锚杆计算书

锚杆喷射混凝土挡墙设计计算书

姓名：王俊淇 学号：20056113052

（1）工程概况

Ⅲ类岩质边坡，高度为20m，边坡的走向为东西方向，长度为60m，边坡岩层为侏罗系（J2S）中泥岩。岩层状270°<30°，存在一组外倾斜结构面，其产状为180°<50°，结构面Ci=70kPa，内摩擦角为15°，顶部无附加荷载，无地下水，安全等级为二级。

试设计锚杆挡墙。

（2）设计依据

1）《岩土工程勘察规范》GB 50021-2001。

2）《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002。

3）《重庆市建筑地基基础设计规范》DB 50/5001-1997。

4）《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002。

5）《建筑边坡支护技术规范》DB 50/5018-2001。

6）《建筑边坡工程技术规范》GB 50330-2002。

7）《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001。

8）《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001。

9）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB 50086-2001等。

（3）设计参数

1）边坡类别：Ⅲ类。

2）边坡重要性系数为1.00（边坡工程安全等级为二级）。

3）岩土参数：

①中风化岩体：γ=25kN/m3，c=0.14×0.90（时间效应系数）=0.126MPa，内摩擦角φ=29°×0.90（时间效应系数）=26.1°

②外倾结构面：Ci=70kPa，内摩擦角φ=21°。

③中风化岩石天然抗压强度标准值：3.0MPa。

④岩体破裂角：50°。

⑤M30水泥砂浆与岩石之间的粘结强度：0.22MPa。 （4）计算按《重庆市边坡设计支护技术规范》DB50/5018-2001进行

此支护结构为柔性结构的多层格架式锚杆，计算高度H＝20m（300-280 =20）；无地下水，不计顶部附加荷载。

（5）土压力计算

1）土压力系数

泥岩：

主动土压力系数Ka，按公式（5.3.2）计算，α=60°,β=15°, θ=50°,δ=0.6，φ=21°

η =2c/γH=2×70/（25×20）=0.28

Kq=1+2qsinαcosβ/〔γHsin(α+β)〕=1.0（因为q=0）

则

Ka=sin(α+β)/〔sin2αsin(α-δ+θ-φ)sin(θ-β)〕×〔Kqsin(α+θ)sin(θ-φ)- ηsinαcosφ〕

=sin(60°+15°)/〔sin260°sin(60°-10°+50°-21°)〕

×[1.0sin(60°+50°)sin(50°-21°)-0.28sin60°cos21°]=1.390×1.057×0.472-0.457×0.828）=0.301

2）土压力

Eak=0.5×25×202×0.301=1505 (kN/m)

总土压力为Ea为：

Ea= 1.2Eak =1806 (kN/m)

（6）锚杆计算

1）锚筋计算

锚杆水平间距2.0m，竖向间距2.0m，α=20°，每肋柱单元选配10个锚孔。

锚杆所承受的水平拉力标准值为：

Tgk =1806×2.0/10=361.2 （kN）

锚筋承受的轴向拉力标准值Ngk：

Ngk =Tgk/cosα=Tgk/cos20°=361.2/cos20°=384.38 （kN） 锚筋所承受的轴向拉力设计值Ng由式(6.2.2-2)得：

Ng=rgNgk=1.25×384.38=480.48 kN

锚筋拉力承载力验算应满足式(6.2.3)，即ζ2Asfy≥r0Ng

取ζ2=0.69,r0=1.0

则

sA≥r0Ng/ζ2fy=1.0×480.48×1000/(0.69×300)=2321 （mm2）

ζ2：锚筋抗拉工作系数，永久性锚杆取0.69，临时性锚杆取0.92。

选332，sA/=2413mm2，2413/（3.14×（130/2）2）=18%满足要求。

另：满足钢筋截面总面积不应超过锚孔面积的20%的要求。

2）锚固段长度计算

锚杆抗拔承载力特征值由式（6.2.4）得：

Ngk≤ζ13.14DqeLm

取D=130mm,ζ1=1.00,q=0.180MPa（岩层）

Lm≥Ngk/(ζ13.14Dqe)=384.38×1000/(1.00×3.14×130×180)=5.23 （m）

ζ1：锚固体与地层粘结工作条件系数，永久性锚杆取1.00，临时性锚杆取1.33。

考虑到工程中的不利因素，取Lm=5.5m（岩层）。

锚筋抗拔承载力验算公式（6.2.5）

n×3.14dLmqgζ3=3×3.14×32×5500×2400×0.60

=2.387×109 N

r0Ng=1.1×480.48×103 =5.29×105 N < n×3.14Dqζ3

满足锚筋抗拔承载力验算。

ζ3：锚筋与砂浆粘结强度工作条件系数，永久性锚杆取0.60，临时性锚杆取0.72。

（7）柱基础、胁柱计算

1）柱基础

立柱以下端嵌入中风化岩层中，按铰结端设计。轴力Nmax=(0.4×0.4×20×25+10×480.48×sin20°)+(2.0-0.4)×20×0.20×25=80.0+1643.3+160=1883.3 kN A=0.7×0.7+1.6×0.2=0.81 m2

则P=Nmax×sin60°/A=1883.3×sin60°/0.81=2013.6 kN/m2

中风化岩石天然抗压强度标准值为3MPa(泥岩)，所以设基础，嵌入中风化岩层内1000mm。

2）挡板计算

取挡板厚度为200mm，C25混凝土，采用双层双向配筋。

q=480.48/2=240.24 kN/m

Mmax=(1/8)×ql2=(1/8)×240.24×2.02=120.12 kNm

h0=200-35=165mm，可求的AS=801.6mm2，

选用ф10/12＠120，AS=798mm2满足条件。

3）胁柱计算

胁柱截面400×400mm，C25混凝土，采用对称配筋，综合考虑土压力形式。

q=480.48×2.0/10=96.1<107.7 kN/m

则Mmax=(1/8)×ql2=(1/8)×107.7×2.02=53.9 kNm；

h0＝400-35=365mm

αs=M/(fcmbh02)=53.9×106/(13.5×400×3652)=0.075

查表, rs =0.961

则As=M/(rsh0fy)=53.9×106/(0.961×400×300)=467.3 mm2

选用3Ф20，As= 3×380.1=1140.3 mm2> As

并且：Vmax=0.606ql=0.606×107.7×2.0=130.5 kN

选用ф8＠150，锚杆1m范围加密为100，并设置附加吊筋2Ф25和横向钢筋2Ф25。

（8）锚杆工程

1）锚杆的孔径为130mm，主筋为3Φ32（Φ：HRB335，强度标准值fyk=335N/mm2，强度设计fy=300N/mm2），锚杆与水平线夹角20°；锚杆采用M30水泥砂浆在2∽3个大气压下压力灌注。

2）钢筋接长：应采用机械连接，符合《钢筋机械连接通用技术规程》JGJG107-96的规定。 3）锚固段长度：应锚入卸荷裂隙带以内的完整中等风化岩石不少于5500mm。

4）施工前，锚杆应进行性能试验，性能试验锚杆的根数为3根（锚固长度为设计锚固长度的0.6倍）。施工完后应进行验收试验，验收试验锚杆的根数为锚杆总数的5%，且不少于5根（试验荷载值为设计值的1.1倍）。

5）锚杆的轴向拉力设计值：203kN（2Φ25）。

6）应保证锚杆与肋柱的整体连接。

7）土层及强风化岩层中的锚杆应进行防腐处理，可采用润滑油三度沥青玻纤布缠裹二层的方法。

8）锚杆锚入肋柱内的长度应不小于35d。

9）肋柱及面板应嵌入排水沟沟底的中等风化岩层不少于1000mm和600mm。

10）挡墙应沿长度方向每20m设置一道竖向伸缩缝，缝设置于两肋柱之间板的中部，缝宽30—50mm，缝中嵌沥青麻筋，嵌入深度100mm。

11）锚杆施工应满足以下要求：

①锚杆施工前，应查明锚杆施工区建（构）筑物基础、地下管线等情况；判明锚杆施工对临近建筑物及地下管线的影响，并拟定相应预防措施。

②锚孔施工应符合下列规定：

A．锚孔定位尺寸不宜大于20mm；

B．锚孔偏斜度不应大于3%；

C．孔深超过锚杆设计长度0.5m左右。

③锚杆体安装应符合下列要求：

A．杆体应保持直顺，避免扭压、弯曲；

B．锚杆与注浆管宜一起放入钻孔，注浆管内端距孔底宜为50∽100mm。

④灌浆材料性能应符合下列规定：

A．水泥应使用普通硅酸盐水泥，其标号不应低于425号；

B．砂的含泥量按重量计不得大于3%。宜采用中细砂，当采用特细砂时，其细度模数不宜小于0.7；

C．浆体配制的灰砂比宜为0.8∽1.5，水灰比为0.38∽0.5； D．浆体材料28天的无侧限抗压强度，用于全粘结型锚杆时不应低于25MPa。

12）锚杆施工顺序应满足以下要求：

①放孔，施工锚杆。

②修坡，现浇C25混凝土肋柱及压顶梁。

③喷射混凝土施工。

锚杆施工按《建筑边坡支护技术规范》DB50/5018-2001的有关要求进行。

（9）喷射混凝土

1）材料：C25混凝土（采用普通硅酸盐水泥，水泥强度等级不应低于32.5MPa）；钢筋网：φ10/12@120（双层双向）；保护层厚度25mm。

2）厚度：200mm。

3）喷射混凝土1d龄期的抗压强度不应低于5MPa；喷射混凝土与岩层的粘结强度不应低于0.5MPa；喷射混凝土的弹性模量为2.3×104 MPa。

4）喷射混凝土施工

①准备工作

A．清除作业面的浮石、强风化岩石和墙脚的岩渣、堆积物。

B．风压清扫岩面。

C．埋设控制喷射混凝土厚度的标志。

②喷射作业

A．喷射作业应分片分段依次进行，喷射顺序应自下而上。

B．分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1小时后再进行喷射时，应先用清水洗喷层表面。

③钢筋网喷射混凝土施工：

A．钢筋使用前应除污锈。

B．钢筋网应在岩面喷射一层混凝土后铺设，钢筋与壁面的间距宜为30mm。

C．第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设。

其余要求按《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB 50086-2001执行。

（10）排水系统工程