抗滑桩设计与计算
截面形态
圆形桩 管形桩 矩形桩
材料
木桩 钢桩 钢筋混凝土桩
施工方式
打入桩 钻孔桩
挖孔桩
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抗滑桩的优点
(1)抗滑能力强,圬工数量小,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。(当单排 桩所承受的滑坡推力超过200吨, 桩长超过35m时需作可 行性论证)。
(2)桩位灵活,可以设在滑坡体中最有利于抗滑的部位,可 以单独使用,也可与其他构筑物配合使用。
锚固段地层抗力受限于地层的侧向容许应力
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四、刚性桩与弹性桩
刚性桩:仅桩的位置发生变化,桩
轴线仍保持原来的线型(尤如刚 体一样)。
弹性桩:桩的位置与桩轴同时发生 改变。
试验研究表明:
刚性桩
弹性桩
当侧向受荷桩埋入稳定地层的计算深度,低于某一临界值时, 可视桩的刚度为无穷大;在侧向荷载作用下,桩的极限承载力 仅取决于桩周土弹性抗力的大小;
第4章 抗滑桩的设计计算
4.1 基本概念 4.2 抗滑桩的要素设计 4.3 抗滑桩的内力计算 4.4 抗滑桩的结构设计 4.5 预应力锚索抗滑桩的设计
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第4章 抗滑桩的设计计算
教学参考书
(1)《抗滑桩设计与计算》,铁道部第二勘测设计院编, 中国铁道出版社,1983年,北京
(2)李海光,《新型支档结构设计与工程实例》,人民交 通出版社,2003,北京
(3) 郑颖人等,《边坡与滑坡工程治理》,人民交通出版 社,2007
(4)《铁路路基支挡结构设计规范》,中华人民共和国行 业标准,TB10025-2006,中华人民共和国铁道部发布
(5) 公路设计手册《路基》,人民交通出版社,1997
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4.1 基本概念
一、抗滑桩的类型及特点
抗滑桩是防止地表岩土体发生滑动破坏(滑坡) 的一种地下结构。设于滑坡的适当部位,一般 完全埋置于地下(有时也露出地面),桩的下段 须埋置在滑动面以下稳定地层的一定深度。
计算深度为此临界值时,按刚性桩或弹性桩计算,其水平承载
力及传递到地层的压力图形比较接近。
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桩的计算深度=桩的埋置深度×桩的变形系数
地基系数 k=常数
k=my
桩的变形系数
k Bp 4E I
1/
4
m Bp EI
1/ 5
刚性桩
h2 1 h2 2.5
弹性桩
h2 1 h2 2.5
(3)配筋合理,可以沿桩长根据弯矩大小合理地布置钢筋(优 于管形状、打入桩)。
(4)施工方便,设备简单。采用混凝土或少筋混凝土护壁, 安全、可靠。
(5)间隔开挖桩孔,不易恶化滑坡状态,有利于抢修工程。 (6)通过开挖桩孔,可校核地质情况,修正原设计方案。 (7)施工影响范围小,对外界干扰小。
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二、抗滑桩的受力及破坏形式
E-桩的弹性模量(kN/m2);E取 0.8Ec
I-桩的截面惯性矩(m4); I bh3
Bp-抗力计算宽度(m);
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α、β-桩的变形系数(m-1);
k-地基系数 (kN/m3);
桩周土破坏
桩间土挤出
a
a
a
b
b
b
越顶
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三、桩周土地层(岩土)抗力
1.地基系数k
k pi P / A P si si A si
物理意义:使得单
位面积的岩土体,
p
发生一个单位的
i
压缩变形所需的 外力,或者岩土
si
体产生的抗力。
单位:KN/m3
p i
=k×
si
A-承载板面积(m2) (弹簧彼此独立)
在滑坡推力作用下,桩依靠埋入滑面以下部 分的锚固作用,以及桩前滑面以上滑体的桩拱墙
承台式抗滑桩 排架式抗滑桩 椅式抗滑桩 п式抗滑桩
h式抗滑桩
锚拉式抗滑桩
4
桩拱墙
桩板墙
5
排架式抗滑桩
承台式抗滑桩 椅式抗滑桩
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4.1 基本概念
抗滑桩的其它分类
滑坡推力 滑动面
当桩的受荷段产生较小的位移时, 岩土体处于弹性状态,此时的地 层抗力,属于弹性抗力。
4.锚固段地层抗力
当位移继续增大时,桩前滑体将 沿滑动面产生滑动或者达到被动 极限状态。桩前抗力受限于桩前 剩余抗滑力或被动土压力。
当桩的锚固段产生较小的位移时,岩土体处于弹性状态,此时 的地层抗力,属于弹性抗力。当桩周土进入塑性状态时,抗力 增加不多(略有增加);当桩周土进入破坏状态时,抗力不再增 加(甚至降低)。
b× q b× q= T×L
0.5 h1
a h1
h2
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滑坡推力 滑动面
除滑坡推力以外,桩身所受荷载: ■受荷段地层抗力
受荷段
■锚固段地层抗力 ■桩侧壁摩阻力
锚固段
■桩底反力(桩底应力) ■桩身自重
设计中忽略不计
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滑动面
断桩
滑动面 滑动面
“坐船”
抗滑桩破坏的基本形式
滑动面
实际滑动面 推测滑动面
按这种规律考虑抗力的计 算方法,称为m法;
n>1时,k随深度呈凹抛物线 变化。
y0
y0
y0
m
n=0 0<n<1
n=1
1n5>1
地基系数k=常数 的假定—— 适合于较完整硬质岩
层、未扰动硬粘土或半岩质地层; 地基系数k=my 的假定 —— 适合于一般硬质~半坚
硬砂粘土、碎石土、或风化破碎成土状的软质岩 层,密实度随深度增加的地层。 地基系数k=A+my 的假定——适合于超固结粘土层、 地面有超载的地层或某些半硬质地层。
例
以排式单桩为
■滑坡推力T(KN/m)
滑坡推力
受荷段
T (KN/m)
a b
滑动面
锚固段
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L
(计算单元)
滑动面
土拱
土拱
L L
土拱
土拱
a
a
a
bL bL b
设:单宽推力T (KN/m)
单桩所受滑坡推力:T×L
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空间模型
T×L
ba h1
平面模型
b×△q △q
q
h2
T×L=b×
1 2
q× h 1
当作一维杆件(计算桩 内力)时,推力分布
通常以滑动面为界,将桩分成两段分别选取地基系数。
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2.弹性抗力
x0 y
xy
设某一深度y处桩侧位移为xy(全部为 土体的压缩量),则该深度处弹性 抗力为:
σy= Bp k Xy
Bp-桩的抗力计算宽度
xy
b a
Bp k xy
矩形桩 Bp b 1
圆形桩 Bp 0.9 (d 1)
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3.受荷段地层抗力
文克尔地基模型
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地基系数k ,一般认为k 随深度y 按幂函数变化。
k m (y0 y)n n=0时,k=常数。通常按这种规律考虑抗力的计算方法,称为K法;
0<n<1时,k随深度呈凸抛物线变化。通常按这种规律考虑抗力的计 算方法,称为C法;
n=1时,k=my0+my=A+my 若y0=0,即k=my,通常