抗滑桩计算解读

0.001.00000.00000.00000.000000.0000.051.00000.05000.00130.000020.0751.00000.07500.101.00000.10000.00500.00020.1151.00000.11500.150.99990.15000.01130.00060.200.99970.20000.02000.00140.2400.99940.24000.250.99930.25000.03130.00260.2740.99900.27400.300.99870.29990.04500.00450.350.99750.34980.06130.00720.400.99570.39970.08000.01070.450.99320.44940.10120.01520.4910.99020.49010.500.98950.49900.12490.02080.520.98780.51880.13510.02340.540.98580.53850.14570.02620.5570.98390.55520.560.98360.55820.15670.02930.580.98110.57780.16800.03250.600.97840.59740.17980.03600.620.97540.61700.19190.03970.640.97210.63640.20440.04370.660.96840.65590.21740.04790.680.96440.67520.23070.05240.700.96000.69440.24440.05710.720.95520.71360.25840.06210.740.95010.73260.27290.06750.7530.94640.74500.760.94440.75160.28780.07300.780.93840.77040.30300.07900.800.93180.78910.31860.08520.820.92470.80770.33450.09170.840.91710.82610.35090.09860.8470.91430.83250.860.90900.84430.36760.10570.880.90020.86240.38460.1133“K”法的影响函数值使用说明：在对应的空格中键入计算的 值，计“k”法的影响函数值(1y2341y20.900.89310.88040.40210.12110.920.88080.89810.41990.12930.940.87010.91560.43800.13790.960.85870.93290.45650.14690.980.84660.94990.47530.15621.000.83370.96680.49450.16591.010.82700.97500.50420.17091.020.82010.98330.51400.1769

第３９卷第２９期　・５６・　２　０　１　３年１　０月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏｌ＿３９　Ｎｏ．２９　０ｃｔ．２０ｌ３　文章编号：１００９—６８２５（２０１３）２９．００５６—０２　预应力锚索抗滑桩的变形协调计算方法　李文锐　（兰新铁路甘青有限公司，甘肃兰州７３００００）　摘要：从锚索桩设计和受力工况出发，详细说明了锚索与抗滑桩变形协调的计算方法，指出只有通过合理的变形协调计算，才能　得出合适的锚索设计力和准确的桩身内力，以达到降低成本、治理滑坡的目的。　关键词：预应力锚索，抗滑桩，计算方法　中图分类号：ＴＵ４７３．１２　文献标识码：Ａ　１　概述　２０世纪８０年代预应力锚索抗滑桩成为高效、经济、安全、环　保的滑坡治理方法，并应用于高路堤和陡边坡的工程措施中。在　预应力锚索抗滑桩的设计中必须考虑锚索和桩的变形协调问题，　所谓变形协调，是指锚索锁定后，在滑坡推力和锚索力共同作用　下，桩上每根锚索的伸长量与该锚索所在点桩锚的位移量在锚索　轴向的投影相等。只有通过合理的变形协调计算，才能得出合理　的锚索设计力和准确的桩身内力。　２桩锚变形协调分析计算方法　２．１　锚索桩受力工况　在进行桩锚变形协调计算时，可将锚索桩受力工况分为两种：　工况１：考虑锚索桩在山体滑动面以上只有桩前预应力和桩　后弹性抗力作用，滑动面以下只有桩周岩土弹性抗力作用。　工况２：考虑锚索桩在山体滑动面以上可能还有抗滑力作用　（取剩余抗滑力、被动土压力、弹性抗力三者的最小值），滑动面以　下仍只考虑桩周岩土弹性抗力。　表１算例分析　算例编号　１（文献［２］）　２（文献［３］）　３（中铁西北院计算书）　算例编号　１（文献［２］）　２（文献［３］）　３（中铁西北院计算书）　基本参数　下排锚索轴向预应力／ｋＮ　８００　桩前滑面到桩顶距离／ｍ　ｌ６．Ｏ　１１．Ｏ　９．Ｏ　钢绞线直径／ｍｍ　１５．２　ｌ５．２　ｌ５．２　桩后滑面到桩顶距离／ｍ　ｌ６．Ｏ　１１．Ｏ　８．Ｏ　钢绞线截面积／ｍｍ　１４０　１４０　１４０　桩后剩余水平下滑￣３／ｋＮ・ｍ－１　４ｏｏ　１　２８５．４　１　０ｏ０　钢绞线抗拉强度标准　ＭＰａ　１　８６０　１　８６０　ｌ　８６０　地面处与滑面处剩余下滑力之比　０（三角形分布）　１（矩形分布）　０．４（梯形分布）　钢绞线弹性模量／ＭＰａ　１．９×１０５　１．８×１０５　１．８×１０５　一　桩前抗力有效高度／ｍ　ｌ１．０　３．５　锚索安全系数　２．０　１．４５　２．０　桩前被动土压力／ｋＮ・Ｉｎ　Ｉ１　４５２　钢绞线极限承载力／ｋＮ　１３Ｏ　１７９　１３Ｏ　桩前剩余抗滑力／ｋＮ・ｍ＿１　８７７．５　原始算法计算结果　地面处与滑面处抗力之比　１（矩形分布）　０（三角形分布）　上排锚索轴向设计力／ｋＮ　１　０３６　１　Ｏ７３　１　７３６　中一中桩闻　巨／ｍ　８．Ｏ　６．０　８．０　下排锚索轴向设计力／ｋＮ　１　Ｏ６５　桩长／ｍ　２１．０　１６．Ｏ　１４．０　锚索水平设计力／纯推力／％　３２　７２　３７　桩截面长／ｍ　２．０　２．０　２．４　本文算法结果　优化后桩截面宽／ｍ　１．５　１．５　２．０　上排轴向预应力／ｋＮ　５００　４ｏ０　ｌ　０６４　优化后桩身混凝土弹性模量／ＭＰａ　２６×１０　３Ｏ×１０３　２６×１０３　优化后上排钢绞线根数　５　３　１４　桩底约束　自由端　自由端　自由端　优化后上排轴向设计力／ｋＮ　６０５　４５９　ｌ　５８５　受荷段桩长／ｍ　１６．Ｏ　１１．０　９．０　优化后下排轴向预应力／ｋＮ　４０ｏ　受荷段层顶地基系数／ｋＰａ・ｎｌ　Ｉ１　Ｏ　Ｏ　０　优化后下排钢绞线根数　３　受荷段层底地基系￣／ｋＰａ・ｍ－１　０　６６ｏ　０ｏ０　０　优化后下排轴向设计力／ｋＮ　４４９　锚固段桩长／ｍ　５．０　５．Ｏ　５．０　锚索水平设计力／纯推力／％　１９　３０　３４　锚固段层顶地基系数／ｋＰａ・Ｉ１１　Ｉ１　３０ｏ　ｏｏＯ　ｌｏ０　ｏｏ０　４００　ｏｏ０　工况１桩顶位移／ｍｍ　一４６．５　一Ｏ．８　—１６．３　锚固段层底地基系￣／ｋｅａ・ｉｎ　３ｏｏ　ｏｏ０　１００　０Ｄ０　４０ｏ　ｏｏ０　工况２桩顶位移／ｍｍ　一３２．８　１５．１　３．７　锚索排数　１　２　ｌ　锚索柔度系数／ｍｍ・ｋＮ—ｌ　Ｏ．１３５　０．２３８　０．０３４　上排锚索束数　１　１　２　上排锚索轴向拉力增量／ｋＮ　１Ｏ５　５６　５２１　上排钢绞线总根数　８　８　１４　上排锚索理论伸长量／ｍｍ　１４．２　１３．３　１７．７　上排锚索孔口到桩顶距离／ｍ　３．０　１．０　１．０　上排桩锚位移量／ｍｍ　１３．３　１４．１　１７．１　上排锚索孔倾角／（。）　０　３５　２０　上排位移量与伸长量误差／ｍｍ　Ｏ．９　０．８　Ｏ．６　上排锚索自由段长度／ｍ　１８．０　１８．０　１２　上排设计力误差／ｋＮ　７　３　１８　上排锚索轴向预应力／ｋＮ　８００　８０ｏ　１　０６４．２　下排锚索轴向拉力增量／ｋＮ　４９　下排锚索束数　ｌ　下排锚索理论伸长量／ｍｍ　１１．７　下排钢绞线总根数　８　下排桩锚位移量／ｍｍ　１２．３　下排锚索孔口到桩顶距离／ｍ　３．０　下排位移量与伸长景误差／ｍｍ　０．６　下排锚索孔倾角／（。）　３５　下排设计力误差／ｋＮ　３　下排锚索自由段长度／ｉｎ　１８．０　算例２优化：只留上排１束６根钢绞线，安全系数取２．０，轴向预应力７００　ｋＮ，轴向设计力８３９　ｋＮ（是实际推力的２８％），工况１桩项位移－０．９ｍｍ，工况２桩顶位移１６．０ｍｉｌｌ　２．２锚索桩变形协调计算方法８ｊＲ　＝Ｃ　。其中，ｉ，ｊ均为桩上各排锚索序一，，Ｒ为锚索轴向总设计　锚索桩按弹性桩考虑，锚索桩变形协调方程为．　Ｎ　＋　葬　

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β h2≤1.0时，抗滑桩属刚性桩；

当β h2＞1.0时，抗滑桩属弹性桩。

其中：h2为锚固段长度；

β为桩的变形系数，以m-1计，可按下式计算：

414kEIBp

式中：k——地基系数（kN/m3）。

Bp——桩的正面计算宽度（m）， Bp=b+1

E——桩的弹性模量（kPa）；

I——桩截面惯性矩（m4）：I=ba3÷12

抗滑桩的截面尺寸为1.2×1.5，长得计算宽度为Bp=1.2+1=2.2m。桩的截面惯性矩I=ba3÷12=1.2×1.53÷12=0.3375（m4）

桩的变形系数0.08813375.0108.242.2101.044175

0.10.3240.088142h，故按刚性桩计算。

2、外力计算

（1）每根桩上承受的滑坡推力：

ET=En×S=330.76×4=1203.04kN

（2）桩前抗力计算：

由于抗滑桩设置在滑坡前缘处，桩前没有土体处于悬臂状态，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：

mkNhEqbT/601.525.01

mkNhEqbR/05.01'

剪力：221'75.192)(yyhqbqbQy

弯矩：325.063yyQMyy

- 1 - 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。 - 2 - 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。