獨立式固定管架鋼筋混凝土t形肋板式基礎的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種獨立式固定管架鋼筋混凝土T形肋板式基礎，主要解決現有技術中獨立式固定管架基礎設計中底面積為矩形的鋼筋混凝土平底獨立基礎抗滑移和抗傾覆能力較低的問題。本發明通過采用一種獨立式固定管架鋼筋混凝土T形肋板式基礎，主要包括鋼筋混凝土獨立基礎(4)、鋼筋混凝土T型肋板(5)，T型肋板(5)的長度方向板厚一側沿鋼筋混凝土獨立基礎(4)的寬度方向與鋼筋混凝土獨立基礎(4)底部相接，T型肋板(5)的深度方向與鋼筋混凝土獨立基礎(4)長度方向的剖面為T型的技術方案較好地解決了上述問題，可用于化工和石油化工等領域管架設計中。
【專利說明】獨立式固定管架鋼筋混凝土 T形肋板式基礎
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種獨立式固定管架鋼筋混凝土 T形肋板式基礎。
【背景技術】
[0002]管道支架結構，簡稱管架結構，是化工和石油化工領域廣泛應用的一種特種構筑物，而獨立式固定管架又是各種管架形式中最常用的一種。獨立式固定管架和獨立式活動管架一起共同支撐上置管道，并組成一個完整的管架系統。獨立式固定管架是整個管架系統中受溫度作用單元的主要結構支撐點，因而系統的內力主要作用在固定管架上，其主要受力特征為與管線同向的管架頂面縱向水平推力(管道支托與管架頂面接觸的摩擦力)、水平彎矩(考慮支托高度產生的力矩，通常可忽略)和管道豎向荷重的組合，而主要控制力為管架頂面的水平推力(即通常所說的管架縱向水平力)及該推力對基礎產生的彎矩。由于這一水平推力即為一個管道溫度作用區段內的全部水平向不平衡力，所以其水平推力的數值往往較大，并導致作用在基礎上的彎矩也更大。
[0003]CN102535536A公開了一種提高獨立基礎受彎剪承載力的加固方法，屬于結構加固【技術領域】。主要步驟為:將聯系梁和獨立基礎的混凝土表面鑿毛；在獨立基礎的上表面開孔并植入環繞聯系梁的倒U形鋼筋，在柱表面開孔并植入水平抗剪鋼筋，綁扎鋼筋；在鑿毛的混凝土表面涂刷界面劑，支模并澆筑混凝土，完成獨立基礎的加固。本發明的加固方法利用較少的鋼筋混凝土將原獨立基礎與聯系梁連為整體，形成新的獨立基礎，提高了獨立基礎的抗沖切承載力，增大了板底鋼筋至混凝土受壓區合力點中心的距離，進而提高了獨立基礎的抗彎承載力。
[0004]獨立式固定管架基礎設計中，關鍵是需要解決在水平推力和彎矩作用下基礎的抗傾覆、抗滑移這兩個問題。目前工程上最普遍的做法，是采用底面積為矩形的鋼筋混凝土平底基礎，即工業與民用建筑中常見的獨立基礎，其主要原理在于:通過平底基礎與土的摩擦力和基礎側面土的被動土壓力組成水平抵抗滑移力，兩者共同抵抗水平推力產生的水平滑移；通過基礎及其上覆土層的自重以及被動土壓力繞基礎傾覆轉動點產生的逆時針抵抗彎矩共同抵抗水平推力產生的順時針傾覆彎矩。這種方法中，當水平推力一定時，提高抵抗滑移力和逆時針抵抗彎矩主要由矩形基礎底面積以及埋深來決定。這就形成了目前水平推力越大，基礎做的越大或埋深越深這一常見做法，顯然，這是一種十分不經濟的工程設計基礎方案。而如果能夠創造一種改進的基礎形式，通過設置一種簡單的構造，來直接提高基礎的抗力，在工程上具有十分積極的實用意義。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是現有技術中獨立式固定管架基礎設計中底面積為矩形的鋼筋混凝土平底獨立基礎抗滑移和抗傾覆能力較低的問題，提供一種新的獨立式固定管架鋼筋混凝土T形肋板式基礎。該基礎用于化工和石油化工等領域管架設計中，具有獨立式固定管架基礎抗滑移和抗傾覆能力較高的優點。[0006]為解決上述問題，本發明采用的技術方案如下:一種獨立式固定管架鋼筋混凝土T形肋板式基礎，主要包括鋼筋混凝土獨立基礎(4)、鋼筋混凝土 T型肋板(5)，T型肋板(5)的長度方向板厚一側沿鋼筋混凝土獨立基礎(4)的寬度方向與鋼筋混凝土獨立基礎(4)底部相接，T型肋板(5)的深度方向與鋼筋混凝土獨立基礎(4)長度方向的剖面為T型。
[0007]上述技術方案中，優選地，所述T型肋板(5)的長度方向板厚一側中心位于鋼筋混凝土獨立基礎(4)的底部中心。
[0008]上述技術方案中，優選地，所述T型肋板(5)的長度方向板厚一側長度與鋼筋混凝土獨立基礎(4)的寬度相同。
[0009]上述技術方案中，優選地，所述T型肋板(5)的深度、厚度需根據所述獨立式固定管架鋼筋混凝土 T形肋板式基礎所承受的水平推力的大小由計算確定。
[0010]上述技術方案中，優選地，所述鋼筋混凝土獨立基礎(4)、鋼筋混凝土 T型肋板(5)為一個整體，施工時整體澆注或分開澆注，分開澆筑時，保證鋼筋混凝土 T型肋板(5)中的鋼筋錨入鋼筋混凝土獨立基礎(4)中。
[0011]上述技術方案中，優選地，所述T型肋板(5)為長方體板，板的厚度為等厚，也可變厚，需沿深度方向漸變變薄。
[0012]上述技術方案中，優選地，所述鋼筋混凝土獨立基礎(4)的底部平面為矩形。
[0013]本發明在獨立式固定管架獨立基礎上，采用在基礎底中間增設一道鋼筋混凝土肋板的構造做法，作 用在肋板上的被動土壓力可以有效阻止基礎滑移和轉動，大大提高了單一形式的獨立基礎在獨立式固定管架大水平推力作用下的基礎抗滑移、抗傾覆的結構受力性能，設置的鋼筋混凝土肋板與獨立基礎為一個整體，施工時可以一起整澆，也可分開澆筑，是一種充分發揮地基土被動土壓力作用來提高基礎設計的技術性和經濟性的合理基礎設計方案，肋板尺寸變化可以適應不同的管架水平推力，通常在肋板深度與獨立基礎埋深相同的情況下，其抗滑移和抗傾覆能力比單一的獨立基礎至少提高I倍以上，取得了較好的技術效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明所述獨立式固定管架鋼筋混凝土 T形肋板式基礎的結構示意圖；
[0015]圖2為本發明所述獨立式固定管架鋼筋混凝土 T形肋板式基礎的俯視圖。
[0016]圖1、圖2中，I為管架支柱；2為回填土 ；3為T型肋板5的長度方向板厚一側投影；4為鋼筋混凝土獨立基礎；5為T型肋板。
[0017]下面通過實施例對本發明作進一步的闡述，但不僅限于本實施例。
【具體實施方式】
[0018]【實施例1】
[0019]某化工廠的管道支架下的獨立式固定管架鋼筋混凝土 T形肋板式基礎如圖1、圖2所示，獨立式固定管架鋼筋混凝土 T形肋板式基礎，主要包括鋼筋混凝土獨立基礎4、鋼筋混凝土 T型肋板5，T型肋板5的長度方向板厚一側沿鋼筋混凝土獨立基礎4的寬度方向與鋼筋混凝土獨立基礎4底部相接，T型肋板5的深度方向與鋼筋混凝土獨立基礎4長度方向的剖面為T型。鋼筋混凝土獨立基礎4的底部平面為矩形，基礎平均厚度1.0m。T型肋板5的長度方向板厚一側中心位于鋼筋混凝土獨立基礎4的底部中心，鋼筋混凝土獨立基礎4的埋深為2.5米，長度為4米，寬度為2.0米，T型肋板5的長度與鋼筋混凝土獨立基礎4的寬度相同，為2.0米，T型肋板5的腹板為長方體板，長度為2.0米，寬深度為2.0米，T型肋板5的厚度為0.3米，鋼筋混凝土獨立基礎4、鋼筋混凝土 T型肋板5為一個整體，施工時整體澆注。
[0020]【對比例】
[0021]按照實施例1所述的條件，獨立式固定管架鋼筋混凝土基礎不設置T型肋板5，獨立式固定管架鋼筋混凝土基礎即為普通獨立基礎。作用在基礎上的外力為:τ = 300ΚΝ, M=1500KNm, P = 20KN。
[0022]基礎的抗滑移能力為:
[0023]Fk = Fs+Fp
[0024]Fs= (4X2X2.5X Y a+P) X μ
[0025]Fp = 2X0.5X y sX (2.52_1.52) XKp (被動土壓力系數)
[0026]整理后得:Fk= Fs+Fp = (20 y a+P) X μ +4X y sXKp
[0027]基礎的抗傾覆能力為:
[0028]Mk = Ms+Mp
[0029]Ms = (4X2X2.5X Y a+P) X4^-2
[0030]Mp = FpX 1.0^-3 = 1.33X ysXKp
[0031]整理后得:Mk= Ms+Mp = (20 y a+P) X2.0+1.33X y sXKp
[0032]取常數:μ= 0.30, ya = 22KN/m3，Ys= 18KN/m3，Kp = 1.8，代入上面各式，得:
[0033]Fk = 267.6KN〈T = 300KN
[0034]Mk = 963.lKNm〈M = 1500KNm
[0035]以上公式中:
[0036]T:水平推力，KN;
[0037]M:傾覆彎矩，KNm ；
[0038]P:豎向荷載，KN;
[0039]Fs:平底獨立基礎與土的摩擦力，KN ；
[0040]Fp:基礎側面土的被動土壓力，KN ；
[0041]y a:基礎與土平均重度)，KN/m3 ；
[0042]μ:基底摩擦系數；
[0043]Ys:土重度，KN/m3 ;
[0044]Kp:被動土壓力系數；
[0045]Ms:基礎 及其上覆土層自重產生的抵抗彎矩，KNm ；
[0046]Mp:被動土壓力產生的抵抗彎矩，KNm。
[0047]從上述計算結果可以看出，采用獨立基礎無T形肋板情況下，所述基礎將出現明顯的滑移和傾覆。
[0048]采用本發明的方法后:
[0049]基礎的抗滑移能力的提高值Λ Fk為:
[0050]Λ Fk = 2.0 X 0.5 X Y s X (4.52_2.52) XKp = 453.6ΚΝ[0051]基礎的抗傾覆能力的提高值AMk為:
[0052]Λ Mk = 453.6KN X 2.0 X 2.0 + 3 = 907.2KNm
[0053]則:
[0054]Fk’ = Fk+ Δ Fk = 721.2ΚΝ>Τ = 300ΚΝ
[0055]Mk’ = Mk+ Δ Mk = 1870.2KNm>M = 1500KNm
[0056]計算結果表明，獨立基礎加設T形肋板后，基礎不會出現滑移和傾覆。
[0057]加了 T形肋板后的基礎能力提聞幅值:
[0058]抗滑移:Fk，/Fk= 721.2/267.6 = 2.7 (倍)
[0059]抗傾覆:Mk’/Mk = 1870.2/963.1 = 1.94 (倍)
[0060]顯然，采用本發明的方法，在鋼筋混凝土獨立基礎上增設肋板，可以顯著提高基礎的抗滑移和抗傾覆能力，取得了較好的技術效果，可以用于化工和石油化工等領域的管架設計中。
【權利要求】
1.一種獨立式固定管架鋼筋混凝土 T形肋板式基礎，主要包括鋼筋混凝土獨立基礎(4)、鋼筋混凝土 T型肋板(5)，T型肋板(5)的長度方向板厚一側沿鋼筋混凝土獨立基礎(4)的寬度方向與鋼筋混凝土獨立基礎(4)底部相接，T型肋板(5)的深度方向與鋼筋混凝土獨立基礎(4)長度方向的剖面為T型。
2.根據權利要求1所述獨立式固定管架鋼筋混凝土T形肋板式基礎，其特征在于所述T型肋板(5)的長度方向板厚一側中心位于鋼筋混凝土獨立基礎(4)的底部中心。
3.根據權利要求1所述獨立式固定管架鋼筋混凝土T形肋板式基礎，其特征在于所述T型肋板(5)的長度與鋼筋混凝土獨立基礎(4)的寬度相同。
4.根據權利要求1所述獨立式固定管架鋼筋混凝土T形肋板式基礎，其特征在于所述T型肋板(5)的深度、厚度需根據所述獨立式固定管架鋼筋混凝土T形肋板式基礎所承受的水平推力的大小由計算確定。
5.根據權利要求1所述獨立式固定管架鋼筋混凝土T形肋板式基礎，其特征在于所述鋼筋混凝土獨立基礎(4)、鋼筋混凝土 T型肋板(5)為一個整體，施工時整體澆注或分開澆注，分開澆筑時，保證鋼筋混凝土 T型肋板(5)中的鋼筋錨入鋼筋混凝土獨立基礎(4)中。
6.根據權利要求1所述獨立式固定管架鋼筋混凝土T形肋板式基礎，其特征在于所述T型肋板(5)為長方體板，板的厚度為等厚，也可變厚，需沿深度方向漸變變薄。
7.根據權利要求1所述獨立式固定管架鋼筋混凝土T形肋板式基礎，其特征在于所述鋼筋混凝土獨立基礎(4)的底部平面為矩形。
【文檔編號】E02D27/01GK104005420SQ201410256450
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月10日 優先權日:2014年6月10日
【發明者】何國富 申請人:中石化上海工程有限公司, 中石化煉化工程（集團）股份有限公司