独立式固定管架钢筋混凝土T形肋板式基础

摘要

本发明涉及一种独立式固定管架钢筋混凝土T形肋板式基础，主要解决现有技术中独立式固定管架基础设计中底面积为矩形的钢筋混凝土平底独立基础抗滑移和抗倾覆能力较低的问题。本发明通过采用一种独立式固定管架钢筋混凝土T形肋板式基础，主要包括钢筋混凝土独立基础(4)、钢筋混凝土T型肋板(5)，T型肋板(5)的长度方向板厚一侧沿钢筋混凝土独立基础(4)的宽度方向与钢筋混凝土独立基础(4)底部相接，T型肋板(5)的深度方向与钢筋混凝土独立基础(4)长度方向的剖面为T型的技术方案较好地解决了上述问题，可用于化工和石油化工等领域管架设计中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种独立式固定管架钢筋混凝土T形肋板式基础。

背景技术

管道支架结构，简称管架结构，是化工和石油化工领域广泛应用的一种特种构筑物， 而独立式固定管架又是各种管架形式中最常用的一种。独立式固定管架和独立式活动管架 一起共同支撑上置管道，并组成一个完整的管架系统。独立式固定管架是整个管架系统中 受温度作用单元的主要结构支撑点，因而系统的内力主要作用在固定管架上，其主要受力 特征为与管线同向的管架顶面纵向水平推力(管道支托与管架顶面接触的摩擦力)、水平 弯矩(考虑支托高度产生的力矩，通常可忽略)和管道竖向荷重的组合，而主要控制力为 管架顶面的水平推力(即通常所说的管架纵向水平力)及该推力对基础产生的弯矩。由于 这一水平推力即为一个管道温度作用区段内的全部水平向不平衡力，所以其水平推力的数 值往往较大，并导致作用在基础上的弯矩也更大。

CN102535536A公开了一种提高独立基础受弯剪承载力的加固方法，属于结构加固技 术领域。主要步骤为：将联系梁和独立基础的混凝土表面凿毛；在独立基础的上表面开孔 并植入环绕联系梁的倒U形钢筋，在柱表面开孔并植入水平抗剪钢筋，绑扎钢筋；在凿毛 的混凝土表面涂刷界面剂，支模并浇筑混凝土，完成独立基础的加固。本发明的加固方法 利用较少的钢筋混凝土将原独立基础与联系梁连为整体，形成新的独立基础，提高了独立 基础的抗冲切承载力，增大了板底钢筋至混凝土受压区合力点中心的距离，进而提高了独 立基础的抗弯承载力。

独立式固定管架基础设计中，关键是需要解决在水平推力和弯矩作用下基础的抗倾 覆、抗滑移这两个问题。目前工程上最普遍的做法，是采用底面积为矩形的钢筋混凝土平 底基础，即工业与民用建筑中常见的独立基础，其主要原理在于：通过平底基础与土的摩 擦力和基础侧面土的被动土压力组成水平抵抗滑移力，两者共同抵抗水平推力产生的水平 滑移；通过基础及其上覆土层的自重以及被动土压力绕基础倾覆转动点产生的逆时针抵抗 弯矩共同抵抗水平推力产生的顺时针倾覆弯矩。这种方法中，当水平推力一定时，提高抵 抗滑移力和逆时针抵抗弯矩主要由矩形基础底面积以及埋深来决定。这就形成了目前水平 推力越大，基础做的越大或埋深越深这一常见做法，显然，这是一种十分不经济的工程设 计基础方案。而如果能够创造一种改进的基础形式，通过设置一种简单的构造，来直接提 高基础的抗力，在工程上具有十分积极的实用意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中独立式固定管架基础设计中底面积为矩形 的钢筋混凝土平底独立基础抗滑移和抗倾覆能力较低的问题，提供一种新的独立式固定管 架钢筋混凝土T形肋板式基础。该基础用于化工和石油化工等领域管架设计中，具有独立 式固定管架基础抗滑移和抗倾覆能力较高的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种独立式固定管架钢筋混凝土T形 肋板式基础，主要包括钢筋混凝土独立基础(4)、钢筋混凝土T型肋板(5)，T型肋板 (5)的长度方向板厚一侧沿钢筋混凝土独立基础(4)的宽度方向与钢筋混凝土独立基础 (4)底部相接，T型肋板(5)的深度方向与钢筋混凝土独立基础(4)长度方向的剖面 为T型。

上述技术方案中，优选地，所述T型肋板(5)的长度方向板厚一侧中心位于钢筋混 凝土独立基础(4)的底部中心。

上述技术方案中，优选地，所述T型肋板(5)的长度方向板厚一侧长度与钢筋混凝 土独立基础(4)的宽度相同。

上述技术方案中，优选地，所述T型肋板(5)的深度、厚度需根据所述独立式固定 管架钢筋混凝土T形肋板式基础所承受的水平推力的大小由计算确定。

上述技术方案中，优选地，所述钢筋混凝土独立基础(4)、钢筋混凝土T型肋板(5) 为一个整体，施工时整体浇注或分开浇注，分开浇筑时，保证钢筋混凝土T型肋板(5) 中的钢筋锚入钢筋混凝土独立基础(4)中。

上述技术方案中，优选地，所述T型肋板(5)为长方体板，板的厚度为等厚，也可 变厚，需沿深度方向渐变变薄。

上述技术方案中，优选地，所述钢筋混凝土独立基础(4)的底部平面为矩形。

本发明在独立式固定管架独立基础上，采用在基础底中间增设一道钢筋混凝土肋板的 构造做法，作用在肋板上的被动土压力可以有效阻止基础滑移和转动，大大提高了单一形 式的独立基础在独立式固定管架大水平推力作用下的基础抗滑移、抗倾覆的结构受力性 能，设置的钢筋混凝土肋板与独立基础为一个整体，施工时可以一起整浇，也可分开浇筑， 是一种充分发挥地基土被动土压力作用来提高基础设计的技术性和经济性的合理基础设 计方案，肋板尺寸变化可以适应不同的管架水平推力，通常在肋板深度与独立基础埋深相 同的情况下，其抗滑移和抗倾覆能力比单一的独立基础至少提高1倍以上，取得了较好的 技术效果。

附图说明

图1为本发明所述独立式固定管架钢筋混凝土T形肋板式基础的结构示意图；

图2为本发明所述独立式固定管架钢筋混凝土T形肋板式基础的俯视图。

图1、图2中，1为管架支柱；2为回填土；3为T型肋板5的长度方向板厚一侧投影； 4为钢筋混凝土独立基础；5为T型肋板。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。

具体实施方式

【实施例1】

某化工厂的管道支架下的独立式固定管架钢筋混凝土T形肋板式基础如图1、图2所 示，独立式固定管架钢筋混凝土T形肋板式基础，主要包括钢筋混凝土独立基础4、钢筋 混凝土T型肋板5，T型肋板5的长度方向板厚一侧沿钢筋混凝土独立基础4的宽度方向 与钢筋混凝土独立基础4底部相接，T型肋板5的深度方向与钢筋混凝土独立基础4长度 方向的剖面为T型。钢筋混凝土独立基础4的底部平面为矩形，基础平均厚度1.0m。T 型肋板5的长度方向板厚一侧中心位于钢筋混凝土独立基础4的底部中心，钢筋混凝土独 立基础4的埋深为2.5米，长度为4米，宽度为2.0米，T型肋板5的长度与钢筋混凝土 独立基础4的宽度相同，为2.0米，T型肋板5的腹板为长方体板，长度为2.0米，宽深 度为2.0米，T型肋板5的厚度为0.3米，钢筋混凝土独立基础4、钢筋混凝土T型肋板 5为一个整体，施工时整体浇注。

【对比例】

按照实施例1所述的条件，独立式固定管架钢筋混凝土基础不设置T型肋板5，独立 式固定管架钢筋混凝土基础即为普通独立基础。作用在基础上的外力为：T＝300KN， M＝1500KNm，P＝20KN。

基础的抗滑移能力为：

Fk＝Fs+Fp

Fs＝(4×2×2.5×γa+P)×μ

Fp＝2×0.5×γs×(2.5²-1.5²)×Kp(被动土压力系数)

整理后得：Fk＝Fs+Fp＝(20γa+P)×μ+4×γs×Kp

基础的抗倾覆能力为：

Mk＝Ms+Mp

Ms＝(4×2×2.5×γa+P)×4÷2

Mp＝Fp×1.0÷3＝1.33×γs×Kp

整理后得：Mk＝Ms+Mp＝(20γa+P)×2.0+1.33×γs×Kp

取常数：μ＝0.30，γa＝22KN/m³，γs＝18KN/m³，Kp＝1.8，代入上面各式，得：

Fk＝267.6KN<T＝300KN

Mk＝963.1KNm<M＝1500KNm

以上公式中：

T：水平推力，KN；

M：倾覆弯矩，KNm；

P：竖向荷载，KN；

Fs：平底独立基础与土的摩擦力，KN；

Fp：基础侧面土的被动土压力，KN；

γa：基础与土平均重度)，KN/m³；

μ：基底摩擦系数；

γs：土重度，KN/m³；

Kp：被动土压力系数；

Ms：基础及其上覆土层自重产生的抵抗弯矩，KNm；

Mp：被动土压力产生的抵抗弯矩，KNm。

从上述计算结果可以看出，采用独立基础无T形肋板情况下，所述基础将出现明显的 滑移和倾覆。

采用本发明的方法后：

基础的抗滑移能力的提高值ΔFk为：

ΔFk＝2.0×0.5×γs×(4.5²-2.5²)×Kp＝453.6KN

基础的抗倾覆能力的提高值ΔMk为：

ΔMk＝453.6KN×2.0×2.0÷3＝907.2KNm

则：

Fk’＝Fk+ΔFk＝721.2KN>T＝300KN

Mk’＝Mk+ΔMk＝1870.2KNm>M＝1500KNm

计算结果表明，独立基础加设T形肋板后，基础不会出现滑移和倾覆。

加了T形肋板后的基础能力提高幅值：

抗滑移：Fk’/Fk＝721.2/267.6＝2.7(倍)

抗倾覆：Mk’/Mk＝1870.2/963.1＝1.94(倍)

显然，采用本发明的方法，在钢筋混凝土独立基础上增设肋板，可以显著提高基础的 抗滑移和抗倾覆能力，取得了较好的技术效果，可以用于化工和石油化工等领域的管架设 计中。