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文檔簡介
《土木工程特種結(jié)構(gòu)》第1章?lián)跬翂Φ?章?lián)跬翂Ω攀?.1重力式擋土墻1.2非重力式擋土墻1.3擋土墻設(shè)計1.41.1概述1.1.1擋土墻的基本概念擋土墻(RetainingWall)是以承受土體側(cè)壓力為主,防止土體塌滑的墻式擋土構(gòu)造物,廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、橋梁、房屋、水利、水電、礦山等工程建設(shè)。擋土墻主要依靠墻底面與地面的摩擦阻力(重力式)或其他措施對不穩(wěn)定巖土體提供支撐力,是支承路基填土或山坡土體、防止填土或土體變形失穩(wěn)的墻式構(gòu)造物。在路基工程中,擋土墻可用以穩(wěn)定路基和路塹邊坡,減少土石方工程和占地面積,防止水流沖刷路基,常用于整治塌方、滑坡等路基病害。1.1概述1.1.1擋土墻的基本概念在水電工程中,擋土墻主要用作水閘、涵洞、溢洪道、導(dǎo)流洞進出口、泵站等水工建筑物的岸墻,以及如邊坡等其他需要阻止土體崩塌的擋土建筑物。水工擋土墻不但具有擋土作用,而且還兼有擋水、導(dǎo)水和防滲等多種功能。1.1概述1.1.1擋土墻的基本概念擋土墻在各類建設(shè)工程中主要起著安全防護作用,這種防護作用大體可歸納為兩類:一是岸坡和邊坡防護,如岸墻和邊墻;二是結(jié)構(gòu)物自身防護,如路堤墻、防沖墻、各類側(cè)墻等。此外,有些擋土墻還起著節(jié)約工程投資、減少建筑用地的作用。應(yīng)用廣泛和運用條件復(fù)雜是擋土墻的兩個顯著特點。設(shè)置擋土墻應(yīng)經(jīng)過方案比選,從美觀、造價、工程量、施工難易程度、環(huán)境保護、節(jié)約用地等綜合考慮決定。擋土墻設(shè)計應(yīng)遵循安全可靠、經(jīng)濟合理的原則,從實際出發(fā),廣泛汲取工程實踐經(jīng)驗,精心設(shè)計,依據(jù)計算結(jié)果合理選擇斷面尺寸,積極慎重采用新技術(shù)、新工藝、新材料、新方法,既確保工程安全,又不造成投資浪費。1.1概述1.1.2擋土墻的分類按用途和位置分類在路基工程中,按擋土墻的設(shè)置位置不同,可分為:路塹擋土墻路堤擋土墻路肩擋土墻山坡?lián)跬翂Φ仍谒姽こ讨?,按擋土墻所在位置、功能要求,可分為:岸墻翼墻擋墻?.1概述1.1.2擋土墻的分類按所用材料分類按所用主要建筑材料,可分為砌石擋土墻、混凝土擋土墻、鋼筋混凝土擋土墻等。1.1概述1.1.2擋土墻的分類按結(jié)構(gòu)型式分類按擋土墻的斷面結(jié)構(gòu)型式,可分為:還有將以上兩種及兩種以上基本結(jié)構(gòu)型式合并的組合式結(jié)構(gòu)。重力式擋土墻
半重力式擋土墻衡重式擋土墻
石籠式擋土墻懸臂式擋土墻
扶壁式擋土墻錨桿式擋土墻
錨定板式擋土墻加筋式擋土墻
樁板式擋土墻等1.2重力式擋土墻重力式擋土墻是指主要依靠自身重量以維持穩(wěn)定的擋土建筑物,是目前最常用的一種擋土墻型式。重力式擋土墻多用漿砌片(塊)石砌筑,在缺乏石料的地區(qū),有時也可用混凝土預(yù)制塊作為砌塊,也可直接用混凝土澆筑,一般不配筋或只在局部范圍內(nèi)配置少量鋼筋。重力式擋土墻形式簡單,施工方便,可就地取材,適用性強,因而應(yīng)用廣泛。當(dāng)?shù)鼗^好,墻高不大,且當(dāng)?shù)赜钟惺蠒r,一般優(yōu)先選用重力式擋土墻。1.2重力式擋土墻1.2.1擋土墻的一般構(gòu)造常用的重力式擋土墻一般是由墻身、基礎(chǔ)、排水設(shè)施、沉降縫與伸縮縫等組成。墻身擋土墻靠近回填土的一面稱為墻背,暴露在外側(cè)的一面稱為墻面或墻胸,墻的頂面稱為墻頂,墻的底面稱為墻底。擋土墻的底部,稱為基礎(chǔ)或基腳,根據(jù)需要可與墻身分開建造,也可整體建造成墻身的一部分?;A(chǔ)的底部稱為基底,基底的外側(cè)前緣部分稱為墻趾,基底的內(nèi)側(cè)后緣部分稱為墻踵。1.2重力式擋土墻1.2.1擋土墻的一般構(gòu)造墻身墻背為適應(yīng)不同地形、地質(zhì)條件及經(jīng)濟要求,重力式擋土墻的墻背,可做成仰斜、垂直、俯斜、半重力式(凸形折線式)和衡重式等形式。(a)仰斜
(b)垂直
(c)俯斜
(d)半重力式
(e)衡重式擋土墻墻背與鉛垂線的交角稱為墻背傾角,用α表示。1.2重力式擋土墻1.2.1擋土墻的一般構(gòu)造墻身墻背通過分析仰斜、垂直和俯斜三種不同墻背所受的土壓力可知:仰斜墻背的主動土壓力最小,俯斜墻背的主動土壓力最大,垂直墻背位于兩者之間。仰斜墻背的一般坡度不宜大于1:0.25,即α<14°。俯斜墻背不宜過緩,墻背坡度宜為1:0.1~1:0.4。半重力式墻背由仰斜墻背演變而來,上部俯斜、下部仰斜,以減小上部斷面尺寸,多用于路塹墻,也可用于路肩墻。衡重式墻背可視為在半重力式墻背的上、下墻之間設(shè)衡重臺,并采用陡直的墻面。1.2重力式擋土墻1.2.1擋土墻的一般構(gòu)造墻身墻面墻面一般為直線形,其坡度應(yīng)與墻背坡度相協(xié)調(diào)。重力式擋土墻墻面坡度可選用1:0.2~1:0.4。俯斜式擋土墻或衡重式擋土墻的上墻,墻背坡度宜為1:0.1~1:0.4;仰斜式擋土墻或衡重式擋土墻的下墻,墻背坡度不宜大于1:0.25,垂直式擋土墻墻面坡度宜為1:0.3~1:0.4。當(dāng)?shù)孛鏅M向傾斜時,墻面坡度會影響擋土墻的高度,橫向坡度越大影響越大。對于垂直墻,如地面坡度較陡時,墻面坡度可以為1:0.05~1:0.2,以減小墻高;對于中、高擋土墻,地形平坦時,墻面坡度可以較緩,但不適宜緩于1:0.4,以免過多增加墻高。1.2重力式擋土墻1.2.1擋土墻的一般構(gòu)造墻身墻頂擋土墻的墻頂寬度應(yīng)根據(jù)墻體建筑材料和填土高度合理確定,還需考慮墻頂欄桿或擋浪板的布置和施工條件等因素。在路基工程中,當(dāng)墻身為混凝土澆筑時,墻頂寬度不應(yīng)小于0.4m;當(dāng)墻身為漿砌片石時,墻頂寬度不應(yīng)小于0.5m;當(dāng)墻身為干砌片石時,墻頂寬度不應(yīng)小于0.6m。在水電工程中,混凝土或鋼筋混凝土擋土墻的墻頂寬度不應(yīng)小于0.3m,砌石擋土墻的墻頂寬度不宜小于0.5m;當(dāng)擋土墻墻后填土不到頂時,為了便于工程管理中的人員巡視,擋土墻的墻頂寬度可適當(dāng)放寬或增設(shè)巡視平臺。1.2重力式擋土墻1.2.1擋土墻的一般構(gòu)造墻身護欄在路基工程中,當(dāng)擋土墻高度較大時,為增加駕乘人員心理上的安全感,保證行車安全,墻頂應(yīng)設(shè)置護欄。護欄所采用的材料,護欄高度、寬度,應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范規(guī)定。護欄距路面邊緣的距離,應(yīng)滿足路肩最小寬度的要求。1.2重力式擋土墻1.2.1擋土墻的一般構(gòu)造基礎(chǔ)基礎(chǔ)類型擋土墻基礎(chǔ)形式主要根據(jù)地基條件和擋土墻穩(wěn)定性要求確定。常見的擋土墻基礎(chǔ)形式主要有擴大基礎(chǔ)、鋼筋混凝土底板、臺階基礎(chǔ)、拱形基礎(chǔ)和樁基等。(a)擴大基礎(chǔ)(b)鋼筋混凝土底板(c)臺階基礎(chǔ)(d)拱形基礎(chǔ)1.2重力式擋土墻1.2.1擋土墻的一般構(gòu)造基礎(chǔ)基礎(chǔ)埋置深度基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)按地基的性質(zhì)、承載力的要求、凍脹的影響、地形和水文地質(zhì)條件等確定。為保證擋土墻的穩(wěn)定,基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)滿足下列要求:①基礎(chǔ)最小埋置深度不應(yīng)小于1.0m。風(fēng)化層不厚的硬質(zhì)巖石地基,基底應(yīng)置于基巖未風(fēng)化層以下。當(dāng)風(fēng)化層較厚、難以全部清除時,可根據(jù)地基的風(fēng)化程度及其相應(yīng)的承載力將基底埋于風(fēng)化層中。②受水流沖刷時,應(yīng)按路基設(shè)計洪水頻率計算沖刷深度,基底應(yīng)置于局部沖刷線以下不小于1.0m。③當(dāng)凍結(jié)深度小于或等于1.0m時,基底應(yīng)在凍結(jié)線以下不小于0.25m,且最小埋置深度不小于1.0m。凍結(jié)深度超過1.0m時,基礎(chǔ)最小埋置深度不應(yīng)小于1.25m,并應(yīng)對基底至凍結(jié)線以下0.25m深度范圍的地基土采取措施,防止凍害。④路塹擋土墻基底在路肩以下不應(yīng)小于1.0m,并低于邊溝砌體底面不小于0.2m。1.2重力式擋土墻1.2.1擋土墻的一般構(gòu)造基礎(chǔ)基礎(chǔ)埋置深度⑤基礎(chǔ)位于穩(wěn)定斜坡地面上時,墻趾埋入深度和距地表的水平距離應(yīng)滿足下表的規(guī)定。位于縱向斜坡上的擋土墻,當(dāng)基底縱坡大于5%時,基底應(yīng)設(shè)計為臺階式。地層類型墻趾最小埋入深度h/m距地表水平距離l/m圖示硬質(zhì)巖層0.61.5軟質(zhì)巖層1.02.0土層≥1.02.5斜坡地面基礎(chǔ)埋置條件地層類型一般地基巖質(zhì)≤0.3土質(zhì)≤0.2浸水地基0.0≤0.1≤0.2基底傾斜度μ為基底與地基間的摩擦系數(shù)。1.2重力式擋土墻1.2.1擋土墻的一般構(gòu)造排水設(shè)施擋土墻的排水處理是否得當(dāng),直接影響到擋土墻的安全和使用效果。擋土墻應(yīng)設(shè)置完善的排水設(shè)施,以疏干墻后填料中的水分,防止地表水下滲造成墻后積水,使墻身承受額外的靜水壓力;減少季節(jié)性冰凍地區(qū)填料的凍脹壓力;消除黏質(zhì)土填料因含水率增加而產(chǎn)生的膨脹壓力。擋土墻的排水設(shè)施通常包括:地面排水墻身排水1.2重力式擋土墻1.2.1擋土墻的一般構(gòu)造排水設(shè)施地面排水地面排水,主要是防止地表水滲入墻后填料或地基。常用措施主要有:設(shè)置地面排水溝,以截留地表水;夯實回填土頂面和地表松土,以減少雨水和地表水下滲,必要時可設(shè)鋪砌層,進行封閉處理;夯實墻前回填土及加固邊溝,以防地表水滲入地基。1.2重力式擋土墻1.2.1擋土墻的一般構(gòu)造排水設(shè)施墻身排水墻身排水,主要是為了迅速排出墻后積水。通常在非干砌的擋土墻墻身的適當(dāng)高度處布置一排或數(shù)排傾向墻外且坡度不小于4%的排水孔,墻背應(yīng)設(shè)置反濾層。1.2重力式擋土墻1.2.1擋土墻的一般構(gòu)造排水設(shè)施墻身排水泄水孔泄水孔的位置及數(shù)量應(yīng)根據(jù)擋土墻墻背滲水情況合理布設(shè)。泄水孔可采用管型材料,泄水孔的尺寸可視泄水量的大小分別采用5cm×10cm、10cm×10cm、15cm×20cm的方孔或直徑5~20cm的圓孔。泄水孔間距一般為2~3m,干旱地區(qū)可增大,多雨地區(qū)則應(yīng)減小,浸水擋土墻則為1.0~1.5m;泄水孔應(yīng)上下交錯布置。最下排泄水孔的底部應(yīng)高出地面0.3m,若為浸水擋土墻則應(yīng)高出常水位0.3m。1.2重力式擋土墻1.2.1擋土墻的一般構(gòu)造排水設(shè)施墻身排水泄水孔在最下排泄水孔的底部,應(yīng)設(shè)置隔水層,以防止水分滲入基礎(chǔ)。為避免孔道淤塞,泄水孔的進水口應(yīng)設(shè)置墻背反濾層,反濾層宜采用透水性的砂礫、碎石,含泥量應(yīng)小于5%,厚度不應(yīng)小于0.5m,并宜采用透水土工布。1.2重力式擋土墻1.2.1擋土墻的一般構(gòu)造排水設(shè)施墻身排水排水層若墻后填土的透水性不良或可能發(fā)生凍脹,應(yīng)在最低一排泄水孔至墻頂以下0.5m高度內(nèi),填筑不小于0.3m厚的豎向反濾層。豎向反濾層宜采用透水性的砂礫石,含泥量應(yīng)小于5%。也可鋪筑無砂混凝土塊或土工織物等滲水性材料作為排水層,以疏干前后填料中的水。1.2重力式擋土墻1.2.1擋土墻的一般構(gòu)造變形縫各類擋土墻應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點,設(shè)置容許結(jié)構(gòu)收縮、膨脹及適應(yīng)不均勻沉降的變形縫,變形縫包括沉降縫和伸縮縫。一般將沉降縫和伸縮縫合并設(shè)置,沿路線方向每隔10~15m設(shè)置一道,巖質(zhì)地基不宜超過20m。加筋土擋土墻分段長度(變形縫間距)可適當(dāng)加大,但也不應(yīng)大于25m。干砌擋土墻可不設(shè)沉降縫和伸縮縫。為防止墻身表面出現(xiàn)微小的開裂,鋼筋混凝土擋土墻表面還應(yīng)設(shè)置垂直的V形槽,間距不應(yīng)大于10m。變形縫還可做成企口式。當(dāng)墻高較低時,地基堅固時,可在前后墻面設(shè)置槽口縫。1.2重力式擋土墻1.2.2擋土墻的布置擋土墻布置是擋土墻設(shè)計的一個重要內(nèi)容,應(yīng)根據(jù)工程所在地的地形、地質(zhì)、水文等條件以及所屬建筑物的總體布置、功能、特點、運用要求等確定,做到緊湊合理、協(xié)調(diào)美觀。在路基工程中,擋土墻布置通常在路基橫斷面和墻址縱斷面圖上進行。布置前,應(yīng)現(xiàn)場核對路基橫斷面圖,不滿足要求時應(yīng)補測,并測繪墻址處的縱斷面圖,收集墻址處的地質(zhì)和水文資料。擋土墻布置主要包括:位置的選定、縱向布置、橫向布置及平面布置等。1.2重力式擋土墻1.2.2擋土墻的布置墻址的選定路塹擋土墻大多設(shè)在邊溝旁,山坡?lián)跬翂?yīng)考慮設(shè)在基礎(chǔ)可靠處。擋土墻的高度應(yīng)保證設(shè)墻后墻頂以上邊坡或土體的穩(wěn)定。路肩擋土墻因能充分收縮坡腳,可大量減少填方和占地。當(dāng)路肩墻和路堤墻的墻高或截面圬工數(shù)量相近、基礎(chǔ)情況相似時,應(yīng)優(yōu)先選用路肩墻,按路基寬度布置擋土墻位置。若路堤墻的高度或與圬工數(shù)量比路肩墻顯著降低,而且基礎(chǔ)可靠時,宜選用路堤墻。必要時應(yīng)做技術(shù)經(jīng)濟比較以確定擋土墻的位置。沿河路堤設(shè)置路堤擋土墻時,應(yīng)結(jié)合河流的水文、地質(zhì)情況以及河道工程布置,注意設(shè)墻后仍保持水流順暢,不致擠壓河道而引起局部沖刷。1.2重力式擋土墻1.2.2擋土墻的布置縱向布置擋土墻縱向布置在墻址縱斷面圖上進行,布置后繪成擋土墻正面圖。1.2重力式擋土墻1.2.2擋土墻的布置縱向布置確定擋土墻的起訖點和墻長,選擇擋土墻與路基或其他結(jié)構(gòu)物的銜接方式。按地基、地形及墻身斷面變化情況進行分段,確定伸縮縫和沉降縫的位置。布置各段擋土墻的基礎(chǔ)。墻址地面有縱坡時,擋土墻的基底宜做成不大于5%的縱坡。但地基為巖石時,為減少開挖,可沿縱向做成臺階。臺階尺寸視縱坡大小而定,但其高寬比不宜大于1:2。對于加筋土擋土墻,基底則不宜設(shè)置縱坡。布置泄水孔的位置,包括數(shù)量、間隔和尺寸等。此外,在布置圖上應(yīng)注明各特征斷面的樁號,以及墻頂、基礎(chǔ)頂面、基底、沖刷線、冰凍線、常水位線或設(shè)計洪水位的高程等。1.2重力式擋土墻1.2.2擋土墻的布置橫向布置擋土墻的橫向布置主要是在路基橫斷面圖上進行,其內(nèi)容為確定斷面形式、選擇擋土墻的位置。擋土墻的斷面形式和位置,均應(yīng)根據(jù)實際情況經(jīng)分析計算后確定。擋土墻的橫向布置宜選擇在墻高最大處、墻身斷面或基礎(chǔ)形式有變異處,以及其他必須有樁號的橫斷面圖上進行。根據(jù)墻型、墻高及地基與填料的物理力學(xué)指標(biāo)等設(shè)計資料,確定墻身斷面、基礎(chǔ)形式和埋置深度,布置排水設(shè)施,并繪制擋土墻橫斷面圖。1.2重力式擋土墻1.2.2擋土墻的布置平面布置對于個別復(fù)雜的擋土墻,例如高或長的沿河擋土墻和曲線擋土墻,除了橫、縱向布置外,還應(yīng)做平面布置,并繪制平面布置圖。擋土墻的平面布置應(yīng)根據(jù)工程總體布置要求,選用合適的型式,如直線式、曲線式、折線式、組合式等。在平面布置圖上,應(yīng)標(biāo)明擋土墻與路線的平面位置及附近地貌與地物情況,特別是與擋土墻有干擾的建筑物的情況。沿河擋土墻還應(yīng)繪出河道及水流方向、其他防護與加固工程等。1.2重力式擋土墻1.2.3擋土墻設(shè)計的主要內(nèi)容重力式擋土墻的設(shè)計主要包括以下內(nèi)容:確定擋土墻的位置。根據(jù)擋土墻設(shè)置的目的和場地條件,確定擋土墻的平面位置以及擋土墻本身的縱、橫向的布置等。擬定墻高,確定墻身結(jié)構(gòu)尺寸。根據(jù)支擋環(huán)境的需要擬定擋土墻的墻高,確定相應(yīng)的墻身結(jié)構(gòu)尺寸,在墻體的延伸方向取一延米進行計算。計算墻體穩(wěn)定性。根據(jù)擬定的墻體結(jié)構(gòu)尺寸,確定結(jié)構(gòu)荷載(墻身自重、土壓力、填土重力),由此進行墻體的抗滑、抗傾覆驗算。驗算地基承載力。對基礎(chǔ)底板地基承載力進行驗算,以確認(rèn)底板尺寸是否滿足要求。墻身強度驗算。對圬工砌體的強度進行驗算,設(shè)計墻身結(jié)構(gòu)。構(gòu)造設(shè)計。其他。包括排水措施、填料、施工注意事項等。1.3非重力式擋土墻1.3.1懸臂式擋土墻懸臂式擋土墻由底板(墻趾板和墻踵板)和固定在底板上的懸臂式直墻(立壁)構(gòu)成,也可看成由三個懸臂構(gòu)件組成,即立壁、墻趾板和墻踵板。為增加懸臂式擋土墻的抗滑穩(wěn)定性,可在基礎(chǔ)底面設(shè)置一個與基礎(chǔ)連接成整體的凸榫(榫狀凸塊)。懸臂式擋土墻的底板可簡化為固支在墻體上的懸臂板,按受彎構(gòu)件計算。墻身可按固支在底板上的懸臂板按受彎構(gòu)件計算,或按偏心受壓構(gòu)件核算截面應(yīng)力。1.3非重力式擋土墻1.3.1懸臂式擋土墻懸臂式擋土墻采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),混凝土強度等級不應(yīng)低于C20。懸臂式擋土墻墻體及底板截面厚度應(yīng)根據(jù)強度和變形計算確定,墻頂寬度不應(yīng)小于0.2m,底板厚度不應(yīng)小于0.3m。墻體外側(cè)表面可設(shè)1:0.02~1:0.1的仰坡,內(nèi)側(cè)面坡度宜為豎直。1.3非重力式擋土墻1.3.2扶壁式擋土墻扶壁式擋土墻由墻面板(立壁)、扶壁、底板(包括墻趾板與墻踵板)組成。與懸臂式擋土墻相比,除了墻面板和底板外,扶壁式擋土墻每隔一段距離還有由底板向墻頂方向傾斜的扶壁。扶壁式擋土墻的墻趾板可按懸臂梁計算,墻踵板可按支承在扶壁上的連續(xù)板計算,不計墻面板對底板的約束作用;扶壁可按懸臂的T形梁計算;順路線方向立壁的彎矩,可按以扶壁為支點的連續(xù)梁計算。1.3非重力式擋土墻1.3.2扶壁式擋土墻扶壁式擋土墻為整體澆筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),墻面板宜采用等厚的豎直板,頂寬不應(yīng)小于0.2m。扶壁式擋土墻分段長度不宜超過20m;每一分段長度中,宜設(shè)3個或3個以上的扶壁。扶壁間距宜按經(jīng)濟性原則確定,常用值為墻高的1/3~1/2。扶壁的厚度宜為兩扶壁間距的1/8~1/6,但不應(yīng)小于0.3m,扶壁應(yīng)隨高度逐漸向墻后加寬。底板最小厚度不應(yīng)小于0.3m。1.3非重力式擋土墻1.3.3錨桿擋土墻錨桿擋土墻采用鋼筋混凝土柱、板與鋼錨桿組合結(jié)構(gòu),宜用于巖質(zhì)路塹地段。錨桿必須錨固在穩(wěn)定地層內(nèi),其抗拔力應(yīng)保證墻體在土壓力作用下的平衡。錨桿擋土墻主要有肋柱式和板壁式兩種類型。
(a)肋柱式錨桿擋土墻
(b)板壁式錨桿擋土墻1.3非重力式擋土墻1.3.3錨桿擋土墻肋柱式錨桿擋土墻肋柱式錨桿擋土墻由肋柱、擋土板和錨桿組成。肋柱式錨桿擋土墻可采用單級墻或多級墻,每級墻高不宜大于8m。多級墻的上、下級墻體之間應(yīng)設(shè)置寬度不小于2.0m的平臺,平臺宜用厚度不小于0.15m的C15混凝土封閉,并設(shè)置向墻外傾斜的2%的橫坡度。肋柱肋柱式錨桿擋土墻的肋柱間距,宜為2.0~3.0m,肋柱可采用矩形或T形截面,順墻長方向的肋柱寬度不宜小于0.3m。肋柱應(yīng)豎直布置或向填土一側(cè)仰斜,仰斜度不應(yīng)大于1:0.05。肋柱可采用整柱預(yù)制、分段預(yù)制現(xiàn)場拼裝,或采用現(xiàn)場澆筑。采用預(yù)制肋柱時,應(yīng)預(yù)留錨桿的錨錠孔。肋柱受力方向的前后側(cè)面內(nèi),應(yīng)配置通長受力鋼筋,鋼直徑不應(yīng)小于12mm。1.3非重力式擋土墻1.3.3錨桿擋土墻肋柱式錨桿擋土墻擋土板擋土板宜采用等厚度板,板厚不應(yīng)小于0.3m。擋土板可采用預(yù)制構(gòu)件,順墻高方向的板寬視設(shè)備吊裝能力而定。板與肋柱的搭接長度不應(yīng)小于0.1m。板兩端1/4板長處,宜設(shè)吊裝孔。肋柱式錨桿擋土墻的相鄰兩跨擋土板與肋柱連接處,應(yīng)設(shè)擋土板間隙,板端的間隙寬度宜為10~20mm,并按沉降、伸縮縫的構(gòu)造處理。錨桿肋柱式錨桿擋土墻宜采用灌漿錨桿。錨孔直徑100~150mm。肋柱式錨桿擋土墻錨桿的設(shè)置位置,應(yīng)按肋柱內(nèi)力分布均勻的原則確定;每級肋柱上的錨桿層數(shù)可采用雙層或多層。錨桿可按彎矩相等或支點反力相等的原則布置,向下傾斜。每層錨桿與水平面的夾角宜為15°~20°,錨桿層間距不小于2.0m。1.3非重力式擋土墻1.3.3錨桿擋土墻板壁式錨桿擋土墻板壁式錨桿擋土墻由現(xiàn)場澆筑的整體式墻面板或裝配式墻面板與多排小錨桿組成。墻面板墻面板可采用現(xiàn)場澆筑或預(yù)制吊裝的等厚度板,板厚不宜小于0.3m。預(yù)制墻面板應(yīng)預(yù)留錨桿的錨錠孔?,F(xiàn)場澆筑的墻面板,應(yīng)按規(guī)定設(shè)置沉降縫及伸縮縫。錨桿板壁式錨桿擋土墻宜采用楔縫式錨桿。錨孔直徑35~50mm,錨孔深度4~5m。板壁式錨桿擋土墻的錨桿布置,應(yīng)按墻面板受力的合理性及經(jīng)濟性綜合確定,順墻長方向水平間距宜為1.0~2.0m,沿墻高方向,每級墻高布置2~3排錨桿。1.3非重力式擋土墻1.3.4錨定板擋土墻錨定板擋土墻是由鋼筋混凝土柱、板,鋼拉桿,錨定板以及其間的填料共同形成的一種組合擋土結(jié)構(gòu)。錨定板擋土墻主要有肋柱式和板壁式兩種類型。
(a)肋柱式錨定板擋土墻
(b)板壁式錨定板擋土墻1.3非重力式擋土墻1.3.4錨定板擋土墻肋柱式錨定板擋土墻肋柱式錨定板擋土墻的墻面系由肋柱和擋土板組成,一般為雙層拉桿,錨定板面積較大,拉桿較長,擋土墻的變形量較小,可用作路肩式或路堤式擋土墻。肋柱式錨定板擋土墻可采用單級墻或多級墻,每級墻高一般不宜大于6m,多級墻的上、下兩級墻之間應(yīng)設(shè)置寬度不應(yīng)小于2.0m的平臺,平臺宜用厚度不小于0.15m的C15混凝土封閉,并設(shè)置向墻外傾斜2%的橫坡。采用細(xì)粒土作填料時,路基頂面也宜設(shè)置封閉層。1.3非重力式擋土墻1.3.4錨定板擋土墻肋柱式錨定板擋土墻肋柱式錨定板擋土墻的肋柱間距,宜為1.5~2.5m,每級肋柱高度宜采用3~5m。肋柱應(yīng)采用垂直或向填土側(cè)后仰布置,仰斜度宜為1:0.05,肋不得前傾布置。肋柱應(yīng)預(yù)留圓形或橢圓形拉桿孔道,孔道直徑或短軸長度應(yīng)大于拉桿直徑。肋柱受力方向的前后側(cè)面內(nèi)應(yīng)配置通長受力鋼筋,鋼直徑不應(yīng)小于12mm。肋柱下端應(yīng)設(shè)置混凝土基礎(chǔ),基礎(chǔ)形式可采用條形、分離式或杯座式基礎(chǔ),基礎(chǔ)厚度不宜小于0.5m,襟邊寬度不宜小于0.1m。1.3非重力式擋土墻1.3.4錨定板擋土墻板壁式錨定板擋土墻板壁式錨定板擋土墻的墻面系為鋼筋混凝土墻面板,通過墻面板幾何形狀及板厚的搭配,多用于有景觀要求的支擋工程。板壁式錨定板擋土墻的墻頂應(yīng)設(shè)置帽石。板壁式錨定板擋土墻的墻面板,可采用矩形、六邊形、十字形或其他幾何形狀的鋼筋混凝土板,或采用厚度、顏色、紋理有所變化的鋼筋混凝土拼合板。墻面板的規(guī)格不宜過多。板壁式錨定板擋土墻的每塊墻面板至少連接一根拉桿,拉桿直徑宜為22~32mm。1.3非重力式擋土墻1.3.5加筋土擋土墻加筋土擋土墻由填土,在填土中布置的拉筋以及墻面板三部分組成。加筋土擋土墻分為有面板加筋土擋土墻和無面板加筋土擋土墻。1.3非重力式擋土墻1.3.5加筋土擋土墻有面板加筋土擋土墻加筋土擋土墻墻面宜采用鋼筋混凝土預(yù)制件,厚度不應(yīng)小于0.08m。墻面的平面線形可采用直線、折線和曲線,相鄰墻面間的內(nèi)夾角不宜小于70°。墻面應(yīng)設(shè)置混凝土基礎(chǔ),其寬度不應(yīng)小于0.4m,厚度不應(yīng)小于0.2m,基礎(chǔ)埋置深度不應(yīng)小于0.6m。基底不宜設(shè)置縱坡,可做成水平或結(jié)合地形做成臺階形。1.3非重力式擋土墻1.3.5加筋土擋土墻有面板加筋土擋土墻拉筋材料宜采用土工格柵、復(fù)合土工帶或鋼筋混凝土板帶。在滿足抗拔穩(wěn)定條件下,拉筋長度應(yīng)符合下列規(guī)定:1)墻高大于3.0m時,拉筋長度不應(yīng)小于0.8倍墻高,且不小于5.0m。當(dāng)采用不等長的拉筋時,同長度拉筋的墻段高度不應(yīng)小于3.0m,相鄰不等長拉筋的長度差不宜小于1.0m。2)墻高小于3.0m時,拉筋長度不應(yīng)小于3.0m,且應(yīng)采用等長拉筋。3)采用預(yù)制鋼筋混凝土帶時,每節(jié)長度不宜大于2.0m。筋帶與面板的連接應(yīng)堅固可靠,并與筋帶有相同的耐腐蝕性能。雙面加筋土擋土墻的筋帶應(yīng)錯開鋪設(shè),避免重疊。1.3非重力式擋土墻1.3.5加筋土擋土墻有面板加筋土擋土墻加筋土擋土墻宜采用滲水性良好的中粗砂、砂礫或碎石填筑,填料與筋材直接接觸部分不應(yīng)含有尖銳棱角的塊體,填料最大粒徑不應(yīng)大于100mm。對危害加筋土擋土墻穩(wěn)定的地表水或地下水,應(yīng)設(shè)置完善的防排水設(shè)施。當(dāng)加筋區(qū)填筑細(xì)粒土?xí)r,墻面板內(nèi)側(cè)應(yīng)設(shè)置寬度不小于0.3m的反濾層。冰凍地區(qū)加筋體應(yīng)采取防凍脹措施。斜坡上的加筋體應(yīng)設(shè)寬度不小于1.0m的護腳,加筋體面板基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)從護腳頂面算起。加筋土擋土墻頂面,宜設(shè)置混凝土或鋼筋混凝土帽石。1.3非重力式擋土墻1.3.5加筋土擋土墻有面板加筋土擋土墻多級加筋土擋土墻的平臺頂部應(yīng)設(shè)不小于2%的排水橫坡,并用厚度不小于0.15m的C15混凝土板防護;當(dāng)采用細(xì)粒填料時,上級墻的面板基礎(chǔ)下應(yīng)設(shè)置寬度不小于1.0m、厚度不小于0.50m的砂礫或灰土墊層。1.3非重力式擋土墻1.3.5加筋土擋土墻無面板加筋土擋土墻無面板加筋土擋土墻屬于柔性結(jié)構(gòu),能很好地適應(yīng)地基變形,通過反包式土工格柵的加筋錨固作用,約束土體的側(cè)向變形,保證路基的穩(wěn)定。無面板加土擋土墻高度大于10m時,應(yīng)設(shè)置多級加筋擋土墻;當(dāng)擋土墻基礎(chǔ)受水流影響可能產(chǎn)生沖刷時,洪水位以下浸水墻體應(yīng)采用重力式擋土墻。土工格柵加筋層間距、筋材長度、加筋坡面坡率等應(yīng)通過外部穩(wěn)定性和內(nèi)部穩(wěn)定性計算確定。1.3非重力式擋土墻1.3.5加筋土擋土墻無面板加筋土擋土墻拉筋的材料性能在加筋土擋土墻中具有重要的作用,拉筋的長期強度和變形性能關(guān)系到擋土墻的穩(wěn)定,耐久性關(guān)系到擋土墻的使用年限,因此選材是拉筋設(shè)計的主要環(huán)節(jié)。根據(jù)工程實踐情況,無面板加筋土擋土墻拉筋宜采用高密度聚乙烯(HDPE)土工格柵和聚酯(PET)焊接土工格柵。當(dāng)?shù)鼗浫?、承載能力不足時,應(yīng)對地基上進行填處理,并設(shè)置砂礫、碎石墊層。1.3非重力式擋土墻1.3.6樁板式擋土墻樁板式擋土墻系鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),由樁及樁間的擋土板兩部分組成。樁應(yīng)現(xiàn)場澆筑,擋土板可采用預(yù)制拼裝。
(a)斷面圖(b)正面圖1.3非重力式擋土墻1.3.6樁板式擋土墻樁板式擋土墻利用樁深埋部分錨固段的錨固作用和被動土抗力,維護擋土墻的穩(wěn)定。樁板式擋土墻的錨固樁必須錨固在穩(wěn)定的地基中,樁的懸臂長度不宜大于15m。樁板式擋土墻作路塹墻時,可先設(shè)置樁,然后開挖路基,擋土板可以自上而下安裝。擋土板與樁搭接,其搭接長度每端不得小于1倍板厚。當(dāng)為圓形樁時,應(yīng)在樁后設(shè)置搭接用的凸形平臺,平臺寬度應(yīng)比搭接長度寬20~30mm。樁板式擋土墻可不另設(shè)伸縮縫和沉降縫。當(dāng)采用拱形擋土板時,不宜僅用混凝土灌筑,而應(yīng)沿徑向和環(huán)向配置一定數(shù)量的構(gòu)造鋼筋,鋼筋直徑不宜小于10mm。1.4擋土墻設(shè)計1.4.1擋土墻的作用及作用效應(yīng)組合擋土墻的作用施加于擋土墻的作用(或荷載),按其性質(zhì)可分為:永久作用(或荷載)可變作用(或荷載)可變作用(或荷載)按其對擋土墻的影響程度不同,分為基本可變作用(或荷載)、其他可變作用(或荷載)和施工荷載。偶然作用(或荷載)1.4擋土墻設(shè)計1.4.1擋土墻的作用及作用效應(yīng)組合擋土墻的作用作用(或荷載)分類作用(或荷載)名稱永久作用(或荷載)擋土墻結(jié)構(gòu)重力填土(包括基礎(chǔ)襟邊以上土)重力填土側(cè)壓力墻頂上的有效永久荷載墻頂與第二破裂面之間的有效荷載計算水位的浮力及靜水壓力預(yù)加力混凝土收縮及徐變基礎(chǔ)變位影響力可變作用(或荷載)基本可變作用(或荷載)車輛荷載引起的土側(cè)壓力人群荷載、人群荷載引起的土側(cè)壓力其他可變作用(或荷載)水位退落時的動水壓力流水壓力波浪壓力凍脹壓力和冰壓力溫度影響力施工荷載與各類型擋土墻施工有關(guān)的臨時荷載偶然作用(或荷載)地震作用力滑坡、泥石流作用力作用于墻頂護欄上的車輛碰撞力1.4擋土墻設(shè)計1.4.1擋土墻的作用及作用效應(yīng)組合擋土墻的作用效應(yīng)組合擋土墻設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)可能同時出現(xiàn)的作用(或荷載)選擇作用(或荷載)組合。擋土墻常用作用(或荷載)組合這三類組合均屬于基本組合的范圍。組合作用(或荷載)名稱Ⅰ擋土墻結(jié)構(gòu)重力、墻頂上的有效永久荷載、填土重力、填土側(cè)壓力及其他永久荷載組合Ⅱ組合Ⅰ與基本可變荷載相組合Ⅲ組合Ⅱ與其他可變荷載、偶然荷載相組合1.4擋土墻設(shè)計1.4.1擋土墻的作用及作用效應(yīng)組合擋土墻的作用效應(yīng)組合作用在一般地區(qū)擋土墻上的力,可只計算永久作用(或荷載)和基本可變作用(或荷載);浸水地區(qū)、地震動峰值加速度值為0.2g及以上的地區(qū)、產(chǎn)生凍脹力的地區(qū)等,尚應(yīng)計算其他可變作用(或荷載)和偶然作用(或荷載)。根據(jù)作用(或荷載)性質(zhì)和作用的可能性,洪水與地震力不同時考慮;凍脹力、冰壓力與流水壓力或波浪壓力不同時考慮;車輛荷載與地震力不同時考慮。1.4擋土墻設(shè)計1.4.2擋土墻極限狀態(tài)設(shè)計法擋土墻設(shè)計應(yīng)進行其承載能力極限狀態(tài)計算和正常使用極限狀態(tài)驗算,以及擋土墻抗滑穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定和整體穩(wěn)定性驗算。擋土墻結(jié)構(gòu)超過某一特定狀態(tài),致使擋土墻不能正常使用或不能在正常維護下正常使用,該特定狀態(tài)稱為功能的極限狀態(tài),可分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。擋土墻的承載能力極限狀態(tài)可理解為與安全性有關(guān)的最大承載狀態(tài),擋土墻組成構(gòu)件若發(fā)生塑性變形而使其幾何形狀發(fā)生顯著改變時,雖未達(dá)到完全破壞,但已嚴(yán)重影響安全,也應(yīng)屬于達(dá)到了承載能力極限狀態(tài)。擋土墻的正常使用極限狀態(tài)是與適用性和耐久性有關(guān)的極限狀態(tài),可理解為擋土墻及其組成構(gòu)件在使用功能上允許達(dá)到某個限值的極限狀態(tài),僅涉及擋土墻的工作條件和性能,往往需要采用一定的約束條件,例如混凝土構(gòu)件的裂縫寬度、墻面的撓度等。1.4擋土墻設(shè)計
墻高/m適用條件高速公路、一級公路二級及二級以下公路≤5.01.00.95>5.01.051.0
1.4擋土墻設(shè)計1.4.2擋土墻極限狀態(tài)設(shè)計法承載能力極限狀態(tài)作用(或荷載)分項系數(shù)情況荷載增大對擋土墻結(jié)構(gòu)起有利作用時荷載增大對擋土墻結(jié)構(gòu)起不利作用時組合Ⅰ、ⅡⅢⅠ、ⅡⅢ0.901.201.000.951.401.300.300.500.951.100.951.050.951.201.4擋土墻設(shè)計
謝謝!《土木工程特種結(jié)構(gòu)》第2章混凝土電視塔第2章混凝土電視塔概述2.1電視塔所用的材料2.2混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3塔體的變形和內(nèi)力計算2.42.5塔樓的變形與內(nèi)力計算2.62.7電視塔地基與基礎(chǔ)計算構(gòu)造要求第2章
混凝土電視塔
混凝土電視塔多建于大、中城市,承擔(dān)廣播電視信號發(fā)射、通信、旅游觀光等任務(wù),一般被看成所在城市的地標(biāo)性建筑。設(shè)計時應(yīng)和建筑等有關(guān)專業(yè)配合制定設(shè)計方案。混凝土電視塔的特點是高度較大、橫截面較小、風(fēng)荷載起主要作用、結(jié)構(gòu)自重不可忽視。結(jié)構(gòu)選型應(yīng)力求布置合理、受力明確、截面簡單對稱、減少風(fēng)荷載,并合理選材,通過計算優(yōu)化結(jié)構(gòu)。構(gòu)造上應(yīng)做到的傳遞簡捷,避免或減少局部效應(yīng),達(dá)到安全、適用、耐久的目的。
我國電視塔的發(fā)展也非常迅速,如廣州電視塔,高600m(含天線桅桿);北京中央電視塔,高405m;天津電視塔,高415.2m;西安電視塔,高245m;遼寧電視塔,高305.5m;上海電視塔,高450m等。
2.1概述
(1)加拿大多倫多電視塔
該塔高度553m,開工日期1973年2月,交工日期1975年4月,全塔由基礎(chǔ)、塔身、塔樓、天線四部分組成,如圖2-1-2所示。
(1)基礎(chǔ):基礎(chǔ)深15.24m,底板為預(yù)應(yīng)力空心平板,厚5.5m,平面形狀為Y字形,每邊長50.9m。澆筑7000m3的大體積混凝土,施工時采用低熱水泥,并分層澆筑,采用滑模工藝施工。
圖2-1-2加拿大多倫多電視塔立面2.1概述
(2)塔體:塔身由三翼圍繞核心筒,三翼之間還夾著三個井筒;三翼由底面向上逐步收小,到頂標(biāo)高為404.47m,核心筒從底標(biāo)高一直到446.54m(滑模頂端)截面不變,壁厚0.6lm,3個井筒從底到381m是等斷面,其中1個為樓梯,另2個為觀景電梯。塔內(nèi)共有4部電梯,電梯速度為6m/s。塔身結(jié)構(gòu)采用后張預(yù)應(yīng)力混凝土,豎向預(yù)應(yīng)力鋼絲束共144根,長短不一,張拉力2100-8500kN。
(3)塔樓:從335~365m共30m為塔樓,為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),塔樓有七層,其直徑為30.5m,而最大懸挑部分的直徑達(dá)42.7m。建筑面積6500m2,第一層懸掛電視通訊用的微波拋物面,設(shè)置雙層構(gòu)架,其外圍護采用充氣薄膜做成的環(huán)狀罩。二層、三層為瞭望臺。四層為旋轉(zhuǎn)餐廳,五層是電視機房,六層是調(diào)頻機房,七層是機械裝置機房,如圖2-1-3所示。2.1概述
塔樓結(jié)構(gòu)由12個預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土牛腿支撐,這些牛腿用預(yù)應(yīng)力鋼筋固定在塔體上,并用直徑為36.58m預(yù)應(yīng)力混凝土圈梁加固,使之構(gòu)成整體。
(4)天線:從446m以上至553m為鋼結(jié)構(gòu)天線,分為40節(jié),全部用直升飛機進行安裝,外罩5cm厚的塑料玻璃鋼防罩,供檢修,圍護用。圖2-1-3加拿大多倫多電視塔塔樓剖面2.1概述
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北京中央電視塔
中央電視塔于1987年1月開工挖土,1990年9月亞運會投入使用,位于北京西郊玉淵潭公園西側(cè),從室外地坪起為405m。塔身為圓錐形,塔座是二層重檐,塔樓為宮燈形。塔樓和塔座為大面積玻璃幕墻和金屬屋頂。其功能是播出8套電視節(jié)目,10套調(diào)頻立體聲節(jié)目,38套微波節(jié)目,為公安、消防、地震、氣象、環(huán)保和旅游等部門提供綜合服務(wù)。該電視塔分塔基、塔座、塔身、塔樓、桅桿等5部分,塔身又包括內(nèi)筒、中筒和外筒,如圖2-1-4和圖2-1-5所示。
塔基的基礎(chǔ)深-24m,采用3m厚的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大環(huán)板,混凝土C40,混凝土量為4236m3,鋼筋350t,預(yù)應(yīng)力鋼絞40t。塔座為框架結(jié)構(gòu),與塔身為同一基礎(chǔ),共分塔座7層,最大直徑達(dá)70m,框架結(jié)構(gòu)里側(cè)與塔身連接。塔身為C40預(yù)應(yīng)力鋼筋混2.1概述
凝土,縱向鋼筋外側(cè)為φ32~φ100mm,內(nèi)側(cè)φ32~φ200mm,整個筒身設(shè)64束鋼絲束,110m以下另有24束。塔樓從197.0~257.5m為微波平臺和塔樓,總高度為60.5m,最大直徑為41m,分為14層,塔樓為鋼結(jié)構(gòu),總重600t,座落在鋼筋混凝土的倒錐殼上,樓板為鋼筋混凝土。桅桿部分由鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力桅桿和鋼結(jié)構(gòu)桅桿兩部分組成?;炷廖U分為兩個斷面,底部從257.5到292.5m,外圍5m×5m,壁厚600mm,混凝土的斷面中心共24束預(yù)應(yīng)力筋;上部從292.5到322m,外圍3.8m×3.8m,壁厚550mm,混凝土壁中間共16束預(yù)應(yīng)力筋。每束預(yù)應(yīng)力筋均為7×7φ5。從322m到396m為鋼桅桿,分為3節(jié),外圍尺寸分別為2m×2m,1m×lm,0.75m×0.75m,用鋼板圍成,鋼板最厚為50mm。2.1概述
圖2-1-4北京中央電視塔剖面圖2-1-5北京中央電視塔塔身平面2.1概述
3
上海電視塔
上海電視塔位于浦東陸家嘴地區(qū),和黃浦公園、外灘長堤隔河相望,是南京東路、北京東路及延安東路口視線交匯點。該塔高450m,被譽為“東方明珠”。塔身由直徑9m的3個鋼筋混凝土擎天圓筒構(gòu)成。在塔身中心標(biāo)高75m處有一直徑50m的圓球塔樓,設(shè)有露天觀光環(huán)廊、音像廳、技術(shù)用房等。在塔身中心標(biāo)高277.5m處有一直徑45m的圓球塔樓,設(shè)有微波天線層,旋轉(zhuǎn)茶座、技術(shù)用房等。300m以上為發(fā)射天線段,在370m標(biāo)高處是100m2的太空艙。在3個擎天圓筒內(nèi)部是電梯井、管道和緊急疏散樓梯。共有5部電梯,內(nèi)有兩組電動纜車可以直達(dá)75m的圓球塔樓,如圖2-1-6所示。2.1概述
圖2-1-6上海電視塔2.2電視塔所用材料
根據(jù)國內(nèi)外已建的混凝土電視塔采用的混凝土強度等級的情況,電視塔主體結(jié)構(gòu)混凝土強度等級不宜低于C30;當(dāng)配有預(yù)應(yīng)力鋼筋時,混凝土強度等級不宜低于C40,鋼筋混凝土保護層厚度不宜小于30mm。其他規(guī)定應(yīng)按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(2024年版)》(GB/T50010—2010)執(zhí)行。
普通螺栓應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《六角頭螺栓
C
級》(GB/T
5780—2016)和《六角頭螺栓》(GB/T
5782—2016)的規(guī)定。高強度螺栓應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓連接副》(GB/T
1231—2024)。2.2電視塔所用材料
手工焊接采用的焊條應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《非合金鋼及細(xì)晶粒鋼焊條》(GB/T
5117—2012)或《熱強鋼焊條》(GB/T
5118—2012)的規(guī)定要求,選擇的焊條型號應(yīng)與主體金屬強度相適應(yīng)。自動焊或半自動焊采用的焊絲和焊劑應(yīng)與主體金屬強度相適應(yīng),并應(yīng)符合相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
普通螺栓應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《六角頭螺栓
C
級》(GB/T
5780—2016)和《六角頭螺栓》(GB/T
5782—2016)的規(guī)定。高強度螺栓應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓》(GB/T
1228—2006)、《鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角螺母》(GB/T
1229—2006)、《鋼結(jié)構(gòu)用高強度墊圈》(GB/T
1230—2006)、《鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓連接副》(GB/T
1231—2024)或《鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強度螺栓連接副》(GB/T
3632—2008)、《鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強度螺栓連接副技術(shù)條件》(GB/T
3633—1995)的規(guī)定。錨栓可采用
Q235
鋼或
Q345
鋼制成。
2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.1基本規(guī)定
混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計采用分項系數(shù)的設(shè)計表達(dá)式表達(dá)的,以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法。整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計的某一功能的要求,此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。
極限狀態(tài)可分為下列三類:2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.1基本規(guī)定
1)承載能力極限狀態(tài):這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載力或不適于繼續(xù)承載的變形;2)正常使用極限狀態(tài):這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。3)耐久性極限狀態(tài):這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)和構(gòu)件在環(huán)境影響下出現(xiàn)的劣化,達(dá)到耐久性能的某項規(guī)定限值或標(biāo)志的狀態(tài),當(dāng)出現(xiàn)影響承載能力和正常使用的材料性能劣化,影響耐久性的裂縫、變形、缺口、外觀、材料削弱等則認(rèn)為超過了耐久性極限狀態(tài)。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.1基本規(guī)定
結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)根據(jù)承載力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)和耐久性極限狀態(tài)的要求,分別按以下規(guī)定進行計算和驗算:
1)承載力及穩(wěn)定:所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件均應(yīng)進行承載力(包括壓屈失穩(wěn))計算;在必要時尚應(yīng)進行結(jié)構(gòu)的傾覆和滑移驗算;
2)變形:對使用上要求控制變形的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件,應(yīng)進行變形驗算;
3)抗裂及裂縫寬度:對使用上要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件,應(yīng)進行混凝土拉強度驗算;對使用上允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件,應(yīng)進行裂縫寬度驗算。
2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.2
承載能力極限狀態(tài)計算要求
混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計采用分項系數(shù)的設(shè)計表達(dá)式表達(dá)的,以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法。電視塔依其重要性分為三個安全等級。電視塔安全等級應(yīng)符合表2-3-1的規(guī)定。表2-3-1電視塔安全等級
安全等級
破壞后果
電視塔類型一級很嚴(yán)重重要二級嚴(yán)重一般三級不嚴(yán)重次要2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.2承載能力極限狀態(tài)計算要求
結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計應(yīng)采用以下極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式:(2-1)
式中
——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù),對安全等級為一級、二級、三級的結(jié)構(gòu)可分別采
用1.1、1.0、0.9;
——第j個永久性作用分項系數(shù),當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利時取1.35,當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時取1.0;
——第j個永久作用的標(biāo)準(zhǔn)值;
——分別為第1個和第i個可變作用的分項系數(shù),一般取值1.4;
——分別為第1個和第i個考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計年限的荷載調(diào)整系數(shù);
——第1個和第i個可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值;
R(·)——結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力函數(shù)。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.2承載能力極限狀態(tài)計算要求
對不同的作用組合,其可變作用組合值系數(shù)分別按表2-3-2采用。
表2-3-2
可變作用組合值系數(shù)。注:1.
G、w、L、T、I、A分別代表永久作用、風(fēng)作用、樓面和平臺的可變作用、溫度作用、裹冰
作用、安裝檢修的可變作用。
2.
在Ⅱ、Ⅲ組合中,當(dāng)時,取荷載組合可變荷載組合值系數(shù)ⅠG+W+L+T0.60.71.00----ⅡG+I+W+T0.250.7--1.0--ⅢG+A+W+L0.600.7----1.02.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.2承載能力極限狀態(tài)計算要求
。結(jié)構(gòu)抗震計算時應(yīng)采用下列極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式:(2-2)式中
——永久荷載分項系數(shù);
——分別為水平、豎向地震作用分項系數(shù),按表2-3-3采用;
——風(fēng)荷載分項系數(shù),應(yīng)采用1.4;
——重力荷載代表值的效應(yīng);
——水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng),尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù);
——豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng),尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù);
——風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng),尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù);
2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.3承載能力極限狀態(tài)計算要求
。
——抗震基本組合中的風(fēng)荷載組合值系數(shù),可取0.2;
R
——結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力;
——承載力抗震調(diào)整系數(shù),對混凝土塔身取1.0,對鋼構(gòu)件和其他混凝土構(gòu)件取0.8,對
連接取1.0。地震作用僅按水平地震作用計算1.40僅按豎向地震作用計算01.4同時計算水平與豎向地震作用(以水平為主)同時計算水平與豎向地震作用(以豎向為主)1.40.50.51.4表2-3-3地震作用分項系數(shù)(建筑抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)GB50011-2010(2024修訂))2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.3正常使用極限狀態(tài)驗算要求
。
對正常使用極限狀態(tài),應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求,分別采用作用的短期效應(yīng)組合和長期效應(yīng)組合進行設(shè)計,并應(yīng)保證變形、裂縫、加速度等計算不超過相應(yīng)的規(guī)定限值。一般情況塔體只作短期效應(yīng)組合設(shè)計。其他構(gòu)件應(yīng)依不同要求分別采用短期效應(yīng)和長期效應(yīng)組合進行設(shè)計。
1)短期效應(yīng)組合:
2)長期效應(yīng)組合:
(2-4)(2-3)2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.3
正常使用極限狀態(tài)驗算要求
。
3)準(zhǔn)永久效應(yīng)組合:
式中:
——第i個可變荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)。
——第1個可變荷載的頻遇值系數(shù)。(2-5)2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.3
正常使用極限狀態(tài)驗算要求
。
電視塔正常使用極限狀態(tài)的控制條件應(yīng)符合下列規(guī)定:
1)在風(fēng)荷載作用下,塔上桅桿頂點的水平位移不宜大于該點離地高度的1/100;
2)在風(fēng)荷載和不均勻日照溫差的作用下,對設(shè)置有轉(zhuǎn)角要求設(shè)備(如天線)
的塔在設(shè)備所在位置處的塔身轉(zhuǎn)角,不得大于設(shè)備允許轉(zhuǎn)角的規(guī)定限值;
3)按短期效應(yīng)組合和長期效應(yīng)組合作用下,鋼筋混凝土構(gòu)件的最大裂縫寬
度不應(yīng)大于0.2mm;
4)在風(fēng)荷載的作用下,對塔上設(shè)有游覽設(shè)施和有人房間的塔,其游覽設(shè)施和有人房間所在位置處塔身動風(fēng)位移加速度不宜大于0.2m/s2。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計算
。
2.3.4.1作用分類
電視塔結(jié)構(gòu)上的作用可分為下列三類:
永久作用:在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)量值不隨時間變化,或其變化與平均值相比可忽略的作用。例如結(jié)構(gòu)自重、固定設(shè)備重、土壓力、預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮、地基沉降等;
可變作用:在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)量值隨時間變化,且其變化與平均值相比不可忽略的作用。例如風(fēng)荷載、裹冰荷載、地震作用、溫度作用、使用中的人員和物料重、施工中的設(shè)備重或作用力等。
偶然作用:在設(shè)計使用年限內(nèi)不一定出現(xiàn),而一旦出現(xiàn)其量值很大,且持續(xù)期很短的作用,如爆炸力、撞擊力等。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計算
。
2.3.4.2各種作用計算
1
風(fēng)荷載作用于電視塔結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值,應(yīng)按下式計算:
式中:
——風(fēng)荷載壓力的標(biāo)準(zhǔn)值;
——風(fēng)載體型系數(shù);
——風(fēng)壓高度變化系數(shù);
——基本風(fēng)壓(kN/m2);
——z高度處的風(fēng)震系數(shù)。(2-6)2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計算
基本風(fēng)壓系以當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦地面上離地10m高統(tǒng)計所得的50年一遇10min平均最大風(fēng)速
(m/s)為標(biāo)準(zhǔn),按確定的風(fēng)壓值。如無上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)時,可按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012)中全國基本風(fēng)壓分布圖查得的數(shù)值采用,對一級電視塔可再加大10%。電視塔設(shè)計所采用的基本風(fēng)壓不得小于0.35kN/m2。
風(fēng)壓高度變化系數(shù),應(yīng)根據(jù)地面粗糙度類別按表2-3-4確定。地面粗糙度可分為A、B、C、D三類,A類指近海海面、海島、海岸、湖岸和沙漠地區(qū);B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的中、小城鎮(zhèn)和大城市郊區(qū);C類指有密集建筑群的大城市市區(qū),D類指有密集的建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計算
表2-3-4風(fēng)壓高度變化系數(shù)離地或海平面高度(m)地面粗糙度類別ABCD51.001.000.650.51101.281.000.650.51151.421.130.650.51201.521.230.710.51301.671.390.880.51401.791.521.000.602.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則
離地或海平面高度(m)地面粗糙度類別
ABCD501.891.621.100.69601.971.711.200.77702.051.791.280.84802.121.871.350.91902.181.931.430.981002.232.001.501.041502.462.251.791.332002.642.462.031.582502.782.632.241.813002.912.772.432.02續(xù)表2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計算
離地或海平面高度(m)地面粗糙度類別
ABCD3502.912.912.602.224002.912.912.912.404502.912.912.912.585002.912.912.912.74≥5502.912.912.912.91續(xù)表
風(fēng)荷載體系系數(shù),可按表2-3-5的規(guī)定采用,對一級電視塔和外形復(fù)雜的電視塔應(yīng)通過風(fēng)洞實驗確定。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計算
作用于塔結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載,應(yīng)考慮陣風(fēng)脈動的動力作用。根據(jù)電視塔結(jié)構(gòu)剛度有突變和局部集中較大質(zhì)量的特點,其風(fēng)荷載的計算將脈動風(fēng)按隨機震振動理論分析,用振動分解法計算。一般將塔體結(jié)構(gòu)視為多質(zhì)點體系,作用于結(jié)構(gòu)第i點質(zhì)點第j振型作用力的代表值
,可按下式確定:(2-7)
(2-8)2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計算
式中:
Mi——結(jié)構(gòu)第i質(zhì)點的集中質(zhì)量;
Yij——第i質(zhì)點j振型的水平相對位移;——第j振型的脈動增大系數(shù),如表2-3-6所示;——第j振型的空間相關(guān)系數(shù),如表2-3-7所示;——結(jié)構(gòu)第j振型的參與系數(shù);
——第i質(zhì)點風(fēng)作用壓力的標(biāo)準(zhǔn)值;
Ai——結(jié)構(gòu)第i質(zhì)點的擋風(fēng)面積;
mi——第i質(zhì)點風(fēng)作用的脈動系數(shù),如表2-3-8所示。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計算
注:t為結(jié)構(gòu)自振周期(s);V0為設(shè)計基本風(fēng)壓對應(yīng)的風(fēng)速(m/s)。
=tV0/12000.010.030.050.100.150.20鋼結(jié)構(gòu)1.491.882.132.562.863.08鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)1.221.421.551.801.972.10=tV0/1200塔總高/m≤60120150300≥450≤0.050.600.550.500.400.350.100.700.600.550.450.350.200.750.700.650.550.45表2-3-7空間相關(guān)系數(shù)(考慮高振型時v=1.0)表2-3-6脈動增大系數(shù)2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計算
2.
裹冰荷載設(shè)計電視塔時,應(yīng)考慮外露的結(jié)構(gòu)件、管線、塔上設(shè)備(如天線)表面裹冰引起的重力作用及擋風(fēng)積增大的影響?;竟穸葢?yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)仉x地l0m高度處的觀測資料,取重現(xiàn)期為50年最大裹冰厚度的統(tǒng)計數(shù)值。距地面高度1020406080100200≥350地面粗糙度類別A0.600.550.480.460.440.420.380.35B0.880.750.650.600.560.540.460.40C1.751.401.100.970.890.820.650.54表2-3-8脈動系數(shù)2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計算
管線和構(gòu)件上的裹冰作用應(yīng)按以下規(guī)定確定:圓截面構(gòu)件和管線上的裹冰荷載q(單位為kN/m)可按式(2-9)計算:(2-9)式中
b——計算高度處的裹冰厚度(mm); d——構(gòu)件或管線的直徑(mm);
——裹冰厚度修正系數(shù),按表2-3-9采用;
——裹冰厚度的高度遞增系數(shù),按表2-3-10采用;
——裹冰重度,一般取9kN/m3。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計算
表2-3-9裹冰厚度修正系數(shù)構(gòu)件或管線直徑(mm)51020305060≥70圓截面裹冰厚度修正系數(shù)1.101.000.900.800.700.630.60距地面高度(m)≤1050100150200300>350高度系數(shù)1.01.62.02.22.42.72.82-3-10裹冰厚度的高度遞增系數(shù)2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計算
非圓截面構(gòu)件上的裹冰作用(kN/m2)可按下式計算:
3
地震作用
電視塔在進行地震作用計算時,應(yīng)符合以下規(guī)定:
對處于7度硬、中硬場地,且基本風(fēng)壓w0≥0.4kN/m2時,及7度中軟、軟場地和8度硬、中硬場地,且基本風(fēng)壓w0≥0.7kN/m2時,可不進行抗震驗算;對處在8度和9度場地上的塔,應(yīng)計算水平和豎向地震的共同作用;8度和9度場地上的一級電視塔,宜進行專門研究;單筒型電視塔,應(yīng)同時計算兩個主軸方向的水平地震作用。多筒型電視塔除應(yīng)同時計算兩個主軸方向的水平地震作用外,尚應(yīng)同時計算兩個正交非主軸方向的水平地震作用。。(2-10)2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計算
對安全等級為三級的電視塔,可采用振型分解反應(yīng)譜法進行地震作用
計算;對安全等級為一級和二級的電視塔,除采用振型分解反應(yīng)譜法進行
地震作用計算外,尚應(yīng)根據(jù)表2-3-11規(guī)定的設(shè)計基本地震加速度值采用時程分析進行補充計算。
按振型分解反應(yīng)譜法進行地震作用計算時,對安全等級為三級的電視塔,
計算振型數(shù)不宜少于5個;對安全等級為一級和二級的電視塔,計算振型不宜少于7個。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計算
表2-3-11設(shè)計基本地震加速度值注:g為重力加速度,9.8m/s2。
電視塔采用振型分解反應(yīng)譜法計算地震作用時,結(jié)構(gòu)j振型質(zhì)點i的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值,應(yīng)按式(2-11)確定:(2-11)(2-12)烈
度789設(shè)計基本地震加速度值0.15g0.20g0.40g2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計算
式中
Fji——j振型質(zhì)點i的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值;
——相應(yīng)于j振型自振周期的水平地震影響系數(shù),除進行專門研究的電視塔外,
其余均按《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB/T50011-2010)確定;
Yji——j振型質(zhì)點i的水平相對位移;
Gi——質(zhì)點i的重力荷載代表值
――j振型的參與系數(shù)。
水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)S(彎矩、剪力、變形、軸力等),可按下列公式確定:(2-13)式中
Sj——j振型水平地震的作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng),其中因水平變形和重力引起的次效應(yīng),可只計算第一振型值。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則
豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列公式確定:
式中
FEvk
——結(jié)構(gòu)總豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值;
Fvik
——質(zhì)點i的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值;
hi、hj——分別為質(zhì)點i、j的計算高度;
——豎向地震影響系數(shù)的最大值,可按水平地震影響系數(shù)最大值的1.2倍采用;
GEqv——結(jié)構(gòu)參與豎向振動的總重力作用代表值;
Gi、Gj——質(zhì)點i、j的重力荷載代表值;(2-14)(2-15)2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則4.其他作用
計算日照作用時,由向陽面和背陽面的溫度差可按20℃采用。電視塔設(shè)計時,應(yīng)考慮由塔基不均勻沉降造成塔體中心軸線傾斜的影響,其塔頂傾斜位移可取0.4m。
施工中機具、設(shè)備和作用力,對結(jié)構(gòu)受力有影響的,在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)根據(jù)具體情況進行驗算。
由施工偏差造成塔中心軸線傾斜,其傾斜角的正切值在塔體設(shè)計時可取1/1000;對施加預(yù)應(yīng)力的單筒形塔段,因預(yù)應(yīng)力鋼筋的位置和張拉偏差,設(shè)計時按全截面預(yù)應(yīng)力總值的5/100置截面一側(cè),計算對塔體的偏心作用。
電視塔結(jié)構(gòu)或構(gòu)件,由于混凝土的干縮作用,對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受力有影響時,應(yīng)進行驗算。2.4塔體的變形與內(nèi)力計算2.4.1概述
電視塔塔體應(yīng)根據(jù)工藝和使用要求、建筑造型、自然條件、材料和施工等因素,進行結(jié)構(gòu)選型。塔體外型宜由平滑連續(xù)曲線或直線構(gòu)成,水平截面宜采用對稱截面,一般宜采用圓筒截面;塔體上部鋼結(jié)構(gòu)可采用單筒截面或空間桁架、剛架。
塔體設(shè)計應(yīng)按規(guī)定進行承載能力極限狀態(tài)計算,計算時應(yīng)遵照下列補充規(guī)定進行:1)對塔體混凝土塔段應(yīng)采用可變荷載組合中I、Ⅲ荷載組合進行;對鋼結(jié)構(gòu)塔段應(yīng)采用I、Ⅱ、Ⅲ荷載組合進行;
2)在進行抗震計算時,可不計算由豎向地震作用引起的塔體彎曲的次效應(yīng)。2.4塔體的變形與內(nèi)力計算2.4.2正截面承載能力計算的規(guī)定
正截面承載能力應(yīng)按下列基本假定進行計算:1)變形后截面仍保持平面;2)不考慮混凝土的抗拉強度;3)混凝土受壓,當(dāng)壓應(yīng)變≤0.002時,應(yīng)力應(yīng)變曲線為拋物線;當(dāng)壓應(yīng)變>0.002時,應(yīng)力應(yīng)變曲線呈水平線,其極限壓應(yīng)變
取0.0035,相應(yīng)的最大壓應(yīng)力取混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值
;4)鋼筋應(yīng)力取等于鋼筋應(yīng)變與其彈性模量的乘積,但不大于其強度設(shè)計值。受拉鋼筋的極限拉應(yīng)變?nèi)?.005。2.4.1概述
塔體設(shè)計應(yīng)按規(guī)定采用短期效應(yīng)組合進行正常使用極限狀態(tài)驗算,并滿足電視塔正常使用極限狀態(tài)的控制條件。對塔體施加預(yù)應(yīng)力,應(yīng)依使用要求、風(fēng)和地震作用、施工和投資等因素確定。2.4塔體的變形與內(nèi)力計算2.4.2正截面承載能力計算的規(guī)定
塔體鋼筋混凝土正截面承載能力極限狀態(tài)的三個控制條件如表2-4-1所示。極限狀態(tài)受壓區(qū)邊緣混凝土壓應(yīng)變受拉區(qū)邊緣普通鋼筋拉應(yīng)變受拉區(qū)邊緣預(yù)應(yīng)力鋼筋拉混凝土受壓0.0035≤0.005普通鋼筋受拉≤0.00350.005預(yù)應(yīng)力鋼筋受拉≤0.0035≤0.005表2-4-1正截面承載能力極限狀態(tài)的控制條件注:
—預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗拉強度設(shè)計值。
―受拉區(qū)邊緣由預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生的混凝土應(yīng)力為零時的預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力。
―預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量。2.4塔體的變形與內(nèi)力計算2.4.2正截面承載能力計算的規(guī)定
正截面承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式:
式中
N、M——軸向力設(shè)計值、彎矩設(shè)計值,按規(guī)定計算;
RN——截面的抗壓承載能力;
RM——截面的抗彎承載能力;——截面的幾何參數(shù)。
(2-16)(2-17)2.4塔體的變形與內(nèi)力計算2.4.3塔體變形和內(nèi)力計算
塔體簡化為多質(zhì)點懸臂體系計算時,沿塔高每10-20m宜設(shè)一個質(zhì)點,塔體截面突變處、質(zhì)量集中處和計算需要處,應(yīng)增設(shè)質(zhì)點,一般每座塔的總數(shù)不少于20個。各質(zhì)點的質(zhì)量或重力,可按相鄰上、下質(zhì)點距離內(nèi)的質(zhì)量的1/2或重力的1/2采用。
相鄰兩質(zhì)點間的塔體剛度,可采用該區(qū)段的平均截面剛度;在計算塔體截面剛度時,可不計開孔和局部加強措施的影響。
計算塔體自振特性、正常使用極限狀態(tài)和抗震計算時,可將塔體視為彈性體系,其截面剛度為
1)計算結(jié)構(gòu)自振特性時:0.85EcI;
2)計算正常使用極限狀態(tài)時:0.65EcI(混凝土),0.85EcI(預(yù)應(yīng)力混凝土);2.4塔體的變形與內(nèi)力計算2.4.3塔體變形和內(nèi)力計算
3)抗震計算時:0.85EcI(混凝土);EcI(預(yù)應(yīng)力混凝土)。
其
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