完整版抗滑桩设计计算书.docx
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完整版抗滑桩设计计算书
1工程概略
2计算依照
3滑坡稳固性剖析及推力计算
3.1计算参数
3.2计算工况
3.3计算剖面
3.4计算方法
3.5计算结果
3.6稳固性评论
4抗滑结构计算
5工程量计算
..
一、工程概略
拟建段位于重庆市巫溪县安子平.设计路中线在现有公路右边约100m.设计为大拐回头弯.设计路线起止里程为K96+030~K96+155.全长125m.设计路面净宽7.50m.设计为二级公路.设计纵坡3.50%,地面高程为720.846m~741.70m.设计起止路面高程为724.608m~729.148m.K96+080-K96+100为填方.最大填方
为4.65m.最小填方为1.133m。
二、计算依照
1.《重庆市地质灾祸防治工程设计规范》(DB50/5029-2004);
2.《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002);
3.《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002);
4.《室外排水设计技术规范》(GB50108-2001);
5.《砌体结构设计规范》(GB50003-2001);
6.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010);
7.《锚杆发射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001);
8.《公路路基设计规范》(JTGD30—2004);
9.有关教材、专著及手册。
三、滑坡稳固性剖析及推力计算
3.1计算参数
3.1.1物理力学指标:
天然工况:
γ1
3
φ1
°.
C1
=36kPa
=20.7kN/m.
=18.6
饱和工况:
γ2
3
φ2
°.
C2
=29kPa
=21.3kN/m.
=15.5
岩、土物理力学性质
该段土层主要为第四系残缺积碎石土.场所内均有散布.没法采纳样品测试.
采纳弱风化泥做物理力学性质测试成就:
弱风化泥岩天然抗压强度24.00Mpa.饱
和抗压强度17.30Mpa.天然密度2.564g/cm3,比重2.724.缝隙度8.25%.属融化
岩石.软质岩石。
表1各岩土层设计参数建议值表
..
名
称
地层
代号
含碎石粉质黏土
dl+el
Q4
强风化泥岩
Tb
2
弱风化泥岩
Tb
2
滑坡推力安全系数
状态
承载力值σο
桩周土极限摩阻
基底摩擦系数
(MPa)
力(MPa)
(μ)
稍密
0.13
0.16
0.40
破裂
0.6
/
0.50
完好
1.60
/
0.60
Fst
1.15
3.2
计算工况
选用公路填筑后自然状态、饱和状态两种工况对滑斜坡进行计算。
3.3
计算剖面
3.4计算方法
采纳折线形滑动面稳固性计算(传达系数法)
传达系数公式:
i1cos(i1
i)tanisin(
i1
i)
第i条块的节余下滑力公式:
Ei
FstWisini
Witan
icosiciliEi1i
3.5计算结果(详见附页)
..
滑坡推力计算结果
基岩界面
工况
条块编
节余下滑
工况
条块编
节余下滑
号
力
号
力
1
-73.15
1
24.95
2
-31.08
2
6.67
3
-101.28
3
-4.58
天然状
4
18.52
饱和状
4
103.83
5
52.66
5
209.22
态
态
6
91.12
6
368.11
7
97.57
7
401.79
8
127.38
8
551.24
9
125.68
9
606.61
填土界面
1
-84.15
1
-53.65
2
-260.4
2
-196.08
3
-255.5
3
-201.96
天然状
4
222.02
饱和状
4
294.74
态
5
108.45
态
5
268.71
6
191.69
6
382.07
7
-195.45
7
33.19
8
-66.06
8
217.33
3.6稳固性评论
依据计算结果得悉斜坡在公路填筑后自然状态下Fs=1.18.饱和状态下
Fs=0.95.所以斜坡在公路填筑后在自然状态下为基本稳固状态.饱和状态下处于
不稳固状态。
可能引发滑坡灾祸发生.需要进行支挡。
四、抗滑结构计算
1、抗滑桩设计计算
1.1设计资料:
3
物理力学指标:
天然工况:
γ1=20.7kN/m.φ1=18.6°.C1=36kPa3
依据岩性及地层状况.因为在滑面以上还存在有筑填土层约7.7m和含碎石粉
..
质黏土(Q4dl+el)层厚约为1.1m.所以
滑面以上土层厚度约h′=8.8m.查取
有关规范可知取该土层的抗滑地基系
数为m=10000KN/m4.则滑面处的地基
系数采纳A=10000×8.8=88000KN/m3
泥岩(T2b)由强风化泥岩厚为2.20m
和弱风化泥岩厚为0.70m构成,桩的
埋长为6m。
强风化泥岩取抗滑地基系
数为m1=80000KN/m4.弱风化泥岩取抗滑地基系数
m2=100000KN/m4。
依据多
层土的地基系数的取值可得
m
m1h12
m2(2h1h2)h2
80000(2
2.23.8)3.8
87044KN/m4
(h1h2)2
(2.2
3.8)2
桩邻近的滑体厚度为8.8m.该处的滑坡推力P=607kN/m.桩前剩余抗滑力
E=0kN/m。
抗滑桩采纳C30钢筋混凝土.其弹性模量Eh=30×106
KPa.
桩断面为
×
bh=2mx3m
2
W
1bh2
3m2
的矩形
截面
S
截面模量
6
.
截面对桩中心惯性矩
.
=6m.
I
1bh3
4.5m4
2
12
桩的中心距l=6m.
.相对刚度系数EI=0.85EhI=114750000m.
桩的计算宽度Bp=b+1=3m.桩的埋深为la=6m。
1.2采纳K法计算桩身的内力
(1)计算桩的刚度
由查表可知地基系数C
0.08106KN/m4
桩的变形系数
CBp
0.151m
1
4
4EI
桩的换算深度为la=0.151×6=0.906<1
故按刚性桩计算。
..
(2)计算外力
每根桩承受的水平推力
F=607×C0S26°×6=3273.4KN
F
3273.4
T
'
371.93KN/m
则
h
8.8
滑坡推力按矩形散布;如右图
滑面处的剪力Q0=3273.4KN
滑面处弯矩M0=3273.4×4.4=14403KN/m
(3)滑面至旋转中心的距离
la2A
3M0
2Q0la
mla
4M0
3Q0la
y0
Q0la
mla
3M0
2Q0la
23A2M0
62
88000
(
14403
2
3273.4
)
87044
6
(4
14403
3
3273.4
6)
3
6
23
88000
(
14403
3273.4
)
87044
6
(
14403
2
3273.4
)
2
6
3
6
=4.0475m
(4)桩的转角
123A2M0
Q0la
mh3M0
2Q0la
Bpla36AAmla
m2la2
123
88000
2
14403
3273.4
6
87044
6
3
14403
2
3273.4
6
3
63
6
88000
88000
87044
6
870442
62
=0.001739rad
(5)桩身内力及桩侧抗力
桩侧抗力yy0yAmy
(4.0475y)0.001739(8800087044y)
619.397459.6361y151.3695y2
桩侧抗力最大点地点
459.63612151.3695y0.y1.5183m
因为yy0,
..
所以桩身各点的剪力
Qy
Q01ABpy2y0
y
1Bpmy23y0
2y
2
6
3273.4
1
88000
3
0.001739
y
(2
4.0475y)
2
1
387044
0.001739y2(34.0475
2y)
6
Qy
3273.4
1858.19y
689.454y2
151.37y3
当Qy0时.即可找出弯矩最大是的y值。
经试算求得y=1.309m时.M最大。
桩身各点的弯矩
M
M
Qy1B
Ay23y
y
1Bmy3
2y
y
y
0
0
6
p
0
12
p
0
14403
3273.4y
1
880000.001739
2
3
y(34.0475-y)-
6
1
3
87044
0.001739
y3(2
4.0475
y)
12
My
14403
3273.4y
929.096y2
229.818y3
37.84y4
桩侧抗力、剪力、弯矩计算结果以以下图所示:
桩侧抗力争
0
-2500-2000-1500-1000-500
-10
50010001500
-2
-3
系列1
-4
-5
-6
-7
..
-6000
-5000
-4000-2000
0
-105000
-2
-3
-4
-5
-6
-7
剪力争
0
-10
2000
4000
-2
-3
系列1
-4
-5
-6
-7
弯矩图
100001500020000
系列1
桩侧抗力为0的一点即为剪力最大点.求适当埋深:
y=4.0475m时y=0
所以最大剪力为Qmax=5505.52KN
剪力为0的一点即为弯矩最大点.求适当埋深:
y=1.309m时Qy=0
所以最大弯矩为Mmax=16691.5KNm
1.3抗滑桩结构设计
抗滑桩受滑坡推力和锚固地层抗力作用.在荷载作用下产生曲折转动.为了防备
桩体因为荷载作用而产生过大变形与损坏.桩身需要配纵向受力钢筋以抵消弯矩.
配置箍筋以抵挡剪力。
桩身结构设计计算参照《混凝土结构设计规范》(GB50010
—2002).按受弯构件考虑。
1)桩身截面配置纵向受力钢筋(控制截面受弯)
..
依据前述抗滑桩内力计算结果.取控制截面I-I所受弯矩进行计算。
按混凝土结构正截面受弯承载力计算模式.计算受力钢筋.计算可按单筋截面考虑.经简化的计算如图
抗滑桩总长约为15m.计算可按两个控制截面考虑配筋。
控制截面Ⅰ-Ⅰ取桩身最大弯矩截面
若结构重要系数取
1.0.则控制截面Ⅰ-Ⅰ处的设计弯矩为Mmax。
混凝土保护层厚度取80mm若.为单排布.则桩截面有效高度h
。
0
2900mm
由力的均衡条件得
1fcbxfyAs
由力矩均衡条件得
M
1fcbx(h0
x)
联立上述两式求解.得
2
M
AS
x)
fy(h0
2
式中.x为截面受压区高度.可按下式求得
1fcbh0
2
2
2
x
1fcbh0
2fcbM
fcb
式中.M为设计弯矩(KN.m);As为受拉钢筋截面积;1为混凝土受压区等效矩形应力争系数.当混凝土强度等级不高于C50时.1取1.0;fc为混凝土轴心抗压强度设计值(KPa);
fy为钢筋的抗力强度设计值(KPa);b为桩截面宽度(m);h0为截面有效高度(m);
..
a为受拉钢筋的混凝土保护层厚度(
m)。
采纳C30混凝土.fc
14.3N/mm2
.ft1.43N/mm2
.纵向受力钢筋采纳HRB400
级(III
级).
fy360N/mm2
.箍筋及架立钢筋采纳HPB300(I
级).
fy
270N/mm2
.则其余参数如上所述。
A.计算Ⅰ-Ⅰ截面受力钢筋截面积
混凝土受压区高度
x
1fcbh0
12fc2b2h02
2fcbM
fcb
x
1.0
14.3
2000
2900
1.02
14.32
20002
29002
2
14.3
2000
16691.5
106
14.3
2000
x
8294000076969408.215591.24mm
28600208.76mm
取x的值为208.76mm
Ⅰ-Ⅰ截面受力钢筋截面积
AS
M
x)
16691.5
106
16584.5mm2
f
y
(h
360(2900
208.76)
0
2
2
采纳21根Ф32mm的HRB400钢筋截面面积为As=16890.3mm2知足要求.
可采纳3根一束.共7束部署于受拉侧。
2)桩身截面配置箍筋(控制截面受剪)
抗滑桩桩身除承受弯矩之外.还承受着剪应力。
所以在设计计算时.一定进行
剪应力的检算。
为了施工方便.桩身不宜设斜筋.斜面上的剪应力由混凝土和箍筋
承受。
桩身剪力极值有位于滑面处的3273.4KN和位于滑面一下4.0475m处的
5505.52KN.相同.结构重要系数取1.0.则设计剪力按5505.52KN考虑。
验算截面尺寸:
因为
0.25
cfcbh00.251.014.32000290020735KNV5505.52KN
所以截面尺寸知足要求。
验算能否按计算配箍筋:
..
0.7ftbh00.71.43200029005805800N5805.8KN5505.52KN
可见.设计剪力大于混凝土供给的抗剪能力.只要要配置结构箍筋即可.
所以实配箍筋为
16@200
.采纳双肢箍.配筋详见以下图。
I-I截面配筋图
上述计算出的纵向受力钢筋部署于截面受拉侧.即抗滑桩的内侧。
受压侧部署构
造钢筋以形成骨架.此处选7根HPB400级Φ26mm另.外.各选7根HRB400级Φ26mm部署于抗滑桩的双侧边.见上图。
1.4桩侧应力验算
滑床中、上部主要为三叠系中统巴东组(T2b)青灰色泥岩构成.岩层产状为
161°∠41°.强风化带厚度约为2.2m.其下为中等~细风化。
岩石的单轴抗压强
度为R=24MPa。
属于完好的岩质、半岩质地层。
锚固段地层为比较完好的岩质地层.桩身对地层的侧压应力max应切合以下
条件:
k1k2R00.30.5240003600
..
k1——岩层产状倾角大小决定.依据岩层结构取0.5;
k2——取决岩石的裂隙、风化及融化程度.取0.3;
R0——围岩单轴抗压极限强度.R=24000kPa。
max
968.3kpa
k1k2R0
0.30.5240003600kpa
故知足要求。
2、抗滑桩间挡土板设计
2.1挡土板的制定
挡土板资料及施工:
采纳C30混凝土.采纳HRB335级钢筋.现场预制
因为抗滑桩净距l0633m.且挡土板深入抗滑桩长度起码为30cm.所以挡土
板尺寸制定以下:
板墙尺寸:
截面为矩形.截面尺寸b×h=1000×250.板长a=3600,以以下图
所示
2.2荷载确立
当土体为粘性土时.《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)对边坡支挡结构土压力计算提出以下规定.计算支挡结构的土压力时.可按主动土压力计算。
由板墙测土地质条件.按库伦主动土压力计算:
cos2(
)
0.51
Ka
cos2cos(0)[1
sin(
0)sin(
)]2
cos(
0)cos(
)
滑面处的库伦土压力qk
h1Ka
20
8.80.51
89.76KN/m2
..
Ea
1qkh1
189.768.8395.0KN
则总库伦土压力:
2
2
取最大库伦土压应力qk
89.76KN/m2
均匀作用在单跨板长进行设计
抗滑桩间间距
l0
6
3
3m
计算跨径ll0
1.5t
3
1.50.3
3.45m
Mmax
1qkl2
1
89.763.452
133.55KNm
则板跨最大弯矩为
8
8
2.3板墙配筋设计
取桩的永远作用分项系数:
G1.35
取桩结构重要性系数:
01.0
则设计弯矩:
MG0Mmax
1.35
1.0133.55180.3KNm
取C30混凝土.混凝土轴心抗压强度设计值
fc14.3N/mm2
.取采纳HRB335级
钢筋.钢筋抗压强度设计值fy300N/mm2
。
保护层厚度c=30mm.s
40mm.h值取为250mm则.h0=210mm。
由力矩均衡条件得
M
Mu
1fcbx(h0
x)
2
x
72.58mm
为防备出现超筋损坏.应知足xbh0
bh00.55210115.5mm即知足要求
由力的均衡条件得
1fcbx
fyAs
As
1fcbx1.014.3
100072.58
3459.6mm2
fy
300
..
为防备出现少筋损坏.应知足
minbh0.002151000250537.5即知足要求
2
采纳用1022@100单排部署.As3801mm.在沿板跨度方向截面受拉一侧部署。
依据《DZ0240-2004_滑坡防治工程设计与施工技术规范》.散布钢筋采纳HPB300钢筋.直径为12mm,部署与受力钢筋垂直方向.间距200mm板.墙配筋以以下图。
3、排水工程
该地区属中—亚热带季民风候.年均匀降雨量1082mm降.雨多集中在5~9月.
特别是6~8月多暴雨.日最大降雨量达192.9mm.小时最大降雨量超出65mm。
依据
《K96+030~K96+155工程地质详尽勘探报告》.斜坡坡顶、坡脚无塘、田、水库、河流等地表水
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