季节冻土区斜面杆塔基础的稳定性分析.doc

大庆地区变电站土建设计方案 Civil design of substation in Daqing 丛海超[1] 马建新[2] 大庆油田电力工程设计院[1] 大庆油田设计院[2] [摘 要] 大庆地处东北严寒地区，极端温差大且施工周期短，给电力工程建设带来一定难度。变电站的建、构筑物作为电力建筑在工业建筑及建设过程中有其自身的特点，为保证变电站设计合理、运行安全，本文在工程实践基础上，从建筑、结构、构造等方面总结了大庆地区变电站土建设计中常见的一些问题，并给出相应建议。 [关键词] 变电站 土建工程 设计方案 1 引言 大庆作为重要的石油工业城市, 为确保油气能源的高产稳产，对电力保障提出了更高要求。变电站是输变电系统的重要一环，对油田电网的安全平稳运行起着至关重要的影响和作用。为安全维护方便地处温带，属于大陆性季风气候年平均气温3.9℃冬季最低温度-32.4℃夏季最高温度35.4℃年平均气压0.098Mpa28.28m/s，冬季主导风向西北夏季主导风向西年平均降雨量476.9mm最大积雪深度22m，最大冻土深度230cm建筑物应为节能型85%控制，采用双咬口胶条密封式伸缩缝构造。对于不适合设置伸缩缝的超长建筑物，设计中应注意控制整体结构伸缩变形的协调性。 2.2 结构部分 2.2.1 避免结构上刚下柔 由于变电站的功能特性，使得变电站的柱网及填充墙的布置必须满足电气设计的要求，从而导致变电站的填充墙出现各层布置差别较大，最终出现底部柔弱层的建筑结构。底层薄弱结构在2008年汶川地震中破坏严重【】，如图所示。 图1 底部薄弱框架结构破坏 变电站设计时，填充墙、隔墙在平面和竖向布置上尽量注意质量、刚度均匀对称，避免上下层刚度变化过大形成薄弱层；为满足电气设计要求使得确实无法满足变电站框架结构层间刚度均匀变化的情况下，可以在电缆层设置钢支撑，这样既增加底层抗侧刚度又能满足电缆层空间的使用要求。 2.2 构支架部分 2.2.1 户外钢结构减少现场焊接量 现场焊接工艺受气候条件影响，较难保证施工质量，因此构、支架及屋外钢结构现场组装尽量采用螺栓连接，为适应70℃极端温差反复作用效果，建议所有螺栓配用防松动垫圈。 户外钢结构尽量避免焊接构造，必须采用焊接的节点宜使用Q235D、Q345D级钢材，重要焊缝等级不低于二级，严格控制焊条、焊剂型号品牌的选用，严禁使用超长焊缝或应力集中的节点构造。 2.2.2 建议构支架按抗疲劳构件设计 现行钢结构规范对于使用寿命期内应力循环次数超过5×104次的结构，规定应考虑疲劳影响【3】，对于构、支架和避雷针等，建议按抗疲劳结构设计；对于非焊接的户外钢结构，选用钢材抗冷脆技术指标不低于Q235C、Q345C级钢材标准；并且优先采用Q235D、Q345D级钢材。 2.2.3 基础选型 季节冻土地区冻胀和融沉破坏， 图2 大庆油田某110千伏变电所电杆基础冻胀破坏图 借助ABAQUS有限元软件，分别对土体冻胀和融沉时杆塔基础在外荷载作用下的稳定性进行研究，得出当基础斜面倾角大于9.50时，基本没有位移，基础稳定。设计中可取最优倾角为100。 2.2.4 构架选型 大庆地区变电站构架形式以传统的钢筋混凝土环形杆为主，这种构架自重大、组装和运输困难、易出现裂缝、后期维护困难。现在南方一些城市已经放弃使用这种构架型式，而使用钢管杆，大庆地区很多厂家设备自带的构架也使用钢管杆，它具有安装简单、维修方便、强度高、抗震性好等优点，在设计中可以采用这种型式。 2.3 预防环境破坏影响的措施 2.3.1 预防雪灾影响的措施 进站道路路径选择，应避免路面低于路边自然地面，注意冬季地域主导风向，避开低洼地带和茂密林带下风侧边缘，尽量减缓寒风积雪阻断交通。为防止春秋季节雨雪冻融影响交通，站内外道路不宜采用光面路面。 对进站道路、围墙、建、构筑物做局部地貌积雪判断，采取必要的措施，尽量避免形成积雪灾害对生产运行维护产生安全隐患；构、支架高度按电气基本要求增加对地距离0.2-0.3m。 2.3.2 预防冻胀破坏的措施 土体冻胀力对于电缆沟、集水井、建筑物基础等地面以下设施具有较大的破坏作用，需要采取防冻胀措施。可以在基础冻深范围内，沟道或基础的外侧贴护保温苯板或设置级配砂，缓解冻胀压力。框架结构尽量考虑条形联合基础，地基梁下设架空隔离层，严禁地基梁或墙体直接砌筑在电缆沟或受冻胀影响的土层上。建筑物室内隔墙基础也落在冻土深度以下，防止未采暖期的冻胀破坏。 3 结语 本文通过对大庆地区变电站土建设计中一些常见问题的分析总结，得出合理性的建议，有助于今后设计。 参考文献 DB23/1269-2008.公共建筑节能设计标准黑龙江省实施细则[S] 叶列平,曲哲,陆新征,冯鹏.建筑结构的抗倒塌能力—汶川地震建筑震害的教训[