（惠州电力勘察设计院有限公司）
摘要：地脚螺栓作为钢结构中非常重要的连接件，在架空输电线路设计中得到了广泛的应用，地脚螺栓虽然比较小，但是其在实际应用中发挥的作用是不容忽视的。本文站在理论的角度，选取地脚螺栓为研究对象，首先介绍了地脚螺栓的分类，然后对输电线路铁塔地脚螺栓的设计进行了分析，旨在为架空输电线路设计中地脚螺栓型式的选择提供参考，具有较强的指导意义。
关键字：地脚螺栓；选择；架空输电线路；设计
引言
中所周知，在架空输电线路设计中，地脚螺栓主要被应用于输电线路基础和杆塔之间的连接，地脚螺栓型式的选择和设计直接关系着输电线杆塔的正常安全运行[1]。由于在实际工作中地脚螺栓的具体结构是不尽相同的，因此对输电线路基础的设计存在着一定的影响，同时对地脚螺栓型式进行选择及设计一直以来都是设计人员关注的重点，因此对架空输电线路设计中地脚螺栓型式的选择进行研究显得尤为重要[2]。
1.地脚螺栓的分类
当前，针对地脚螺栓的设计，只有一个计算公式，并且该计算公式具有一定的局限，未对输电线路基础对地脚螺栓强度的影响进行充分地考虑，同时也没有对需要采取的构造措施进行明确地说明。
通常选用Q235钢作为地脚螺栓，也就是光圆的。螺纹钢（Q345）的强度大，但是与光滑地脚螺栓相比较而言，做螺母的丝扣比较困难。光滑螺栓的埋深通常是其直径的25倍，然后再做一个长约120mm的90度弯钩。地脚螺栓主要分为粘接地脚螺栓、胀锚地脚螺栓、活动地脚螺栓、固定地脚螺栓四类[3]。
（1）粘接地脚螺栓。粘结地脚螺栓是一种最近几年常用的地脚螺栓，其要求和方法和胀锚地脚螺栓是相同的，但值得注意的是粘接时不可受潮并且要把孔内的杂物吹干净。
（2）胀锚地脚螺栓。这类螺栓主要被应用于辅助设备或者固定静止的简单设备，同时，这类螺栓的安装要满足以下要求：1）、避免钻头和基础中的埋管、钢筋碰撞，钻孔处不得存在裂纹；2）、胀锚地脚螺栓安装基础强度应该大于10MPa；3）、螺栓中心到基础边缘距离不得大于该螺栓直径的7倍。
（3）活动地脚螺栓。这类地脚螺栓是可以拆卸的，主要被应用于固定时冲击和振动强烈的重型机械设备。
（4）固定地脚螺栓。这类地脚螺栓和基础浇灌在一起，主要被应用于固定时冲击和振动不强烈的设备。
2.地脚螺栓的设计原理
2.1无抗剪性
在无抗剪的条件下，地脚螺栓的水平反力和塔与混凝土基础之间所产生的摩擦力是一对平衡力，地脚螺栓的设计应该以摩擦型高强度螺栓的设计理论为参考，同时，应该着重考虑地脚螺栓的强度是否符合设计的要求，能否达到施工验收的标准[4]。
目前，摩擦型高强度螺栓的设计理论已经非常成熟了，该设计理论不是构建在地脚螺栓的高强度材料上，仅仅是因为高强度材料的地脚螺栓能够产生更大的摩擦力。输电线路铁塔基础的竖向作用力要比起水平作用力大得多，竖向作用力的大小直接决定着地脚螺栓的规格，因此，采用Q345钢材或者Q234钢材制作的地脚螺栓所产生的摩擦力就能够承受基础的水平作用力，并非一定要采用高强度的地脚螺栓来产生摩擦力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆铁塔基础为竖向作用力时，水平力的有效传递就需要应用摩擦力了。
2.2抗剪性
假如铁塔基础的作用力是竖向上拔时，地脚螺栓承受一定的拉力，并且要依据相应的设计规定进行计算。假如铁塔基础的作用力是向下压力时，此时，下压力直接通过塔脚坂传递给基础，根据构造措施对地脚螺栓进行配置。
为了确保塔脚坂能够完全嵌入，在基础顶面预留浅杯口，在铁塔组立之后，采用细石混凝土对浅杯口进行浇筑。因为存在地脚螺栓垫片，因此地脚螺栓和塔脚坂上地脚螺栓孔则不会被细石混凝土完全填充，故而水平剪应力直接不会作用于地脚螺栓上，而是由塔脚坂直接传递至基础。
通常情况下，从基础顶面的设计到基础顶面的实施相对都是比较简单的，仅仅能够达到设计技术要求、技术标准就行了，为使抗剪措施得到全面的提高，通常采用高强度地脚螺栓。在应用地脚螺栓预拉力的措施时，不仅能够在无抗剪的措施条件下进行设计，达到规范标准的要求就可以，而且能够达到水平剪力的要求。但是如果存在预拉力，那么对地脚螺栓材料的要求就会提高，同时施工的难度也会提高，因此，这仅仅是在理论方面对方法的补充以及进行的探讨，通过这两种方法的运用均能够达到地脚螺栓的强度要求，同时也能够达到相应的规范标准，使设计上存在的缺陷得到有效的弥补。
3.螺栓的连接
在实际施工过程中，通常使用被热浸镀锌处理之后的螺栓螺母进行铁塔结构的连接，并且这其中的强度也会被分为不同的等级，通常选用八级以上的螺栓应用于杆塔的连接，这也就是我们通常所说的高强度螺栓，同时，也是低碳合金钢在经过热处理之后的部件。代号和数字组成了所应用螺栓的等级标记，并且如果有数字在应用等级标记代号的前面，那么它主要指的是抗拉强度，其中还包括了屈服强度和抗拉强度的对比值。根据受力特性对高强度的螺栓进行设计时，可以分为承压型和摩擦型两类。在传统的设计中，仅仅是依靠螺栓杆件能够承受的最大作用力来对螺栓进行确定，然而目前，主要通过螺栓的具体要求、型号及规格进行规定，因此，在电力设计的标准中，应该严格按照它的螺栓型号和它的塔材标准进行相互匹配。在选择应用钢材材质的时候必须要严格按照它的环境温度要求、连接方法、厚度以及结构形式特性，在达到设计标准方面发挥着极其关键的作用。
除此之外，在对螺母进行热浸镀锌之前应该对其进行退火处理，因此，在执行螺栓和螺母的要求标准时通常分为按照电力行业的要求进行设计和按照国际标准要求进行设计。与国际标准相比较而言，电力行业的要求多一项退火处理措施。在对退火去应力拉伸试验中，一旦发生锻炼就会产生断面延伸或者收缩的问题，同时也就产生屈服的现象。如果螺栓不经过退火处理，在经受超大载荷的时候就会出现脆裂现象，而不会出现屈服的现象。由此可见，螺栓在经过退火处理之后当承受超大载荷时就会出现屈服现象，螺栓的强度虽然会降低，但是其韧性得到了提高，所以说，螺栓的退火处理是相当重要的。
结语：
总而言之，输电线路中的地脚螺栓主要包含粘接地脚螺栓、胀锚地脚螺栓、活动地脚螺栓、固定地脚螺栓四类；在无抗剪的条件下，采用普通型式的地脚螺栓就可以承受基础的水平作用力，在存在抗剪的条件下，采用在基础顶端设置浅口杯和对地脚螺栓施加预拉力的两种方法不仅均能够满足对地脚螺栓强度设计的要求，而且满足相关规定、规范的要求，有效的弥补了现阶段地脚螺栓设计中存在的不足，同时也为地脚螺栓型式的选择提供了帮助。
参考文献：
[1]周伟民，马杰.浅谈架空输电线路设计中地脚螺栓型式的选择[J].电工技术：理论与实践，2015（5）：92-95.
[2]刘宇，刘佼.输电线路地脚螺栓应用分析[J].科学时代，2014（23）：1-2.
[3]袁磊.输电线路铁塔地脚螺栓的设计[J].中国高新技术企业，2014（24）：20-21.
[4]曹雨晴，孟长虹等.架空输电线路采动影响区杆塔及基础设计导则「M].北京:中国电力出版社,2011:8-12
论文作者:柯文龙
论文发表刊物:《电力设备》2016年第6期
论文发表时间:2016/6/19
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