输电线路铁塔基础设计研究

输电线路铁塔基础设计研究

作者：高兆军

来源：《电子技术与软件工程》2013年第18期

摘 要：随着现代化进程的加快，我国出现了许多输电线路铁塔等基础设施，给人们的日常生活带来了许多方便。虽然输电线路铁塔有所发展，但是输电线路仍然存在许多问题。本文将分析混凝土基础裂缝产生的因素，综合角钢插入式基础拉拔试验的损坏问题，进而提出改善基础设计的方法。

【关键词】输电线路 铁塔基础设计 措施

现阶段我国的电力行业发展快速，进而推动了输电线路铁塔行业的迅猛发展。根据调查资料显示，我国2003年输电线路铁塔行业销售收入由50亿元提高到426亿元以上，年复合增长率达到36.68%，证明该输电线路铁塔行业属于一个极具活力的行业。输电线路铁塔属于国家的主要基础工程之一，其构成为使用主角钢下端增加一定的锚固件，然后将其埋入基础混凝土当中，该称为斜插式基础[1]。斜插式基础的经济性和受力性能均比常规地脚螺栓直柱式基础更佳。由于输电线路大部分处于田野、山地，风吹雨淋极易导致主塔和基础受荷受损，进而引发混凝土基础裂缝的开裂，直接降低了铁塔的使用期限。 1 混凝土基础出现裂缝的因素 1.1 混凝土材料的因素

铁塔的混凝土主要构成为砂、水泥、石材组成。一般情况下，浇注混凝土时的泌水作用会诱发沉缩现象，硬化中因水泥浆水化导致的化学干缩与收缩受到骨料的抑制，该引发界面的破坏，进而造成界面裂缝。混凝土中的孔隙与界面的微裂缝属于混凝土受力损坏的起点，该属于常规的初始裂缝。 1.2 人为因素

混凝土基础出现裂缝的人为因素：施工操作中混凝土的组合比例未达标，混凝土浆搅拌不均匀，而且混凝土养护不周，均造成混凝土的质量下降，出现干缩和离析等因素进而引发裂缝。此外，箍筋间距、位置、绑扎等未达到国家的标准，造成承载力偏小于原本的设计。 1.3 环境因素

输电线路铁塔周围的环境同时也影响着铁塔的质量，例如：地下水和土壤的SO42+含量过高，与混凝土水泥水化产物直接发生化学反应，产生钙钒石结晶膨胀，该容易导致原有的裂缝进一步加大。

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1.4 荷载因素

因铁塔多处于野外，加之野外的环境的风力比较大，而强烈的荷载的作用，导致混凝土基础的拉压力出现不稳定，导致原本基础混凝土中的初始裂缝进一步扩大。一般情况下，宽度低于0.5毫米的轻微裂缝为非结构性裂缝，不会直接影响混凝土基础的承载力，但因外界环境的作用，非结构性裂缝可发展为结构性裂缝。 2 角钢抗拔试验损坏过程

实施角钢插入式基础的抗拔试验时，可了解到角钢拔出的破坏过程。该损坏过程为①首先，混凝土基础中横截面产生初始裂缝，该由于混凝土的抗拉强度较弱，轴心抗拉强度仅为立方体抗压强度的十七分之一到十八分之一。该由于在基础设计轴心抗拉结构构件的过程中，并未考究混凝土的抗力。②倘若拉拔力处于某个定值时，角钢暴露处于混凝土界面裂开，裂缝经角钢肢尖与肢背处扩张且向外延续。据调查发现，许多试件一般遵循该发展规律，证明于角钢肢尖与肢背处有应力集合的迹象。③拉拔力的持续增加，混凝土和角钢间的粘结经外边至深陷边慢慢损坏，基础顶面的裂缝由纵向延续到侧表面。针对受拉诱发的基础横向裂缝，直接的原因为有效配筋率、角钢的应力和钢筋的直径，倘若承载力的标准需求较高时，横向裂缝较难适应耐久性需求作用，根据实际的问题考虑，可增加预应力。 3 输电线路铁塔基础设计措施

输电线路中施工质量引起的裂缝问题，较容易解决和处理，而基础设计中的措施则需更加严谨对待。因输电线路铁塔基础设计属于建设的基础，裂缝控制必须从根本加强控制。一般情况下，基础顶面裂缝属于造成侧面裂缝的起源，同时，基础顶面裂缝诱发混凝土碳化与钢材的锈蚀非常严峻。

由上述的拉拔试验的损害过程显示，角钢和锚杆处于受拉时，对比顶端混凝土界面会出现移动且有径向裂纹，处于放射状出现。倘若于拔出端的混凝土基础顶面增加钢筋网，拔出端混凝土产生裂开迹象时钢筋网及时增加受力，钢筋的强度相较于混凝土的强度更高[3]。更值得注意的为，所设钢筋网和抗拔试验中基础顶面的裂缝交接，钢筋网的增加能控制基础顶面裂缝的进一步扩展，而且能延迟纵向裂缝的出现，该方法可提升混凝土和角钢的延性与粘结。角钢插入式基础中预埋角钢四周混凝土厚度高于地脚螺栓基础中预埋螺栓四周的混凝土，并且有利于钢筋网的建设，能够更加有效地控制基础裂缝，提升输电线路铁塔的质量和耐用度。 于施工操作过程中，需密切观察控制钢筋网保护层的厚度，根据具体铁塔的大小和重量，厚度不应过大，反之将影响裂缝控制的效果作用。同时，厚度不应过小，输电路线铁塔基础的氛围较差，并且基础混凝土的强度并不高。最佳的方法为钢筋网与基础纵筋连接。

为了避免裂缝于荷载较大时进一步扩大，于第二道防线可增加基础的箍筋。据调查资料显示，横向配筋率未能显著增高混凝土和钢骨滑移前的粘结强度，可能提升滑移后的粘结强度。

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基础顶端的钢筋网与基础周围的箍筋组合可分散混凝土压力，此外，还可避免混凝土的变形和裂开。 4 结论

混凝土基础出现裂缝的因素中人为原因的影响，可加强各方面的人为管理，提升施工人员的综合素质和技能，减少人为因素的质量损耗。对于导致耐久性与粘结性的裂缝出现，可于基础顶部实践地方增设钢筋网片，且增加箍筋的方法有效降低裂缝的扩大。通过加强输电线路铁塔基础设计，科学合理地完善我国铁塔设计，可提高运输线路铁塔的质量，还可提升铁塔的使用年限。 参考文献

[1]王永华.沙漠地区输电线路铁塔基础选型及防腐设计[J].陕西电力，2010 （03）. [2]曾祥栖.岩溶发育地区铁塔基础设计和施工的探讨[J].企业科技与发展，2011（21）. [3]黄志庆.论述架空输电线路铁塔结构设计与基础设计技术规定[J].广东科技，2011（20）. 作者单位

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