石极限侧阻力系数的影响规律,建立了嵌岩段岩石极限侧阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,给出了不同可靠度水平下岩石侧极限阻力系数取值。     

输电线路斜柱主材插入式基础荷载转换计算

在输电线路基础设计中,根据空间向量投影理论,推导出了直柱式基础作用力转化为斜柱主材插入式基础正截面荷载的计算方法,为今后斜柱主材插入式基础设计计算提供了方便。     

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。     

输电线路岩石锚杆基础工程临界锚固长度的研究

基于荷载传递理论推导了岩石锚杆基础的工程临界锚固长度的解析计算公式,给出了相关计算参数的经验取值范围。 现场真型试验结果表明：随着锚杆长度的增加,锚杆轴力快速衰减,沿埋深并非均匀分布;当锚杆达到一定长度后,再单纯依靠增加锚杆长度提高极限抗拔承载力效果甚微。 现场试验还验证了解析计算公式的合理性,建议在输电线路岩石锚杆基础设计时,对锚杆基础长度取工程临界锚固长度为最佳长度。     

输电线路掏挖式基础在倾斜荷载作用下的特性

通过数值模拟对输电线路竖向和倾斜掏挖式基础在不同倾角荷载作用下的承载特性和内力分布进行分析。结果表明,直掏挖基础在小于10°的倾斜荷载作用下竖向承载力变化不大,随着荷载倾角的增加,竖向承载力明显减小。在相同倾角的荷载作用下,正斜掏挖式基础的竖向承载力要大于负斜掏挖式基础,直掏挖基础居中。同时,正斜掏挖式基础的弯矩和剪力均要小于负斜掏挖基础。掏挖式基础的倾角与荷载倾角相同情况下的基础受力最合理,不但可以保证基础承载力,而且基础所受弯矩几乎为零。     

变电站复合材料绝缘子的动力特性与地震易损性研究

复合材料在变电站绝缘子上的应用,有望提高电气设备的抗震性能。测试了复合材料绝缘子的动力特性、弯曲刚度和承载能力;运用测试结果,建立了该复合材料绝缘子构成的电气设备的有限元模型;基于概率地震易损性分析理论,研究了电气设备的地震易损性。结果表明,复合材料绝缘子中套管与金属法兰的胶装连接段是抗弯承载力的薄弱部位,该段抗弯刚度明显小于套管刚度;该绝缘子组成的电气设备在0.4g等级地震下发生中度和重度失效的概率较小,但轻度失效的概率达38%,提高胶装段抗弯能力是提高抗震性能的关键;以失效概率为指标的易损性分析实现了电气设备抗震性能的概率化评价。