《抗滑桩工程》PPT课件.ppt

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1、抗滑桩工程抗滑桩工程汪洋汪洋中国地质大学工程学院中国地质大学工程学院抗滑桩工程抗滑桩工程 一、抗滑桩类型和特点一、抗滑桩类型和特点 二、抗滑桩设计计算二、抗滑桩设计计算一、抗滑桩类型和特点一、抗滑桩类型和特点 （一）抗滑桩概念（一）抗滑桩概念 （二）抗滑桩类型（二）抗滑桩类型 （三）抗滑桩特点（三）抗滑桩特点抗滑桩是防治滑坡的一种工程建筑物，设于滑坡的抗滑桩是防治滑坡的一种工程建筑物，设于滑坡的适当部位，一般完全埋置地面下，有时也可露出地适当部位，一般完全埋置地面下，有时也可露出地面，桩的面，桩的下段均必须埋置在滑动面以下稳定地层下段均必须埋置在滑动面以下稳定地层的的一定深度。一定深度。（一）

2、抗滑桩概念（一）抗滑桩概念（一）抗滑桩概念（一）抗滑桩概念（一）抗滑桩概念（一）抗滑桩概念（一）抗滑桩概念（一）抗滑桩概念（一）抗滑桩概念（一）抗滑桩概念（一）抗滑桩概念（一）抗滑桩概念（一）抗滑桩概念（一）抗滑桩概念（一）抗滑桩概念（一）抗滑桩概念（一）抗滑桩概念（一）抗滑桩概念（一）抗滑桩概念（一）抗滑桩概念施工方式打入桩钻孔桩挖孔桩截面形态圆形桩管形桩矩形桩材 料木桩钢桩钢混桩刚 度刚性桩弹性桩结构形式排式单桩承台桩排架桩尺 寸常规桩微型桩（二）抗滑桩类型（二）抗滑桩类型（二）抗滑桩类型（二）抗滑桩类型（二）抗滑桩类型（二）抗滑桩类型抗滑桩形式及其布置抗滑桩形式及其布置圆桩圆桩矩形桩矩形

3、桩板桩板桩（二）抗滑桩类型（二）抗滑桩类型1 1、抗滑能力强，在滑坡推力大、滑动带深的情况下，能够、抗滑能力强，在滑坡推力大、滑动带深的情况下，能够克服抗滑挡土墙难以克服的困难。克服抗滑挡土墙难以克服的困难。2 2、桩位灵活，可以设在滑坡体中最有利抗滑的部位，可、桩位灵活，可以设在滑坡体中最有利抗滑的部位，可 以单独使用，也能与其它建筑物配合使用。以单独使用，也能与其它建筑物配合使用。3 3、可以沿桩长根据弯矩大小合理地布置钢筋（优于管形桩、可以沿桩长根据弯矩大小合理地布置钢筋（优于管形桩、打入桩）。打入桩）。4 4、施工方便，设备简单。采用混凝土或少量钢筋混凝土护、施工方便，设备简单。采用混

4、凝土或少量钢筋混凝土护壁，安全、可靠。壁，安全、可靠。5 5、间隔开挖桩孔，不易恶化滑坡状态，利于整治在活动中、间隔开挖桩孔，不易恶化滑坡状态，利于整治在活动中的滑坡，利于抢修工程。的滑坡，利于抢修工程。6 6、通过开挖桩孔，能够直接校核地质情况，进而可以检验、通过开挖桩孔，能够直接校核地质情况，进而可以检验和修改原来的设计，使之更切合实际，发现问题，易于补救和修改原来的设计，使之更切合实际，发现问题，易于补救。（三）抗滑桩特点（三）抗滑桩特点二、抗滑桩设计计算二、抗滑桩设计计算 （一）抗滑桩设计与计算步骤（一）抗滑桩设计与计算步骤 （二）滑坡推力与地基反力（二）滑坡推力与地基反力 （三）抗滑

5、桩的布设（三）抗滑桩的布设 （四）抗滑桩的内力计算（四）抗滑桩的内力计算 （五）抗滑桩的结构设计（五）抗滑桩的结构设计（一）（一）抗滑抗滑桩设桩设计与计与计算计算步骤步骤（二）滑坡推力与地基反力（二）滑坡推力与地基反力 1 1、滑坡推力计算、滑坡推力计算 2 2、地基反力计算、地基反力计算大小：作用在桩（单根桩）上的推力应为大小：作用在桩（单根桩）上的推力应为E*SE*S。1 1、滑坡推力计算、滑坡推力计算sss滑坡推力为单位宽滑坡推力为单位宽度滑体的推力度滑体的推力分布形式分布形式 （1 1）对于液性指数小，刚度较大和较密实的滑坡）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

6、速度常大体一致，假定滑面体，从顶层至底层的滑动速度常大体一致，假定滑面上桩背的上桩背的滑坡推力分布图形呈矩形滑坡推力分布图形呈矩形；（2 2）对于液性指数较大，刚度较小和密实度不均）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，假定滑面以上桩背的表层的速度则较小，假定滑面以上桩背的滑坡推力图滑坡推力图形呈三角形分布形呈三角形分布；（3 3）介于上述两者之间的情况可假定桩背）介于上述两者之间的情况可假定桩背推力分推力分布呈梯形。布呈梯形。1 1、滑坡推力计算、滑坡推力计算 根据设桩的位置及桩前滑

7、坡体的稳定情况，抗滑桩可根据设桩的位置及桩前滑坡体的稳定情况，抗滑桩可分为分为悬臂式悬臂式和和全埋式全埋式两种。两种。当桩前滑坡体不能保持稳定可能滑走的情况下，抗滑当桩前滑坡体不能保持稳定可能滑走的情况下，抗滑桩应按桩应按悬臂式桩悬臂式桩考虑；而当桩前滑坡体能保持稳定，抗滑考虑；而当桩前滑坡体能保持稳定，抗滑桩将按桩将按全埋式桩全埋式桩考虑。考虑。2 2、地基反力计算、地基反力计算式中：式中：m m地基系数随深度变化的比例系数；地基系数随深度变化的比例系数；n n随岩土类别变化的常数，如随岩土类别变化的常数，如0 0、0.50.5 x x嵌固段距滑带深度嵌固段距滑带深度(m)(m)；x x。与

8、岩土类别有关的常数与岩土类别有关的常数(m)(m)。2 2、地基反力计算、地基反力计算地基反力系数地基反力系数 桩侧岩土体的弹性抗力系数简称为地基反力系数，桩侧岩土体的弹性抗力系数简称为地基反力系数，是是地基承受的侧压力地基承受的侧压力(应力应力)与桩在该位置处产生的与桩在该位置处产生的侧向侧向位移位移的比值。也即单位土体或岩体在弹性限度内产生单的比值。也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加于其单位面积上的力。位压缩变形时所需施加于其单位面积上的力。地基弹性抗力系数地基弹性抗力系数 2 2、地基反力计算、地基反力计算地基弹性抗力系数地基弹性抗力系数地基系数的几种分布模式地基系

9、数的几种分布模式 2 2、地基反力计算、地基反力计算 K K 法。地基系数为常数法。地基系数为常数k k，即，即n=0n=0。滑床为较完整的岩质和。滑床为较完整的岩质和硬粘土层。硬粘土层。地基弹性抗力系数地基弹性抗力系数 2 2、地基反力计算、地基反力计算 m m 法。地基系数随深度呈线性增加，即法。地基系数随深度呈线性增加，即n=1n=1。一般地，简化。一般地，简化为为 k=mx k=mx。滑床为硬塑半坚硬的砂粘土、碎石土或风化破碎。滑床为硬塑半坚硬的砂粘土、碎石土或风化破碎成土状的软质岩层。成土状的软质岩层。地基弹性抗力系数地基弹性抗力系数 2 2、地基反力计算、地基反力计算 C C法。法

10、。当当 时时，K K值值随深度随深度为为外凸的抛物外凸的抛物线变线变化，我化，我国公路部国公路部门门用用试桩试桩的的实测资实测资料，反算求得料，反算求得值值在在0.50.5、0.60.6之之间间，建建议议采用采用0.50.5。通常按。通常按这这种种规规律律变变化的化的计计算方法，称算方法，称为为“C C”法法地基弹性抗力系数地基弹性抗力系数2 2、地基反力计算、地基反力计算注：一般情况，注：一般情况，注：一般情况，注：一般情况，KH=(0KH=(0KH=(0KH=(06 6 6 60 0 0 08)Kv8)Kv8)Kv8)Kv；岩层为厚层或块状整体时，；岩层为厚层或块状整体时，；岩层为厚层或块

11、状整体时，；岩层为厚层或块状整体时，K K K KH H H H=K=K=K=Kv v v v数据来源于边坡工程处治技术数据来源于边坡工程处治技术 2 2、地基反力计算、地基反力计算C C C C为地基反力系数的比例系数，为地基反力系数的比例系数，为地基反力系数的比例系数，为地基反力系数的比例系数，x x x x为深度。为深度。为深度。为深度。当采用当采用当采用当采用C C C C法时，地基反力系数式：法时，地基反力系数式：法时，地基反力系数式：法时，地基反力系数式：注：注：注：注：yy0 0 为桩在地面处的水平位移允许值。为桩在地面处的水平位移允许值。为桩在地面处的水平位移允许值。为桩在地面

12、处的水平位移允许值。数据来源于边坡工程处治技术数据来源于边坡工程处治技术 2 2、地基反力计算、地基反力计算数据来源于数据来源于滑坡防治工程设计与施工技术规范滑坡防治工程设计与施工技术规范DZ/T02192006 2 2、地基反力计算、地基反力计算数据来源于数据来源于滑坡防治工程设计与施工技术规范滑坡防治工程设计与施工技术规范DZ/T02192006 2 2、地基反力计算、地基反力计算数据来源于数据来源于滑坡防治工程设计与施工技术规范滑坡防治工程设计与施工技术规范DZ/T02192006 2 2、地基反力计算、地基反力计算数据来源于数据来源于滑坡防治工程设计与施工技术规范滑坡防治工程设计与施工

13、技术规范DZ/T02192006 （三）抗滑桩的布设（三）抗滑桩的布设 1 1、抗滑桩的平面位置、抗滑桩的平面位置 2 2、抗滑桩的间距、抗滑桩的间距 3 3、抗滑桩的长度、抗滑桩的长度 4 4、抗滑桩桩型、抗滑桩桩型1 1、抗滑桩的平面位置、抗滑桩的平面位置1 1、抗滑桩的平面位置、抗滑桩的平面位置1 1、抗滑桩的平面位置、抗滑桩的平面位置1 1、抗滑桩的平面位置、抗滑桩的平面位置1 1、抗滑桩的平面位置、抗滑桩的平面位置 对滑坡治理工程，抗滑桩原则上布置在对滑坡治理工程，抗滑桩原则上布置在滑体下前滑体下前缘缘，即在，即在滑动面平缓、滑体厚度较小滑动面平缓、滑体厚度较小、锚固段地质条锚固段地

14、质条件件较好的地方，同时也要考虑到施工的方便。较好的地方，同时也要考虑到施工的方便。对地质条件简单的中小型滑坡，一般在滑体前缘对地质条件简单的中小型滑坡，一般在滑体前缘布设一排抗滑桩，桩排方向应与滑体垂直或近垂直。布设一排抗滑桩，桩排方向应与滑体垂直或近垂直。对于轴向很长的多级滑动或推力很大的滑坡，可对于轴向很长的多级滑动或推力很大的滑坡，可考虑将抗滑桩布置成两排或多排，进行分级处治，分考虑将抗滑桩布置成两排或多排，进行分级处治，分级承担滑坡推力；也可考虑在抗滑地带集中布置级承担滑坡推力；也可考虑在抗滑地带集中布置2 23 3排、平面上呈品字形或梅花形的抗滑桩或抗滑排架。排、平面上呈品字形或梅

15、花形的抗滑桩或抗滑排架。1 1、抗滑桩的平面位置、抗滑桩的平面位置 2 2、抗滑桩的间距、抗滑桩的间距 合适的桩间距应该使合适的桩间距应该使桩间滑体桩间滑体具有足够的稳具有足够的稳定性，在下滑力作用下不致从桩间挤出。定性，在下滑力作用下不致从桩间挤出。一般采一般采用的间距为用的间距为6 610m10m。当桩间采用了结构连接来阻止桩间楔形土体当桩间采用了结构连接来阻止桩间楔形土体的挤出，则桩间距完全决定于的挤出，则桩间距完全决定于抗滑桩的抗滑力抗滑桩的抗滑力和和桩间滑体的桩间滑体的下滑力下滑力。2 2、抗滑桩的间距、抗滑桩的间距 锚固长度与滑床地层强度、滑坡推力大小、抗滑桩间锚固长度与滑床地层强

16、度、滑坡推力大小、抗滑桩间距、截面和刚度有关，也与是否考虑桩前滑体抗体力有距、截面和刚度有关，也与是否考虑桩前滑体抗体力有关。关。锚固段过短锚固段过短，稳定性差，稳定性差，锚固段过长锚固段过长，施工困难，施工困难，且不经济。且不经济。非锚固长度与设桩位置与滑体厚度、滑体物质成分、非锚固长度与设桩位置与滑体厚度、滑体物质成分、含水量有关。非锚固段含水量有关。非锚固段长度过短长度过短，滑体可能越顶而过；，滑体可能越顶而过；非锚固段过长非锚固段过长，桩身弯矩很大，受力条件恶化，易造成，桩身弯矩很大，受力条件恶化，易造成桩位移太大，而引起滑坡治理工程失败。桩位移太大，而引起滑坡治理工程失败。3 3、抗

17、滑桩的长度、抗滑桩的长度抗滑桩长度由两部分组成，即滑抗滑桩长度由两部分组成，即滑动面以下的动面以下的锚固长度锚固长度和滑动面以和滑动面以上直接承受滑坡推力的上直接承受滑坡推力的非锚固长非锚固长度度。对于土层或软质对于土层或软质岩层，锚固长度与非岩层，锚固长度与非锚固长度之比为锚固长度之比为1 1：2 2到到1 1：1 1比较合适比较合适，对，对于完整而坚硬的岩层，于完整而坚硬的岩层，可采用可采用1 1：3 3 抗滑桩长度宜小抗滑桩长度宜小于于35m35m，当滑带埋深大，当滑带埋深大于于25m25m时，是否采用抗时，是否采用抗滑桩应充分论证其可滑桩应充分论证其可行性。行性。3 3、抗滑桩的长度、

18、抗滑桩的长度 锚固长度：原则上由桩的锚固段传递到滑面以下地层锚固长度：原则上由桩的锚固段传递到滑面以下地层的的侧向压应力不得大于该地层的容许侧向抗压强度侧向压应力不得大于该地层的容许侧向抗压强度、桩基、桩基底的底的压应力不得大于地基的容许承载力来确定压应力不得大于地基的容许承载力来确定。当锚固段地层为土层及严重风化破碎岩层时，桩身对当锚固段地层为土层及严重风化破碎岩层时，桩身对地层的侧压力应符合下列条件：地层的侧压力应符合下列条件：3 3、抗滑桩的长度、抗滑桩的长度 桩身对地层的侧压应力，桩身对地层的侧压应力，桩身对地层的侧压应力，桩身对地层的侧压应力，kPakPa；2 折减系数，取决于土体结

19、构特征和力学强度参数的精折减系数，取决于土体结构特征和力学强度参数的精度度,宜取值宜取值宜取值宜取值0.51.00.51.0p桩前岩土体作用于桩身的被动土压应力桩前岩土体作用于桩身的被动土压应力(kPa)；a桩后岩土体作用于桩身的主动土压应力桩后岩土体作用于桩身的主动土压应力(kPa)；当锚固段地层为土层及严重风化破碎岩层时，桩身对地层当锚固段地层为土层及严重风化破碎岩层时，桩身对地层的侧压力应符合下列条件：的侧压力应符合下列条件：3 3、抗滑桩的长度、抗滑桩的长度 锚固长度：原则上由桩的锚固段传递到滑面以下地层锚固长度：原则上由桩的锚固段传递到滑面以下地层的的侧向压应力不得大于该地层的容许侧

20、向抗压强度侧向压应力不得大于该地层的容许侧向抗压强度、桩基、桩基底的底的压应力不得大于地基的容许承载力来确定压应力不得大于地基的容许承载力来确定。当锚固段地层为比较完整的岩质、半岩质地层时，桩当锚固段地层为比较完整的岩质、半岩质地层时，桩身对围岩的侧向压应力应符合下列条件：身对围岩的侧向压应力应符合下列条件：3 3、抗滑桩的长度、抗滑桩的长度 桩身对地层的侧压应力，桩身对地层的侧压应力，kPakPa；1 折减系数，取决于岩土体裂隙、风化及软化程度，沿水平方向的差异性等，一般为0.10.5 R岩石单轴抗压极限强度(kPa)抗滑桩的桩型有抗滑桩的桩型有钢筋混凝土桩和钢管桩、钢筋混凝土桩和钢管桩、H

21、 H型钢桩型钢桩等，等，最常用的是最常用的是钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩 抗钢筋混凝土桩是抗滑桩用得最多的桩型，其断面形抗钢筋混凝土桩是抗滑桩用得最多的桩型，其断面形式主要有式主要有圆形和矩形，一般采用矩形断面圆形和矩形，一般采用矩形断面。圆形断面可机械钻孔成桩，也可人工挖孔成桩，桩径圆形断面可机械钻孔成桩，也可人工挖孔成桩，桩径根据滑坡推力和桩间距而定，从根据滑坡推力和桩间距而定，从60060020002000，最大可，最大可达达45004500。矩形断面可充分发挥其抗弯刚度大的优点，适用于滑矩形断面可充分发挥其抗弯刚度大的优点，适用于滑坡推力较大，需要较大刚度的地方。一般为人工成孔抗滑坡推力较

22、大，需要较大刚度的地方。一般为人工成孔抗滑桩。桩。4 4、抗滑桩桩型、抗滑桩桩型矩形断面尺寸矩形断面尺寸bh bh 可以为：可以为：0.81.2m0.81.2m，1.21.5m1.21.5m，1.21.8m1.21.8m，1.22.0m1.22.0m，1.51.75m1.51.75m，1.52m1.52m，1.52.2m1.52.2m，1.52.5m1.52.5m，1.52.75m1.52.75m，1.82.6m1.82.6m，1.752.5m1.752.5m，1.753.0m1.753.0m，1.82.6m1.82.6m，2.02.5m2.02.5m，2.03.0m2.03.0m，2.03.

23、5m2.03.5m，3.04.0m3.04.0m，3.04.5m3.04.5m。其中用到最多的截面尺寸为其中用到最多的截面尺寸为1.52m1.52m，1.52.5m1.52.5m，2.03.0m 2.03.0m4 4、抗滑桩桩型、抗滑桩桩型 （四）抗滑桩的内力计算（四）抗滑桩的内力计算 1 1、刚性桩与弹性桩、刚性桩与弹性桩 2 2、刚性桩内力计算、刚性桩内力计算 3 3、弹性桩内力计算、弹性桩内力计算 4 4、地基校核、地基校核 抗滑桩受到滑坡推力抗滑桩受到滑坡推力后，将产生一定的变形。后，将产生一定的变形。根据桩和桩周土的性质和根据桩和桩周土的性质和桩的几何性质，其桩的几何性质，其变形有变

24、形有两种情形两种情形：（1 1）桩的位置发生了桩的位置发生了偏离，但桩轴线仍保持原偏离，但桩轴线仍保持原有线型，变形是由于桩周有线型，变形是由于桩周土的变形所致，桩如刚体土的变形所致，桩如刚体一样，仅发生了转动，故一样，仅发生了转动，故称其为刚性桩。称其为刚性桩。（2 2）桩的位置和桩轴）桩的位置和桩轴线同时发生改变，即桩轴线同时发生改变，即桩轴线和桩周土同时发生变形，线和桩周土同时发生变形，称为弹性桩。称为弹性桩。1 1、刚性桩与弹性桩、刚性桩与弹性桩刚性桩与弹性桩的判刚性桩与弹性桩的判断：断：当抗滑桩埋入稳当抗滑桩埋入稳定地层内的计算深度定地层内的计算深度为为某一临界值时某一临界值时，可，

25、可视桩的刚度为无穷大，视桩的刚度为无穷大，桩的侧向极限承载力桩的侧向极限承载力仅取决于桩周土的弹仅取决于桩周土的弹性抗力大小。工程中性抗力大小。工程中就把这个临界值作为就把这个临界值作为判断刚性桩或弹性桩判断刚性桩或弹性桩的标准。的标准。1 1、刚性桩与弹性桩、刚性桩与弹性桩临界值规定如下：临界值规定如下：按按K法计算，法计算，10时，抗滑桩属刚性桩；时，抗滑桩属刚性桩；10时，抗滑桩属弹性桩。时，抗滑桩属弹性桩。（l2为锚固深度）为锚固深度）按按m法计算，法计算，25时，抗滑桩属刚性桩；时，抗滑桩属刚性桩；25时，抗滑桩属弹性桩。时，抗滑桩属弹性桩。式中，式中，、均定义为桩的变形系数，分别按

26、下式计算：均定义为桩的变形系数，分别按下式计算：式中：式中：KHK法的侧向地基系数，法的侧向地基系数，kNm3；BP桩的正面计算宽度，桩的正面计算宽度，m；mHm法的地基系数的比例系数，法的地基系数的比例系数，kNm4；E、I桩的弹性模量，桩的弹性模量，kPa，桩的截面惯性矩，桩的截面惯性矩，m4。1 1、刚性桩与弹性桩、刚性桩与弹性桩 为了简化计算，即将空间受力状态简化为平面问为了简化计算，即将空间受力状态简化为平面问题，考虑到桩截面形式的影响，将桩宽题，考虑到桩截面形式的影响，将桩宽(或桩径或桩径)换算换算成相当于实际工作条件下的矩形桩宽度成相当于实际工作条件下的矩形桩宽度BpBp称为桩的

27、计称为桩的计算宽度。算宽度。对于正面边长对于正面边长b大于或等于大于或等于lm的矩形桩和桩径的矩形桩和桩径d大大于或等于于或等于lm的圆形桩，其计算宽度为：的圆形桩，其计算宽度为：1 1、刚性桩与弹性桩、刚性桩与弹性桩对于矩形桩对于矩形桩对于圆形桩对于圆形桩2 2、刚性桩内力计算、刚性桩内力计算刚性桩的计算方法较多，目前常用是悬臂桩法：刚性桩的计算方法较多，目前常用是悬臂桩法：（1 1）滑面以上抗滑桩受荷段上所有的力均当做）滑面以上抗滑桩受荷段上所有的力均当做外荷载外荷载看看待，桩前的滑体抗力按其大小从外荷载中予以折减，将待，桩前的滑体抗力按其大小从外荷载中予以折减，将滑坡推力和桩前滑面以上的

28、抗力折算成在滑面上作用的滑坡推力和桩前滑面以上的抗力折算成在滑面上作用的弯矩和剪力并作为外荷载。弯矩和剪力并作为外荷载。（2 2）抗滑桩的锚固段，则把桩周岩土视为弹性体）抗滑桩的锚固段，则把桩周岩土视为弹性体计算侧计算侧向应力和岩土抗力向应力和岩土抗力，从而计算桩的内力。，从而计算桩的内力。转动轴心求解转动轴心求解内力计算内力计算两个关键问题两个关键问题2 2、刚性桩内力计算、刚性桩内力计算转动轴心求解转动轴心求解 地基土为单一土层时，如图所示，滑面以下为同一地基土为单一土层时，如图所示，滑面以下为同一m m值，值，桩底自由，滑面处的弹性抗力系数分别为桩底自由，滑面处的弹性抗力系数分别为A A

29、、AA，y y0 0为下部为下部桩段桩段转动轴心转动轴心距滑面的距离。距滑面的距离。2 2、刚性桩内力计算、刚性桩内力计算转动轴心求解转动轴心求解根据静力平衡条件，水平方向的合力为根据静力平衡条件，水平方向的合力为0 0得：得：2 2、刚性桩内力计算、刚性桩内力计算转动轴心求解转动轴心求解2 2、刚性桩内力计算、刚性桩内力计算转动轴心求解转动轴心求解根据静力平衡条件，以抗滑桩的底部为支点，合力矩为根据静力平衡条件，以抗滑桩的底部为支点，合力矩为0 0得：得：2 2、刚性桩内力计算、刚性桩内力计算转动轴心求解转动轴心求解等式左右两边同时除以等式左右两边同时除以令令2 2、刚性桩内力计算、刚性桩内

30、力计算内力计算内力计算剪力计算剪力计算2 2、刚性桩内力计算、刚性桩内力计算内力计算内力计算弯矩计算弯矩计算 3 3、弹性桩内力计算弹性桩内力计算 （1 1）弹性桩内力计算步骤）弹性桩内力计算步骤 （2 2）“m”m”法法 （3 3）“K”K”法法（1 1）将滑面以上抗滑桩受荷段）将滑面以上抗滑桩受荷段上所有作用力均当做上所有作用力均当做外荷载外荷载；（2 2）根据桩周地层的性质确定）根据桩周地层的性质确定弹性抗力系数（即地基系数），弹性抗力系数（即地基系数），建立桩的建立桩的挠曲微分方程式挠曲微分方程式；（3 3）通过）通过数学求解数学求解可得滑面以可得滑面以下桩身任一截面的变位和内力计下桩

31、身任一截面的变位和内力计算的一般表达式；算的一般表达式；（4 4）根据桩底）根据桩底边界条件边界条件计算出计算出滑面处的位移和转角；滑面处的位移和转角；（5 5）计算桩身任一深度处的）计算桩身任一深度处的变变位和内力位和内力。（1 1）弹性桩内力计算步骤）弹性桩内力计算步骤 根据文克勒（根据文克勒（WinklerWinkler）地）地基梁模型得到桩受水平荷载作用基梁模型得到桩受水平荷载作用时的桩的挠曲微分方程：时的桩的挠曲微分方程：（2 2）“m”“m”法法式中：式中：EIEI桩的抗弯刚度；桩的抗弯刚度；B BP P桩的计算宽度。桩的计算宽度。上式为四阶线性变系数齐次微分方程，采用幂上式为四阶

32、线性变系数齐次微分方程，采用幂级数的解法级数的解法（2 2）“m”“m”法法式中：式中：xy、y、My、Qy分别为锚分别为锚固段桩身任意截面的位移固段桩身任意截面的位移(m)(m)、转角、转角(rad)(rad)、矩、矩(kNm)(kNm)和剪力和剪力(kN)(kN)；xA、A、MA、QA分别为滑分别为滑面处桩的位移面处桩的位移(m)(m)、转角、转角(rad)(rad)、弯矩、弯矩(kNm)(kNm)和剪力和剪力(kN)(kN)；Ai、Bi、Ci、Di随桩的换算随桩的换算深度深度h2而变化的而变化的“m”“m”法的影响函数值法的影响函数值,需查表；需查表；E E 混凝土的弹性模量，混凝土的弹

33、性模量，t/mt/m2 2；I I 桩的截面惯性矩，桩的截面惯性矩，m m4 4；桩的变形系数，桩的变形系数，m m-1-1。（2 2）“m”“m”法法 上式为上式为“m”“m”法法计算桩的一般表达式计算桩的一般表达式。计算时必。计算时必须先求得滑动面处的须先求得滑动面处的xA 和和A ，才能求出桩身任一，才能求出桩身任一截面处的位移、转角、弯矩和剪力，地基土对该截截面处的位移、转角、弯矩和剪力，地基土对该截面的侧向应力。面的侧向应力。xA 和和A一般应根据一般应根据桩底的边界条件桩底的边界条件来确定。来确定。（2 2）“m”“m”法法 当桩底为当桩底为固定端固定端时，有时，有x xB B=0

34、=0，B=0=0，M MB B00，Q QB B00。将边界条件代入。将边界条件代入“m”“m”法计算桩的一般表达式，联立求法计算桩的一般表达式，联立求解得：解得：（2 2）“m”“m”法法 当桩底为当桩底为铰支端铰支端时，有时，有x xB B=0=0，M MB B=0=0，B00，Q QB B0 0。将边界条件代。将边界条件代入入“m”“m”法计算桩的一般表达式，联立法计算桩的一般表达式，联立求解得：求解得：（2 2）“m”“m”法法 当桩底为自由端时，有当桩底为自由端时，有M MB B=0=0，Q QB B=0=0，x xB B00，B00。将边界条件代入。将边界条件代入“m”“m”法计算

35、桩的一般表达式，联立求法计算桩的一般表达式，联立求解得：解得：（2 2）“m”“m”法法（2 2）“m”“m”法法 根据文克勒（根据文克勒（WinklerWinkler）地）地基梁模型得到桩受水平荷载作用基梁模型得到桩受水平荷载作用时的桩的挠曲微分方程：时的桩的挠曲微分方程：（3 3）“K”“K”法法式中：式中：EIEI桩的抗弯刚度；桩的抗弯刚度；B BP P桩的计算宽度。桩的计算宽度。上式为四阶线性变系数齐次微分方程，采用幂上式为四阶线性变系数齐次微分方程，采用幂级数的解法级数的解法引入变形系数引入变形系数上式可改写为：上式可改写为：（3 3）“K”“K”法法式中：式中：1、2、3、4“K”

36、“K”法的影响函数值，需查表，亦可按下式计算：法的影响函数值，需查表，亦可按下式计算：（3 3）“K”“K”法法 上式为上式为“K”“K”法法计算桩的一般表达式计算桩的一般表达式。计算时必。计算时必须先求得滑动面处的须先求得滑动面处的xA 和和A ，才能求出桩身任一，才能求出桩身任一截面处的位移、转角、弯矩和剪力，地基土对该截截面处的位移、转角、弯矩和剪力，地基土对该截面的侧向应力。面的侧向应力。xA 和和A一般应根据一般应根据桩底的边界条件桩底的边界条件来确定。来确定。（3 3）“K”“K”法法 当桩底为当桩底为固定端固定端时，有时，有x xB B=0=0，B=0=0，M MB B00，Q

37、QB B00。将边界条件代入。将边界条件代入“K”“K”法计算桩的一般表达式，联立求法计算桩的一般表达式，联立求解得：解得：（3 3）“K”“K”法法 当桩底为当桩底为铰支端铰支端时，有时，有x xB B=0=0，M MB B=0=0，B00，Q QB B0 0。将边界条件代。将边界条件代入入“K”“K”法计算桩的一般表达式，联立法计算桩的一般表达式，联立求解得：求解得：（3 3）“K”“K”法法 当桩底为自由端时，有当桩底为自由端时，有M MB B=0=0，Q QB B=0=0，x xB B00，B00。将边界条件代入。将边界条件代入“K”“K”法计算桩的一般表达式，联立求法计算桩的一般表达式，联立求解得：解得：4 4、地基校核、地基校核 一般使桩不同深度各截面的计算一般使桩不同深度各截面的计算侧向应力均侧向应力均小于或等于桩周土石的侧向容许承载力小于或等于桩周土石的侧向容许承载力来满足稳来满足稳定条件。定条件。若桩身任何深度的侧向弹性抗力大于该处围若桩身任何深度的侧向弹性抗力大于该处围岩的容许承载应力时，则需调整桩的埋深、间距、岩的容许承载应力时，则需调整桩的埋深、间距、截面尺寸重新计算以满足稳定条件。截面尺寸重新计算以满足稳定条件。