抗滑桩设计总结(精华版).pdf
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抗滑桩设计总结(精华版).pdf
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抗滑桩设计说明书抗滑桩设计说明书1.设计下滑推力的计算1.1画出潜在滑动面根据前期勘察的资料对地层岩性进行分析,特别要注意岩土分界面和软弱夹层等特殊岩土体的分布。
一般采用不平衡推力法,滑动面为折线形。
1.2划分条块计算下推力滑块划分一般化为5块,具体可视情况而定。
计算方法为不平衡推力法。
计算内容分为多种工况,一般要考虑到滑坡的关键性影响因素,在江苏地区,主要考虑的是自然工况和暴雨工况。
自然工况:
在自然工况下,利用不平衡推力法计算出的F为稳定系数,是用来定量的判断滑坡体的稳定性的。
一般求自然工况下求得的稳定系数1.0,暴雨地震等工况下1.0,这样比较符合客观情况。
(通常采用EXCLE表格进行求解。
)说明:
表中需要填入的信息为红框部分,内容包括条块的面积、容重、条块倾角、滑动面长度、岩土粘聚力和内摩擦角。
暴雨工况:
在暴雨的影响下,计算的稳定系数一般1.0。
在做设计计算时采用的暴雨工况下岩土体的c值和值。
计算过程:
定治理区需要的设计安全系数。
安全是根据规范来确定,考虑到治理工程的等级危害性等因素,一般在1.05-1.3之间,实际设计中多取1.3,较保守。
将滑动条块的数据输入表格,c值和值采用暴雨工况下的值。
分析抗滑段位置,确定抗滑桩位置。
抗滑桩位置一般位于平缓的抗滑段。
查表确定抗滑桩桩后的剩余下滑力和桩前的剩余抗滑力。
计算抗滑桩前的土压力。
(DZ/T0219-2006规范P12)计算公式:
EP=121h12tan2(45+12)式中:
EP被动土压力(kN/m)1、1分别为桩前岩土体的重度(kN/m3)和内摩擦角()h1抗滑桩受到荷载段长度(m)确定设计下滑推力桩前剩余抗滑力取值为查表取得桩前抗滑力和计算桩前土压力里较小的值。
桩后剩余下滑推力查表值。
以上表为例,抗滑桩设计位置。
以上两个值将在抗滑桩是设计中用到。
计算表格如下:
设计下滑推力:
如上表,红框区域为自己填写内容,计算自动完成,分析可得条块4、5为阻滑段,抗滑桩设计位置为条块4和条块5之间,如下图:
通过表格计算可得:
设计剩余下滑推力为设计剩余下滑推力为:
242.35kN/m;第五条块剩余抗滑力为:
234.71-196.43=47.28kN/m。
剩余抗滑力为:
剩余抗滑力为:
Min(第五条块剩余抗滑力、桩前土压力第五条块剩余抗滑力、桩前土压力)2.抗滑桩的内力计算2.1确定桩的尺寸2.11桩型目前常用的抗滑桩设计有两种桩型:
圆桩(理正)桩径1.2-2m,滑坡推力方向不确定时采用;方桩(ATSP)1.52.0-2.54.0m,滑坡推力方向确定是优先采用。
2.1.2桩长一般嵌入段的长度为总长度的1/3-2/5,实际设计中一般取1/2,即嵌入段和滑动面以上自由端1:
1。
2.1.3桩间距桩间距一般5-10m比较合适,在实际设计中也可以近一些,比如直径1.2的抗滑桩桩间距可以2m。
(考虑到土压力拱的问题)2.1.4计算方法常用地基系数法,其中又分为m法和K法两种方法,可根据不同的地质条件进行选用;若是刚性桩,通过力学平衡求解。
地基系数法又分为以下两种方法:
m法:
适用于滑床为硬塑-半坚硬的砂粘土、碎石土或者风化破碎成土的软质岩层。
(取值参照地质灾害防治工程设计规范(重庆市地方标准)附录BP38)K法:
地基较为完整,岩石地基。
(取值参照地质灾害防治工程设计规范(重庆市地方标准)附录Bp39)在实际应用中,m法较为普遍。
2.1.5桩底支撑条件分为自由、铰接端、固定端。
一般采用铰接端。
2.1.6滑坡推力的分布三角分布:
液性指数较大,刚度较小,松散。
矩形分布:
液性指数小,刚度较大,密实。
梯形分布:
介于三角分布和矩形分布之间。
一般选用三角分布。
2.1.7弹性桩和刚性桩在设计时要判断桩的类别,m法和K法判断桩的类别方法如下:
m法当ah2.5时刚性;当ah2.5时弹性a=L(mBp/EI)1/5m地基系数随深度变化的比例系数Bp桩的等效宽度K法bh1.0时刚性;当bh1.0时弹性b=L(KBp/EI)1/4m地基系数随深度变化的比例系数(kN/m4)K地基系数(kN/m3)Bp桩正面的计算宽度;方桩Bp=B+1圆桩Bp=0.9(B+1)E桩的弹性模量(kPa)砼的弹性模量0.80.85I桩的截面惯性矩(m4)L桩的锚固段长度(m)一般情况下,都是刚性桩。
2.1.8抗滑桩内力计算受荷段按悬臂梁计算受荷段按悬臂梁计算弹性弹性地基系数法地基系数法锚固段锚固段刚性刚性力学平衡法力学平衡法一般情况下,砂土地基为刚性桩,采用力学平衡法,岩石地基是弹性桩,采用地基系数法。
2.1.9抗滑桩计算图件需要弯矩图、剪力图、位移图、还有内力计算表。
3.抗滑桩配筋计算根据抗滑桩的最大弯矩进行配筋计算,无特殊要求,桩身不做变形、抗裂、挠度等项的验算。
钢筋混凝土桩的构造要求:
砼弹性模量104kPaC202.55C252.80C303.00C353.15凝土强度一般采用C25、C30,不低于C20,水下不低于C25。
工程中常用的为C30。
受力钢筋的保护层厚度60mm。
纵向受力钢筋d16mm净距120mm,一般净距取200mm,有时还需设置加强筋,间距2000mm。
4.常用计算软件的应用4.1理正抗滑桩计算软件进入抗滑桩设计页面后,首先会出现下图对话框:
输入完安全系数后,进入计算对话框,这这里主要输入各种参数。
滑动稳定安全系数,此处一般为1.0,安全系数我们在计算设计滑坡推力时已经考虑进去。
此处一般为1.0。
输入桩的物理参数,即设计值。
三种支撑条件,多为铰接M法:
A和A1多为一个值:
A=Ml(受荷段长度)M法值的确定根据表B进行土层的物理参数只有设计锚杆时才需要K法时采用表1的参步骤一设计下滑推力计算表:
说明:
表中红色部分为输入的土体条块的物理参数,绿色部分为需要的设计值。
剖面形状参数,一般不需考虑,默认值即可。
推力分布有3种情况根据土的性质进行选择多为三角形。
设计剩余下滑推力为:
设计剩余下滑推力为:
242.35kN/m;第五条块剩余抗滑力为:
234.71-196.43=47.28kN/m。
剩余抗滑力为:
剩余抗滑力为:
Min(第五条块剩余抗滑第五条块剩余抗滑力、桩前土压力力、桩前土压力),在不好计算时可以取,在不好计算时可以取0,这样比较保守。
这样比较保守。
桩前土物理参数,一般不需考虑,默认值即可。
步骤二经过以上三个步骤可进行计算,得到抗滑桩计算书草稿,其中包括抗滑桩内力计算和配筋计算两个主要部分,再经过简单整理课得到抗滑桩的设计计算书。
锚杆设计时锚固段长度计算需要的参数钢筋配筋计算:
混凝土:
一般选用C30及以上;保护层厚度:
80mm,一般取80mm比较合适;桩纵筋级别:
一般HRB335,HRB400;箍筋级别:
可以是HPB235,也可以使HRB335;纵筋形式为均匀配置,间距为200mm步骤三附件附件1:
抗滑桩的计算书:
抗滑桩的计算书1.设计下滑推力计算设计下滑推力计算1.1计算方法=+=111111)cos(sin()tan)sincos)1(ninijnjDiiiininijnjiiiDiiiuifTTaAaWRLCRaAarWKf(4-1)其中:
nnnDnnnunnLCRaAarWR+=ftan)sincos)1(DnnnnnTaAaWT+=)cos(sin(1211.+=niiinijj式中:
iW第i条块的重量(kN/m);if第i条块土的内摩擦角();iC第i条块土的内聚力(kPa);iL第i条块滑面长度(m);ia第i条块滑面倾角();i第i条块地下水流向();A地震加速度(单位:
重力加速度g);Ti第i块滑动面上的下滑力(kN/m);Ri第i块滑动面上的抗滑力(kN/m);j传递系数;ur空隙压力比;wiN空隙水压力(kN/m);fK滑坡稳定系数。
滑坡推力计算公式:
iisiiiRTKPP+=11(4-2)其中:
sK设计安全系数;iP滑坡推力(kN/m);下滑力)cos(sincos)cos(siniiiiiiwwiiiiaaLhaAaWT+=抗滑力iiiiiiiiiwwwiiiiiLCaaLhNaAaWR+=ftan)sin(sincos)sin(cos(传递系数iiiiiiaaaaftan)sin()cos(111=孔隙水压力iiwwwiLhN=渗透压力平行滑面的分力)cos(sincosiiiiiiwwDiaaLhT=渗透压力垂直滑面的分力)sin(sincosiiiiiiwwDiaaLhR=1.2计算参数计算参数与条块划分与条块划分根据宜兴地区滑坡治理工程的经验类比,以及现场地质勘查资料,综合确定牛山滑坡体力学参数如表4-1所示。
表表4-1牛山滑坡体力学参数表牛山滑坡体力学参数表岩类天然重度(KN/m3)饱和重度(KN/m3)天然工况暴雨工况C(KPa)()C(KPa)()滑体19.920.552.415.441.912.3根据现场地质灾害调查,牛山滑坡曾在最近时期内发生过滑动坡坏。
通过参数反演法结合现场勘查资料,最终确定滑动带土体的力学参数如表4-2所示。
表表4-2牛山滑坡体滑坡带土力学参数表牛山滑坡体滑坡带土力学参数表岩类天然重度(KN/m3)饱和重度(KN/m3)天然工况C(KPa)()滑动带19.920.55.0011滑坡体条块划分示意图1.3设计滑坡推力计算设计滑坡推力计算结果结果根据计算分析,结果如下表:
设计下滑推力计算表通过表格计算可得:
设计剩余下滑推力为:
设计剩余下滑推力为:
242.35kN/m;第五条块剩余抗滑力为:
234.71-196.43=47.28kN/m。
剩余抗滑力为:
剩余抗滑力为:
Min(第五条块剩余抗滑力、桩前土压力第五条块剩余抗滑力、桩前土压力)2.桩的规划设计桩的规划设计桩:
全长16m,其中受荷段h1=10m,锚固段h2=6m桩间距(中至中):
S=6m桩截面面积:
2m632=abF桩截面惯性矩:
433m5.432121121=baI桩截面模量:
322m3326161=baW桩的混凝土(C20)弹性模量:
MPa106.24=E桩的抗弯刚度:
541017.15.4106.2=EI桩的计算宽度:
BP=b+1=3m桩的变形系数:
252.01017.1340000585=EImBP桩的计算深度:
mh5.2512.16252.02,故采用剩余抗滑力作为桩前地层抗力;每根桩的剩余抗滑力:
;按三角形分布,其kN/m4.内内力计算力计算4.1受荷段内力计算1)剪力2)(1yhyqbqbQy=2)弯矩33yQMyy=4.2锚固段桩侧应力和桩身内力计算1)滑动面至桩的转动中心的距离根据已知条件A=A1=A2,得2)32()2(3)43()32(2202202022020hhhmhhhAhhmhhhAy+=2)桩的转角)23()2(3620222202hymhhyhABHP+=f3)桩侧应力f+=)(01yymyAykN30006500=LEEnR600105.030005.0=hEqbR4)剪力)23(61)2(210201yyymByyyABQQPPAy=ff5)弯矩)2()3(21210012yymyyyAyByQMMPAAy+=f求解得锚固段各位置的计算结果,如下表所示:
点号距顶距离弯矩剪力位移土反力(m)(kN-m)(kN)(mm)(kPa)1-0.0000.0000.000-1.20-0.00020.1210.086-2.120-1.15-0.00030.2420.684-8.479-1.09-0.00040.3632.309-1
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