抗滑桩计算书(共16页).doc
精选优质文档-倾情为你奉上5.2抗滑桩计算与设计 5.2.1桩的平面布置位置及间距的选取原则 桩布置在应设在滑坡体较薄，锚固段地基强度较高、滑面较平缓等综合考虑较好的地段。平面上多成排布置。排的走向与滑体的滑动方向相互垂直。设计初步选定为将桩不知在滑体的下部，该部位下滑力相对较小，坡面较缓，宜在此处设桩。 桩间距也应根据实际情况综合确定，两桩之间在能形成土拱的的条件下，土拱的支撑力和桩侧摩擦力之和应大于一根桩所能承受的滑坡推力。一般取5-6m。本设计中取6m。5.2.2抗滑桩桩身计算标准 以设计工况和校核工况的推力计算结果为依据，经过分析知剖面稳定性较其他较低，故选取其在暴雨工况为设计计算标准，滑坡推力为2075.77KN。桩的布置形式详见施工图。 查相关规范知，桩的截面尺寸及相关长度初步取值如下：桩截面尺寸为2.0×3.0m，受荷段16m，锚固段8m计算，桩总长24m，桩间距6m，桩总共9根。采用“m”法计算，桩底支承条件为自由支承。抗滑桩的计算深度均为=b+1=3m5.2.3抗滑桩桩身选择（1）混凝土强度等级为C30,桩护壁混凝土强度等级为C20.（2）钢筋：HPB235级，HRB335级（3）混凝土保护层厚度：桩为50mm，梁的为35mm。5.2.4桩体受力计算5.2.4.1设计资料及相关参数的选取设计抗滑桩长度为24m,受荷段16m,锚固段8m,间距6m,桩截面b×a=2×3=6m2,桩截面惯性矩I=ba3/12=2×33/12=4.5m4,桩截面模量W=ba2/6=3m3,桩的混凝土(C30)弹性模量E=26×103Mpa,桩抗弯刚度EI=2.6×104×4.5×103=1.17×108KN·m2,桩的计算宽度B=bp+1=2+1=3m,桩的变形系数桩的计算深度h2=0.31×8=2.48m<2.5m,属于刚性桩,桩底端的边界条件按自由端考虑。图七 桩身内力计算示意图5.2.4.2外力计算作用于每根桩上的滑坡推力E=En×s=2075×6=12450KN。应力分布按三角形分布计算: 由于该滑面较陡，桩前抗力可不考虑，故桩前抗力为零。5.2.4.3受荷段桩身内力计算（设计算界面距地面为y米） 剪力: 弯矩:5.2.4.4锚固段内力计算（1）确定转动中心的位置:由方程(1)确定: (1) 所以:5.3 m（2）桩的转角： 代入相关参数得=0.004rad（3）桩侧应力： =（+40000y）(5.3-y)×0.004 =2120+448y-160y2 最大桩侧应力位置： 令 448-320y=0 则y=1.4m（4）剪力： 最大剪力位置：令 480y2-1305.65y-6264=0则y=5.22m根据上面的计算式，可以计算任意截面处的剪力，以及绘制相应的剪力图。（5）弯矩：代入相关参数： 40y4-224y3-3180y2+12450y+66400最大剪力位置：令 160y3-672y2-6360y+12450=0则y=1.76(m)根据上述计算式，可以计算任意截面处的剪力，以及绘制相应的弯矩图。5.3 抗滑桩工程设计5.3.1 设计工况根据滑坡体的特征及目前的稳定情况，考虑到地震作用因素的影响，设计按以下3种工况来考虑：设计工况1：天然状态该工况适用于天然状态下坡体稳定性，此工况抗滑安全系数取1.25。校核工况2：天然状态+地震该地区抗震设防烈度为度区，设计基本地震加速度值为0.30g，此校核工况抗滑安全系数取1.05。校核工况3：天然状态+暴雨该工况是针对持续强降雨的最坏情况，此工况条件下滑面强度明显降低，滑坡体重新滑动的可能性大，此校核工况抗滑安全系数取1.05。5.3.2 抗滑桩设计抗滑桩设计按滑坡防治工程设计与施工技术规范（DZ/T0219-2006），采用m法进行计算。计算参数按规范要求取值，m取13000 KN/m4。滑面初始弹性系数A=30000 KN/m3，A1=38000 KN/m3。根据表4-1中设桩处的剩余下滑力计算结果，抗滑桩结构按设桩处滑坡剩余下滑力设计，设计推力为1059.4KN/m。推力按矩形分布进行设计，桩中心距设计为6m。设计抗滑桩总桩数为21根，分A型桩和B型桩两种。A型桩桩长18.0m，共8根；B型桩桩长17.0m，共13根。桩截面尺寸均为2m×2.5m，桩顶标高1812.5m-1816.0m，保证嵌入稳定岩层深度不小于桩长的1/3，按计算的最大剪力7624.8 kN，极限弯矩31500.4 kN.m控制配筋。1#10#桩布置于主滑段东侧管道后方， 11#21#桩布置于主滑段西侧管道后方，采用全埋式。具体设计详见滑坡治理工程平面布置图、抗滑桩立面图和抗滑桩桩身结构图。专心-专注-专业构 件截面尺寸（m×m）桩长（m）锚固深度（m）间距（m）数量（根）桩型A2×2.518.018×1/368桩型B2×2.517.017×1/36135.3.3 抗滑桩内力计算 采用m法进行计算（1）判别抗滑桩的类型 当h22.5时，抗滑桩属于刚性桩； 当h22.5时，抗滑桩属于弹性桩。 其中：桩的变形系数，以m-1计，其值为： （公式51）式中：m水平方向地基系数随深度而变化的比例系数（KN/m4），本滑坡取值为 13000 KN/m4。桩的正面计算宽度（m）；矩形桩=B+1，圆形桩= 0.9（B+1） ； E桩的弹性模量（kPa）；本次设计所有的抗滑桩采用C30混凝土。 kPa. I桩的截面惯性矩（），计算如下：抗滑桩的截面尺寸为2×2.5，桩的计算宽度Bp =2+1=3m。桩的截面惯性矩=×2×2.53=2.6m4。桩的变形系数 =（）=(13000×3÷(3×107)÷2.6)=0.219对于A型桩： h2=0.219×6=1.3142.5，故按刚性桩计算；对于B性状： h2=0.219×5.67=1.2412.5，故按刚性桩计算。（2） 滑动面以上桩身内力计算 滑动面以上桩所受的外力为滑坡推力和桩前抗力之差H，内力计算按悬臂桩法计算:锚固段顶点桩身弯矩、剪力为； （公式53）式中：z桩上外力的作用点到锚固点的距离（m）。根据表4-1中设桩处的剩余下滑力计算结果，抗滑桩结构按设桩处滑坡剩余下滑力设计，推力按三角形形分布进行设计。ExH1 Zx锚固点 桩受荷段所受的外力按三角形分布，受荷段桩身各点的弯矩和剪力按下式计算。 （公式54） （公式55）式中：y锚固点以上桩身该点距桩顶的距离； h1受荷段长度。（3）锚固段桩身内力计算桩两侧同深度处的弹性抗力系数相等，即A1=A2=A, 锚固段桩身位移y0和锚固段桩身转角按下式计算， （公式56） （公式57）得到了y0和可求得锚固段的内力，计算公式如下，当0yy0时变位： x=（y-y） （公式58）桩侧应力：y=（A1+my）(y0y) （公式59）剪力： y(2yy)y(3y2y) （公式510）弯矩： M=H（h0+y）BPA1y2(3y0y)BPmy3(2y0y) （公式511）当时变位： x=（y-y） （公式512）桩侧应力： y=（A1+my）(y0y) 剪力： my2(3y0-2y)BPA1+BPA2(yy0)2 （公式513）弯矩： M=H（h0+y）BPA1y2(3y0y)+BPA2(yy0)+BPmy3(y2y0) （公式514）式中：A滑面处的弹性抗力系数；m比例系数；H滑坡推力与剩余下滑力之差；h0H作用点距滑面的垂直距离；y滑面到计算点的距离。（4）桩侧支撑条件验算 （公式515）式中：地层土的容重，（KN/m3）； 地层土的内摩擦角，（°）； C地层土的内聚力（Kpa）； h地面距计算点的深度，（m）。5.3.4 抗滑桩内力结果 经过计算，最大剪力Qmax=7624.8 kN，最大极限弯矩Mmax=31500.4 kN.m5.3.5 抗滑桩的配筋设计 通过以上对抗滑桩的计算，按最大剪力Qmax=7624.8 kN，最大极限弯矩Mmax=31500.4 kN，按混凝土结构设计规范（GB50010-2002）对抗滑桩进行配筋设计。 为了方便施工，两种桩型都采用相同材料，材料及其所需的参数如下：抗滑桩采用C30混凝土，抗压强度设计值：C30混凝土抗拉强度设计值：；受力筋采用HRB400，强度设计值：fy=360N/mm2；箍筋采用HRB335，强度设计值：fyv=300N/mm2； 为了方便施工，两种桩型A、B采用相同尺寸，相同配筋： 桩的截面尺寸为b=2000mm, h=2500mm，取保护层厚度为100mm；则桩截面的有效高度：h0=h-100=2500-100=2400mm；（1）纵向受力筋设计弯矩设计值M=31500.4KNm截面抵抗矩系数计算如下：=M/(1fcbh02)=31500.4÷(1.0×14.3×2000×24002)×106=0.1910.3838故截面尺寸符合要求。相对受压区高度计算如下：=1-1-2 =1-1-2×0.191 =0.214配筋率计算如下：=（1fc/fy）=(0.214×1×14.3)/360=0.850.2（）故As=0.0085×2000×2400=40800(mm2)纵向受拉钢筋实配:靠山面选两排钢筋分别为，第一排30C32，采用钢筋束， 每束3根钢筋；第二排20C32，采用钢筋束，每束2根钢筋；离山面，30C25，采用钢筋束，每束3根钢筋实际.钢筋面积As= 54910.75(mm2)两侧构造筋选用10B25，钢筋布置参见附图。（2）箍筋设计剪力设计值Q=7624.8 kN复核截面尺寸0.25cfcbh0=0.25×1×14.3×2000×2400=17160KN7624.8 kN 故截面尺寸满足要求。验算可否按构造配箍0.7ftbh0=0.7×1.43×2000×2400=4804.8kN7624.8 kN 故需按计算配箍。配置箍筋(nAsv)/S(V-0.7ftbh0)/(1.25fyvh0)=(7624.8×103-0.7×1.43×2000×2400)/( 1.25×300×2400)=3.133选用5肢箍，箍筋直径用20mm，可得：n=5，Asv=3.14×102=314mm2解得：S500.44mm 结合计算结果及构造要求，取S=500mm。故实配箍筋为B20500。配筋图参 见附图。5.4排水工程设计5.4.1 排水工程设计标准地表排水工程设计降雨标准，采用暴雨重现期和降雨历时确定设计暴雨强度，设计暴雨重现期为30年一遇；根据水文计算，降雨历时标准采用30分钟。由暴雨重现期和降雨历时标准确定设计暴雨强度为60mm/h。5.4.2 水文、水力计算 1设计径流量地表水径流量按下式计算：式中：为设计地表水径流量； 为径流系数；为设计降雨强度；F为汇水面积。根据该滑坡区的情况，径流系数取0.5，设计降雨强度为60mm/h，汇水 面积F取0.055km2；经计算，地表水径流量:=0.278×0.5×60×0.055=为0.459m3/s。 2排水沟水力计算排水沟渠过水流量按下式计算：式中：为排水沟的过水流量；A为过水断面；V为沟渠水流的平均流速。初步设计截水沟断面为矩形，内断面尺寸0.6m×0.8m，采用浆砌片石砌筑；流速按曼宁公式计算,其中:n为粗糙系数，取0.025；R为水力半径,取0.48；I为水力坡降，取0.5%；经计算V=1.02m/s，则，排水沟过水流量=1.02×0.6×0.8=0.49m3/s，大于设计径流=0.46m3/s。因此，截水沟设计断面尺寸合理。（6）桩侧应力复核：Kpa桩侧应力符合要求。表五 各截面内力计算各截面内力计算yQM受荷段148.616.2-2194.4129.6-3437.4437.4-4777.61036.8-512152025-61749.63499.2-72381.45556.6-83110.48294.4-93936.611809.8-10486016200-115880.621562.2-126998.427993.6-138213.435591.4-149525.644452.8-151093554675-1612441.666355.22120锚固段1538075295.224082-2035.676664.823763-8836.870604.820244-14063.658171.213525-16756413803606-1595423207.2-9527-10697.67588.8-25848-26.8-579.2-4536 图八 桩的剪力计算图图九 桩的弯矩计算图图十 锚固段桩侧应力计算图5.2.5抗滑桩的结构设计5.2.5.1抗滑桩的纵向受拉钢筋的配置最大弯矩处，根据下面的计算公式： =77033.2×1.35×1.1=KN·m=0.0634<=0.55选用HRB335级钢筋 选取直径为32则主筋根数为：均大于0.2%和，均满足要求。5.2.5.2抗滑桩斜截面设计Vmax=39160-18190.65×5.971-1508.525×5.9712+338.5×5.9713=-KN >Vmax根据下面计算式计算：箍筋选HRB335级直径为18，采用三肢箍筋， 箍筋间距为：mm 取间距为100mm>,配筋率满足要求。5.3排水工程的计算与设计 从勘察资料可知，滑坡体的排水极不通畅，严重影响滑坡的稳定性，因此，治理设计拟采用以截排水沟为主要的排水措施，在滑坡后缘设置人字形截水沟，防止雨水沿山坡流入滑坡体。排水工程设计标准按滑坡地区暴雨降水量计算，取Sp=14.4mm/h。按室外排水设计规范相关规定，取径流系数=0.3。根据有关资料，确定汇水面积F=0.016km2,按下列计算设计频率地表水汇流量： =0.3×30×0.016=0.144m3/s式中：设计频率地表水汇流量(m3/s); 设计降雨强度（mm/h）; 径流系数； F汇水面积（km2）;求得频率地表水汇流量=0.144m3/s。渠道截面形式采用梯形，渠道选用M7.5浆砌片石，粗糙率n=0.02。最佳水力要素计算公式如下：=0.256m式中：水力最佳断面水深（m）;n渠床糙率；渠道设计流量（m3/s）;m渠道内边坡系数0.5；i渠底比降；水力最佳断面底宽(m)；水力最佳断面过水面积（m2）;水力最佳断面湿周（m）;水力最佳断面的水力半径（m/s）;水力最佳断面流速（m/s）;分别得到：=0.104m,=0.056m,=5.878m/s。根据排水与灌溉工程设计规范中的规定，排水沟设计水位应低于堤顶不少于0.2m。在考虑了足够的安全储备后，取h=0.4m，b=0.4m,m=0.5。截面面积A=0.24m2,湿周x=1.3m,水力半径R=0.185m。排水沟设计过流量按下式计算： 满足设计要求。式中： Q设计过流量；R水力半径（m）;i水力坡降：A过流断面面积（m2）;C流速系数（m/s）,采用满宁公式计算：n糙率。由于Q大于频率地表水汇流量=0.144m3/s,满足设计要求。
