第八章 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 =。
5.3.2.3A型抗滑桩设计计算图5-1 A型桩尺寸示意图1、判别抗滑桩的类型当6 h2W.0时,抗滑桩届刚性桩;当6 h2> 1.0时,抗滑桩届弹性桩。
其中:h2为锚固段长度;6为桩的变形系数,以m-1计,可按下式计算:1kB p拓4EI式中:k------ 地基系数(kN/m3)。
Bp ---- 桩的正面计算宽度(m), Bp=b+1E——桩的弹性模量(kPa);I——桩截面惯性矩(m4): I=ba3勺2抗滑桩的截面尺寸为1.2 X.5,长得计算宽度为Bp=1.2+1=2.2m。
桩的截面惯性矩I=ba3子2=1.2 1.53 12=0.3375 (m4)1桩的变形系数 1.04仃2.240.08814 2.8 107 0.3375h2 4 0.0881 0.324 1.0,故按刚性桩计算。
2、外力计算(1) 每根桩上承受的滑坡推力:E T=E n>S=330.76 4=1203.04kN(2) 桩前抗力计算:由丁抗滑桩设置在滑坡前缘处,桩前没有土体处丁悬臂状态,所以桩前不考 虑抗力。
3、受荷段内力计算(见表5-7)假定滑坡推力和桩前抗力都是三角形分布:b q -^」601.52cN/m o.5nb q '0kN /m0.5h 1'、 2(b q b q ) y2男力:Q y75.19y h 12弯矩:My Qy' 25.06y 3' '3滑面处的剪力 Q 0=1522.60kN ,滑面处弯矩 M 0=2283.59kN m表5-7 桩身受荷段内力表点号距顶距离(m)弯矩(kN-m) 剪力(kN) 位移(mm) 1 0 0 0 5.957 2 0.5 3.1325 -18.7975 4.706 3 1.0 25.06 -75.19 3.455 4 1.5 84.577 -169.1775 2.204 5 2 200.48 -300.76 0.953 6 2.5 391.5625 -469.9375 -0.298 7 3 676.62 -676.71 -1.549 8 3.5 1074.4475 -921.0775 -2.800 94 1603.84 -1203.04 -4.051 104.52283.59-1522.60-5.3024、锚固段内力计算(1) 确定转动中心的位置y °:采用k 法,有:计算得:y 0=2.3810(m),距桩顶 6.8810 (m) (2)桩的转角: --- 2HB p Kh 2 2y °-h 2y 0h °(3h 0 2h 2) 3 2h 0 h 2代入相关参数:0.002502(rad )(3) 桩各点侧应力:y (A2 my)(y°y)y 104 103(2.381 y) 0.002502y 260.2080( 2.381 -y)(4) 桩身各点剪力:- 1 2 1 2Q y H ^B p K y -B p K (y y。
边坡防护之抗滑桩类型、设计及计算边坡防护之抗滑桩类型、设计及计算⼀、概述抗滑桩是将桩插⼊滑⾯以下的稳固地层内,利⽤稳定地层岩⼟的锚固作⽤以平衡滑坡推⼒,从⽽稳定滑坡的⼀种结构物。
除边坡加固及滑坡治理⼯程外,抗滑桩还可⽤于桥台、隧道等加固⼯程。
抗滑桩具有以下优点:(1) 抗滑能⼒强,⽀挡效果好;(2) 对滑体稳定性扰动⼩,施⼯安全;(3) 设桩位置灵活;(4) 能及时增加滑体抗滑⼒,确保滑体的稳定;(5) 预防滑坡可先做桩后开挖,防⽌滑坡发⽣;(6)桩坑可作为勘探井,验证滑⾯位置和滑动⽅向,以便调整设计,使其更符合⼯程实际。
⼆、抗滑桩类型实际⼯程应⽤中,应根据滑坡类型及规模、地质条件、滑床岩⼟性质、施⼯条件和⼯期要求等因素具体选择适宜的桩型。
三、抗滑桩破坏形式总体⽽⾔,抗滑桩破坏形式主要包括:(1)抗滑桩间距过⼤、滑体含⽔量⾼并呈流塑状,滑动⼟体从桩间挤出;(2) 抗滑桩抗剪能⼒不⾜,桩⾝在滑⾯处被剪断;(3) 抗滑桩抗弯能⼒不⾜,桩⾝在最⼤弯矩处被拉断;(4) 抗滑桩锚固深度及锚固⼒不⾜,桩被推倒;(5)抗滑桩桩前滑⾯以下岩⼟体软弱,抗⼒不⾜,产⽣较⼤塑性变形,使桩体位移过⼤⽽超过允许范围;(6)抗滑桩超出滑⾯的⾼度不⾜或桩位选择不合理,桩虽有⾜够强度,但滑坡从桩顶以上剪出。
对于流塑性地层,滑体介质与抗滑桩的摩阻⼒低,⼟体易从桩间挤出。
此时,可在桩间设置连接板或联系梁,或采⽤⼩间距、⼩截⾯的抗滑桩,因流塑体的⾃稳性差,当地下⽔丰富时,开挖截⾯过⼤的抗滑桩易造成坍塌,对处于滑移状态的边坡,还可能会加速边坡的滑移速度,甚⾄造成边坡失稳。
四、抗滑桩设计01基本要求抗滑桩是⼀种被动抗滑结构,只有当边坡产⽣⼀定的变形后,才能充分发挥作⽤。
因此,抗滑桩宜⽤于潜在滑⾯明确、对变形控制要求不⾼的⼟质边坡、⼟⽯混合边坡和碎裂状、散体结构的岩质边坡。
抗滑桩宜布置在滑体下部且滑⾯较平缓的地段;当滑⾯长、滑坡推⼒⼤时,可与其它加固措施配合使⽤,或可沿滑动⽅向布置多排抗滑桩,多排抗滑桩宜按梅花型布置。
抗滑桩类型、设计及计算,这样讲解容易多了吧!抗滑桩是桩式抗流系统(SLTS)的重要组成部分,其设计的基本目的是抵御水流的滑动作用,从而稳固滩堤或堤坝的结构,避免破坏。
目前,抗滑桩的设计既受到以往经验和研究者实验,也受到工程计算机辅助设计(CAD)技术的影响。
在此基础上,本文将讨论抗滑桩的类型、设计及计算。
一、抗滑桩类型抗滑桩不仅可以根据桩型设计不同,还可以根据是否具有抗滑能力来分类:1.通桩:即普通桩,其包括弯桩、柱桩和坑桩等,用于固结围堰及护坡,其结构物不具有任何抗滑能力,承受水流的滑动作用十分弱,不可以从单一的普通桩上获得足够的抗滑能力。
2.滑桩:即抗滑桩,其结构物具有抗滑能力,抗流形式包括抗滑桩、焊接抗滑桩和砼抗滑桩。
二、抗滑桩设计抗滑桩的设计包括以下方面:1.构物的设计:抗滑桩的结构物应考虑桩头形状、桩身布置形式、抗滑桩间隔、桩径、桩长等,以获得滩堤防护构筑物的最优结构设计。
2.程计算机模拟设计:为了获得有效的抗滑桩设计,当今的设计师们经常使用工程计算机模拟设计。
通过计算机模拟,可以仿真出抗滑桩的水流特性以及水力场,以确保深浅桩形和桩深等确定抗滑桩设计方案的正确性。
三、抗滑桩计算抗滑桩的计算主要围绕抗滑桩的抗滑性能及护坡的稳固性来进行,下面介绍两部分:1.滑性能计算:主要包括水流方向和深浅桩布置对抗滑桩抗滑效能的影响,以及抗滑桩的抗滑系数,并将通过计算机模拟设计仿真抗滑桩的水力场,来评估抗滑桩的抗滑性能。
2.坡稳固性计算:主要包括各种因素对护坡稳定性的影响,结合抗滑桩设计方案,对护坡及其附近的水力场进行计算,根据各种计算结果评估护坡的稳定性。
四、总结抗滑桩的设计与计算关系密切,抗滑桩的性能与滩堤稳定性密不可分,要想获得抗滑桩的最佳效能,就必须考虑桩身布置形式、抗滑桩间隔、桩径、桩长等设计要素,此外,还需要重视有关稳定性的水力场计算和结构安全性。
因此,抗滑桩的设计与计算都需要综合考虑,在此基础上,才能获得抗滑桩的最佳效能,以确保滩堤的安全及稳定。
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。