1、路燈基礎的受力分析與計算作者：吳穎（高工） 成都市城市照明管理處 摘要：本文對埋設于平坦場地土壤中的路燈基礎進行了受力分析，并依據相關標準規范，詳細說明了地基承載力和傾覆穩定的計算方法，對路燈基礎的設計有一定參考價值。關鍵詞：路燈基礎；地基承載力； 傾覆穩定。 1. 基礎承受的荷載埋設于平坦場地土壤中的路燈基礎承受如下荷載：(1)永久荷載，如燈桿、燈具、燈架的重量，基礎自重、土壓力等。(2)可變荷載，如風荷載、雪荷載、積灰荷載等。(3)偶然荷載，如撞擊力等。2. 地基承載力計算2.1 受力分析當燈桿、燈具、燈架呈現中心對稱形式時，基礎承受軸心荷載,否則基礎承受偏心荷載。 當軸心荷載作用時，應滿

2、足：Pfa 當偏心荷載作用時，應滿足： Pmax1.2fa上式中：P 基礎底面處的平均壓力設計值，kPa；Pmax 基礎底面邊緣最大壓力設計值，kPa；fa 修正后的地基承載力特征值，kPa。 2.2 基礎底面的壓力P當軸心荷載作用時:P=(F+G)/A ，式中： A 基礎底面面積，m2；F 上部結構傳至基礎頂面的豎向壓力設計值，kN；G 基礎自重和基礎上的土重，kN，當基礎為直柱型時，G=V； V基礎體積，m3； 鋼筋混凝土自重，kN/m3，查GB50009-2001建筑結構荷載規范附錄A常用材料和構件的自重 取25 kN/m3 ； 當偏心荷載作用時： Pmax =(F+G)/A+Mk/W

3、，式中：Mk作用于基礎底面的力矩，kN/m；W 基礎底面的抵抗矩，m3。 當偏心荷載作用，且偏心距e>b/6時 ，Pmax=2（F+G）/3la，式中 l垂直于力矩作用方向的基礎底面邊長，m； A合力作用至基礎底面最大壓力邊緣的距離，m。 2.3 地基承載力當基礎寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時，修正后的地基承載力特征值 fa= fak+b(b-3)+ ds(ht-0.5)式中：fa 修正后的地基承載力特征值，kPa；fak 地基承載力特征值，參考架空送電線路基礎設計技術規定（DL/T 5219-2005）附錄E地基土(巖)承載力特征值及分類，kPa；s 基礎底面以上土的加權平均重度

4、，見表1，kN/m3；b、d 基礎寬度和埋深的地基承載力修正系數，按基地下土的類別查表2確定； 基礎底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度，kN/m3；b 基礎底面寬度，當基礎寬小于3m時按3m取值，大于6m時按6m取值，對長方形底面取短邊、圓形底面取A(A 為底面面積)，m；ht 基礎埋設深度，m。表1 土的加權平均重度s土名粉土及粉質粘土粉土砂土堅硬、硬塑可塑軟塑密實中密稍密礫砂粗、中砂細砂粉砂s (kN/m3)17161517161519171615注：基礎設計應考慮地下水位季節性變化的影響。位于地下水位以下的基礎重度和土體重度應按浮重度考慮：一般混凝土基礎的浮重度取12kN/m3；鋼筋

5、混凝土基礎的浮重度取14kN/m3；土的浮重度應根據土的密實度取8kN/m311kN/m3。表2 承載力修正系數土的類別寬度修正系數b深度修正系數d淤泥和淤泥質土01.0人工填土e或IL不小于0.8的粘性土01.0紅粘土含水比W0.801.2含水比W0.80.151.4大面積壓實填土壓實系數大于0.95、粘粒含量C10%的粉土01.5最大干密度大于2.1t/m3的級配砂石02.0粉土粘粒含量C10%的粉土0.31.5粘粒含量C10%的粉土0.52.0e或IL均小于0.85的粘性土0.31.6粉砂、細砂（不包括很濕與飽和時的稍密狀態）2.03.0中砂、粗砂、礫砂和碎石土3.04.4注：強風化和全

6、風化的巖石，可參照所風化成的相應土類取值，其他狀態下的巖石不修正。3. 基礎傾覆穩定計算3.1 受力分析基礎應滿足Mj f M0 ，式中：f 傾覆穩定系數，參考(GB 50061-97) 66kv及以下架空電力線路設計規范第10.0.10的規定，取1.5；M0 作用于基礎的極限傾覆力矩， M0 = Wk H，kN*m；H 基礎上部結構水平作用的作用點 至設計地面處的距離，m；Wk 風荷載標準值，kN； Mj 基礎的極限傾覆力矩，Mj = mb K0 ht3/，kN*m；m 土壓力參數，按表6確定，kN/m3；b 基礎底面寬度，對長方形底面取短邊、圓形底面取A(A為底面面積)，m； 根據H/ h

7、t按表7取值；K0 空間增大系數，根據ht/b和 等代內摩阻角按表8取值；ht 基礎埋設深度，m。3.2 風荷載標準值Wk垂直于燈桿、燈具、燈架表面上的風荷載標準值按下式計算：Wk =zszW0Af式中：Wk 風荷載標準值，kN；z 風振系數，按表3取用；s 風載體型系數，按表4取用；z 風壓高度變化系數，按表5取用；W0 基本風壓，參考建筑結構荷載規范（GB50009-2001）第7.1.2條規定，取0.3kN/m2； Af 迎風面積，m2。 表3 風振系數z桿高（m）20304050z1.01.21.212注：中間值按插入法計算表4 風載體型系數s斷面形狀環形及十六邊形以上十二邊形八邊形及

8、六邊形四邊形s09111216注：已包括桿身附件的影響表5 風壓高度變化系數z離地面高（m）101520304050z0.881.001.101.251.371.47注：中間值按插入法計算表6 等代內摩阻角、土壓力參數m土名粉土、粉質粘土堅硬、硬塑；密實的粉土粘土、粉質粘土可塑：中密的粉土粘土、粉質粘土軟塑：稍密的粉土粗砂、中砂細砂、粉砂等代內摩阻角35o30o15o35o30o土壓力參數mkN/m36348266348注：本表不包括松散狀態的砂土和粉土表7值H0/h0.100.250.501.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.082.941.325.3

9、17.714.112.613.111.811.611.311.211.011.0注：中間值按插入法計算表8 K0值15o30o30o35o土名粘土、粉質粘土、粉土粉砂、細砂粘土粉質粘土、粉土粗砂、中砂ht/b111.722.281.812.712.411.90101.652.161.732.562.281.8291.592.051.662.402.151.7481.521.931.582.232.021.6671.461.811.512.081.901.5761.391.701.441.931.771.4951.331.581.371.781.631.4141.261.461.291.621.

10、511.3331.201.351.221.461.381.2521.131.231.151.311.251.1611.071.121.081.151.131.08081.051.091.061.121.101.07061.041.071.051.091.081.054. 路燈基礎計算例題已知本地土質是可塑性粉質粘土，地基承載力特征值fak=170kPa，假設燈具安裝高度為9m、燈桿截面為環形且燈桿、燈具呈中心對稱形式，請問右圖所示基礎所能承受的燈桿、燈具的最大自重和迎風面積是多少？ 解：當燈桿、燈具呈現中心對稱形式時，基礎承受軸心荷載。 1、地基承載力計算： 本題中，地基承載力特征值fak=1

11、70 kPa ，基礎底面寬度是0.6m b=3 m， 基礎埋設深度ht=1.5 m,基礎底面面積A=0.6×0.6=0.36 m2， 基礎體積V=A·ht=0.36×1.5=0.54 m3,鋼筋混凝土自重=25kN/m3已知土質是可塑性粉質粘土， 查表2得：土的加權平均重度s=16kN/m3 ，查表2得：深度修正系數d=1， 答：基礎所能承受的燈桿、燈具的最大自重是53.46kN。 2、基礎傾覆穩定計算： 本題中， H=9 m， 基礎埋設深度ht=1.5 m,基礎底面寬度b=0.6 m， ht/b=1.5/0.6=2.5， H/ ht =9/1.5=6， 傾覆穩定系數f =1.5，基本風壓W0 =0.3kN/m2, 查表3得：風振系數z =1， 查表4得：風載體型系數s =0.9， 查表5得：風壓高度變化系數z =0.88, 已知土質是可塑性粉質粘土， 查表6得： 土壓力參數m =48 kN/m3 ，等代內摩阻角= 30o