作者：吴颖（高工） 成都市城市照明管理处
摘要：本文对埋设于平坦场地土壤中的路灯基础进行了受力分析，并依据相关标准规范，详细说明了地基承载力和倾覆稳定的计算方法，对路灯基础的设计有一定参考价值。
关键词：路灯基础；地基承载力； 倾覆稳定。
埋设于平坦场地土壤中的路灯基础承受如下荷载：
(1)永久荷载，如灯杆、灯具、灯架的重量，基础自重、土压力等。
(2)可变荷载，如风荷载、雪荷载、积灰荷载等。
(3)偶然荷载，如撞击力等。
2.地基承载力计算
2.1受力分析
当灯杆、灯具、灯架呈现中心对称形式时，基础承受轴心荷载,否则基础承受偏心荷载。
当轴心荷载作用时，应满足：P≤fa
当偏心荷载作用时，应满足： Pmax≤1.2fa
上式中：
P ─基础底面处的平均压力设计值，kPa；
Pmax ─基础底面边缘最大压力设计值，kPa；
fa ─修正后的地基承载力特征值，kPa。
2.2基础底面的压力P
当轴心荷载作用时:P=(F+G)/A ，式中：
A ─基础底面面积，m2；
F ─上部结构传至基础顶面的竖向压力设计值，kN；
G ─基础自重和基础上的土重，kN，当基础为直柱型时，G=Vρ；
V—基础体积，m3；
ρ—钢筋混凝土自重，kN/m3，查GB50009-2001《建筑结构荷载规范》附录A《常用材料和构件的自重》 ρ取25 kN/m3 ；
当偏心荷载作用时： Pmax =(F+G)/A+Mk/W ，式中：
Mk─作用于基础底面的力矩，kN/m；
W ─基础底面的抵抗矩，m3。
当偏心荷载作用，且偏心距e>b/6时 ，Pmax=2（F+G）/3la，式中
l—垂直于力矩作用方向的基础底面边长，m；
A—合力作用至基础底面最大压力边缘的距离，m。
2.3地基承载力
当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，修正后的地基承载力特征值
fa= fak+ηbγ(b-3)+ ηdγs(ht-0.5)
式中：
fa ─修正后的地基承载力特征值，kPa；
fak ─地基承载力特征值，参考《架空送电线路基础设计技术规定》（DL/T 5219-2005）附录E《地基土(岩)承载力特征值及分类》，kPa；
γs ─基础底面以上土的加权平均重度，见表1，kN/m3；
ηb、ηd ─基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基地下土的类别查表2确定； γ ─基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度，kN/m3；
b ─基础底面宽度，当基础宽小于3m时按3m取值，大于6m时按6m取值，对长方形底面取短边、圆形底面取√A(A 为底面面积)，m；
ht ─基础埋设深度，m。
表1 土的加权平均重度γs
土名 | 粉土及粉质粘土 | 粉土 | 砂土 |
坚硬、硬塑 | 可塑 | 软塑 | 密实 | 中密 | 稍密 | 砾砂 | 粗、中砂 | 细砂 | 粉砂 |
γs (kN/m3) | 17 | 16 | 15 | 17 | 16 | 15 | 19 | 17 | 16 | 15 |
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注：基础设计应考虑地下水位季节性变化的影响。位于地下水位以下的基础重度和土体重度应按浮重度考虑：一般混凝土基础的浮重度取12kN/m3；钢筋混凝土基础的浮重度取14kN/m3；土的浮重度应根据土的密实度取8kN/m3~11kN/m3。
表2 承载力修正系数
土的类别 | 宽度修正系数ηb | 深度修正系数ηd |
淤泥和淤泥质土 | 0 | 1.0 |
人工填土e或IL不小于0.8的粘性土 | 0 | 1.0 |
红粘土 | 含水比αW＞0.8 | 0 | 1.2 |
含水比αW≤0.8 | 0.15 | 1.4 |
大面积压实填土 | 压实系数大于0.95、粘粒含量ρC≥10%的粉土 | 0 | 1.5 |
最大干密度大于2.1t/m3的级配砂石 | 0 | 2.0 |
粉土 | 粘粒含量ρC≥10%的粉土 | 0.3 | 1.5 |
粘粒含量ρC＜10%的粉土 | 0.5 | 2.0 |
e或IL均小于0.85的粘性土 | 0.3 | 1.6 |
粉砂、细砂（不包括很湿与饱和时的稍密状态） | 2.0 | 3.0 |
中砂、粗砂、砾砂和碎石土 | 3.0 | 4.4 |
注：强风化和全风化的岩石，可参照所风化成的相应土类取值，其他状态下的岩石不修正。 |
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3.基础倾覆稳定计算
3.1受力分析
基础应满足Mj ≥γf M0 ，式中：
γf ─倾覆稳定系数，参考(GB 50061-97) 《66kv及以下架空电力线路设计规范》第10.0.10的规定，取1.5；
M0 ─作用于基础的极限倾覆力矩， M0 = Wk H，kN*m；
H ─基础上部结构水平作用的作用点 至设计地面处的距离，m；
Wk ─风荷载标准值，kN；
Mj ─基础的极限倾覆力矩，Mj = mb K0 ht3/μ，kN*m；
m ─土压力参数，按表6确定，kN/m3；
b ─基础底面宽度，对长方形底面取短边、圆形底面取√A(A为底面面积)，m；
μ ─根据H/ ht按表7取值；
K0 ─空间增大系数，根据ht/b和 等代内摩阻角β按表8取值；
ht ─基础埋设深度，m。
3.2风荷载标准值Wk
垂直于灯杆、灯具、灯架表面上的风荷载标准值按下式计算：
Wk =βzμsμzW0Af
式中：Wk ─风荷载标准值，kN；
βz ─风振系数，按表3取用；
μs ─风载体型系数，按表4取用；
μz ─风压高度变化系数，按表5取用；
W0 ─基本风压，参考《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）第7.1.2条规定，取0.3kN/m2；
Af ─迎风面积，m2。
表3 风振系数βz
杆高（m） | ≤20 | 30 | 40 | 50 |
βz | 1.0 | 1.2 | 1.2 | 1．2 |
注：中间值按插入法计算 |
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表4 风载体型系数μs
断面形状 | 环形及十六边形以上 | 十二边形 | 八边形及六边形 | 四边形 |
μs | 0．9 | 1．1 | 1．2 | 1．6 |
注：已包括杆身附件的影响 |
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表5 风压高度变化系数μz
离地面高（m） | ≤10 | 15 | 20 | 30 | 40 | 50 |
μz | 0.88 | 1.00 | 1.10 | 1.25 | 1.37 | 1.47 |
注：中间值按插入法计算 |
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表6 等代内摩阻角β、土压力参数m
土名 | 粉土、粉质粘土坚硬、硬塑；密实的粉土 | 粘土、粉质粘土可塑：中密的粉土 | 粘土、粉质粘土软塑：稍密的粉土 | 粗砂、中砂 | 细砂、粉砂 |
等代内摩阻角β | 35o | 30o | 15o | 35o | 30o |
土压力参数m kN/m3 | 63 | 48 | 26 | 63 | 48 |
注：本表不包括松散状态的砂土和粉土 |
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