地脚螺栓与基础连接

地脚螺栓与基础连接
Anchor Bolt and Foundation Connection
所属分类	零部件库 > 基础
常见型号	直杆锚板式、L/J 形弯钩式、化学锚栓（后锚固）、高强地脚螺栓
执行标准	TB 10009-2016、TB 10421-2018
适用场景	钢柱/H 形钢柱法兰底座与混凝土基础的锚固连接
地脚螺栓锚固构造示意材质分级、力矩-规格与防松方式对照示意

概述

地脚螺栓是埋入混凝土基础、将支柱（或设备）底座与基础连成整体的锚固件，是支柱倾覆稳定体系中"最后一道传力环节"。接触网钢柱承受的弯矩与水平力通过底座法兰传给地脚螺栓，再由螺栓传入基础混凝土。单栓的材质等级、锚固形式、预紧力矩、防松方式与防腐决定连接的抗拔、抗剪与抗疲劳能力。螺栓群的布置与整体受力计算见地脚螺栓群，本页聚焦单个螺栓的构造与连接工艺。

结构与组成

螺杆：承力主体，常用碳素结构钢（如 Q235B/Q345B）或低合金高强度结构钢（如 40Cr、42CrMo），直径按荷载系列化。
锚固端：直杆端部焊锚板（承压锚固），或做成 L 形/J 形弯钩（机械锚固）。
螺母与垫圈：双螺母防松 + 平垫/弹垫；高强螺栓加垫圈扩压面。
定位模板：浇筑前固定螺栓间距与垂直度的钢制模板（与螺栓群整体定位一致）。
防腐层：外露段热浸镀锌或涂覆防腐油脂加防护帽热浸镀锌 ≥86 μm。
连接界面：与法兰连接底座配合，螺栓穿过法兰孔锚固。

工作原理

地脚螺栓抗拔承载由三种机制控制，取最小者：

螺杆材料强度： $N_{t}\leq f_{t}\cdot A_{s}$ ， $f_{t}$ 为抗拉强度设计值， $A_{s}$ 为螺纹处有效截面积。
粘结锚固：直杆段靠混凝土粘结力传力， $N_{b}=\pi d\,l_{b}\,\tau _{b}$ ，其中 $d$ 为螺杆直径， $l_{b}$ 为埋入长度， $\tau _{b}$ 为粘结强度。
混凝土锥体破坏：锚板拔出时带动锥形混凝土体，承载与埋深、混凝土强度相关。

抗剪则由螺杆剪切与混凝土局部承压共同承担。弯钩式靠弯钩段机械咬合力补充锚固。高强螺栓型（8.8 级及以上）施加预紧力后靠摩擦面传递剪力，承载更高。

预紧力矩 $T_{p}$ 与预紧力 $F_{p}$ 的关系近似为 $T_{p}\approx k\cdot F_{p}\cdot d$ ，其中 $k$ 为综合拧紧系数， $d$ 为螺纹公称直径。预紧力矩过大易造成螺纹滑扣，过小则达不到设计预紧，连接松动。

技术参数

参数	典型要求	依据
公称直径	M24~M42 系列化	TB 10009-2016
埋入深度	按锚固计算确定，且不小于最小构造埋深	TB 10009-2016
外露螺纹长度	紧固后外露 ≥ 2~3 扣	TB 10421-2018
螺母紧固力矩	按规格给定并抽检M24 约 500 N·m	施工细则
防腐	外露段热浸镀锌或等效防腐热浸镀锌 ≥86 μm	设计文件
螺栓位置允差	群中心位移、单栓垂直度按验收标准	TB 10421-2018

材质分级（按屈服强度）：

等级	典型材质	屈服强度量级	适用场景
4.8 级	Q235B	≥235 MPa	轻荷载小支柱
6.8 级	Q345B	≥345 MPa	标准支柱基础
8.8 级	40Cr/42CrMo	≥660 MPa	门型架、硬横跨
10.9 级	35CrMo	≥940 MPa	重型/高疲劳场合

预紧力矩-规格参考表：

规格	4.8 级（kN·m 量级）	8.8 级（kN·m 量级）	10.9 级（kN·m 量级）
M24	0.4~0.6	0.7~1.0	1.0~1.4
M30	0.8~1.1	1.4~2.0	2.0~2.7
M36	1.4~1.9	2.4~3.4	3.5~4.6
M42	2.3~3.1	4.0~5.5	5.5~7.4

（数值以现行施工细则为准）

常见型号

直杆锚板式：端部焊锚板，锚固可靠，接触网支柱基础最常用。
L 形/J 形弯钩式：现场弯制简单，锚固性能略低，用于荷载较小场合。
化学锚栓（后锚固）：钻孔注胶后插入螺杆，用于既有基础改造或设备加装，承载受胶体与基面质量影响大。
高强螺栓型：8.8 级及以上，用于大荷载门型架基础（配合硬横跨）。
可拆卸地脚螺栓：外套管+内螺栓结构，便于设备更换（少量场景）。

防松方式对照：

方式	原理	适用	备注
双螺母	主副螺母对扣	一般场合	简单可靠
弹簧垫圈	弹性反力	中小规格	易松弛需复紧
防松线	钢丝缠绕	高强螺栓	防止回松
厌氧胶	胶固化粘结	化学锚栓	一次性
锁紧螺母	全金属嵌件	高疲劳场合	成本高

执行标准

TB 10009-2016《铁路电力牵引供电设计规范》规定基础锚固设计原则。
TB 10421-2018《铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准》规定预埋偏差与验收。
JGJ 145《混凝土结构后锚固技术规程》适用于化学锚栓等后锚固连接（站外标准，仅列标准号）。
TB 10758-2018《高速铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准》适用于高铁工程。

安装与施工

按设计加工螺栓组件，锚板焊缝饱满，丝扣保护完好。
用定位模板将螺栓群固定于设计位置，复核间距、标高与垂直度。
浇筑基础混凝土（见基础浇筑与二次灌浆），振捣时不得碰撞螺栓。
养护期内螺栓不得受力；拆模后复核外露长度与位置。
立杆（见支柱组立）后穿法兰、垫圈、双螺母对称分次紧固，力矩达标画线。
外露段防腐处理、加装防护帽。
化学锚栓：按 JGJ 145 钻孔、清孔、注胶、植入、固化；固化期内严禁扰动。

验收要求

材质证明与外观：螺杆无裂纹、丝扣无损伤、镀层完整。
位置：螺栓群中心位移、对角线差、单栓垂直度符合 TB 10421-2018 规定。
紧固：螺母力矩抽检合格，防松措施齐全。
后锚固化学锚栓：按规程做现场拉拔抽检10%~20%。
镀层：热浸镀锌厚度与均匀性符合产品技术条件。

运维与检测

巡视重点：螺母松动（力矩线错位）、外露段锈蚀、基础顶面与法兰间裂缝、防护帽缺失。
检测手段：目测 + 力矩扳手抽检；锈蚀严重时测剩余直径评估承载。
周期：结合巡视周期检查，风害、水害后专项检查。
失效判定：螺杆锈断、螺纹滑扣、混凝土锚固区开裂贯通的，立即加固或更换。

常见故障与案例

外露段防腐失效锈蚀减径，大风工况下螺杆拉断致支柱倾斜甚至倒杆。
浇筑时螺栓移位未校正，法兰孔对不上强行扩孔，削弱连接。
螺母松动未及时发现，法兰往复错动加剧螺栓疲劳（参见紧固件松动）。
化学锚栓未固化即受力，胶体未充分粘结致承载不足。