边坡工程第十一章精选文档.ppt
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1、边坡工程第十一章本讲稿第一页,共四十六页11.1 概概 述述 o抗滑桩的作用抗滑桩的作用o抗滑桩的类型抗滑桩的类型 本讲稿第二页,共四十六页a)椅式;b)门式;c)排架式 本讲稿第三页,共四十六页本讲稿第四页,共四十六页各类桩型的特点及适用条件各类桩型的特点及适用条件 o木桩能就地取材、方便、易于施工,但桩长有木桩能就地取材、方便、易于施工,但桩长有限,桩身强度不高,一般用于浅层滑坡的治理、限,桩身强度不高,一般用于浅层滑坡的治理、临时工程或抢险工程。临时工程或抢险工程。o钢桩强度高,施工打入容易、快速,接长方便,钢桩强度高,施工打入容易、快速,接长方便,但受桩身断面尺寸限制,横向刚度较小,造
2、价但受桩身断面尺寸限制,横向刚度较小,造价偏高。偏高。o钢筋混凝土桩应用广泛,断面刚度大,抗弯能钢筋混凝土桩应用广泛,断面刚度大,抗弯能力高,施工方式多样,可打入、静压、机械钻力高,施工方式多样,可打入、静压、机械钻孔就地灌注和人工成孔就地灌注,其缺点是混孔就地灌注和人工成孔就地灌注,其缺点是混凝土抗拉能力有限。凝土抗拉能力有限。本讲稿第五页,共四十六页抗滑桩设计要求抗滑桩设计要求 提供的阻滑力要使整个滑坡体具有足够的稳定提供的阻滑力要使整个滑坡体具有足够的稳定性,保证坡体不从桩顶滑出,不从桩间挤出;性,保证坡体不从桩顶滑出,不从桩间挤出;桩身要有足够的强度和稳定性,即桩的断面要桩身要有足够的
3、强度和稳定性,即桩的断面要有足够的刚度,桩的应力和变形满足规定要求;有足够的刚度,桩的应力和变形满足规定要求;桩周的地基抗力和滑体的变形在容许范围内;桩周的地基抗力和滑体的变形在容许范围内;桩的埋深及锚固深度、桩间距、桩结构尺度和桩的埋深及锚固深度、桩间距、桩结构尺度和桩断面尺寸都比较适当,安全可靠,施工可行、桩断面尺寸都比较适当,安全可靠,施工可行、方便,造价较经济。方便,造价较经济。本讲稿第六页,共四十六页抗滑桩设计的基本内容抗滑桩设计的基本内容o桩群的平面布置,确定桩位、桩间距等平面尺度;桩群的平面布置,确定桩位、桩间距等平面尺度;o拟定桩型、桩埋深、桩长、桩断面尺寸;拟定桩型、桩埋深、
4、桩长、桩断面尺寸;o根据拟定的结构确定作用于抗滑桩上的力系;根据拟定的结构确定作用于抗滑桩上的力系;o确定桩的计算宽度,选定地基反力系数,进行桩的确定桩的计算宽度,选定地基反力系数,进行桩的受力和变形计算;受力和变形计算;o进行桩截面的配筋计算和一般的构造设计;进行桩截面的配筋计算和一般的构造设计;o提出施工技术要求,拟定施工方案,计算工程量,提出施工技术要求,拟定施工方案,计算工程量,编制概(预)算等。编制概(预)算等。本讲稿第七页,共四十六页抗滑桩设计计算步骤抗滑桩设计计算步骤 确定滑坡原因、性质、范围、厚度以及稳定状态、发展趋势。确定滑坡原因、性质、范围、厚度以及稳定状态、发展趋势。确定
5、滑面抗剪强度指标,计算滑坡推力。确定滑面抗剪强度指标,计算滑坡推力。根据地形、地质及施工条件等确定设桩的位置及范围。根据地形、地质及施工条件等确定设桩的位置及范围。拟定桩长、锚固深度、桩截面尺寸及桩间距。拟定桩长、锚固深度、桩截面尺寸及桩间距。确定桩的计算宽度,并根据滑体的地质性质,选定地基系数。确定桩的计算宽度,并根据滑体的地质性质,选定地基系数。计算桩的变形系数及计算深度,据以判断是按刚性桩还是按弹计算桩的变形系数及计算深度,据以判断是按刚性桩还是按弹性桩来设计。性桩来设计。本讲稿第八页,共四十六页抗滑桩设计计算步骤抗滑桩设计计算步骤计算桩身各截面的变位、内力及侧壁应力等,并计算确定最大计
6、算桩身各截面的变位、内力及侧壁应力等,并计算确定最大剪力、弯矩及其产生的部位。剪力、弯矩及其产生的部位。校核地基强度,并根据检验结果调整桩的埋深、截面尺寸或桩的校核地基强度,并根据检验结果调整桩的埋深、截面尺寸或桩的间距,直至符合要求为止。间距,直至符合要求为止。绘制桩身的剪力图和弯矩图。绘制桩身的剪力图和弯矩图。进行配筋设计。进行配筋设计。本讲稿第九页,共四十六页11.2 抗滑桩设计荷载的确定抗滑桩设计荷载的确定 o作用于抗滑桩上的力系主要有两大部分:作用于抗滑桩上的力系主要有两大部分:滑坡推力;桩周地层反力。滑坡推力;桩周地层反力。受荷段地层(滑体)抗力;受荷段地层(滑体)抗力;锚固段地层
7、抗力;锚固段地层抗力;桩侧摩阻力和粘着力;桩侧摩阻力和粘着力;桩底应力。桩底应力。o对有锚桩,还有锚杆或锚索系统对桩上部的横对有锚桩,还有锚杆或锚索系统对桩上部的横向拉力和压力。向拉力和压力。本讲稿第十页,共四十六页滑坡推力的确定滑坡推力的确定 o滑坡推力作用于滑面以上部分的桩背上,其方向假定与桩穿滑坡推力作用于滑面以上部分的桩背上,其方向假定与桩穿过滑面点处的切线方向平行。过滑面点处的切线方向平行。o采用不平衡推力法计算采用不平衡推力法计算o分布方式分布方式 对于液性指数小,刚度较大和较密实的滑坡体,从顶层至对于液性指数小,刚度较大和较密实的滑坡体,从顶层至底层的滑动速度常大体一致,假定推力
8、呈矩形;底层的滑动速度常大体一致,假定推力呈矩形;对于液性指数较大,刚度较小和密实度不均匀的塑性滑体,其靠对于液性指数较大,刚度较小和密实度不均匀的塑性滑体,其靠近滑面的滑动速度较大,而滑体表层的速度则较小,假定滑坡推近滑面的滑动速度较大,而滑体表层的速度则较小,假定滑坡推力图形呈三角形分布;力图形呈三角形分布;介于上述两者之间的情况可假定推力分布呈梯形。介于上述两者之间的情况可假定推力分布呈梯形。本讲稿第十一页,共四十六页地基反力的确定地基反力的确定 o当桩前土体不能保持稳定可能滑走时,不考虑桩前土体对桩的反力,仅考虑滑面当桩前土体不能保持稳定可能滑走时,不考虑桩前土体对桩的反力,仅考虑滑面
9、以下地基土对桩的反力,抗滑桩嵌固于滑面以下的地基中,相当于悬臂桩。以下地基土对桩的反力,抗滑桩嵌固于滑面以下的地基中,相当于悬臂桩。o当桩前土体能保持稳定,此时抗滑桩按所谓的当桩前土体能保持稳定,此时抗滑桩按所谓的“全埋式桩全埋式桩”考虑,可考虑,可将桩前土体的抗力作为外力考虑,仍可将桩看成悬臂桩考虑。将桩前土体的抗力作为外力考虑,仍可将桩看成悬臂桩考虑。本讲稿第十二页,共四十六页地基反力系数地基反力系数 o桩侧岩土体的弹性抗力系数简称为地基反力系数,是地基桩侧岩土体的弹性抗力系数简称为地基反力系数,是地基承受的侧压力与桩在该位置处产生的侧向位移的比值。即承受的侧压力与桩在该位置处产生的侧向位
10、移的比值。即单位土体或岩体在弹性限度内产生单位压缩变形时所需施单位土体或岩体在弹性限度内产生单位压缩变形时所需施加于其单位面积上的力。加于其单位面积上的力。o目前常采用的有三种假设:目前常采用的有三种假设:假设地基系数不随深度而变化,即地基系数为常数的假设地基系数不随深度而变化,即地基系数为常数的K法;法;假定地基系数随深度而呈直线变化的假定地基系数随深度而呈直线变化的m法;法;地基反力系数沿深度按凸抛物线增大的地基反力系数沿深度按凸抛物线增大的C法。法。本讲稿第十三页,共四十六页 地基土为多层土时,采用按层厚以等面积加权求平均的方法求算地基土为多层土时,采用按层厚以等面积加权求平均的方法求算
11、地基反力系数。地基反力系数。地基土为地基土为2层时层时 地基土为地基土为3层时层时 采用采用 C 法时,地基反力系数式为法时,地基反力系数式为 本讲稿第十四页,共四十六页11.3 抗滑桩的计算方法抗滑桩的计算方法o刚性桩与弹性桩的区分刚性桩与弹性桩的区分 刚性桩:抗滑桩受到滑坡推力后,桩的位置发生了偏离,但桩刚性桩:抗滑桩受到滑坡推力后,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轴线仍保持原有线型,变形是由于桩周土的变形所致 。弹性桩:桩的位置和桩轴线同时发生改变,桩轴线和桩周土同时弹性桩:桩的位置和桩轴线同时发生改变,桩轴线和桩周土同时发生变形。发生变形。o当抗滑
12、桩埋入稳定地层内的计算深度为某一临界值时,可视桩的当抗滑桩埋入稳定地层内的计算深度为某一临界值时,可视桩的刚度为无穷大,桩的侧向极限承载力仅取决于桩周土的弹性抗力刚度为无穷大,桩的侧向极限承载力仅取决于桩周土的弹性抗力大小。这个临界值就是判断刚性桩或弹性桩的标准。大小。这个临界值就是判断刚性桩或弹性桩的标准。本讲稿第十五页,共四十六页刚性桩与弹性桩的区分刚性桩与弹性桩的区分当采用当采用m法时法时 当采用当采用K法时法时 桩的变形系数桩的变形系数 KHK法的侧向地基系数;法的侧向地基系数;BP桩的正面计算宽度;桩的正面计算宽度;mHm法的地基系数的比例系数;法的地基系数的比例系数;E,I桩的弹性
13、模量和截面惯性矩。桩的弹性模量和截面惯性矩。l2 桩的锚固深度桩的锚固深度 本讲稿第十六页,共四十六页刚性桩的计算刚性桩的计算 o计算简化计算简化 把滑面以上抗滑桩受荷载段上所有的力均把滑面以上抗滑桩受荷载段上所有的力均当作外力,桩前的滑体抗力按其大小从外荷载当作外力,桩前的滑体抗力按其大小从外荷载中减去,对滑面以下的桩段取脱离体,滑面以中减去,对滑面以下的桩段取脱离体,滑面以上的外荷载对滑面处桩截面产生弯矩和剪力。上的外荷载对滑面处桩截面产生弯矩和剪力。滑面下桩周土的侧向应力和土的抗力可由脱离滑面下桩周土的侧向应力和土的抗力可由脱离体的平衡而求得,并进而计算桩的内力。体的平衡而求得,并进而计
14、算桩的内力。本讲稿第十七页,共四十六页地基土为单一土层时地基土为单一土层时 o滑面以下为同一滑面以下为同一m值,桩值,桩底自由,滑面处的弹性抗底自由,滑面处的弹性抗力系数分别为力系数分别为A1、A2,H为滑坡推力与剩余抗滑力为滑坡推力与剩余抗滑力之差,之差,x为下部桩段转动为下部桩段转动轴心距滑面的距离,轴心距滑面的距离,为为旋转角,旋转角,l0为滑坡推力至为滑坡推力至滑面的距离。滑面的距离。本讲稿第十八页,共四十六页桩桩身身变变位:位:桩侧应桩侧应力:力:当当 时:时:桩身剪力桩身剪力:桩身弯矩:桩身弯矩:本讲稿第十九页,共四十六页当当 时:时:桩桩身身变变位:位:桩侧应桩侧应力:力:桩身剪
15、力桩身剪力:桩身弯矩:桩身弯矩:本讲稿第二十页,共四十六页根据静力平衡条件根据静力平衡条件H=0和和 M=0可解得:可解得:令令所以所以本讲稿第二十一页,共四十六页弹性桩的计算弹性桩的计算 本讲稿第二十二页,共四十六页m法法 桩顶受水平载荷的挠曲线微分方程为桩顶受水平载荷的挠曲线微分方程为 EI桩的抗弯刚度桩的抗弯刚度BP桩的计算宽度桩的计算宽度 采用幂级数的解法解微分方程,整理后有采用幂级数的解法解微分方程,整理后有 本讲稿第二十三页,共四十六页yx,x,Mx,Qx分别为锚固段桩身任意截面的位移、转角、弯矩和剪力;分别为锚固段桩身任意截面的位移、转角、弯矩和剪力;y0,0,M0,Q0分别为滑
16、面处桩的位移、转角、弯矩和剪力;分别为滑面处桩的位移、转角、弯矩和剪力;Ai,Bi,Ci,Di 随桩的换算深度随桩的换算深度l=x而变化的而变化的m法的影响函数值;法的影响函数值;x滑面处以下锚固段计算断面的深度。滑面处以下锚固段计算断面的深度。本讲稿第二十四页,共四十六页当桩底为固定端时,有当桩底为固定端时,有yB=0,B=0,MB0,QB0。当桩底为铰接端时,有当桩底为铰接端时,有yB=0,B 0,MB=0,QB0。本讲稿第二十五页,共四十六页当桩底为自由端时,有当桩底为自由端时,有yB 0,B 0,MB0,QB0。将上述各种边界条件下相应的将上述各种边界条件下相应的y0、0代入式方程中,
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