内容提示：通过对工程中常见的两种通信铁塔工程实例的分析,详细阐述了针对不同地质情况时,基础选型的一般原则和方法,通过合理选择基础形式,达到了减少投资、便于施工的效果。 延伸阅读：基础选型桩基础独立基础通信铁塔 0 引言 通信铁塔是装设通信天线的一种高耸结构,其特点是结构较高,横截面相对较小,横向荷载(主要是风荷载和地震作用)起主要作用。通信铁塔基础将上部结构的全部荷载安全可靠地传递到地基,并保证结构的整体稳定,是构成通信铁塔结构的重要组成部分。通信铁塔基础选型与上部结构形式、结构布置、外部荷载作用类别、建筑场地以及所在区域的地质条件等有着非常密切的关系。合理的基础选型和设计,对于降低工程造价,缩短工程建设周期,保证结构安全可靠至关重要。 由于风荷载属于随机荷载,风力的大小和方向具有任意性和脉动性,基础受力同样也具有任意性和脉动性的特征,所以基础设计选用荷载取值时,需根据不同的铁塔形式,选用最不利方向的荷载组合标准值进行设计。通信铁塔所采用的空间桁架结构自重相对较轻,而且挂设通信天线的平台竖向荷载也不大,因此三角形或四边形桁架塔塔下基础顶面的拉力或压力呈交变性,拉力值一般可达压力值的以上故桁架塔的基础抗拔计算特别重要,很多时候基础的抗拔设计起主导作用。 根据河北联通近几年来通信基站建设中的常用两种类型铁塔的基础设计,笔者针对四角塔和三管塔简要分析如何进行铁塔基础的选型与设计。 1 四边形角钢塔的基础选型与设计 四边形角钢塔简称四角塔,是近几年常见的通信塔形式。铁塔跟开一般约为铁塔高度的1/7,基础形式通常采用钢筋混凝土独立基础、灌注桩基础,计算基础所选用的荷载组合,一般取上部结构传至塔脚下最不利的第二方向(即45°角方向),在正常使用极限状态荷载效应的标准组合荷载,有下压力,上拔力和水平剪力,基础形式需依据基站所在位置的岩土工程勘察报告和周围建筑物情况,场地平整情况等综合选定。 1.1 钢筋混凝土独立基础
铁塔结构设计计算细则（角钢/钢管塔） 审核： 校核： 编写：金晓华 广东省电力设计研究院送变电室 2006．9
一、设计依据 1.《110kV～500kV架空送电线路设计技术规程》(DL/T5092-1999) 2．《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/T 5154-2002) 3．“设计条件及塔头间隙图”（广东省电力设计研究院）(附件1) 二、荷载 1．导、地线荷载见广东省电力设计研究院提供“铁塔外负荷计算书(附件2)”: 2．设计工况应包括正常运行（包括最小垂直荷载和最大水平荷载组合；直线塔最小垂直档距取0.5倍水平档距；转角塔要考虑正、负垂直档距）、断线、安装的最不利组合情况，转角塔及结构布材不对称的塔应计算反向风工况，所有塔应计算基础作用力工况。 为便于校对，应进行设计工况归并，可参考“铁塔设计工况”（附件3），并应详细列出每种荷载工况组合，而不是单纯指出第几种到第几种为事故或安装等工况。 ３．参考国网典型设计，新规划的直线塔规定了计算高度，铁塔外负荷是对应这个计算高度值的。杆塔风荷载调整系数βｚ以及线条荷载对地距离均应按该计算高度（呼高）取值。对本塔高于该计算呼高的，应采用由我院电气专业开的缩小使用条件的铁塔外负荷来验算，原则上不增大共用段原主材构件规格，如个别共用段主材构件规格差别不大的情况下，则选用较大规格主材，而不修改档距从而修改计算荷载再重新计算，但应得到结构室内部确认。 ４．引用国网典型设计，作以下特殊规定： １）．500kV直线塔考虑施工锚固工况，部分使用条件大的220kV直线塔也考虑施工锚固工况；500kV和220kV直线塔都考虑2倍起吊安装荷载，但应按4:6比例分配到前后的荷载点上。 ２）．为降低塔材指标，新规划的直线塔分平地和山地二类，其中平地直线塔考虑1～2种使用条件的塔型，按平腿设计，导线断线张力取一相Tm的15%（500kV）和20%（220kV 及以下）；山地直线塔考虑3～4种使用条件的塔型，按长短腿设计，导线断线张力对500kV 电压等级取15%（第1种使用条件的塔）、20%（第2种）及25%（第3、4种），对220kV及以下电压等级取20%（第1种）及25%（除第1种外）。在塔的结构设计计算说明书的工程概况中列出断线张力百分数。 ３）．山区耐张塔的荷载组合应考虑两侧正档下压、两侧负档上拔、一侧正档另一侧负档扭转的所有正常、断线、安装工况的组合；平地耐张塔（当塔型规划有时），不考虑上拔情况。所有转角塔计算工况均应叠加跳线串荷载。
4.3.3 1-1′剖面抗滑桩设计 (1)抗滑桩各参数的确定或选取 在滑坡力最大处即边坡1-1′剖面潜在变形区滑面条块21（剩余下滑力828.7KN ）附近处设置一排钢筋混凝土抗滑桩，间距为6m ，共布置8根抗滑桩。初拟抗滑桩桩身尺寸为b×h=1.5m×2.0m。桩长12m ，自由段h 1为6m ，锚固段h 2为6m 。采用C30混凝土，查资料得，C30混凝土，42 3.0010/c E N m m =?。 桩的截面惯性矩3 3 4 1.5 2.0 112 12 b h I m ?== =。 桩的钢筋混凝土弹性模量7 7 0.80.8 3.0010 2.4010c E E K P a ==??=?。 桩的计算宽度 1.51 2.5p B m =+=。 1-1剖面滑动面以下为较完整的岩层（泥灰岩），对于较完整的岩层，其地基系数的选取参考下表（表4-1）： H V H V 剖面处滑面以下是泥灰岩，岩石饱和单轴抗压强度标准值为16.85MPa ，根据上表侧向K H 可取：K H =2.7×105kN/m3 按K 法计算，桩的变形系数β为： 所以抗滑桩属于刚性桩，所谓刚性桩是指桩的位置发生了偏离，但桩轴线仍保持原有线型，变形是由于桩周土的变形所致。这时，桩犹如刚体一样，仅发生了转动的桩。 桩底边界条件：按自由端考虑。 （2）外力计算 每根桩的滑坡推力：kN L 2.497267.828E n r =?=?=E ，按三角形分布，其 kN h E P r 4.16576 5.02.49725.01 =?= ?= 桩前被动土压力计算： 抗滑桩自由段长度h 1=6m,自由段桩前土为块石土，按勘察报告提高的参数，块石土的c=8.81kP a ψ=15.4O γ=15.4kN/m 3 128.01104.24.52107.244 175 41 <=??? ? ???????=???? ???=EI B k p H β
抗滑桩设计的步骤 1抗滑桩设计计算步骤 一．首先弄清滑坡的原因、性质、范围、厚度，分析滑坡的稳定状态和发展趋势。 二．根据滑坡地质断面及滑动面处岩土的抗剪强度指标，计算滑坡推力。 三．根据地形地质及施工条件等确定设桩的位置及范围。 ①根据滑坡推力大小、地形及地层性质，拟定桩长、锚固深度、桩截面尺寸及桩间距。 ②桩的计算宽度，并根据滑体的地层性质，选定地基系数。 矩形桩：Bp=Kf*Ka*b=1.0*(1+1/b)*b=b+1 圆形桩：Bp=Kf*Ka*d=0.9*(1+1/d)*d=0.9(d+1) ③根据选定的地基系数及桩的截面形式、尺寸，计算桩的变形系数（α或β）及其计算深度（αh或βh），据以判断是按刚性桩还是弹性桩来设计。 桩的截面形状应从经济合理及施工方便可虑。目前多用矩形桩，边长2~3m，以1.5×2.0m及2.0×3.0m两种尺寸的截面较为常见。 计算弹性地基内的侧向受荷桩时，有关地基系数目前有两种不同的假定： ⑴认为地基系数是常数，不随深度而变化，以“K”表示之，相应的计算方法称为“K”法，可用于地基为较为完整岩层的情况
⑵认为地基系数随深度按直线比例变化，即在地基深度为y处的水平地基系数为C H=m H*y或CH=A H+m H*y，竖直方向的地基系数为C V=m V*y或C V=A V+m V*y，。A H、A V表示某一常量，m H、m V分别表示水平及竖直方向地基系数的比例系数。相应这一假定的计算方法称为“m”法，可用于地基为密实土层或严重风化破碎岩层的情形。 2水平及竖向地基系数的比例系数应通过试验确定；当无试验资料时，可参可表1确定。较完整岩层的地基系数K值可参考表2及表3确定。 非岩石地基m H和m V值 表1 注：由于表中m H和m V采用同一值，而当平均深度约为10m时，m H值接近垂直荷载作用下的垂直方向地基系数C V值，故C V值不得小于10m V。 较完整岩层的地基系数K V值 表2 注：①在R=10~20Mpa的半岩质岩层或位于构造破碎影响带的岩质岩层v，根据实际情况可采用k H=A+m H y；
铁塔结构设计计算细则 （角钢/钢管塔） 审核： 校核： 编写：金晓华 广东省电力设计研究院送变电室 2006．9
一、 设计依据 1.《110kV～500kV架空送电线路设计技术规程》(DL/T5092-1999) 2．《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/T 5154-2002) 3．“设计条件及塔头间隙图”（广东省电力设计研究院）(附件1) 二、荷载 1．导、地线荷载见 广东省电力设计研究院提供“铁塔外负荷计算书(附件2)”: 2．设计工况应包括正常运行（包括最小垂直荷载和最大水平荷载组合；直线塔最小垂直档距取0.5倍水平档距；转角塔要考虑正、负垂直档距）、断线、安装的最不利组合情况，转角塔及结构布材不对称的塔应计算反向风工况，所有塔应计算基础作用力工况。 为便于校对，应进行设计工况归并，可参考 “铁塔设计工况”（附件3），并应详细列出每种荷载工况组合，而不是单纯指出第几种到第几种为事故或安装等工况。 ３．参考国网典型设计，新规划的直线塔规定了计算高度，铁塔外负荷是对应这个计算高度值的。杆塔风荷载调整系数βｚ以及线条荷载对地距离均应按该计算高度（呼高）取值。对本塔高于该计算呼高的，应采用由我院电气专业开的缩小使用条件的铁塔外负荷来验算，原则上不增大共用段原主材构件规格，如个别共用段主材构件规格差别不大的情况下，则选用较大规格主材，而不修改档距从而修改计算荷载再重新计算，但应得到结构室内部确认。 ４．引用国网典型设计，作以下特殊规定： １）．500kV直线塔考虑施工锚固工况，部分使用条件大的220kV直线塔也考虑施工锚固工况；500kV和220kV直线塔都考虑2倍起吊安装荷载，但应按4:6比例分配到前后的荷载点上。 ２）．为降低塔材指标，新规划的直线塔分平地和山地二类，其中平地直线塔考虑1～2种使用条件的塔型，按平腿设计，导线断线张力取一相Tm的15%（500kV）和20%（220kV 及以下）；山地直线塔考虑3～4种使用条件的塔型，按长短腿设计，导线断线张力对500kV 电压等级取15%（第1种使用条件的塔）、20%（第2种）及25%（第3、4种），对220kV及以下电压等级取20%（第1种）及25%（除第1种外）。在塔的结构设计计算说明书的工程概 况中列出断线张力百分数。 ３）．山区耐张塔的荷载组合应考虑两侧正档下压、两侧负档上拔、一侧正档另一侧负档扭转的所有正常、断线、安装工况的组合；平地耐张塔（当塔型规划有时），不考虑上拔情况。所有转角塔计算工况均应叠加跳线串荷载。
抗滑动桩验算 计算项目：平昌东站后侧滑坡PX1 ------------------------------------------------------------------------ 原始条件: 墙身尺寸: 桩总长: 19.000(m) 嵌入深度: 7.000(m) 截面形状: 方桩 桩宽: 1.200(m) 桩高: 1.800(m) 桩间距: 5.000(m) 嵌入段土层数: 1 桩底支承条件: 铰接 计算方法: K法 土层序号土层厚(m) 重度(kN/m3) 内摩擦角(度) 土摩阻力(kPa) K(MN/m3) 被动土压力调整系数 1 50.000 24.500 37.00 500.00 80.000 1.000 桩前滑动土层厚: 0.000(m) 锚杆（索）参数: 锚杆道数: 0 锚杆号锚杆类型竖向间距水平刚度入射角锚固体水平预加筋浆强度 ( m ) ( MN/m ) ( 度 ) 直径(mm) 力(kN) fb(kPa) 物理参数: 桩混凝土强度等级: C35 桩纵筋合力点到外皮距离: 35(mm) 桩纵筋级别: HRB400 桩箍筋级别: HPB300 桩箍筋间距: 200(mm) 场地环境: 一般地区 墙后填土内摩擦角: 28.000(度) 墙背与墙后填土摩擦角: 14.000(度) 墙后填土容重: 22.000(kN/m3) 横坡角以上填土的土摩阻力(kPa): 20.00 横坡角以下填土的土摩阻力(kPa): 270.00 坡线与滑坡推力: 坡面线段数: 7 折线序号水平投影长(m) 竖向投影长(m)
1 12.974 5.133 2 3.000 0.000 3 25.000 10.000 4 0.000 1.500 5 9.500 0.000 6 0.000 -1.500 7 50.000 0.000 地面横坡角度: 6.000(度) 墙顶标高: 0.000(m) 参数名称参数值 推力分布类型矩形 桩后剩余下滑力水平分力 0.000(kN/m) 桩前剩余抗滑力水平分力 0.000(kN/m) 钢筋混凝土配筋计算依据：《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010) 注意：内力计算时，滑坡推力、库仑土压力分项(安全)系数 = 1.200 ===================================================================== 第 1 种情况: 滑坡推力作用情况 [桩身所受推力计算] 假定荷载矩形分布: 桩后: 上部=0.000(kN/m) 下部=0.000(kN/m) 桩前: 上部=0.000(kN/m) 下部=0.000(kN/m) 桩前分布长度=0.000(m) (一) 桩身内力计算 计算方法: K 法 背侧--为挡土侧；面侧--为非挡土侧。 背侧最大弯矩 = 0.000(kN-m) 距离桩顶 0.000(m) 面侧最大弯矩 = 0.000(kN-m) 距离桩顶 0.000(m) 最大剪力 = 0.000(kN) 距离桩顶 0.000(m) 最大位移 = 0(mm) 点号距顶距离弯矩剪力位移土反力 (m) (kN-m) (kN) (mm) (kPa) 1 0.000 0.000 0.000 0.00 0.000 2 0.375 0.000 0.000 0.00 0.000 3 0.750 0.000 0.000 0.00 0.000 4 1.12 5 0.000 0.000 0.00 0.000 5 1.500 0.000 0.000 0.00 0.000 6 1.875 0.000 0.000 0.00 0.000 7 2.250 0.000 0.000 0.00 0.000 8 2.625 0.000 0.000 0.00 0.000 9 3.000 0.000 0.000 0.00 0.000 10 3.375 0.000 0.000 0.00 0.000 11 3.750 0.000 0.000 0.00 0.000
机械结构设计基础知识 1前言 1.1机械结构设计的任务 机械结构设计的任务是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘出具体的结构图，以体现所要求的功能。是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。所以，结构设计的直接产物虽是技术图纸，但结构设计工作不是简单的机械制图，图纸只是表达设计方案的语言，综合技术的具体化是结构设计的基本内容。 1.2机械结构设计特点 机械结构设计的主要特点有：（1）它是集思考、绘图、计算（有时进行必要的实验）于一体的设计过程，是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段，在整个机械设计过程中，平均约80%的时间用于结构设计，对机械设计的成败起着举足轻重的作用。（2）机械结构设计问题的多解性，即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的。（3）机械结构设计阶段是一个很活跃的设计环节，常常需反复交叉的进行。为此，在进行机械结构设计时，必须了解从机器的整体出发对机械结构的基本要求 2机械结构件的结构要素和设计方法 2.1结构件的几何要素 机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成，一个零件通常有多个表面，在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触，把这一部分表面称为功能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面。 零件的功能表面是决定机械功能的重要因素，功能表面的设计是零部件结构设计的核心问题。描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计，可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 2.2结构件之间的联接 在机器或机械中，任何零件都不是孤立存在的。因此在结构设计中除了研究零件本身的功能和其它特征外，还必须研究零件之间的相互关系。 零件的相关分为直接相关和间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的，成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关和运动相关两类。位置相关是指两零件在相互位置上有要求，如减速器中两相邻的传动轴，其中心距必须保证一定的精度，两轴线必须平行，以保证齿轮的正常啮合。运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关，如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线，这是靠床身导轨和主轴轴线相平行来保证的，所以，主轴与导轨之间位置相关；而刀架与主轴之间为运动相关。 多数零件都有两个或更多的直接相关零件，故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。在进行结构设计时，两零件直接相关部位必须同时考虑，以便合理地选择材料的热处理方式、形状、尺寸、精度及表面质量等。同时还必须考虑满足间接相关条件，如进行尺寸链和精度计算等。一般来说，若某零件直接相关零件愈多，其结构就愈复杂；零件的间接相关零件愈多，其精度要求愈高。例如，轴毂联接见图1。 2.3结构设计据结构件的材料及热处理不同应注意的问题 机械设计中可以选择的材料众多，不同的材料具有不同的性质，不同的材料对应不同的加工工艺，结构设计中既要根据功能要求合理地选择适当的材料，又要根据材料的种类确定适当的加工工艺，并根据加工工艺的要求确定适当的结构，只有通过适当的结构设计才能使所选择的材料最充分的发挥优势。 设计者要做到正确地选择材料就必须充分地了解所选材料的力学性能、加工性能、使用成本等信息。结构设计中应根据所选材料的特性及其所对应的加工工艺而遵循不同的设计原则。
第一章 钢筋混凝土结构基本概念及材料的物理力学性能 1.混凝土立方体抗压强度cu f ：（基本强度指标）以边长150mm 立方体试件，按标准方法制作养护28d ，标准试验方法（不涂润滑剂，全截面受压，加载速度0.15~0.25MPa/s ）测得的抗压强度作为混凝土立方体抗压强度 cu f 。 影响立方体强度主要因素为试件尺寸和试验方法。尺寸效应关系： cu f （150）=0.95cu f （100） cu f （150）=1.05cu f （200） 2.混凝土弹性模量和变形模量。 ①原点弹性模量：在混凝土受压应力—应变曲线图的原点作切线，该切线曲率即为原点弹性模量。表示为：E '=σ/ε=tan α0 ②变形模量：连接混凝土应力应变—曲线的原点及曲线上某一点K 作割线，K 点混凝土应力为σc （=0.5c f ），该割线（OK ）的斜率即为变形模量，也称割线模量或弹塑性模量。 E c '''=tan α1=σc /εc 混凝土受拉弹性模量与受压弹性模量相等。 ③切线模量：混凝土应力应变—上某应力σc 处作一切线，该切线斜率即为相应于应力σc 时的切线模量''c E =d σ/d ε 3 . 徐变变形：在应力长期不变的作用下，混凝土的应变随时间增长的现象称为徐变。 影响徐变的因素：a. 内在因素，包括混凝土组成、龄期，龄期越早，徐变越大；b. 环境条件，指养护和使用时的温度、湿度，温度越高，湿度越低，徐变越大；c. 应力条件，压应力σ﹤0.5 c f ，徐变与应力呈线性关系；当压应力σ介于（0.5～0.8）c f 之间，徐变增长比应力快；当压应力σ﹥0.8 c f 时，混凝土的非线性徐变不收敛。 徐变对结构的影响：a.使结构变形增加；b.静定结构会使截面中产生应力重分布；c.超静定结构引起赘余力；d.在预应力混凝土结构中产生预 应力损失。 4.收缩变形：在混凝土中凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减少的现象称为收缩。 混凝土收缩原因：a.硬化初期，化学性收缩，本身的体积收缩；b.后期，物理收缩，失水干燥。 影响混凝土收缩的主要因素：a.混凝土组成和配比；b.构件的养护条件、使用环境的温度和湿度，以及凡是影响混凝土中水分保持的因素；c.构件的体表比，比值越小收缩越大。 混凝土收缩对结构的影响：a.构件未受荷前可能产生裂缝；b.预应力构件中引起预应力损失；c.超静定结构产生次内力。 5.钢筋的基本概念 1.钢筋按化学成分分类，可分为碳素钢和普通低合金钢。 2钢筋按加工方法分类，可分为a.热轧钢筋；b.热处理钢筋；c.冷加工钢筋（冷拉钢筋、冷轧钢筋、冷轧带肋钢筋和冷轧扭钢筋。） 6.钢筋的力学性能 物理力学指标：（1）两个强度指标：屈服强度，结构设计计算中强度取值主要依据；极限抗拉强度，材料实际破坏强度，衡量钢筋屈服后的抗拉能力，不能作为计算依据。（2）两个塑性指标：伸长率和冷弯性能：钢材在冷加工过程和使用时不开裂、弯断或脆断的性能。 7.钢筋和混凝土共同工作的的原因：（1）混凝土和钢筋之间有着良好的黏结力；（2）二者具有相近的温度线膨胀系数；（3）在保护层足够的前提下，呈碱性的混凝土可以保护钢筋不易锈蚀，保证了钢筋与混凝土的共同作用。 第二章 结构按极限状态法设计计算的原则 1.结构概率设计的方法按发展进程划分为三个水准：a.水准Ⅰ，半概率设计法，只对影响结构可靠度的某些参数，用数理统计分析，并与经验结合，对结构的可靠度不能做出定量的估计；b.水准Ⅱ，近似概率设计法，用概率论和数理统计理论，对结构、构件、或截面设计的可靠概率做出近似估计，忽略了变量随时间的关系，非线性极限状态方程线性化；c.水准Ⅲ，全概略设计法，我国《公桥规》采用水准Ⅱ。 2.结构的可靠性：指结构在规定时间（设计基准期）、规定的条件下，完成预定功能的能力。 可靠性组成：安全性、适用性、耐久性。 可靠度：对结构的可靠性进行概率描述称为结构可靠度。 3.结构的极限状态：当整个结构或构件的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。 极限状态分为承载能力极限状态、正常使用极限状态和破坏—安全状态。 承载能力极限状态对应于结构或构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形，具体表现：a.整个构件或结构的一部分作为刚体失去平衡；b.结构构件或连接处因超过材料强度而破坏；c.结构转变成机动体系；d.结构或构件丧失稳定；e.变形过大，不能继续承载和使用。 正常使用极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值，具体表现：a.由于外观变形影响正常使用；b.由于耐久性能的局部损坏影响正常使用；c.由于震动影响正常使用；d.由于其他特定状态影响正常使用。 破坏—安全状态是指偶然事件造成局部损坏后，其余部分不至于发生连续倒塌的状态。（破坏—安全极限状态归到承载能力极限状态中） 4.作用：使结构产生内力、变形、应力、应变的所有原因。 作用分为：永久作用、可变作用和偶然作用。 永久作用：在结构使用期内，其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的作用 可变作用：在结构试用期内，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比较不可忽略的作用。
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抗滑桩结构配筋计算 一、计算目的 已知抗滑桩需抵抗的剩余下滑力，进行结构配筋验算。 二、计算依据 《水工混凝土结构设计手册》 《水工建筑物荷载设计规》DL 5077-1997 《水工混凝土结构设计规》 《实用桩基工程手册》中国建筑工业 史佩栋 主编 《材料力学》教材 三、抗滑桩结构计算思路 抗滑桩的结构计算包括2部分：其一为计算抗滑桩的锚固深度（嵌入基岩深度）：其二为计算抗滑桩的力、截面及配筋。本算稿采用工程中常用的悬壁桩简化法计算。 1、基本假定 1) 同覆盖层比较，假定桩为刚性的； 2) 忽略桩与周围覆盖层间的摩擦力、粘结力； 3) 锚固段地层的侧壁应力成直线变化。其中：滑动面和桩底基岩的侧壁应力发挥一致，并等于侧壁容许应力；滑动面以下一定深度的侧壁应力假定相同，并设些等压段的应力之和等于受荷段荷载； 4) 假定边坡剩余下滑力按三角形分布。 2、基本计算公式 1) 锚固深度计算及力计算公式 0,0' =-=∑p m T B y E H σ即 (1)
06 1 )22()23( ,023331'=-+-++=∑h B h y B y h y h E M p m p m m T σσ即 (2) 32h y h m += (3) 式中：' T E ──荷载，即每根桩承受的剩余下滑力水平分值(kN)； 1h ──桩的受荷段长度（抵抗长度）(m)； m y ──锚固段基岩达[σ]区的厚度(m)； 3h ──锚固段基岩弹性区厚度(m)； p B ──桩的计算宽度(m)；按“m ”法计算，则1+=b B p 推导得最小锚固深度： ? ?? ? ??++=1'''min 22][3][][h B E B E B E h p T p T p T σσσ (4) 锚固段基岩达[σ]区的厚度： 2 2)()(22 22121h h h h h y m ++++-= (5) 锚固段基岩弹性区厚度 23h y h m -= (6) 锚固段地层侧壁应力 p m T B y E '= σ (7)
《机械设计基础》作业答案 第一章 平面机构的自由度和速度分析 1－1 1－2 1－3 1－4 1－5 自由度为： 或： 1－6 自由度为 或： 1－10 自由度为： 或： 1－11 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心
1－16：题1-16图所示曲柄滑块机构，已知：s mm l AB /100=，s mm l BC /250=， s rad /101=ω，求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2ω。 在三角形ABC 中， BCA AB BC ∠= sin 45sin 0 ，52sin = ∠BCA ，5 23cos =∠BCA ， 0 45 sin sin BC ABC AC =∠，mm AC 7.310≈ 1－17：题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径20=r 的圆盘，圆盘中心C 与凸轮回转中心的距离mm l AC 15=，mm l AB 90=，s rad /101=ω，求00=θ和0180=θ时，从动件角速度2ω的数值和方向。 00=θ时 方向如图中所示 当0180=θ时 方向如图中所示
第二章 平面连杆机构 2-1 试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。 （1）双曲柄机构 （2）曲柄摇杆机构 （3）双摇杆机构 （4）双摇杆机构 2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角θ为300，摇杆工作行程需时7s 。试问：（1）摇杆空回程需时几秒？（2）曲柄每分钟转数是多少？ 解：（1）根据题已知条件可得： 工作行程曲柄的转角01210=? 则空回程曲柄的转角02150=? 摇杆工作行程用时7s ，则可得到空回程需时： （2）由前计算可知，曲柄每转一周需时12s ，则曲柄每分钟的转数为 2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆100，且mm l mm l AD CD 1000,500==。（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）＇计算此机构的最小传动角。 解： 以踏板为主动件，所以最小传动角为0度。 2-6 设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度mm l 1003=，摆角030=ψ，摇杆的行程速比变化系数2.1=K 。（1）用图解法确定其余三杆的尺寸；（2）用式（2-6）和式（2-6）＇
边坡防护之抗滑桩类型、设计及计算 一、概述 抗滑桩是将桩插入滑面以下的稳固地层内，利用稳定地层岩土的锚固作用以平衡滑坡推力，从而稳定滑坡的一种结构物。除边坡加固及滑坡治理工程外，抗滑桩还可用于桥台、隧道等加固工程。 抗滑桩具有以下优点： (1) 抗滑能力强，支挡效果好； (2) 对滑体稳定性扰动小，施工安全； (3) 设桩位置灵活； (4) 能及时增加滑体抗滑力，确保滑体的稳定； (5) 预防滑坡可先做桩后开挖，防止滑坡发生； (6)桩坑可作为勘探井，验证滑面位置和滑动方向，以便调整设计，使其更符合工程实际。 二、抗滑桩类型
实际工程应用中，应根据滑坡类型及规模、地质条件、滑床岩土性质、施工条件和工期要求等因素具体选择适宜的桩型。 三、抗滑桩破坏形式 总体而言，抗滑桩破坏形式主要包括： (1)抗滑桩间距过大、滑体含水量高并呈流塑状，滑动土体从桩间挤出； (2) 抗滑桩抗剪能力不足，桩身在滑面处被剪断； (3) 抗滑桩抗弯能力不足，桩身在最大弯矩处被拉断； (4) 抗滑桩锚固深度及锚固力不足，桩被推倒； (5)抗滑桩桩前滑面以下岩土体软弱，抗力不足，产生较大塑性
变形，使桩体位移过大而超过允许范围； (6)抗滑桩超出滑面的高度不足或桩位选择不合理，桩虽有足够强度，但滑坡从桩顶以上剪出。 对于流塑性地层，滑体介质与抗滑桩的摩阻力低，土体易从桩间挤出。此时，可在桩间设置连接板或联系梁，或采用小间距、小截面的抗滑桩，因流塑体的自稳性差，当地下水丰富时，开挖截面过大的抗滑桩易造成坍塌，对处于滑移状态的边坡，还可能会加速边坡的滑移速度，甚至造成边坡失稳。 四、抗滑桩设计 01 基本要求 抗滑桩是一种被动抗滑结构，只有当边坡产生一定的变形后，才能充分发挥作用。因此，抗滑桩宜用于潜在滑面明确、对变形控制要求不高的土质边坡、土石混合边坡和碎裂状、散体结构的岩质边坡。 抗滑桩宜布置在滑体下部且滑面较平缓的地段；当滑面长、滑坡推力大时，可与其它加固措施配合使用，或可沿滑动方向布置多排抗滑桩，多排抗滑桩宜按梅花型布置。此外，抗滑桩设计还应满足以下要求： ?通过桩的作用可将滑坡推力滑坡的剩余抗滑力传递到滑面以下 稳定地层中，使滑体边坡安全系数达到规定值。保证滑体不越过桩顶，不从桩间挤出。 ?桩身有足够的稳定性。桩的截面、间距及埋深适当，锚固段的横向应力在容许值内。 ?桩身有足够的强度。钢筋配置合理，能够满足截面内力要求。 ?保证安全，施工方便，经济合理。 02 设计流程
结构设计原理案例计算步骤 一、单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 计算公式： ——水平力平衡 （）——所有力对受拉钢筋合力作用点取矩（） （）——所有力对受压区砼合力作用点取矩（）使用条件： 注：/，&& 计算方法： ㈠截面设计yy 1、已知弯矩组合设计值，钢筋、混凝土强度等级及截面尺寸b、h，计算。 ①由已知查表得：、、、； ②假设； ③根据假设计算； ④计算（力矩平衡公式：）； ⑤判断适用条件：（若，则为超筋梁，应修改截面尺寸或提 高砼等级或改为双筋截面）； ⑥计算钢筋面积（力平衡公式：）； ⑦选择钢筋，并布置钢筋（若 ，则按一排布置）； 侧外 ⑧根据以上计算确定（若与假定值接近，则计算，否则以的确定值作 为假定值从③开始重新计算）； ⑨以的确定值计算； ⑩验证配筋率是否满足要求（，）。 2、已知弯矩组合设计值，材料规格，设计截面尺寸、和钢筋截面面积。 ①有已知条件查表得：、、、； ②假设，先确定； ③假设配筋率（矩形梁，板）； ④计算（，若，则取）； ⑤计算（令，代入）； ⑥计算（，&&取其整、模数化）； ⑦确定（依构造要求，调整）； ⑧之后按“1”的计算步骤计算。 ㈡承载力复核 已知截面尺寸b、，钢筋截面面积，材料规格，弯矩组合设计值，
所要求的是截面所能承受的最大弯矩，并判断是否安全。 ①由已知查表得：、、、； ②确定； ③计算； ④计算（应用力平衡公式：，若，则需调整。令， 计算出，再代回校核）； ⑤适用条件判断（，，）； ⑥计算最大弯矩（若，则按式计算最大弯矩） ⑦判断结构安全性（若，则结构安全，但若破坏则破坏受压区，所以应以受压区控制设计；若,则说明结构不安全，需进行调整——修改尺寸或提高砼等级或改为双筋截面）。 二、双筋矩形截面梁承载力计算 计算公式： ， ，（）+（） 适用条件： （1） （2） 注：对适用条件的讨论 ①当&&时，则应增大截面尺寸或提高砼等级或增加的用量（即 将当作未知数重新计算一个较大的）；当时，算得的即为安全要 求的最小值，且可以有效地发挥砼的抗压强度，比较经济； ②当&&时，表明受压区钢筋之布置靠近中性轴，梁破坏时应变较 小，抗压钢筋达不到其设计值，处理方法： a.《公桥规》规定：假定受压区混凝土压应力的合力作用点与受压区钢筋合力作用 点重合，并对其取矩，即 令2，并 （） 计算出； b.再按不考虑受压区钢筋的存在（即令），按单筋截面梁计算出。 将a、b中计算出的进行比较，若是截面设计计算则取其较小值，若是承载能力复核则取其较大值。 计算方法： ㈠截面设计 1.已知截面尺寸b、h，钢筋、混凝土的强度等级，桥梁结构重要性系数，弯矩组合 设计值，计算和。 步骤： ①根据已知查表得：、、、、； ②假设、（一般按双排布置取假设值）； ③计算；
《结构设计原理》述课 一、前言 （一）课程基本信息 1.课程名称：结构设计原理 2.课程类别：专业平台课 3.学时：两学期总计84学时，2周课程设计 4.适用专业：交通工程 （二）课程性质 1.课程性质 结构是土木工程中最基本的元素，《结构设计原理》课程围绕着工程中常用的钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、圬工结构的设计计算进行理论和实践性的教学。 《结构设计原理》是土木工程专业的一门重要的专业必修课程，是学生运用已学的《工程制图》、《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》、《工程材料》等知识，初步解决结构原理及结构设计问题的一门课程。其特点是：兼具理论性和实用性且承前启后，为学好专业课打好基础的课程，也是学生感到比较难学的一门课程。所以《结构设计原理》及其系列课程一直是土木工程专业的主干课，从开设的《结构设计原理》、《结构设计原理》课程设计，到毕业设计都渗透结构设计的理论，课程贯穿交通工程专业教学的所有环节。 本课程主要介绍钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和圬工结构的各种基本构件受力特性、设计原理、计算方法和构造设计。 2.本课程的作用 本课程主要培养学生掌握钢筋混凝土基本构件和结构的设计计算方法和与施工及工程质量有关的结构的基本知识，培养学生具有识读桥梁结构图纸的识读能力、基本构件的设计能力、使用和理解各种结构设计规范能力、解决工程结构实际问题的能力、综合分析问题的能力、学习能力和与人合作等能力，从而为继续学习后续专业课程奠定扎实的基础，以进一步培养学生树立独立思考、吃苦耐劳、勤奋工作的意识以及诚实、守信的优秀品质，为今后从事施工生产一线的工作奠定良好的基础。 本课程以“材料力学”、“理论力学”和“工程材料”的学习为基础共同打造学生的专业核心技能。
目录 1 工程概况 2 计算依据 3 滑坡稳定性分析及推力计算 3.1 计算参数 3.2 计算工况 3.3 计算剖面 3.4 计算方法 3.5 计算结果 3.6 稳定性评价 4 抗滑结构计算 5 工程量计算
、工程概况 拟建段位于重庆市巫溪县安子平，设计路中线在现有公路右侧约100m，设计为大拐回头弯，设计路线起止里程为K96+030?K96+155，全长125m，设计路面净宽7.50m,设计为二级公路，设计纵坡3.50%,地面高程为720.846m?741.70m,设计起止路面高程为724.608m?729.148m, K96+080-K96+100 为填方，最大填方为4.65m，最小填方为1.133m。 二、计算依据 1. 《重庆市地质灾害防治工程设计规范》 (DB50/5029-2004)； 2. 《建筑地基基础设计规范》 ( GB 50007-2002)； 3. 《建筑边坡工程技术规范》 ( GB 50330-2002)； 4. 《室外排水设计技术规范》 (GB 50108-2001)； 5. 《砌体结构设计规范》(GB 50003-2001); 6. 《混凝土结构设计规范》 (GB 50010-2010)； 7. 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》 ( GB 50086-2001)； 8. 《公路路基设计规范》 ( JTG D30—2004)； 9. 相关教材、专著及手册。 三、滑坡稳定性分析及推力计算 3.1 计算参数 3.1.1 物理力学指标：天然工况：丫1=20.7kN/m3, ? 1=18.6 °，C=36kPa 饱和工况：Y=21.3kN/m3，?=15.5 ° C2=29kPa 3.1.2 岩、土物理力学性质 该段土层主要为第四系残破积碎石土，场地内均有分布，无法采取样品测试，采取弱风化泥做物理力学性质测试成果：弱风化泥岩天然抗压强度24.00Mpa，饱和抗压强度17.30 Mpa,天然密度2.564g/cm3,比重2.724,空隙度8.25%，属软化岩石，软质岩石。
铁塔制作要求 1、铁塔设计设计要求 设备安装铁塔为前端监控设备的运行提供必要的保障，为了使设备正常运行，在基础建设上本着牢固可靠、坚固耐用的原则，铁塔设计遵循《高耸结构设计规范》GB135-90，满足设备安装的要求。 铁塔抗风性能要加强，据了解，该地区最大历史风力记录为18级强台风，14级台风每年都有不少于10次，故此，需要特别注意安装铁塔的抗风要求，加强铁塔、基础的抗风制作级别，确保安装铁塔以及设备的安全。 由于设备安装点地处海岛，常年台风季节多，伴随雷电多发天气也多，需要加强铁塔的接地级别要求，本协议要求铁塔的整体接地阻值不大于1欧姆。 2、铁塔设计考虑的因素： 1)铁塔的设计原则是“安全，适用，经济，美观”。由于海域监控系统地处海边，为了系统 建设后与整体环境协调，铁塔的设计在满足安装、安全性的条件下，追求线条流畅，与周边环境和谐，铁塔颜色可根据环境色调搭配； 2)铁塔设计、施工、验收依据 《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001 《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 《钢结构设计规范》GB50017-2003 《钢结构工程施工工程质量验收规范》GB50205-2001 《建筑抗震设计规范》GB50135-2006 《钢塔桅结构设计规程》GBJ1-84 《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002 《移动通信工程钢塔桅结构设计规范》YD/T5131-2005 3）基本抗风、结构安全等级及设计使用年限：抗风级别18级，铁塔抗震为不低于9级，铁塔设计使用寿命不低于10年。 4）铁塔负载要求：铁塔要求负载不小于200公斤，该铁塔负载不包括钢结构主材、螺栓、节点板、避雷针等永久载荷和风荷载、地震作用、雪荷载、裹冰荷载、人员上塔安装检修等
《机械设计基础》试 题及答案
机械设计基础 一．填空题： 1 .凸轮主要由（凸轮），（从动件）和 ( 机架 )三个基本构件组成。 2 .凸轮机构从动件的形式有由（尖顶）从动件，( 滚子）从动件和（平底）从动件。 3 .按凸轮的形状可分为（盘型）凸轮、（移动）凸轮、（圆柱）凸轮、（曲面） 4. 常用的间歇运动机构有（棘轮）机构，（槽轮）机构，（凸轮间歇）机构和 ( 不完全齿 ) 机构等几种。 5 螺纹的旋向有（左旋）和（右旋）; 牙形有 ( 三角形 ). ( 梯形 ). ( 矩形 ). ( 锯齿形 ) 6.标准外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件是：两齿轮的（法面模数）和 （法面压力 角）都相等，齿轮的（螺旋）相等（旋向）_相反 7 已知一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为a=150, b=500, c=300, d=400，当取c 杆为机架时，它为（曲柄摇杆）机构；当取d杆为机架时，则为（双摇杆）机构。 8 平面连杆机构当行程速比K（＞1 ）时，机构就具有急回特性。 9 曲柄摇杆机构产生“死点”位置的条件是：当为（曲柄）主动件（曲柄与机架）共线时。 13 螺纹联接的基本类型有（螺栓联接）、（双头螺柱联接）、（螺钉联接）、（紧定螺钉联接）四种。 14 轮系按其轴相对机架是固定还是运动的可分为（定轴）轮系和（周转）轮系。 15 滚动轴承代号为62305/P5；各部分的含义是：“6”表示（沟球轴承）；“23”表示（宽度系数）；“05”表示（内径代号）；P5表示（精度公差等级）。 16.螺纹的公称直径是指它的（大径），螺纹“M12X1.5左”的含义是（左旋细牙螺纹公称直径12 ）。
抗滑桩设计计算书-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
目录 1 工程概况 2 计算依据 3 滑坡稳定性分析及推力计算计算参数 计算工况 计算剖面 计算方法 计算结果 稳定性评价 4 抗滑结构计算 5 工程量计算
一、工程概况 拟建段位于重庆市巫溪县安子平，设计路中线在现有公路右侧约100m，设计为大拐回头弯，设计路线起止里程为K96+030～K96+155，全长125m，设计路面净宽7.50m，设计为二级公路，设计纵坡%,地面高程为720.846m～741.70m，设计起止路面高程为724.608m～729.148m，K96+080-K96+100为填方，最大填方为4.65m，最小填方为1.133m。 二、计算依据 1.《重庆市地质灾害防治工程设计规范》（DB50/5029-2004）； 2.《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）； 3.《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2002）； 4.《室外排水设计技术规范》（GB 50108-2001）； 5.《砌体结构设计规范》（GB 50003-2001）； 6.《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）； 7.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086-2001）； 8.《公路路基设计规范》（JTG D30—2004）； 9. 相关教材、专着及手册。 三、滑坡稳定性分析及推力计算 计算参数 3.1.1 物理力学指标：天然工况：γ1=m3，φ1=°，C1=36kPa 饱和工况：γ2=m3，φ2=°，C2=29kPa 3.1.2 岩、土物理力学性质 该段土层主要为第四系残破积碎石土，场地内均有分布，无法采取样品测试，采取弱风化泥做物理力学性质测试成果：弱风化泥岩天然抗压强度，饱和抗压强度 Mpa，天然密度2.564g/cm3,比重，空隙度%，属软化岩石，软质岩石。 表1 各岩土层设计参数建议值表