路灯基础的受力分析与计算天府照明.docx
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路灯基础的受力分析与计算天府照明
路灯基础的受力分析与计算
吴颖(高工)成都市城市照明治理处
摘要:
本文对埋设于平坦场地土壤中的路灯基础进行了受力分析,并依据有关标准标准,详细说明了地基承载力和倾覆稳固的计算方式,对路灯基础的设计有必然参考价值。
关键词:
路灯基础;地基承载力;倾覆稳固。
1.基础经受的荷载
埋设于平坦场地土壤中的路灯基础经受如下荷载:
(1)永久荷载,如灯杆、灯具、灯架的重量,基础自重、土压力等。
(2)可变荷载,如风荷载、雪荷载、积灰荷载等。
(3)偶然荷载,如撞击力等。
2.地基承载力计算
2.1受力分析
当灯杆、灯具、灯架呈现中心对称形式时,基础经受轴心荷载,不然基础经受偏心荷载。
当轴心荷载作历时,应知足:
P≤fa
当偏心荷载作历时,应知足:
Pmax≤
上式中:
P─基础底面处的平均压力设计值,kPa;
Pmax─基础底面边缘最大压力设计值,kPa;
fa─修正后的地基承载力特点值,kPa。
2.2基础底面的压力P
当轴心荷载作历时:
P=(F+G)/A,式中:
A─基础底面面积,m2;
F─上部结构传至基础顶面的竖向压力设计值,kN;
G─基础自重和基础上的土重,kN,当基础为直柱型时,G=Vρ;
V—基础体积,m3;
ρ—钢筋混凝土自重,kN/m3,查GB50009-2001《建筑结构荷载标准》附录A《经常使用材料和构件的自重》ρ取25kN/m3;
当偏心荷载作历时:
Pmax=(F+G)/A+Mk/W,式中:
Mk─作用于基础底面的力矩,kN/m;
W─基础底面的抗击矩,m3。
当偏心荷载作用,且偏心距e>b/6时,Pmax=2(F+G)/3la,式中
l—垂直于力矩作用方向的基础底面边长,m;
A—合力作用至基础底面最大压力边缘的距离,m。
2.3地基承载力
当基础宽度大于3m或埋置深度大于时,修正后的地基承载力特点值
fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγs
式中:
fa─修正后的地基承载力特点值,kPa;
fak─地基承载力特点值,参考《架空送电线路基础设计技术规定》(DL/T5219-2005)附录E《地基土(岩)承载力特点值及分类》,kPa;
γs─基础底面以上土的加权平均重度,见表1,kN/m3;
ηb、ηd─基础宽度和埋深的地基承载力修正系数,按基地下土的类别查表2确信;
γ─基础底面以下土的重度,地下水位以下取浮重度,kN/m3;
b─基础底面宽度,当基础宽小于3m时按3m取值,大于6m时按6m取值,对长方形底面取短边、圆形底面取√A(A为底面面积),m;
ht─基础埋设深度,m。
表1土的加权平均重度γs
土名
粉土及粉质粘土
粉土
砂土
坚硬、硬塑
可塑
软塑
密实
中密
稍密
砾砂
粗、中砂
细砂
粉砂
γs(kN/m3)
17
16
15
17
16
15
19
17
16
15
注:
基础设计应考虑地下水位季节性转变的阻碍。
位于地下水位以下的基础重度和土体重度应按浮重度考虑:
一样混凝土基础的浮重度取12kN/m3;钢筋混凝土基础的浮重度取14kN/m3;土的浮重度应依照土的密实度取8kN/m3~11kN/m3。
表2承载力修正系数
土的类别
宽度修正系数ηb
深度修正系数ηd
淤泥和淤泥质土
0
人工填土e或IL不小于的粘性土
0
红粘土
含水比αW>
0
含水比αW≤
大面积压实填土
压实系数大于、粘粒含量ρC≥10%的粉土
0
最大干密度大于m3的级配砂石
0
粉土
粘粒含量ρC≥10%的粉土
粘粒含量ρC<10%的粉土
e或IL均小于的粘性土
粉砂、细砂(不包括很湿与饱和时的稍密状态)
中砂、粗砂、砾砂和碎石土
注:
强风化和全风化的岩石,可参照所风化成的相应土类取值,其他状态下的岩石不修正。
3.基础倾覆稳固计算
3.1
受力分析
基础应知足Mj≥γfM0,式中:
γf─倾覆稳固系数,参考(GB50061-97)《66kv及以下架空电力线路设计标准》第的规定,取;
M0─作用于基础的极限倾覆力矩,M0=WkH,kN*m;
H─基础上部结构水平作用的作用点至设计地面处的距离,m;
Wk─风荷载标准值,kN;
Mj─基础的极限倾覆力矩,Mj=mbK0ht3/μ,kN*m;
m─土压力参数,按表6确信,kN/m3;
b─基础底面宽度,对长方形底面取短边、圆形底面取√A(A为底面面积),m;
μ─依照H/ht按表7取值;
K0─空间增大系数,依照ht/b和等代内摩阻角β按表8取值;
ht─基础埋设深度,m。
3.2风荷载标准值Wk
垂直于灯杆、灯具、灯架表面上的风荷载标准值按下式计算:
Wk=βzμsμzW0Af
式中:
Wk─风荷载标准值,kN;
βz─风振系数,按表3取用;
μs─风载体型系数,按表4取用;
μz─风压高度转变系数,按表5取用;
W0─大体风压,参考《建筑结构荷载标准》(GB50009-2001)第条规定,取m2;
Af─迎风面积,m2。
表3风振系数βz
杆高(m)
≤20
30
40
50
βz
1.2
注:
中间值按插入法计算
表4风载体型系数μs
断面形状
环形及十六边形以上
十二边形
八边形及六边形
四边形
μs
0.9
1.1
1.2
1.6
注:
已包括杆身附件的影响
表5风压高度转变系数μz
离地面高(m)
≤10
15
20
30
40
50
μz
注:
中间值按插入法计算
表6等代内摩阻角β、土压力参数m
土名
粉土、粉质粘土坚硬、硬塑;密实的粉土
粘土、粉质粘土可塑:
中密的粉土
粘土、粉质粘土软塑:
稍密的粉土
粗砂、中砂
细砂、粉砂
等代内摩阻角β
35o
30o
15o
35o
30o
土压力参数m
kN/m3
63
48
26
63
48
注:
本表不包括松散状态的砂土和粉土
表7μ值
H0/h
μ
注:
中间值按插入法计算
表8K0值
β
15o
30o
30o
35o
土名
粘土、粉质粘土、粉土
粉砂、细砂
粘土
粉质粘土、粉土
粗砂、中砂
ht/b
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0.8
0.6
4.
路灯基础计算例题
已知本地土质是可塑性粉质粘土,地基承载力特点值fak=170kPa,假设灯具安装高度为9m、灯杆截面为环形且灯杆、灯具呈中心对称形式,请问右图所示基础所能经受的灯杆、灯具的最大自重和迎风面积是多少?
解:
当灯杆、灯具呈现中心对称形式时,基础经受轴心荷载。
1、地基承载力计算:
此题中,地基承载力特点值fak=170kPa,∵基础底面宽度是∴b=3m,
基础埋设深度ht=m,基础底面面积A=×=m2,
基础体积V=A·ht=×=m3,钢筋混凝土自重ρ=25kN/m3
已知土质是可塑性粉质粘土,查表2得:
土的加权平均重度γs=16kN/m3,
查表2得:
深度修正系数ηd=1,
答:
基础所能经受的灯杆、灯具的最大自重是。
2、基础倾覆稳固计算:
此题中,H=9m,基础埋设深度ht=m,
基础底面宽度b=m,ht/b==,H/ht=9/=6,
倾覆稳固系数γf=,大体风压W0=m2,
查表3得:
风振系数βz=1,查表4得:
风载体型系数μs=,
查表5得:
风压高度转变系数μz=,
已知土质是可塑性粉质粘土,
查表6得:
土压力参数m=48kN/m3,等代内摩阻角β=30o,查表7得:
μ=,
查表8得:
空间增大系数K0=。
答:
基础所能经受的灯杆、灯具的最大迎风面积是。
参考文献
[1]《建筑结构荷载标准》(GB50009-2001)
[2]《混凝土结构设计标准》(GB50010-2002)
[3]《架空送电线路钢管杆设计技术规定》(DL/T5130-2001)
[4]《66kV及以下架空电力线路设计技术标准》(GB50061-97)
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- 路灯 基础 分析 计算 天府 照明