完整版抗滑桩设计与计算
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4.3.3 1-1′剖面抗滑桩设计(1)抗滑桩各参数的确定或选取在滑坡力最大处即边坡1-1′剖面潜在变形区滑面条块21(剩余下滑力828.7KN )附近处设置一排钢筋混凝土抗滑桩,间距为6m ,共布置8根抗滑桩。
初拟抗滑桩桩身尺寸为b×h=1.5m×2.0m。
桩长12m ,自由段h 1为6m ,锚固段h 2为6m 。
采用C30混凝土,查资料得,C30混凝土,423.0010/c E N mm =⨯。
桩的截面惯性矩3341.5 2.011212bh I m ⨯===。
桩的钢筋混凝土弹性模量770.80.8 3.0010 2.4010c E E KPa ==⨯⨯=⨯。
桩的计算宽度 1.51 2.5p B m =+=。
1-1剖面滑动面以下为较完整的岩层(泥灰岩),对于较完整的岩层,其地基系数的选取参考下表(表4-1):H V H V 剖面处滑面以下是泥灰岩,岩石饱和单轴抗压强度标准值为16.85MPa ,根据上表侧向K H 可取:K H =2.7×105kN/m3按K 法计算,桩的变形系数β为:所以抗滑桩属于刚性桩,所谓刚性桩是指桩的位置发生了偏离,但桩轴线仍保持原有线型,变形是由于桩周土的变形所致。
这时,桩犹如刚体一样,仅发生了转动的桩。
桩底边界条件:按自由端考虑。
(2)外力计算每根桩的滑坡推力:kN L 2.497267.828E n r =⨯=⨯=E ,按三角形分布,其kN h E P r 4.165765.02.49725.01=⨯=⨯=桩前被动土压力计算:抗滑桩自由段长度h 1=6m,自由段桩前土为块石土,按勘察报告提高的参数,块石土的c=8.81kP a ψ=15.4O γ=15.4kN/m 3128.01104.24.52107.24417541<=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=EI B k p H βp K =2(45)2otg ϕ+=215.4(45)2otg ο+=1.662211112h 20.5 6.0 1.6628.816748.75/22p p E h K c kN m =γ+=⨯⨯⨯+⨯=(3)桩身内力计算 ①剪力221p A y 2.7752675.7484.16572)E -(P Q =⨯-=⨯⨯=y y y h ②弯矩23A 75.72y 25.2433y y M Q y y =⋅=⋅= 各截面计算结果见下表(表4-2):(4)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该滑面地基系数随深度为常数,K=A=K v =K s =2.7×105kN/m 3滑动面至桩的转动中心的距离为:()()()()m 6.36.927258.54512369.272528.54513623232A A 2A A 20=⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=++=h Q M h Q M h y ②桩的转角()()rad Ah B h Q M p 00112.06107.25.269.27258.5451262635322A A =⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=+=∆ϕ③桩侧应力()()()()2550y 112.8y 10064.108800112.0y .6310107.2y y y y my A -+=⨯-+⨯=∆-+=∆ϕδ④最大侧应力位置 令0yd dyσ=,则 100.8224y 0-= y =0.45m⑤剪力()()y y y m B y y y A B Q p p A 2361221Q 020y -∆--∆-=ϕϕ ()y y -⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-=6.3200112.0107.25.2219.27255 ()y y 26.3200112.0105.26125-⨯⨯⨯⨯⨯- 9.27256.27214.9312632+-+-=y y y 0=yy d dQ ,则06.27212524.932=--y ym y 6.3=⑥弯矩()()[]y y my y y A y B y Q M p A A y -+-∆-+=002232121.M ϕ ()()[]y y y y y -⨯+-⨯⨯⨯⨯⨯⨯-+=6.32106.3310.72200112.05.2121.82725.85451552 8.54518.272513604233.23234++--=y y y y 锚固段桩侧应力、桩身剪力及弯矩计算汇总如下()KN y Q -4347.15 -4198.90 -3561.73 -2357.10 -514.97 2034.70()m y 00.511.522.53()m KN .M y5451.80 6470.91 6798.93 6456.86 5500.68 4021.38 2144.93()m y 3.6 4 4.5 5 5.5 6 ()m KN .M y32.31-2120.52-4082.59-5587.95-6335.64-5989.72根据桩的应力和内力的计算结果,绘出桩的受力图,如下所示:图4-2桩侧应力图图4-3 桩身剪力图图4-4 桩身弯矩图(5)桩侧应力复核比较完整的岩质、半岩质地层桩身对围岩的侧压应力max σ(a kP )应符合下列条件:max 120K K σ≤⋅⋅´´R 式中 1K ´——折减系数,根据岩层产状的倾角大小,取0.5~1.0;2K ´——折减系数,根据岩层破碎和软化程度,取0.3~0.5; 0R ——岩石单轴抗压极限强度,a kP由式得,a a kP kP 25.41281085.1635.07.064.10883=⨯⨯⨯<满足要求(6)桩的结构设计 ①基本指标 混凝土C 25:C25混凝土的轴心抗压强度设计值为211.9/c f N mm =,轴心抗拉强度设计值21.27/t f N mm =。
抗滑桩设计盐酸步骤一. 采用传递乘数法计算划破推力:下坡推力:ψϕαα1tan cos sin -+-+-=i i i i i i i E L C W KW i Ei ; 传递乘数:i i i i i ϕααααψtan )sin()cos(11---=-- ; 第一块下滑推力:KNL C W KW E i 94.24640517tan 5.60cos 5005.60sin 5002.1tan cos sin 1111111=⨯-⨯-⨯⨯=--=︒ ϕαα 第二块下滑推力:5386.017tan )5.185.60sin()5.185.60cos(tan )sin()(221212=---=---= ϕααααψCOS KNE L C W KW E 63.4235386.094.24658.3117tan 5.18cos 49505.18sin 49502.1tan cos sin 2122222222=⨯+⨯-⨯⨯-⨯⨯=+--⨯= ψϕαα 第三块下滑推力:0168.117tan )225.18sin()225.18cos(tan )sin()cos(332323=---=---= ϕααααψ KNE L C W KW E 74.134163.4230168.137517tan 22cos 660022sin 66002.1tan cos sin 3233333333=⨯+⨯-⨯⨯-⨯⨯=+--⨯= ψϕαα 第四块下滑推力:965.017tan )1722sin()1722cos(tan )sin()cos(443434=---=---= ϕααααψ KNE L C W KW E 60.147874.13419695.058.4217tan 17cos 670017sin 67002.1tan cos sin 4344444444=⨯+⨯-⨯⨯-⨯⨯=+--⨯= ψϕαα第五块下滑推力:9438.017tan )5.817sin()5.817cos(tan )sin()cos(554545=---=---= ϕααααψ KNE L C W KW E 50.89460.14789438.055.1817tan 5.8cos 32805.8sin 32802.1tan cos sin 5455555555=⨯+⨯-⨯⨯-⨯⨯=+--⨯= ψϕαα 二. 拟定桩身截面尺寸与平面布置主滑面抗滑桩全长19.0m ,滑面上受荷段长9m ,滑面之下的嵌固段长10.0m ,桩间距S=6.0m ,截面尺寸2.0 ⨯2.5m (人工控孔桩),截面模量32208.265.20.26m bh W =⨯==,截面对桩中上部惯性矩4336.2125.20.212m bh I =⨯==。
抗滑桩防护方案计算验算抗滑桩原设计长度为15米,桩基埋入承台深度为4.5米,桩基另侧采用万能杆件支撑(见附后图)。
由于承台基坑开挖较深,在承台施工时万能杆件横向支撑干扰较大,给施工带来很大的不便。
为此提出抗滑桩防护修改方案:1、取消万能杆件横向支撑;2、加大抗滑桩入土埋置深度,由4.5米增至9米,总桩长增至19米;3、在桩顶部设1.2m×0.8m系梁连接所有抗滑桩,加强桩顶部的整体稳定性。
具体验算如下:一、桩长及桩身最大弯矩计算开挖深度10米,桩下土层为新黄土和圆砾土,土的内摩擦角取35°,土的重度γ=18KN/m3,无地下水,采用人工挖孔灌注桩支护。
取1米为计算单元,计算桩入土深度及最大弯矩。
顶部车辆荷载P=10KN/m2。
1、桩的入土深度14.06224.0696.64)(67.632/77.284283.1083.010837.0)(49.51271.010271.0181069.3)245(271.0)245(/191056.0101856.0181032'223'''=====-====⨯⨯+⨯⨯⨯==+=+==-==⨯+⨯⨯=⨯+⨯⨯==+==-==+⨯=+⨯====∑∑∑l K E n l K E m r K K K mh m KN K P h K h l E h l rK K e K P K h e tg K tg K m KN h h h m Ph P P aa P γγαγααααααααγμμγϕϕγγγ由m ,n 值查图(布氏理论曲线)得:62.0=ωm x t m l x 89.82.171.662.083.10=+==⨯==μω故挖孔桩总长为10+8.89=18.9m (按19m 施工) 2、桩的最大弯矩计算∑∑•=-=---+==-=m KN x K K x l E M mK K E x mP m P m 8.174607.28185.20276)()(96.2')(23'maxγαγαα设桩中心距按1.5米布置则每根桩最大弯矩为1746.8×1.5=2620KNm 最大弯矩在承台底2.96m 处。
目录1 工程概况2 计算依据3 滑坡稳定性分析及推力计算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 稳定性评价4 抗滑结构计算5 工程量计算一、工程概况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侧约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、计算依据1.《重庆市地质灾害防治工程设计规范》(DB50/5029-2004);2.《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002);3.《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2002);4.《室外排水设计技术规范》(GB 50108-2001);5.《砌体结构设计规范》(GB 50003-2001);6.《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010);7.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB 50086-2001);8.《公路路基设计规范》(JTG D30—2004);9. 相关教材、专著及手册。
三、滑坡稳定性分析及推力计算3.1 计算参数3.1.1 物理力学指标:天然工况:γ1=20.7kN/m3.φ1=18.6°.C1=36kPa饱和工况:γ2=21.3kN/m3.φ2=15.5°.C2=29kPa3.1.2 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:弱风化泥岩天然抗压强度24.00Mpa.饱和抗压强度17.30 Mpa.天然密度2.564g/cm3,比重2.724.空隙度8.25%.属软化岩石.软质岩石。
4.3.3 1-1′剖面抗滑桩设计(1)抗滑桩各参数的确定或选取在滑坡力最大处即边坡1-1′剖面潜在变形区滑面条块21(剩余下滑力828.7KN )附近处设置一排钢筋混凝土抗滑桩,间距为6m ,共布置8根抗滑桩。
初拟抗滑桩桩身尺寸为b×h=1.5m×2.0m。
桩长12m ,自由段h 1为6m ,锚固段h 2为6m 。
采用C30混凝土,查资料得,C30混凝土,423.0010/c E N mm =⨯。
桩的截面惯性矩3341.5 2.011212bh I m ⨯===。
桩的钢筋混凝土弹性模量770.80.8 3.0010 2.4010c E E KPa ==⨯⨯=⨯。
桩的计算宽度 1.51 2.5p B m =+=。
1-1剖面滑动面以下为较完整的岩层(泥灰岩),对于较完整的岩层,其地基系数的选取参考下表(表4-1):H V H V 剖面处滑面以下是泥灰岩,岩石饱和单轴抗压强度标准值为16.85MPa ,根据上表侧向K H 可取:K H =2.7×105kN/m3按K 法计算,桩的变形系数β为:所以抗滑桩属于刚性桩,所谓刚性桩是指桩的位置发生了偏离,但桩轴线仍保持原有线型,变形是由于桩周土的变形所致。
这时,桩犹如刚体一样,仅发生了转动的桩。
桩底边界条件:按自由端考虑。
(2)外力计算每根桩的滑坡推力:kN L 2.497267.828E n r =⨯=⨯=E ,按三角形分布,其kN h E P r 4.165765.02.49725.01=⨯=⨯=桩前被动土压力计算:抗滑桩自由段长度h 1=6m,自由段桩前土为块石土,按勘察报告提高的参数,块石土的c=8.81kP a ψ=15.4O γ=15.4kN/m 3128.01104.24.52107.24417541<=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=EI B k p H βp K =2(45)2otg ϕ+=215.4(45)2otg ο+=1.662211112h 20.5 6.0 1.6628.816748.75/22p p E h K c kN m =γ+=⨯⨯⨯+⨯=(3)桩身内力计算 ①剪力221p A y 2.7752675.7484.16572)E -(P Q =⨯-=⨯⨯=y y y h ②弯矩23A 75.72y 25.2433y y M Q y y =⋅=⋅= 各截面计算结果见下表(表4-2):(4)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该滑面地基系数随深度为常数,K=A=K v =K s =2.7×105kN/m 3滑动面至桩的转动中心的距离为:()()()()m 6.36.927258.54512369.272528.54513623232A A 2A A 20=⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=++=h Q M h Q M h y ②桩的转角()()rad Ah B h Q M p 00112.06107.25.269.27258.5451262635322A A =⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=+=∆ϕ③桩侧应力()()()()2550y 112.8y 10064.108800112.0y .6310107.2y y y y my A -+=⨯-+⨯=∆-+=∆ϕδ④最大侧应力位置 令0yd dyσ=,则 100.8224y 0-= y =0.45m⑤剪力()()y y y m B y y y A B Q p p A 2361221Q 020y -∆--∆-=ϕϕ ()y y -⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-=6.3200112.0107.25.2219.27255 ()y y 26.3200112.0105.26125-⨯⨯⨯⨯⨯- 9.27256.27214.9312632+-+-=y y y 0=yy d dQ ,则06.27212524.932=--y ym y 6.3=⑥弯矩()()[]y y my y y A y B y Q M p A A y -+-∆-+=002232121.M ϕ ()()[]y y y y y -⨯+-⨯⨯⨯⨯⨯⨯-+=6.32106.3310.72200112.05.2121.82725.85451552 8.54518.272513604233.23234++--=y y y y 锚固段桩侧应力、桩身剪力及弯矩计算汇总如下()KN y Q -4347.15 -4198.90 -3561.73 -2357.10 -514.97 2034.70()m y 00.511.522.53()m KN .M y5451.80 6470.91 6798.93 6456.86 5500.68 4021.38 2144.93()m y 3.6 4 4.5 5 5.5 6 ()m KN .M y32.31-2120.52-4082.59-5587.95-6335.64-5989.72根据桩的应力和内力的计算结果,绘出桩的受力图,如下所示:图4-2桩侧应力图图4-3 桩身剪力图图4-4 桩身弯矩图(5)桩侧应力复核比较完整的岩质、半岩质地层桩身对围岩的侧压应力max σ(a kP )应符合下列条件:max 120K K σ≤⋅⋅´´R 式中 1K ´——折减系数,根据岩层产状的倾角大小,取0.5~1.0;2K ´——折减系数,根据岩层破碎和软化程度,取0.3~0.5; 0R ——岩石单轴抗压极限强度,a kP由式得,a a kP kP 25.41281085.1635.07.064.10883=⨯⨯⨯<满足要求(6)桩的结构设计 ①基本指标 混凝土C 25:C25混凝土的轴心抗压强度设计值为211.9/c f N mm =,轴心抗拉强度设计值21.27/t f N mm =。
抗滑桩计算书一、引言抗滑桩是指为了增加桩基与土壤之间的摩擦阻力而采取的一种措施。
它在土壤较松散或地基承载力较低的情况下,能够有效地提高桩基的抗滑性能,确保工程的安全稳定。
本文将详细介绍抗滑桩的计算方法。
二、抗滑桩计算方法1. 确定土壤参数在进行抗滑桩计算之前,首先需要获取相关的土壤参数。
包括土壤的内摩擦角、容重、黏聚力等。
这些参数可以通过现场勘探或室内试验获得。
2. 计算桩基侧阻力桩基侧阻力是抗滑桩的关键参数,可以通过以下公式计算得到:R = (α × β × c + σ × tanφ) × Ap其中,R为桩基侧阻力,α为侧阻力系数,β为土壤侧阻力分担系数,c为土壤黏聚力,σ为土壤有效应力,φ为土壤内摩擦角,Ap 为桩身周边面积。
3. 计算桩基端阻力桩基端阻力主要由桩尖端的摩擦力和端面摩擦力组成。
可通过以下公式计算得到:Qb = (α × β × c + σ × tanφ) × Ap其中,Qb为桩基端阻力。
4. 计算抗滑桩的抗滑安全系数抗滑安全系数是评价抗滑桩抗滑性能的重要指标。
可以通过以下公式计算得到:FS = (Qs + Qb) / R其中,FS为抗滑安全系数,Qs为水平荷载作用下的桩基摩阻力。
5. 判断抗滑桩的安全性当抗滑安全系数FS大于等于1时,表示抗滑桩的抗滑性能满足设计要求,工程可以继续进行;当FS小于1时,表示抗滑桩的抗滑性能不足,需要采取进一步的加固措施。
三、抗滑桩计算实例为了更好地理解抗滑桩的计算方法,下面以一个实际工程为例进行说明。
假设某工程的土壤参数如下:内摩擦角φ = 30°土壤容重γ = 18 kN/m³土壤黏聚力c = 20 kPa桩身周边面积Ap = 0.5 m²桩基水平荷载Qs = 100 kN根据给定的土壤参数,可以计算出桩基侧阻力和桩基端阻力:R = (α × β × c + σ × tanφ) × ApQb = (α × β × c + σ × tanφ) × Ap然后,计算抗滑安全系数:FS = (Qs + Qb) / R判断抗滑桩的安全性:如果FS大于等于1,则抗滑桩的抗滑性能满足设计要求;如果FS 小于1,则需要采取进一步的加固措施。
图1 主动土压力计算简图 (a ) 无黏性土 (b )黏性土一、计算原理及公式(参照简明施工计算手册)1、朗金理论主动土压力计算当墙背直立,填土水平,不计土与墙间的摩擦力,主动土压力强度按下式计算:无黏性土的主动土压力强度(2/m kN ))245(tan 2ϕγ-= H p a =a HK γ (a K —主动土压力系数)黏性土的主动土压力强度 (2/m kN ))245tan(2)245(tan 2ϕϕγ---= c H p aa a K c HK 2-=γ (a K —主动土压力系数)其中 )245(tan 2ϕ-= a K墙高H ,单位长度总主动土压力a E 按下式计算:无黏性土 )245(tan 2122ϕγ-=H E a a K H 221γ=a E 通过三角形形心,即在离墙底3/H 处 黏性土(a)(b)adγϕϕγ2222)245tan(2)245(tan 21c cH H E a +---=γγ222221c K cH K H a a +-=a E 通过三角形压力分布图abc 的形心,即在离墙底⎪⎭⎫⎝⎛-30Z H 处式中aK ccZ γϕγ2)245tan(20=-=2、朗金理论主动土压力计算当墙背直立,填土水平,不计土与墙间的摩擦力,被动土压力强度p p 可按下式计算:无黏性土的被动土压力强度(2/m kN ))245(tan 2ϕγ+= H p p =p HK γ (p K —被动土压力系数)黏性土的被动土压力强度 (2/m kN ))245tan(2)245(tan 2ϕϕγ+++= c H p pp p K c HK 2-=γ (p K —被动土压力系数)其中 )245(tan 2ϕ+= p Kp(a)(b)p图2 被动土压力计算简图 (b ) 无黏性土 (b )黏性土图3计算简图墙高H ,单位长度总被动土压力p E 按下式计算:无黏性土 )245(tan 2122ϕγ+=H E p p K H 221γ=p E 通过三角形形心,即在离墙底3/H 处 黏性土)245tan(2)245(tan 2122ϕϕγ+++=cH H E p p p K cH K H 2212+=γp E 通过三角形压力分布图的形心,即在离墙底cK H cK H H P p 463++⋅γγ处二、抗滑桩计算(一)基坑开挖深度为8m ,粉质粘土土的内摩擦角ϕ=19 ,土的重度35.18m kN =γ,0,0,0===δβα,采用1.25*1.25m 挖孔桩支护,求桩需埋置深度和最大弯矩。
(完整版)滑坡抗滑桩设计计算抗滑桩设计⼀:设计题⽬某⾼速公路K15+620~K15+880 滑坡处治设计。
⼆:设计资料1:概述某⾼速公路K15+620~K15+880位于崩坡积块⽯⼟斜坡前缘,原设计为路堑墙⽀挡块⽯⼟,泥岩已护⾯墙防护。
开挖揭露地质情况与设计差异较⼤,在坡题前缘全断⾯开挖临空后,受预计暴⾬作⽤块⽯⼟形成牵引式滑坡。
滑坡发⽣后,对该滑坡进⾏施⼯图勘测,并结合⼯程地质勘测报告,对该滑坡提出处置的⽅案。
K15+620~K15+880滑坡采⽤“清⽅+⽀档+截排⽔”综合处理,滑坡处治平⾯布置图见附图1,要求对抗滑桩进⾏设计。
2:⼯程地质条件该⾼速公路K15+620~K15+880 滑坡区位于条状低⼭斜坡中上部,沿该段公路左侧展布,前缘⾼程304m 左右,后缘⾼程355m 左右,地形坡⾓约30 度。
滑体纵向长约105 ⽶,宽200~300 ⽶,滑体厚度8~20 ⽶,⾯积接近1.5×104m2,体积约15×104m3。
主滑动⽅向202°,属于⼤型牵引式块⽯⼟滑坡。
通过地质测绘及钻探揭露,滑体物质主要由崩坡积块⽯⼟(Q4c+dl)组成。
块⽯⼟呈紫红、灰褐等⾊,稍湿~湿,松散~稍密,成份主要为砂岩、少量粉砂质泥岩,多为中等风化,棱⾓状,粒径20cm~50cm,约占60%,次为⼩块⽯,约占10%,其间由紫红⾊低液限粘⼟充填。
在滑体后部相对较薄,厚5~8m;在滑体中部、前端分布较厚,厚9~24m。
滑动带(⾯)多为块⽯⼟与基岩的接触带,滑带厚0.2~0.6m 左右,滑带⼟中⼩块⽯含量较低(<5%),低液限粘⼟湿、可塑~软塑,有搓揉现象,见镜⾯、擦痕等。
滑床物质主要为侏罗系沙溪庙组泥岩、砂岩。
泥岩多为紫红⾊,主要由粘⼟矿物组成,砂质含量不均,局部富集,泥质结构、厚层状构造;砂岩多为灰⽩⾊,主要由长⽯、⽯英、云母等矿物组成,泥、钙质胶结,细粒结构,厚层状构造。
岩层产状265o~290o∠15o~28o,基岩顶⾯的产状近似于岩层产状。
抗滑桩设计的步骤
1抗滑桩设计计算步骤
一.首先弄清滑坡的原因、性质、范围、厚度,分析滑坡的稳定状态和发展趋势。
二.根据滑坡地质断面及滑动面处岩土的抗剪强度指标,计算滑坡推力。
三.根据地形地质及施工条件等确定设桩的位置及范围。
①根据滑坡推力大小、地形及地层性质,拟定桩长、锚固深度、桩截面尺寸及桩间距。
②桩的计算宽度,并根据滑体的地层性质,选定地基系数。
矩形桩:Bp=Kf*Ka*b=1.0*(1+1/b)*b=b+1
圆形桩:Bp=Kf*Ka*d=0.9*(1+1/d)*d=0.9(d+1)
③根据选定的地基系数及桩的截面形式、尺寸,计算桩的变形系数(α或β)及其计算深度(αh或βh),据以判断是按刚性桩还是弹性桩来设计。
桩的截面形状应从经济合理及施工方便可虑。
目前多用矩形桩,边长2~3m,以1.5×2.0m及2.0×3.0m两种尺寸的截面较为常见。
计算弹性地基内的侧向受荷桩时,有关地基系数目前有两种不同的假定:
⑴认为地基系数是常数,不随深度而变化,以“K”表示之,相”法,可用于地基为较为完整岩层的情况K应的计算方法称为“
⑵认为地基系数随深度按直线比例变化,即在地基深度为y处的水平地基系数为C=m*y或CH=A+m*y,竖直方向的地基系数为
HHHH C=m*y或C=A+m*y,。
A、A表示某一常量,m、m分别表VVVHVVHVV
示水平及竖直方向地基系数的比例系数。
相应这一假定的计算方法称为“m”法,可用于地基为密实土层或严重风化破碎岩层的情形。
2水平及竖向地基系数的比例系数应通过试验确定;当无试验资料时,可参可表1确定。
较完整岩层的地基系数K值可参考表2及表3确定。
非岩石地基和值 mm VH表1
44) (KN/mm和m(KN/m) 序号土的名称m和序号土的名称m VHVH半坚硬的粘性土、)流塑粘性土(I≥1,L20000~30000
4
1
3000~5000
粗砂淤泥
砾砂、角砾土、砾≥软塑粘性土(1>I L2 5000~10000 5 石土、碎石土、卵30000~80000
0.5),粉砂石土土性硬塑粘3 10000~20000 6 80000~120000
>0(0.5>I),细砂、块石土、漂石土L中砂注:由于表中m和m采用同一值,而当平均深度约为10m时,m值接近垂直荷载作用HHV下的垂直方向地基系数C值,故C值不得小于10m。
VVV
较完整岩层的地基系数值K V表2
饱和极限饱和极限饱和极限序序序333) K) (KN/m抗压强度K(KN/mK(KN/m抗压强度) 抗压强度VVV号号号R(kPa) R(kPa) R(kPa)
545454 3.0× 4.0×1012.0×106.0×4 101.0×1 (1.0~2.0)×10 7 1010544545 102 101.5×8 5 2.5×
10 (15.0~25.0)×10104.0×7.0×6.0×10
555444 10108.0×3
102.0×10 3.0×108.0×6
105.0×9
(25.0~28.0)×注:①在R=10~20Mpa的半岩质岩层或位于构造破碎影响带的岩质岩层v,根据
实际情况可采用k=A+m ;y HH.
②一般侧向k为竖向kv的0.6~0.8倍,当岩层为厚层或块状整体时k=kv。
HH临界值规定如下(刚性桩或弹性桩的判别):
⑴k法计算
当βh≤1.0时,抗滑桩属刚性桩2当βh<1.0时,抗滑桩属弹性桩2-1计,可按下式计算:其中,β—为桩的变形系数,以m1B.k??4 =βpH????
EI4??h—桩的锚固段长度(m);2βh—桩的计算深度(m);23);k—侧向地基系数,不随深度而变化,(KN/m H B—桩的正面计算宽度(m);p E—桩的弹性模量(kPa);
4),—桩的截面惯性矩(m I34/64。
a、;对于圆形桩,I=πdb 对于矩形桩,I=ba/12分别为矩形桩的长度和宽度(m),d为圆形桩的直径(m);
⑵m法计算
当αh≤2.5时,抗滑桩属刚性桩2当αh>2.5时,抗滑桩属弹性桩2-1计,可按下式计算:其中,α—为桩的变形系数,以m1Bm.??5pHα=????EI??αh—桩的计算深度(m);24,其)mKN/m—水平方向地基系数随深度而变形的比例系数(H.
余符号同前。
四.根据桩底的边界条件采用相应的公式计算桩身各截面的变位(位移),内力及侧壁应力等,并计算确定最大剪力、弯矩及其部位。
1桩侧支承条件
①土层及严重风化破碎岩层
桩身对地层的侧压应力σ(kPa)应符合下列条件:max4??σ≤??chtg?max ?cos3);KN/m 式中:γ—地层岩(土)的容重,(φ—地层岩(土)的内摩擦角,(°);
c—地层岩(土)的粘聚力(kPa);
h—地面至计算点的深度,(m)。
一般检算至桩身侧应力最大处,若不符合上式要求,则调整桩的锚固深度或桩的截面尺寸、间距,直至满足为止。
②比较完整的岩质、半岩质地层
桩身对围岩的侧向压应力σmax(kPa)应符合下列条件:
//.RK. Kσ≤0
max12/—折减系数,根据岩层产状的倾角大小,取0.5~1.0;K式中,1/—折减系数,根据岩层的破碎和软化程度,取K20.3~0.5;
R—岩石单轴极限抗压强度,(kPa)。
0 2桩底支承条件
抗滑桩的顶端,一般为自由支承;而底端,由于锚固深度不同,
可以分为自由支承、铰支承和固定支承三种,通常采用前两种。
⑴自由支承
如图(a)所示,当锚固段地层为土体、松软破碎岩时,现场试验表明,在滑坡推力作用下,桩底有明显的位移和转动。
这种条件,桩底可按自由支承处理,即令剪力Q=0、弯矩M=0。
BB⑵铰支承
如图(b)所示,当桩底岩层完整,并较AB段岩层坚硬,但桩嵌入此层不深时,桩底可按铰支承处理,即令x=0、M=0。
BB⑶固定支承
如图(c)所示,当桩底岩层完整、极坚硬,桩嵌入此层较深时,桩身B处可按固定端处理,即令x=0、φ=0。
但抗滑桩出现此种情BB 况是不经济的,故应少采用。
1刚性桩的计算
1)单一地层
单一地层刚性桩计算公式如下表
单一地层刚性桩计算公式表
水平位备()剪()弯侧向应)x)
时,试算法求=”
=H(+y)-1/12H=0-y)H-1/6(2(3-2y)=H-1/6x=((-y)=-y)[m)-3(3-2(-]=0+y)-1/12(3-2y)=H-1/6M=0
=H(=(+my)(-y)-y)+1/6+1/2+H()+1/6(y-(2m-1/12(y-(-)=0
(2-时,试算法求φ”H=0
=H(+y)-1/6-y)-
+1/2 H-1/2 y(2=H-1/2 (3-y)-1/12-2y)
-(-
(31/6 x=(-y)
(2-y)+m(-y))=0-21/6(3=H(+y)-1/6-2y)
(3=H-1/6M=0
-y)+1/6(3-y)+m()-1/6+H(-1/2 +1/12(y-(3(y- )+1/6 -+1/2 p
)
(y -2-1/12(-)=0(2-
2)两种地层两种地层计算方法与单一地层相同。
2 弹性桩的计算法)m1 k法2)若桩身作用于地基的弹性应力超过地层容许值或校核地基强度。
五.或桩的间则应调整桩的埋深或桩的截面尺寸,者小于容许值过多时,距,重新计算,直至符合要求为止。
六.根据计算的结果,绘制桩身的剪力图和弯矩图。
七.对于钢筋砼桩,还需进行配筋设计。
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