奉节县茶土坡滑坡治理工程施工图设计计算书Word格式.docx
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CL—滑带土粘聚力形成的抗滑力
—渗透压力(KN/m),
,
即近似等于浸润面以下土体的面积
乘以水的容重
。
Ri—作用于第i条块滑动面上的抗滑分力(KN/m)
Rn—作用于第n条块滑动面上的抗滑分力(KN/m)
Ti—作用于第i条块滑动面上的滑动分力(KN/m)
Tn—作用于第n条块滑动面上的滑动分力(KN/m)
Wi—第i条块重力,在地下水位以下及库水位变动区域取饱和容重,库水位以下部分当滑体土具有透水性应取浮容重。
ψi-1—第i-1条块的剩余下滑力传递至第i条块的传递系数
Pi-1—第i-1条块滑体推力(剩余下滑力,KN/m),计算过程中,若Pi-1<0,则其对第i条块的传递推力为零,并取Pi-1=0。
i—第i条块滑动面倾角
Ci—第i条块滑动带土的内聚力
i—第i条块滑动带土的内摩擦角(º
)
i—第i条块渗流面倾角(º
Li—第i条块长度
k—设计推力安全系数,荷载工况组合1~工况组合3取1.20,其余荷载组合取1.15。
A——水平地震系数,取0.05
2.4计算参数
(1)容重指标
根据现场大重度试验,结合室内试验结果,综合分析,粉质粘土天然状态下取19.0KN/m3,饱和状态下取19.6KN/m3;
块石土天然重度20.5kN/m3;
饱和重度21.0kN/m3。
(2)抗剪强度指标
粉质粘土抗剪强度指标取值:
抗剪强度天然Φ=22.90º
、C=37.70kPa;
饱和Φ=16.20º
、C=25.7kPa。
块石土抗剪强度饱和综合内摩擦角35.0º
(天然);
32º
(饱和)。
2.5抗滑桩位处滑坡剩余下滑力
从计算剖面图上进行条分,量测每一条块的面积、滑动面长度和滑动面倾角,以获取计算参数。
渗流自由面按照符合单元全域迭代法确定,并经设计规程解析法复核;
在对计算剖面进行条分,并取得有关计算参数后,再进行运算,得出4-4’剖面抗滑桩位处的稳定性系数和滑体剩余下滑力。
不考虑抗滑桩前土体的抗滑力,按以下二种工况进行计算。
工况1:
自重+地表荷载+现状水位(安全系数1.20)
工况2:
自重+地表荷载+175.1静止水位+20年一遇暴雨(q全)
(安全系数1.15)
计算结果见下表:
计算过程详见附表1及条块图。
剖面
4-4’剖面
剩余下滑力(KN/m)
1200.25
条块位置
6条块
2.6抗滑桩桩顶剪出验算
在设置抗滑桩后,对抗滑桩桩顶是否剪出进行稳定性验算。
由于各桩顶标高在175.1m水位以上,因此采用以下二种工况进行验算。
自重+地表荷载+20年一遇暴雨(q全)(安全系数1.15)
计算过程详见附表2及条块图
工况组合
4-4′剖面
稳定
系数
剩余
下滑力
1
2.258
2
1.511
从上表可以看出:
各剖面在工况1情况下稳定性系数均大于1.20,在工况2情况下稳定性系数均大于1.15,由此可以说明,本滑坡工程按本方案治理后不会从桩顶形成新的滑坡。
3、抗滑桩内力计算
本次计算,抗滑桩采用2.0m×
3.0m的截面尺寸,桩采用C30砼,桩中心间距均为6.0m。
3.1计算模式
计算假定:
桩后按静止土压力考虑;
桩前受滑坡推力作用,为了安全起见,滑坡推力按均布考虑。
计算模型见下图;
图示中的
为桩悬臂部分滑坡推力荷载集度,计算式为
式中:
——滑坡推力在水平方向上的分力;
——滑坡荷载作用宽度,即桩间距;
——抗滑桩的悬臂段长度,
a——为桩位处滑动面倾角34°
图中的
为桩悬臂段静止土压力荷载集度,其计算式为
悬臂桩计算模型
(本次按0计算)
3.2内力及埋置深度计算
滑动面以上部分采用悬臂桩法,滑动面以下部分采用m法计算,各类桩的计算宽度B=2+1=3m,水平抗力的比例系数m=200MN/m4,弹性模量为
为3.0×
104N/mm2,桩的最大弯矩、最大剪力以及桩的埋置深度,如下2表:
桩身负荷及桩长计算结果
桩类
滑坡设桩处推力
(
折算桩身荷载(
滑面以上桩身长度
542.76
11.0
桩身内力及埋置深度计算
最大弯矩
最大剪力
埋置深度
60172.81
10559.52
进入中风化基岩5.0
计算详细过程如下:
奉节县茶土坡滑坡抗滑桩结构内力计算----------------------------------------------------------------------
原始条件:
墙身尺寸:
桩总长:
27.500(m)
嵌入深度:
16.500(m)
截面形状:
方桩
桩宽:
2.000(m)
桩高:
3.000(m)
桩间距:
6.000(m)
嵌入段土层数:
2
桩底支承条件:
自由
计算方法:
M法
土层序号土层厚(m)重度(kN/m3)M(MN/m4)
111.50021.000200.000
25.00025.000200.000
初始弹性系数A:
0.000(MN/m3)
初始弹性系数A1:
桩前滑动土层厚:
0.000(m)
桩顶锚索水平刚度:
0.000(MN/m)
物理参数:
桩混凝土强度等级:
C30
桩纵筋合力点到外皮距离:
50(mm)
桩纵筋级别:
2级
桩箍筋级别:
1级
桩箍筋间距:
200(mm)
挡土墙类型:
一般挡土墙
墙后填土内摩擦角:
30.000(度)
墙背与墙后填土摩擦角:
15.000(度)
墙后填土容重:
19.600(kN/m3)
坡线与滑坡推力:
坡面线段数:
1
折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m)
16.0002.500
地面横坡角度:
1.000(度)
墙顶标高:
参数名称参数值
推力分布类型矩形
桩后剩余下滑力水平分力1200.250(kN/m)
桩后剩余抗滑力水平分力0.000(kN/m)
钢筋混凝土配筋计算依据:
《混凝土结构设计规范GB50010-2002》
注意:
内力计算时,滑坡推力(安全)系数=1.200
=====================================================================
滑坡推力作用情况
[桩身所受推力计算]
假定荷载矩形分布:
桩后:
上部=654.682(kN/m)下部=654.682(kN/m)
桩前:
上部=0.000(kN/m)下部=0.000(kN/m)
桩前分布长度=0.000(m)
(一)桩身内力计算
m法
内侧最大弯矩=60172.813(kN-m)距离桩顶13.500(m)
外侧最大弯矩=1965.933(kN-m)距离桩顶23.500(m)
最大剪力=10559.520(kN)距离桩顶17.000(m)
桩顶位移=50(mm)
点号距顶距离弯矩剪力位移土反力
(m)(kN-m)(kN)(mm)(kPa)
10.0000.0000.000-500.000
20.50098.202-392.809-480.000
31.000392.809-785.618-460.000
41.500883.820-1178.427-440.000
52.0001571.236-1571.236-420.000
62.5002455.057-1964.046-400.000
73.0003535.282-2356.855-380.000
83.5004811.912-2749.664-360.000
94.0006284.946-3142.473-340.000
104.5007954.385-3535.282-320.000
115.0009820.228-3928.091-300.000
125.50011882.476-4320.900-280.000
136.00014141.128-4713.709-260.000
146.50016596.186-5106.519-240.000
157.00019247.646-5499.328-220.000
167.50022095.512-5892.137-200.000
178.00025139.783-6284.946-190.000
188.50028380.459-6677.755-170.000
199.00031817.539-7070.564-150.000
209.50035451.023-7463.373-140.000
2110.00039280.910-7856.182-120.000
2210.50043307.203-8248.991-100.000
2311.00047529.902-8641.801-90.000
2411.50051850.805-8062.804-8-771.996
2512.00055592.707-6509.709-6-1298.797
2612.50058360.512-4327.212-5-1611.199
2713.00059919.918-1812.301-4-1742.017
2813.50060172.813787.955-3-1724.990
2914.00059131.9653276.876-3-1593.571
3014.50056895.9385506.859-2-1379.740
3115.00053625.1057376.389-1-1112.965
3215.50049519.5478825.635-1-819.363
3316.00044799.4699830.992-1-521.114
3416.50039688.55510398.926-0-236.132
3517.00034400.54310559.520022.008
3617.50029129.03710360.0680243.927
3718.00024040.4759859.0440424.106
3818.50019269.9929120.6510560.418
3919.00014919.8248210.1670653.562
4019.50011059.8267190.1570706.451
4120.0007729.6676117.6200723.598
4220.5004942.2065042.0350710.516
4321.0002687.6334004.2520673.193
4421.500937.9543036.1440617.619
4522.000-348.5112160.8720549.410
4622.500-1222.9181393.6750473.519
4723.000-1742.187743.0150394.029
4823.500-1965.933211.9650314.037
4924.000-1954.152-200.2690235.609
5024.500-1765.664-496.8290159.805
5125.000-1457.322-681.758086.766
5225.500-1083.906-758.724015.856
5326.000-698.598-730.006-0-54.148
5426.500-353.900-595.791-0-124.805
5527.000-102.807-353.900-0-197.715
5627.500-0.000-102.807-0-274.152
(二)桩身配筋计算
点号距顶距离面侧纵筋背侧纵筋箍筋
(m)(mm2)(mm2)(mm2)
10.0001200012000571
20.5001200012000571
31.0001200012000571
41.5001200012000571
52.0001200012000571
62.5001200012000571
73.0001200012000571
83.5001200012000571
94.0001200012000571
104.5001200012000571
115.0001200012000571
125.5001200013199571
136.0001200015688571
146.5001200018417571
157.0001200021391571
167.5001200024618571
178.0001200028107571
188.5001200031866571
199.0001200035906571
209.5001200040238571
2110.0001200044878571
2210.5001200049839571
2311.0001200055140571
2411.5001200060674571
2512.0001200065561571
2612.5001200069236571
2713.0001200071330571
2813.5001200071671571
2914.0001200070270571
3014.5001200067285571
3115.0001200062980571
3215.5001200057674571
3316.0001200051701783
3416.5001200045376905
3517.0001200038979939
3617.5001200032741896
3718.0001200026842789
3818.5001200021416630
3919.0001200016551571
4019.5001200012297571
4120.0001200012000571
4220.5001200012000571
4321.0001200012000571
4421.5001200012000571
4522.0001200012000571
4622.5001200012000571
4723.0001200012000571
4823.5001200012000571
4924.0001200012000571
5024.5001200012000571
5125.0001200012000571
5225.5001200012000571
5326.0001200012000571
5426.5001200012000571
5527.0001200012000571
5627.5001200012000571
桩身弯矩、剪力包络图如下:
3.2配筋计算
根据《地质灾害防治工程设计规范》(DB50/5029-2004),抗滑桩配筋计算结构重要性系数取1.1。
根据《混凝土结构设计规范》按最大弯矩和剪力配筋如下:
抗滑桩配置纵向受拉钢筋90φ32,箍筋φ14@120,其余按构造配筋,满足要求。
4、排水工程设计
茶土滑坡排水工程由1条地表排水沟组成,总长390m,以排水明沟为主,构成地表排水系统,以拦截和将大气降雨形成的地表径流排出滑坡体外。
排水沟为环状,将滑坡的地表径流沿滑坡边界外侧排入长江。
按各沟所处位置和控制的汇水面积及其所需的径流量,就各纵、横向排水沟进行了各种断面尺寸的水力设计计算和优化。
排水沟过水断面设计为矩形。
边墙采用浆砌块石衬砌。
排水沟的安全超高为0.4m。
茶土滑坡排水设计,按20年一遇设计(58.6mm/h),依照地形、地貌和分水岭脊线,计算汇水为85000m2。
按降雨标准、汇水面积及其所需排出降雨所形成的地表径流。
4.1汇流量计算
Qp=φSpF
式中
φ——地表径流系数(φ=0.4)
Sp——设计降雨强度(mm/h)
按50年一遇设计(56.8mm/h)、100年一遇校核(59.3mm/h)。
F——汇水面积(km2)
汇水面积由排水沟平面布置图量测得出,详见排水沟设计表。
Qp——设计频率地表水流量(m3/s)
局部汇流由支沟局部汇水量计算,总沟汇流量由总沟累积汇水量计算。
4.2设计流速计算
V=QP/W.
V——设计流速(m/s)
W——过流断面面积(m2)
W=bh
b——排水沟底宽(m)
h——排水沟过流水深(m)
4.3过流流速计算
Q=WC(RI)1/2C=R1/6/n
Q——排水沟过流量(m3/s)
R——水力半径(m)R=bh/(b+2h)
C——流速系数(m/s)
I——水力坡降
n——沟壁粗糙系数(n=0.025)
V=Q/W
V——过流流速(m/s)
4.4排水沟计算结果
汇水面积(m2):
85000
设计流量(m3/s):
1.67
设计流速(m/s):
2.61
沟床比降:
0.03
设计沟高:
1.0m
设计沟宽:
0.8m
设计:
复核:
专业负责人:
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