至誠架空輸電線路巖石錨桿基礎設計軟件——以技術創(chuàng)新驅動綠色基建，賦能電力行業(yè)高質量發(fā)展?

一、軟件研發(fā)背景與行業(yè)價值

1.1 巖石錨桿基礎概況

輸電線路工程中，巖石錨桿基礎采用巖石鉆孔機械成孔，向巖孔內注入細石混凝土或水泥砂漿，使錨筋與基巖黏結成一體，可以承載上部結構的作用力。巖石錨桿基礎利用巖體自身強度，可以降低巖土開挖量及混凝土使用量，有效縮短施工周期和減少運輸量，對周邊環(huán)境影響小等優(yōu)點，也更符合機械化施工要求、環(huán)境友好等特點在電網(wǎng)建設中逐漸推廣使用。但因缺乏專業(yè)的計算軟件，影響了這些基礎類型的推廣。DL/T5219-2023版規(guī)程對以上基礎類型的計算給出了明確的計算公式，軟件編制有了可靠的計算依據(jù)。

1.2 行業(yè)痛點與市場需求

目前，巖石錨桿基礎設計面臨計算效率低下?：人工驗算群錨效應、抗剪承載力等復雜指標耗時長久，難以滿足特高壓工程規(guī)模化建設需求?；

環(huán)保要求升級?：山區(qū)要求錨桿承臺嵌入基巖0.5米，傳統(tǒng)設計方法無法平衡結構安全與生態(tài)保護的雙重目標?。

至誠巖石錨桿基礎設計軟件?應運而生，深度融合《架空輸電線路基礎設計規(guī)程DL/T5219-2023》規(guī)程?與算法，提供從勘察數(shù)據(jù)解析到施工圖生成的端到端解決方案。

二、巖石錨桿基礎軟件應用特點

至誠巖石錨桿基礎軟件結合巖體性能和施工工藝，打造出更科學合理的基礎軟件，在開發(fā)軟件過程中，軟件參考以下設計原理。

1、利用巖石力學特性具有較好的抗拔性，特別是上拔和下壓地基的變形比其它類型基礎小，錨桿主要由上部傳力，荷載傳遞不到底部，錨桿不需要過長。

2、錨孔間距按3-4倍錨孔直徑，為充分發(fā)揮錨桿拉力，錨孔間距建議取≥4D。

3、承臺厚度滿足最小錨固長度計算承臺厚度，巖石群錨承臺底嵌入基巖深度不宜小于0.5米，錨桿邊距到承臺距取300mm。

三、巖石錨桿應用優(yōu)勢

采用巖石錨桿基礎可以充分發(fā)揮巖石的力學特性，利用巖石抗拔性，滿足錨桿的承載力

巖石錨桿采用了機械鉆孔，避免爆 破對巖體周邊及植被造成的損害，更經(jīng)濟環(huán)保。

巖石錨桿充分發(fā)揮巖石力學特性，可以有效降低材料的損耗量，在運輸困難的高山地區(qū)，經(jīng)濟效益更明顯。

巖石錨桿機械化施工程度高，可以有效縮短工期，提高施工速度。

四、巖石錨桿基礎詳細計算過程

荷載情況 桿塔作用力

ABCD  -23.92  2123.49   -21.06  0.00   0.00  -0.00  工況1  下壓設計值

ABCD  19.22   -1470.00  16.34   -0.00  0.00  0.00   工況2  上拔設計值

承臺旋轉后的基礎作用力

ABCD     25.14   -1470.00  -2.04  0.00    0.00

ABCD     -31.81  2123.49   2.02   0.00    0.00

主要編制依據(jù):

DL/T5544-2018《架空輸電線路錨桿基礎設計規(guī)程》

DL/T5845-2021《輸電線路巖石地基挖孔基礎工程技術規(guī)范》

DL/T 5486-2020《架空輸電線路桿塔結構設計技術規(guī)程》

基礎設計參數(shù)-承臺及承臺柱

承臺柱X向寬  承臺柱Y向寬  承臺柱高  承臺X向寬  承臺Y向寬  承臺高  承臺埋深  

    1.1          1.0          2.0       2.3        2.3        1.2     2.7       

    承臺柱X方向偏心: 0.1    承臺柱Y方向偏心: 0.1  

    注：承臺柱偏心對基礎有利，與正負號無關；

錨筋尺寸

    直徑 = 36 mm  有效直徑 = 36.00 mm  錨筋數(shù) = 16  材質:HRB400

錨筋抗拉強度 = 360 MPa  錨筋有效錨固長度 = 3.00 m

3 錨桿上拔承載力計算(標準值)

 3.1 錨桿與巖層間的極限粘結承載力標準值Rb

    Rb =π*D*lb*τb*ψ (8.3.3)

    Rb =π * 0.090 * 2.970 * 700.000 * 1.00 = 587.823 kN

 3.2 計算錨桿的巖體抗剪極限承載力標準值Rs

    Rs = π * h *τs * (D + h*tanθ) (8.3.4)

       = π* 3.00 * 30.00 * (0.090 + 3.00 * tan45°) = 873.677 kN

 3.3 群錨上拔承載力計算

    Tik = (Tk - Gk) / n + Mxk*Yi/∑Yi^2 + Myk*Xi/∑Xi^2 (8.2.1)

    Tik = (1088.89 - 212.48) / 16 + 113.73 * 0.75/5.00 + 49.29 * 0.75/5.00

    Tik = 54.776 + 17.060 + 7.393 = 79.229 kN

    Ri = min(Rb,Rs) = 587.82 kN

    Tik (79.23 kN) ≤  Ri/ K1 (293.91 kN) ------ 通過

    [Tk] =ξ*n*Ri/K1 + Gk/K2 (8.3.5)

    [Tk] = 0.800 * 16 * 587.82 / 2.0 + 212.48 / 1.1 = 3955.23 kN

    Tk (1088.89 kN) ≤ ξ*n*Ri/K1 + Gk/K2 (3955.23 kN) ------ 通過

    Tik = (Tk - Gk) / n + Mxk*Yi/∑Yi^2 + Myk*Xi/∑Xi^2 (8.2.1)

    Tik = (0.00 - 212.48) / 16 + 0.00 * 0.75/5.00 + 0.00 * 0.75/5.00

    Tik = -13.280 + 0.000 + 0.000 = -13.280 kN

 3.4 群錨巖體抗剪承載力計算

    Rs =π * h *τs * (a + h*tanθ) (8.3.6)

    Rs = π* 5.70 * 30.00 * (2.211 + 5.70 * tan45°) = 4250.059 kN

    [Tk] = 4250.059 / 2.0 + 212.48 / 1.1 = 2318.19 kN

    Tk (1088.89 kN) ≤ π*h*τs * (a + h*tanθ)/K1 + Gk/K2 (2318.19 kN) ------ 通過

    式中參數(shù)：

4 單根錨筋承載力(設計值)

    Tik = (Tk - Gk) / n + Mxk*Yi/∑Yi^2 + Myk*Xi/∑Xi^2 (8.2.1)

    Tik = (1470.00 - 212.48) / 16 + 153.52 * 0.75/5.00 + 66.54 * 0.75/5.00

    Tik = 78.595 + 23.028 + 9.981 = 111.603 kN

    Fz=-1470 kN  Fx=19.22 kN Fy=16.34 kN  Mx=-0 kN.m  My=0 kN.m (工況1)

    TEi = 111.60 kN   An = 1017.876 mm^2

    fy*An = 360.0 * 1017.9 * 1E-3 = 366.435 kN

    TEi ≤ fy*An (8.4.1)------ 通過!

    Tik = (Tk - Gk) / n + Mxk*Yi/∑Yi^2 + Myk*Xi/∑Xi^2 (8.2.1)

    Tik = (0.00 - 212.48) / 16 + 0.00 * 0.75/5.00 + 0.00 * 0.75/5.00

    Tik = -13.280 + 0.000 + 0.000 = -13.280 kN

5 砂漿粘結強度(設計值)

    錨筋在錨固劑內的有效錨固長度 La：3.000 m

    錨桿在巖石中的錨固段構造長度：1.260 m

    TEi = n * π * d * La *τa * ξy (8.4.2)

        = 1 * π * 0.036 * 3.000 * 3000.000 * 1.00 = 1017.876 kN

T (111.60 kN) ≤ TEi (1017.88 kN)  ------ 通過

主柱斜截面承載力計算

           表 5.18.1 主柱斜截面承載力

    截面  Fz        M      Fx      Fy      Vcs      工況   

          kN        kN.m   kN      kN      kN              

    柱底  -1470.00  12.61  19.22   16.34   1055.80  工況1  

    柱底  2123.49   15.93  -23.92  -21.06  1498.45  工況2  

    雙肢箍筋截面面積Asv = 2.90 * (π * (d * d)/ 4 ) = 145.77 mm^2

    h0 = 1040 mm,d = 8 mm

    箍筋肢數(shù)n = 3 ,箍筋間距s = 200 mm,主柱寬度b = 1100 mm

    復合箍筋參與斜截面承載力計算時(復合箍筋)折減系數(shù)：0.9

    ft = 1.43 MPa,fy = 270 MPa

    控制工況(工況1):Vx=19.22kN ≤ Vcs/√(1+(tanθ)^2)=804.40 kN -- 通過 (4.6.1-3)

控制工況(工況1):Vy=16.34kN ≤ Vcs/√(1+(1/tanθ)^2)=683.86kN -- 通過 (4.6.1-4)

配筋計算[設計值]承臺板正面配筋計算(鋼筋平行Y軸布置,坐標系按承臺旋轉前)

    (1) 按照單筋截面計算配筋時配筋面積為 Ag = 13.90 cm2 ，其中 M = 494.833 kN.m

    計算面積配筋率0.05 % < 要求最小配筋率 0.20 %，按配筋率計算配筋面積 = 55.20 cm2

    (2) 一側所需最小鋼筋面積: 55.20 cm2  所需最小配筋率: 0.20 %

 5.12 [設計值]承臺板側面配筋計算(鋼筋平行X軸布置,坐標系按承臺旋轉前)

    (1) 按照單筋截面計算配筋時配筋面積為 Ag = 10.75 cm2 ，其中 M = 382.486 kN.m

    計算面積配筋率0.04 % < 要求最小配筋率 0.20 %，按配筋率計算配筋面積 = 55.20 cm2

    (2) 一側所需最小鋼筋面積: 55.20 cm2  所需最小配筋率: 0.20 %

五、服務體系

至誠軟件公司擁有一支專業(yè)的技術服務團隊，提供應必答、服務實時在線的專業(yè)支持。無論是軟件使用過程中的疑問還是技術難題都能夠得到專業(yè)人員的幫助和指導。這種專業(yè)的技術服務為用戶的順暢使用提供了有力保障。

六、結語

至誠架空輸電線路巖石錨桿基礎設計軟件融合設計院專有經(jīng)驗與巖土力學前沿成果，重新定義了巖石錨桿的設計范式。通過攻克計算效率低下、環(huán)保成本過高等行業(yè)難題，該軟件已在多個省級電網(wǎng)特高壓工程中成功應用，節(jié)約了建設成本。未來，我們將持續(xù)迭代算法引擎、拓展裝配式應用場景，為構建新型電力系統(tǒng)提供堅實的技術底座。

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