摘要：输电线路的正常运行是保障国民经济稳定发展的基础条件，影响输电线路运行质量的因素非常多，例如铁塔的地基不均匀沉降会导致倒杆、断线等问题的发生，从而直接影响正常运行效果，导致财产与生命风险问题的发生。目前有效解决电塔地基不均匀沉降的修复方式主要是以地脚螺栓为主，借助可调试地脚螺栓装置的应用可以更好的抢救缺陷，提高整体稳定性。对此，本文简要分析可调式地脚螺栓的设计与应用研究，希望可以为相关工作者提供理论帮助。
关键词：可调式；地脚螺栓；设计；应用研究
0、引言
在地基出现不均匀沉降现象时，便需要及时对输电铁塔进行检修，否则便会因为不均匀沉降的发生导致铁塔中部分构件出现应力提升，并会逐渐恶化最终失效，导致铁塔的倾斜超出允许的范围，从而出现铁塔坍塌的风险，导致电网正常运行受阻。当前关于铁塔安全防护措施中可调式地脚螺栓的应用非常重要，其主要应用目的在于两个方面，一方面是借助可调式地脚螺栓修正地基不均匀沉降所导致的踏脚高低差异，及时扶正并规避沉降区域的线路安全风险。另一方面则是借助可调式地脚螺栓促使高度调节富余值，在出现地基不均匀沉降时可以借助简单的调节实现有效处理，不需要及时更改装置或者是重新修复，整体维护检修成本更低。对此，探讨可调式地脚螺栓的设计与应用具备显著实践性应用价值。
1、可调式地脚螺栓的使用流程
可调式地脚螺栓目前主要是应用在地基已经出现了不均匀沉降的输电线路铁塔基础项目中，铁塔当中的原本地脚螺栓直径约束塔脚的最大调节高度，借助套筒的特殊设计方式提升这一部分的地脚螺栓截面积[1]。在明确基础的不均匀沉降问题之后，为了更好的保障调节实效性，做好方案的设计，并以加长螺栓直径与连接套管的规格等途径，事先假设几种沉降量，之后分别计算出不同沉降量下的设计方案，并按照沉降值的范围选择最佳的施工方案[2]。
2、可调式地脚螺栓的设计与应用
2.1设计方案
在可调式地脚螺栓设计过程中必须先明确材料的强度，在装置适用的状况以及相对荷载的情况下，结合强度以及稳定性做好数据计算，并完成加长螺杆、套筒以及地脚螺栓的设计。在材料强度的设计方面，需要根据不同材料、不同的级别类型进行针对性的强度设计，例如镀锌粗制螺栓6.8级的厚度或直径应当在39mm以内，抗拉300，抗剪240、孔壁承压600；8.8级的厚度或直径应当在39mm以内，抗拉400，抗剪300、孔壁承压800。在之前输电线路地脚螺栓的设计过程中，因为只考虑到了基础作用力当中竖向向上的应力，而忽略了水平弯矩的应力，再加上混凝土破坏导致地脚螺栓无法发挥相应的强度，所以在地脚螺栓的强度设计中必然存在较高的裕度[3]。按照架空线路的杆塔结构设计规定，可以明确对于地脚螺栓强度的设计值进行结石，这一个强度设计值可以参考1.65，也就是屈服强度属于设计强度的1.65倍。对于套接型的可调式地脚螺栓，普遍是应用35#的钢支座，裸露出来的混凝土可以考虑周详压应力和弯矩应力叠加的作用，这一方面并不需要考虑混凝土破坏对于强度的影响，所以在设计中可以直接采取35#钢的屈服强度，也就是315N/mm2。
对于未填充混凝土的可调式地脚螺栓设计方面，在加长螺杆设计期间，在没有填充混凝土的条件之下，地脚螺栓的装置设计图见图1。借助图1，其中原地脚螺栓的直径为d，加长螺杆的直径为d1，套筒外径为d0，搭脚板到基础顶面的最大距离为l。在设计期间需要按照不同方向做好不同荷载的分析处理，荷载的选择需要按照杆塔所承受的最不利荷载组合最大基础作用力为主，涉及到大风工况、不均匀覆冰工况、断线工况等，普遍直线塔的最大基础作用力为大风工况。在没有考虑混凝土可调式地脚螺栓在地基不均匀沉降抢修初期，一旦完成了各个塔脚的高度调节滞后，便可以在搭脚板和基础间浇筑混凝土，并提升整体结构的稳定性与承载力[4]。在应用未填充混凝土的铁塔工作时间比较短时，此时出现断线、大风的风险相对较小，在抢修期间对于杆塔有拉线的保护措施，此时对于基础作用力可以选取长期荷载效应的组合数据。
对于填充混凝土的条件之下，对于可调式地脚螺栓的设计主要是在搭脚板与加长螺杆之间存在填充混凝土，在设计期间需要先做好搭脚板高度的调节并抵消地基的不均匀沉降，并且加长螺杆之间混凝土达到设计强度状态时，因为结构长期运行之后会导致各种极端环境的发生，此时可以综合考虑杆塔承受的大风工况、不均匀覆冰工况以及断线工况等问题，在这一模型之下荷载采用杆塔的最不利荷载组合之下的最大基础作用力。在明确工况之后，便可以将荷载数据为核心进行分析，并明确填充混凝土条件之下的地脚螺栓直径范围。
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图1可调式地脚螺栓的装置简图
2.2应用注意事项
在具体施工应用过程中，对于可调式地脚螺栓的工作原理主要是在不均匀沉降的铁塔原本螺栓上套接套筒和加长螺杆，不仅需要确保抢救施工的质量，同时还需要确保原本铁塔地基的施工质量。在施工中需要高度重视地脚螺栓埋设的位置和垂直度问题。地脚螺栓的相对距线、轴线的垂直度会直接影响荷载，并借助搭脚板分配给各个螺杆，所以在施工中应当尽可能确保螺栓位置的相对固定，可以应用定位模板的方式进行施工，将角钢和地脚螺栓进行焊接从而确保整体可靠性[5]。在施工期间可以借助光学经纬仪、自动安平水准仪等设备实现对地脚螺栓位置和垂直度的调整。在预埋地脚螺栓期间，为了预防螺栓位置偏移的问题，需要采取几点预防措施：1、对于螺栓的定位必须确保精度；2、埋设的螺栓在应用套版、定位模板等辅助定位装置的同时，需要确保螺栓的间距、垂直度。埋设的深度以及外露的长度等；3、地脚螺栓在应用定位装置方面，不能固定在其他的构件上，预防连带反应；4、在浇筑施工完成后需要做好对位置的测量，如果存在偏差则需要及时纠正。另外，在套筒和地脚螺栓、加长螺杆的连接方面，应用套筒连接螺栓、螺杆期间，需要先将套筒拧入到地脚螺栓的外露端，促使地脚螺栓的端部位置处于套筒中心，确保套筒和地脚螺栓的位置不会出现相对转动，之后再将螺杆拧入其中，加长螺杆拧紧之后采用力矩扳手进行处理并及时检查。
3、结语
综上所述，输电线路中铁塔的地基不均匀沉降现象会导致电网正常运行受阻，当前可调式地脚螺栓是一种有效的解决方式。可调式地脚螺栓装置主要是通过原地脚螺栓、内螺纹连接套管以及加长螺杆等构成，结构简单、施工难度较低、通用性较好、抢修效率较高。在今后，需要进一步提高对于可调式地脚螺栓的研究，尤其是做好适用条件、分布形式多样化等方面的深入探讨，从而为供电企业的长远发展奠定基础。
参考文献
[1]王会军.预埋地脚螺栓可调式矩形定位模具设计与研究[J].科技经济导刊，2017，16(12)：211-212.
[2]黄勇祥.特高压工程铁塔基础地脚螺栓偏心的应用研究[J].武汉大学学报(工学版)，2018，21(S1)：611-612.
[3]刘俊卿，袁红丽，文凡，etal.输电塔结构八地脚螺栓塔座板的抗拉承载力试验与计算方法研究[J].土木工程学报，2019，31(7)：24-24.
[4]马瑞君，吴森坤，吕健，etal.输电铁塔十二颗地脚螺栓塔脚节点设计方法研究[J].工业建筑，2019，31(4)：333-334.
[5]苏杰，胡文侃，潘峰，etal.特高压输电铁塔地脚螺栓垫板设计优化研究[J].特种结构，2017，14(6)：233-234.
论文作者:田彪
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/9
标签：地脚论文; 螺栓论文; 调式论文; 铁塔论文; 螺杆论文; 荷载论文; 套筒论文; 《电力设备》2019年第19期论文;