在进行地脚螺栓的计算时,需要参考相关的标准和规范,如GB/T 799-2020《地脚螺栓》,以及DL T 5486-2020《架空输电线路杆塔结构设计技术规程》和DL T1236-2021《输电杆塔用地脚螺栓与螺母》等。这些标准提供了螺栓设计、计算和安装的具体指导和要求。
1. 承载力计算:这通常基于建筑结构的设计荷载和地脚螺栓的材料性能来确定。地脚螺栓的设计需要确保其自身的强度足以避免被拔断,同时其与基础的粘固力也要满足上拔力的要求。
2. 重量计算:螺纹规格通常用代号表示,例如“M”表示公制螺纹,后面跟随的是公称直径,对于细牙螺纹则还需包括螺距。
3. 长度计算:需要考虑螺栓埋入混凝土的深度,这通常与螺栓的直径有关。例如,锚固长度一般不宜小于25倍的螺栓直径(d),当埋入不同强度等级的混凝土时,锚固长度会有所不同。
4. 锚固长度的确定:根据不同的混凝土强度等级,锚固长度会有所变化。例如,对于C15混凝土基础,锚固长度可能取25d;对于C20混凝土基础,则可能取20d。
5. 螺栓分类与设计:性能等级通常指的是螺栓的抗拉强度,而外型分类则涉及到螺栓的末端设计,如J型、T型、棘爪型和双头型等。螺栓的设计需要考虑到其在结构中承担的荷载以及螺栓材料的强度。
6. 命名与标记:命名和产品标记包括标准编号、形式、螺纹规格、公称长度、螺纹长度和性能等级。例如,DL/T 1236 L M36×12×180-4.6表示了螺栓的具体参数。
7. 设计与安装研究:设计和安装还需要考虑设备的冲击力和振动情况,以及螺栓的可调节性和拆卸的便利性。不同类型的地脚螺栓适用于不同的工程环境和设备固定需求。
其计算公式为:
la = α × fy / ft × d
其中,la表示锚栓的锚固长度,fy表示锚栓的抗拉强度设计值,ft表示混凝土轴心抗拉强度设计值,d表示钢筋的公称直径,α表示锚栓的外形系数。当锚栓直径大于25mm时,锚固长度应乘以修正系数1.1。
计算例子
假设我们需要为一个重型设备设计地脚螺栓,设备的重量为10吨,设备底座的尺寸为2m x 3m,土壤条件为普通黏土。根据设计要求,地脚螺栓的直径为M30,材料为碳钢,抗拉强度为400 MPa。
1. 确定地脚螺栓的数量和布置:根据设备的重量和底座尺寸,我们可以初步确定需要4个地脚螺栓。地脚螺栓的布置可以采用梅花形或矩形布置。
2. 计算地脚螺栓的长度:假设地脚螺栓的埋入深度为0.5m,垫圈厚度为10mm,螺母厚度为15mm。那么地脚螺栓的长度为:0.5m + 10mm + 15mm = 0.525m。
3. 计算地脚螺栓的抗拉强度:地脚螺栓的抗拉强度为400 MPa,根据直径为M30的地脚螺栓,其截面积为:π × (30/2)^2 = 706.86 mm²。因此,地脚螺栓的抗拉力为:400 MPa × 706.86 mm² = 282744 N。
4. 计算地脚螺栓的锚固力:假设普通黏土的摩擦系数为0.3,那么地脚螺栓的锚固力为:282744 N × 0.3 = 84823.2 N。
5. 检查地脚螺栓的稳定性:根据实际应用场景和设计要求,可以进行地脚螺栓的抗拔试验和抗剪试验,以确保地脚螺栓在实际使用中的安全性和稳定性。
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