抗滑桩设计计算书_建筑-设计及方案.pdf
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1、 -.-zj资料-目录 1 工程概况 2 计算依据 3 滑坡稳定性分析及推力计算 3.1 计算参数 3.2 计算工况 3.3 计算剖面 3.4 计算方法 3.5 计算结果 3.6 稳定性评价 4 抗滑结构计算 5 工程量计算 -.-zj资料-一、工程概况 拟建段位于市巫溪县安子平,设计路中线在现有公路右侧约 100m,设计为大拐回头弯,设计路线起止里程为 K96+030K96+155,全长 125m,设计路面净宽 7.50m,设计为二级公路,设计纵坡 3.50%,地面高程为 720.846m 741.70m,设计起止路面高程为 724.608m 729.148m,K96+080-K96+100
2、为填方,最大填方为 4.65m,最小填方为 1.133m。二、计算依据 1.市地质灾害防治工程设计规(DB50/5029-2004);2.建筑地基基础设计规(GB 50007-2002);3.建筑边坡工程技术规(GB 50330-2002);4.室外排水设计技术规(GB 50108-2001);5.砌体结构设计规(GB 50003-2001);6.混凝土结构设计规(GB 50010-2010);7.锚杆喷射混凝土支护技术规(GB 50086-2001);8.公路路基设计规(JTG D30 2004);9.相关教材、专著及手册。三、滑坡稳定性分析及推力计算 3.1 计算参数 结构计算工程量计算资
3、料一工程概况拟建段位于市巫溪县安子平设计路中线在现有公路右侧约设计为大拐回头弯设计路线起止里程为全长设计路面净宽设计为二级公路设计纵坡地面高程为设计起止路面高程为为填方最大填方为最小结构设计规混凝土结构设计规锚杆喷射混凝土支护技术规公路路基设计规相关教材专著及手册三滑坡稳定性分析及推力计算计算参数资料物理力学指标天然工况饱和工况岩土物理力学性质该段土层主要为第四系残破积碎石土场地均比重空隙度属软化岩石软质岩石名称地层代号含碎石粉质粘土强风化泥岩弱风化泥岩稍密状态表各岩土层设计参数建议值表承载力值桩周土极限摩阻力破碎完整基底摩擦系数滑坡推力安全系数计算工况选取公路填筑后自然状态饱和 -.-zj资
4、料-3.1.1 物理力学指标:天然工况:1=20.7kN/m3,1=18.6,C1=36kPa 饱和工况:2=21.3kN/m3,2=15.5,C2=29kPa 3.1.2 岩、土物理力学性质 该段土层主要为第四系残破积碎石土,场地均有分布,无法采取样品测试,采取弱风化泥做物理力学性质测试成果:弱风化泥岩天然抗压强度 24.00Mpa,饱和抗压强度 17.30 Mpa,天然密度 2.564g/cm3,比重 2.724,空隙度 8.25%,属软化岩石,软质岩石。表 1 各岩土层设计参数建议值表 名 称 地层 代号 状 态 承载力值(MPa)桩周土极限摩阻力(MPa)基底摩擦系数()含碎石粉质粘土
5、 Q4dl+el 稍密 0.13 0.16 0.40 强风化泥岩 T2b 破碎 0.6/0.50 弱风化泥岩 T2b 完整 1.60/0.60 3.1.3 滑坡推力安全系数 1.15stF 3.2 计算工况 选取公路填筑后自然状态、饱和状态两种工况对滑斜坡进行计算。3.3 计算剖面 结构计算工程量计算资料一工程概况拟建段位于市巫溪县安子平设计路中线在现有公路右侧约设计为大拐回头弯设计路线起止里程为全长设计路面净宽设计为二级公路设计纵坡地面高程为设计起止路面高程为为填方最大填方为最小结构设计规混凝土结构设计规锚杆喷射混凝土支护技术规公路路基设计规相关教材专著及手册三滑坡稳定性分析及推力计算计算参
6、数资料物理力学指标天然工况饱和工况岩土物理力学性质该段土层主要为第四系残破积碎石土场地均比重空隙度属软化岩石软质岩石名称地层代号含碎石粉质粘土强风化泥岩弱风化泥岩稍密状态表各岩土层设计参数建议值表承载力值桩周土极限摩阻力破碎完整基底摩擦系数滑坡推力安全系数计算工况选取公路填筑后自然状态饱和 -.-zj资料-3.4 计算方法 采用折线形滑动面稳定性计算(传递系数法)传递系数公式:111cos()tansin()iiiiii 第 i 条块的剩余下滑力公式:1sintancosistiiiiii iiiEF WWclE 3.5 计算结果(详见附页)滑坡推力计算结果 基岩界面 工况 条块编号 剩余下滑
7、力 工况 条块编号 剩余下滑力 结构计算工程量计算资料一工程概况拟建段位于市巫溪县安子平设计路中线在现有公路右侧约设计为大拐回头弯设计路线起止里程为全长设计路面净宽设计为二级公路设计纵坡地面高程为设计起止路面高程为为填方最大填方为最小结构设计规混凝土结构设计规锚杆喷射混凝土支护技术规公路路基设计规相关教材专著及手册三滑坡稳定性分析及推力计算计算参数资料物理力学指标天然工况饱和工况岩土物理力学性质该段土层主要为第四系残破积碎石土场地均比重空隙度属软化岩石软质岩石名称地层代号含碎石粉质粘土强风化泥岩弱风化泥岩稍密状态表各岩土层设计参数建议值表承载力值桩周土极限摩阻力破碎完整基底摩擦系数滑坡推力安全
8、系数计算工况选取公路填筑后自然状态饱和 -.-zj资料-天然状态 1-73.15 饱和状态 1 24.95 2-31.08 2 6.67 3-101.28 3-4.58 4 18.52 4 103.83 5 52.66 5 209.22 6 91.12 6 368.11 7 97.57 7 401.79 8 127.38 8 551.24 9 125.68 9 606.61 填土界面 天然状态 1-84.15 饱和状态 1-53.65 2-260.4 2-196.08 3-255.5 3-201.96 4 222.02 4 294.74 5 108.45 5 268.71 6 191.69 6
9、 382.07 7-195.45 7 33.19 8-66.06 8 217.33 3.6 稳定性评价 根据计算结果得知斜坡在公路填筑后自然状态下 Fs=1.18,饱和状态下Fs=0.95,因此斜坡在公路填筑后在自然状态下为基本稳定状态,饱和状态下处于不稳定状态。可能诱发滑坡灾害发生,需要进行支挡。四、抗滑结构计算 1、抗滑桩设计计算 1.1 设计资料:物理力学指标:天然工况:1=20.7kN/m3,1=18.6,C1=36kPa 饱和工况:2=21.3kN/m3,2=15.5,C2=29kPa 根据岩性及地层情况,由于在滑面以上还存在有筑填土层约 7.7m 和含碎石粉质粘土(Q4dl+el)
10、层厚约为 1.1m,所以滑面以上土层厚度约 h=8.8m,查取相关规可知取该土层的抗滑地基系数为 m=10000KN/4m,则滑面处的地基结构计算工程量计算资料一工程概况拟建段位于市巫溪县安子平设计路中线在现有公路右侧约设计为大拐回头弯设计路线起止里程为全长设计路面净宽设计为二级公路设计纵坡地面高程为设计起止路面高程为为填方最大填方为最小结构设计规混凝土结构设计规锚杆喷射混凝土支护技术规公路路基设计规相关教材专著及手册三滑坡稳定性分析及推力计算计算参数资料物理力学指标天然工况饱和工况岩土物理力学性质该段土层主要为第四系残破积碎石土场地均比重空隙度属软化岩石软质岩石名称地层代号含碎石粉质粘土强风
11、化泥岩弱风化泥岩稍密状态表各岩土层设计参数建议值表承载力值桩周土极限摩阻力破碎完整基底摩擦系数滑坡推力安全系数计算工况选取公路填筑后自然状态饱和 -.-zj资料-系数采用 A=100008.8=88000KN/3m 泥岩(T2b)由强风化泥岩厚为 2.20m 和弱风化泥岩厚为 0.70m 组成,桩的埋长为 6m。强风化泥岩取抗滑地基系数为1m=80000KN/4m,弱风化泥岩取抗滑地基系数2m=100000KN/4m。根据多层土的地基系数的取值可得 241 121222212(2)80000(22.23.8)3.887044/()(2.23.8)m hmhh hmKN mhh 桩附近的滑体厚度
12、为 8.8m,该处的滑坡推力 P=607kN/m,桩前剩余抗滑力E=0kN/m。抗滑桩采用 C30 钢筋混凝土,其弹性模量 Eh=30610 KPa,桩断面为 bh=2m x3m 的矩形,截面 S=6m2,截面模量 22136Wbhm,截面对桩中心惯性矩3414.512Ibhm,相对刚度系数 EI0.85 EhI114750000m2,桩的中心距l=6m,桩的计算宽度 Bp=b+1=3m,桩的埋深为al=6m。1.2 采用 K法计算桩身的力 (1)计算桩的刚度 由查表可知地基系数640.08 10/CKNm 桩的变形系数140.1514pCBmEI 桩的换算深度为al=0.151 6=0.90
13、61 故按刚性桩计算。结构计算工程量计算资料一工程概况拟建段位于市巫溪县安子平设计路中线在现有公路右侧约设计为大拐回头弯设计路线起止里程为全长设计路面净宽设计为二级公路设计纵坡地面高程为设计起止路面高程为为填方最大填方为最小结构设计规混凝土结构设计规锚杆喷射混凝土支护技术规公路路基设计规相关教材专著及手册三滑坡稳定性分析及推力计算计算参数资料物理力学指标天然工况饱和工况岩土物理力学性质该段土层主要为第四系残破积碎石土场地均比重空隙度属软化岩石软质岩石名称地层代号含碎石粉质粘土强风化泥岩弱风化泥岩稍密状态表各岩土层设计参数建议值表承载力值桩周土极限摩阻力破碎完整基底摩擦系数滑坡推力安全系数计算工
14、况选取公路填筑后自然状态饱和 -.-zj资料-(2)计算外力 每根桩承受的水平推力 F=607C0S26 6=3273.4KN 则3273.4371.93/8.8FTKN mh 滑坡推力按矩形分布;如右图 滑面处的剪力 Q0=3273.4KN 滑面处弯矩 M0=3273.4 4.4=14403KN/m(3)滑面至旋转中心的距离 000000000232432 3232aaaaaaalAMQ lmlMQ lyAMQ lmlMQ l 6 2 880003 144032 3273.46870446(4 144033 3273.46)2 3 880002 144033273.468704463 144
15、032 3273.46 ()()()=4.0475m (4)桩的转角 000032212 32326aap aaaAMQ lmhMQ lB lA Amlm l 32212 3 880002 144033273.468704463 144032 3273.463 66 8800088000870446870446 =0.001739 rad (5)桩身力及桩侧抗力 桩侧抗力 0yyyA my (4.0475)0.001739(8800087044)yy 2619.397459.6361151.3695yy 结构计算工程量计算资料一工程概况拟建段位于市巫溪县安子平设计路中线在现有公路右侧约设计为大
16、拐回头弯设计路线起止里程为全长设计路面净宽设计为二级公路设计纵坡地面高程为设计起止路面高程为为填方最大填方为最小结构设计规混凝土结构设计规锚杆喷射混凝土支护技术规公路路基设计规相关教材专著及手册三滑坡稳定性分析及推力计算计算参数资料物理力学指标天然工况饱和工况岩土物理力学性质该段土层主要为第四系残破积碎石土场地均比重空隙度属软化岩石软质岩石名称地层代号含碎石粉质粘土强风化泥岩弱风化泥岩稍密状态表各岩土层设计参数建议值表承载力值桩周土极限摩阻力破碎完整基底摩擦系数滑坡推力安全系数计算工况选取公路填筑后自然状态饱和 -.-zj资料-桩侧抗力最大点位置 459.63612 151.36950y,1.
17、5183ym 因为0yy,所以桩身各点的剪力 20001123226yppQQAByyyB m yyy 213273.488000 3 0.001739(24.0475)213 870440.001739(34.04752)6yyyy 233273.41858.19y 689.454y151.37yyQ 当0yQ 时,即可找出弯矩最大是的 y 值。经试算求得 y=1.309m 时,M最大。桩身各点的弯矩 2300001132612yppMMQ yB A yyyB m yyy 231144033273.43 880000.0017393 4.0475-y)-613 870440.001739(2
18、4.0475)12yyyy (234144033273.4929.096229.81837.84yMyyyy 桩侧抗力、剪力、弯矩计算结果如下图所示:结构计算工程量计算资料一工程概况拟建段位于市巫溪县安子平设计路中线在现有公路右侧约设计为大拐回头弯设计路线起止里程为全长设计路面净宽设计为二级公路设计纵坡地面高程为设计起止路面高程为为填方最大填方为最小结构设计规混凝土结构设计规锚杆喷射混凝土支护技术规公路路基设计规相关教材专著及手册三滑坡稳定性分析及推力计算计算参数资料物理力学指标天然工况饱和工况岩土物理力学性质该段土层主要为第四系残破积碎石土场地均比重空隙度属软化岩石软质岩石名称地层代号含碎石
19、粉质粘土强风化泥岩弱风化泥岩稍密状态表各岩土层设计参数建议值表承载力值桩周土极限摩阻力破碎完整基底摩擦系数滑坡推力安全系数计算工况选取公路填筑后自然状态饱和 -.-zj资料-桩侧抗力图-7-6-5-4-3-2-10-2500-2000-1500-1000-500050010001500系列1 剪力图-7-6-5-4-3-2-10-6000-4000-2000020004000系列1 弯矩图-7-6-5-4-3-2-10-500005000100001500020000系列1 桩侧抗力为 0 的一点即为剪力最大点,求得当埋深:y=4.0475m 时y=0 结构计算工程量计算资料一工程概况拟建段位
20、于市巫溪县安子平设计路中线在现有公路右侧约设计为大拐回头弯设计路线起止里程为全长设计路面净宽设计为二级公路设计纵坡地面高程为设计起止路面高程为为填方最大填方为最小结构设计规混凝土结构设计规锚杆喷射混凝土支护技术规公路路基设计规相关教材专著及手册三滑坡稳定性分析及推力计算计算参数资料物理力学指标天然工况饱和工况岩土物理力学性质该段土层主要为第四系残破积碎石土场地均比重空隙度属软化岩石软质岩石名称地层代号含碎石粉质粘土强风化泥岩弱风化泥岩稍密状态表各岩土层设计参数建议值表承载力值桩周土极限摩阻力破碎完整基底摩擦系数滑坡推力安全系数计算工况选取公路填筑后自然状态饱和 -.-zj资料-所以最大剪力为m
21、axQ=5505.52KN 剪力为 0 的一点即为弯矩最大点,求得当埋深:y=1.309m 时yQ=0 所以最大弯矩为maxM=16691.5KN m 1.3 抗滑桩结构设计 抗滑桩受滑坡推力和锚固地层抗力作用,在荷载作用下产生弯曲转动,为了防止桩体由于荷载作用而产生过大变形与破坏,桩身需要配纵向受力钢筋以抵消弯矩,配置箍筋以抵抗剪力。桩身结构设计计算参考 混凝土结构设计规(GB500102002),按受弯构件考虑。1)桩身截面配置纵向受力钢筋(控制截面受弯)根据前述抗滑桩力计算结果,取控制截面 I-I所受弯矩进行计算。按混凝土结构正截面受弯承载力计算模式,计算受力钢筋,计算可按单筋截面考虑,
22、经简化的计算如图 抗滑桩总长约为 15m,计算可按两个控制截面考虑配筋。控制截面-取桩身最大弯矩截面 若结构重要系数取 1.0,则控制截面-处的设计弯矩为maxM=16691.5KN.m。混凝土保护层厚度取 80mm,若为单排布,则桩截面有效高度0h2900mm。结构计算工程量计算资料一工程概况拟建段位于市巫溪县安子平设计路中线在现有公路右侧约设计为大拐回头弯设计路线起止里程为全长设计路面净宽设计为二级公路设计纵坡地面高程为设计起止路面高程为为填方最大填方为最小结构设计规混凝土结构设计规锚杆喷射混凝土支护技术规公路路基设计规相关教材专著及手册三滑坡稳定性分析及推力计算计算参数资料物理力学指标天
23、然工况饱和工况岩土物理力学性质该段土层主要为第四系残破积碎石土场地均比重空隙度属软化岩石软质岩石名称地层代号含碎石粉质粘土强风化泥岩弱风化泥岩稍密状态表各岩土层设计参数建议值表承载力值桩周土极限摩阻力破碎完整基底摩擦系数滑坡推力安全系数计算工况选取公路填筑后自然状态饱和 -.-zj资料-由力的平衡条件得 sycAfbxf1 由力矩平衡条件得 )2(01xhbxfMc 联立上述两式求解,得 )2(0 xhfMAyS 式中,x 为截面受压区高度,可按下式求得 bfbMfbhfbhfxcccc22022101 式中,M 为设计弯矩(KN.m);As 为受拉钢筋截面积;1为混凝土受压区等效矩形应力图系
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- 抗滑桩 设计 计算 建筑 方案
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