抗滑桩设计计算说明书样本Word下载.docx
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天然工况:
γ1=,φ1=°
,C1=36kPa
饱和工况:
γ2=,φ2=°
,C2=29kPa
岩、土物理力学性质
该段土层主要为第四系残破积碎石土,场地内均有分布,无法采取样品测试,采取弱风化泥做物理力学性质测试成果:
,Mpa,,,%,属软化岩石,软质岩石。
表1各岩土层设计参数建议值表
名称
地层
代号
状态
承载力值σο(MPa)
桩周土极限摩阻力(MPa)
基底摩擦系数(μ)
含碎石粉质粘土
Q4dl+el
稍密
0.13
0.16
0.40
强风化泥岩
T2b
破碎
0.6
/
0.50
弱风化泥岩
完整
1.60
0.60
滑坡推力安全系数
选取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。
采用折线形滑动面稳定性计算(传递系数法)
传递系数公式:
第i条块的剩余下滑力公式:
计算结果(详见附页)
滑坡推力计算结果
基岩界面
工况
条块编号
剩余下滑力
天然状态
1
-73.15
饱和状态
24.95
2
-31.08
6.67
3
-101.28
-4.58
4
18.52
103.83
5
52.66
209.22
6
91.12
368.11
7
97.57
401.79
8
127.38
551.24
9
125.68
606.61
填土界面
-84.15
-53.65
-260.4
-196.08
-255.5
-201.96
222.02
294.74
108.45
268.71
191.69
382.07
-195.45
33.19
-66.06
217.33
根据计算结果得知斜坡在公路填筑后自然状态下Fs=,饱和状态下Fs=,因此斜坡在公路填筑后在自然状态下为基本稳定状态,饱和状态下处于不稳定状态。
可能诱发滑坡灾害发生,需要进行支挡。
四、抗滑结构计算
1、抗滑桩设计计算
:
天然工况:
饱和工况:
根据岩性及地层情况,(Q4dl+el),所以滑面以上土层厚度约h′=,查取相关规范可知取该土层的抗滑地基系数为m=10000KN/,则滑面处的地基系数采用A=10000×
=88000KN/
泥岩(T2b),桩的埋长为6m。
强风化泥岩取抗滑地基系数为=80000KN/,弱风化泥岩取抗滑地基系数=100000KN/。
根据多层土的地基系数的取值可得
,该处的滑坡推力P=607kN/m,桩前剩余抗滑力E=0kN/m。
抗滑桩采用C30钢筋混凝土,其弹性模量Eh=30×
KPa,桩断面为b×
h=2mx3m的矩形,截面S=6m2,截面模量,截面对桩中心惯性矩,相对刚度系数EI==m2,桩的中心距l=6m,桩的计算宽度Bp=b+1=3m,桩的埋深为=6m。
采用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
桩的变形系数
桩的换算深度为=×
6=<
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=
则
滑坡推力按矩形分布;
如右图
滑面处的剪力Q0=
滑面处弯矩M0=×
=14403KN/m
(3)滑面至旋转中心的距离
=
(4)桩的转角
=rad
(5)桩身内力及桩侧抗力
桩侧抗力
桩侧抗力最大点位置
,
因为,
所以桩身各点的剪力
当时,即可找出弯矩最大是的y值。
经试算求得y=,M最大。
桩身各点的弯矩
桩侧抗力、剪力、弯矩计算结果如下图所示:
桩侧抗力为0的一点即为剪力最大点,求得当埋深:
y==0
所以最大剪力为=
剪力为0的一点即为弯矩最大点,求得当埋深:
所以最大弯矩为=m
抗滑桩结构设计
抗滑桩受滑坡推力和锚固地层抗力作用,在荷载作用下产生弯曲转动,为了防止桩体由于荷载作用而产生过大变形与破坏,桩身需要配纵向受力钢筋以抵消弯矩,配置箍筋以抵抗剪力。
桩身结构设计计算参考《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)
根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
,则控制截面Ⅰ-Ⅰ处的设计弯矩为=。
混凝土保护层厚度取80mm,若为单排布,则桩截面有效高度2900mm。
由力的平衡条件得
由力矩平衡条件得
联立上述两式求解,得
式中,x为截面受压区高度,可按下式求得
式中,M为设计弯矩();
As为受拉钢筋截面积;
为混凝土受压区等效矩形应力图系数,当混凝土强度等级不高于C50时,;
为混凝土轴心抗压强度设计值(KPa);
为钢筋的抗力强度设计值(KPa);
b为桩截面宽度(m);
为截面有效高度(m);
a为受拉钢筋的混凝土保护层厚度(m)。
采用C30混凝土,,,纵向受力钢筋选用HRB400级(III级),,箍筋及架立钢筋选用HPB300(I级),,则其他参数如上所述。
Ⅰ-Ⅰ截面受力钢筋截面积
①混凝土受压区高度
②Ⅰ-Ⅰ截面受力钢筋截面积
选用21根Ф32mm的HRB400钢筋截面面积为As=,
可采取3根一束,共7束布置于受拉侧。
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以外,还承受着剪应力。
因此在设计计算时,必须进行剪应力的检算。
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。
,同样,,。
验算截面尺寸:
因为
所以截面尺寸满足要求。
验算是否按计算配箍筋:
可见,设计剪力大于混凝土提供的抗剪能力,只需要配置构造箍筋即可,
所以实配箍筋为,采用双肢箍,配筋详见下图。
I-I截面配筋图
上述计算出的纵向受力钢筋布置于截面受拉侧,即抗滑桩的内侧。
受压侧布置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布置于抗滑桩的两侧边,见上图。
桩侧应力验算
滑床中、上部主要为三叠系中统巴东组(T2b)青灰色泥岩组成,岩层产状为161°
∠41°
,m,其下为中等~微风化。
岩石的单轴抗压强度为R=24MPa。
属于完整的岩质、半岩质地层。
锚固段地层为比较完整的岩质地层,桩身对地层的侧压应力应符合下列
条件:
——岩层产状倾角大小决定,;
——取决岩石的裂隙、风化及软化程度,;
——围岩单轴抗压极限强度,R=24000kPa。
故满足要求。
2、抗滑桩间挡土板设计
挡土板的拟定
挡土板材料及施工:
采用C30混凝土,选用HRB335级钢筋,现场预制
由于抗滑桩净距,且挡土板深入抗滑桩长度至少为30cm,所以挡土板尺寸拟定如下:
板墙尺寸:
截面为矩形,截面尺寸b×
h=1000×
250,板长a=3600,如下图所示
2.2荷载确定
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如下规定,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:
滑面处的库伦土压力
则总库伦土压力:
取最大库伦土压应力均匀作用在单跨板上进行设计
抗滑桩间间距
计算跨径
则板跨最大弯矩为
板墙配筋设计
取桩的永久作用分项系数:
取桩结构重要性系数:
则设计弯矩:
取C30混凝土,混凝土轴心抗压强度设计值,取选用HRB335级钢筋,钢筋抗压强度设计值。
保护层厚度c=30mm,,h值取为250mm,则=210mm。
为防止出现超筋破坏,应满足
即满足要求
为防止出现少筋破坏,应满足
选用用1022@100单排布置,,在沿板跨度方向截面受拉一侧布置。
根据《DZ0240-2004_滑坡防治工程设计与施工技术规范》,分布钢筋选用HPB300钢筋,直径为12mm,布置与受力钢筋垂直方向,间距200mm,板墙配筋如下图。
3、排水工程
该区域属中—亚热带季风气候,年平均降雨量1082mm,降雨多集中在5~9月,尤其是6~8月多暴雨,,小时最大降雨量超过65mm。
根据《K96+030~K96+155工程地质详细勘察报告》,斜坡坡顶、坡脚无塘、田、水库、河流等地表水体分布。
滑坡地质条件简单,滑体厚度和滑坡规模都较小,综合考虑仅需简单按区域性进行排水沟设置。
排水沟设计
排水沟材料:
采用浆砌条石
排水沟布置:
在公路内侧布置,延伸出滑坡周界5m
按重庆市区域常用排水沟截面设计区间取值,截面尺寸见下图
排水沟截面尺寸
五、工程量计算
1、钢筋量计算
该工程中共采用了HRB335、HRB400、HPB300三种钢筋,其中HRB335钢筋所用直径为22mm,HRB400钢筋所用直径为26mm、32mm,HPB300钢筋所用直径为12mm、16mm、18mm。
1.1HRB335直径为22mm的钢筋,该钢筋全部用于浇筑挡土板
单块挡土板钢筋用量:
而每块挡土板为1m,所以共需9块挡土板,其该钢筋用量为:
1.2HRB400直径为26mm的钢筋,该钢筋全部用于抗滑桩的构造钢筋
单桩用量:
1.3HRB400直径为32mm的钢筋,该钢筋全部用于抗滑桩的构造钢筋
1.4HPB300直径为12mm的钢筋,该钢筋作为挡土板的分布钢筋
而每块挡土板为1m,所以共
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