玄武巖纖維筋輸電線路鐵塔基礎設計方法研究

史先杰　吳雪

摘要：玄武巖纖維復合材料（BFRP）具有抗拉強度高、抗腐蝕性能優(yōu)良、重量輕、耐疲勞、耐高低溫等優(yōu)良特性。文章對玄武巖纖維筋混凝土灌注樁單樁的承載力、位移進行分析，提出了玄武巖纖維筋輸電線路鐵塔基礎的設計方法。

關鍵詞：玄武巖纖維筋；輸電線路；鐵塔基礎設計方法；承載力；剛度；混凝土灌注樁 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU984 文章編號：1009-2374（2016）19-0142-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.068

玄武巖纖維復合材料（BFRP）具有抗拉強度高、抗腐蝕性能優(yōu)良、重量輕、耐疲勞、耐高低溫等優(yōu)良特性，因此在沿海地區(qū)的輸電線路工程中，采用輕質(zhì)高強、絕緣、耐高低溫和耐腐蝕的玄武巖纖維復合筋，進行基礎混凝土結(jié)構(gòu)的配筋，有望有效提高沿海地區(qū)輸電線路基礎結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性，延長使用壽命。

本文依托江蘇省電力公司2014年科技項目《玄武巖纖維在輸電塔基礎中應用研究》，對玄武巖纖維筋應用于鐵塔基礎中采用的設計方法進行研究。

1 設計原則

由于BFRP良好的抗腐蝕性能，長期耐久性有保證，因此BFRP筋混凝土灌注樁可用在環(huán)境惡劣的沿海或者強腐蝕地區(qū)，但在設計使用過程中必須采取一定的設計方法和設計原則。一般BFRP筋混凝土灌注樁基礎設計可采用等強度（面積）設計或等剛度設計原則。

等強度（面積）設計原則就是使BFRP筋與鋼筋具有相同的設計應力和使用應力，通常做法是用相同截面積的BFRP筋代替鋼筋，可用在對豎向承載力和裂縫控制要求不高，并且不是水平荷載和水平位移控制的樁基中，其剛度較低，在樁身開裂之前與鋼筋混凝土樁具有相同的剛度，其水平位移與穩(wěn)定控制良好，開裂之后剛度下降較鋼筋混凝土樁要快，在相同水平荷載下水平位移是同等鋼筋混凝土樁的3～4倍。

等剛度設計可用在對承載力較高且由水平荷載或水平位移控制的樁基中，其剛度、豎向承載力、水平承載力和水平位移、裂縫控制等，無論是樁身開裂前或開裂后都等同或強于鋼筋混凝土樁，是一種保守的設計方法。

2 單樁承載力標準值

第一，一級桿塔樁基，有條件時應采用現(xiàn)場靜載荷試驗，并結(jié)合靜力觸探、標準貫入等原位測試方法綜合確定；二級桿塔樁基應根據(jù)靜力觸探、標準貫入、經(jīng)驗參數(shù)等估算，并參照地質(zhì)條件相同的試樁資料，綜合確定。當缺乏可參照的試樁資料或地質(zhì)條件復雜時，應由現(xiàn)場靜載荷試驗確定；對三級桿塔樁基，如無原位測試資料時，可利用承載力經(jīng)驗參數(shù)估算。

第二，采用現(xiàn)場靜載荷試驗確定單樁下壓極限承載力標準值時，在同一條件下的試樁數(shù)量不宜小于總樁數(shù)的1%，且不應小于3根，工程總樁數(shù)在50根以內(nèi)時不應小于2根。試驗及單樁下壓極限承載力取值按JGJ 94-2008附錄C方法進行。

4 玄武巖筋灌注樁施工構(gòu)造要求

4.1 玄武巖筋錨固

根據(jù)《纖維增強復合材料建設工程應用技術(shù)規(guī)范》（GB 50608-2010），BFRP筋最小錨固長度不應小于35d，當錨固長度不足時，應采用可靠的機械錨固措施。玄武巖纖維筋在節(jié)點處的錨固，可采用以下兩種方式：一是采用訂制彎折筋搭接錨固的方法；二是直線筋在端部直接采用螺帽形成擴大端的錨固方式，兩者都很有效地實現(xiàn)梁柱錨固。

4.2 玄武巖筋搭接連接

圖2是玄武巖筋常見的兩種搭接方式，需保證35d的搭接長度，以保證力的有效傳遞，搭接處可以用鐵絲、塑料扎帶或玄武巖纖維原絲浸透環(huán)氧樹脂后殘繞再涂抹環(huán)氧樹脂密封。

4.3 玄武巖箍筋

玄武巖筋易加工成形，可以在工廠做成各種形狀，一般樁基中需要的螺旋箍筋和方形箍筋需在工廠定制

加工。

5 結(jié)語

采用BFRP筋等面積設計時需考慮單樁豎向承載力和水平承載力的降低，特別要注意水平承載力和水平位移，因為等面積時樁身剛度比混凝土樁低，其水平位移易超限，按剛度折算的話在相同水平荷載下BFRP筋混凝土樁水平側(cè)移是鋼筋混凝土樁的3～4倍。

采用等剛度設計時，豎向承載力和水平承載力都與鋼筋混凝土樁類似，裂縫控制要更強，但需考慮剛度變大時，BFRP筋變密集或直徑變大在施工時可能出現(xiàn)的

問題。

參考文獻

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作者簡介：史先杰（1977-），男，江蘇豐縣人，國網(wǎng)江蘇省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院工程師，研究方向：線路設計

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（責任編輯：秦遜玉）