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抗滑桩计算

4
KV ( kN/m3 ) 4.0×10
5
序 号
饱和极 限 抗 压强度 R (kPa) 6.0×10
4
KV ( kN/m3 ) 12.0×1 05
1
(1.0~2.0) ×105
4
7
2
1.5×10
4
2.5×105
5
4.0×10
4
6.0×10
5
8
8.0×10
4
(15.0~2 5.0) ×105
(25.0~2 8.0) ×105
1.桩侧支承条件 1)土层及严重风化破碎岩层 桩身对地层的侧压应力(kPa)应符合下列条件:
max
4 (htg c) cos
式中: ——地层岩(土)的容重,(kN/m3);


——地层岩(土)的内摩擦角,(); c——地层岩(土)的粘聚力(kPa);
h——地面至计算点的深度,(m)。
1.滑体的上部,滑动面陡,拉张裂缝多,不宜 设桩;中部滑动面往往较深且下滑力大,亦不 宜设桩;下部滑动面较缓,下滑力较小或系抗 滑地段,经常是较好的设桩位置。 2.抗滑桩的间距受许多因素的影响,目前尚无 较成熟的计算方法。合适的桩距应该使桩间滑 体具有足够的稳定性,在下滑力作用下不致从 桩间挤出。也就是说,可按桩间土体与两侧被 桩所阻止的土体的摩擦力大于桩所承受的滑坡 推力来估算
8 .校核地基强度。若桩身作用于地基的弹 性应力超过地层容许值或者小于其容许值 过多时,则应调整桩的埋深或桩的截面尺 寸,或桩的间距,重新计算,直至符合要 求为止。 9 .根据计算的结果,绘制桩身的剪力图和 弯矩图。 10.对于钢筋混凝土桩,还需进行配筋设 计。
第二节 、抗滑桩设计的基本假定
(一)作用于抗滑桩上的力系 作用于抗滑桩的外力包括:滑坡推力、受荷段地 层(滑体)抗力、锚固段地层抗力、桩侧摩阻 力和粘着力以及桩底应力等。这些力均为分布 力。 1.滑坡推力作用于滑面以上部分的桩背上,可 假定与滑面平行。由于还没有完全弄清桩间土 拱对滑坡推力的影响,通常是假定每根桩所承 受的滑坡推力等于桩距(中至中)范围之内的 滑坡推力。
(1)认为地基系数是常数,不随深度而变化, 以“K”表示之,相应的计算方法称为“K”法, 可用于地基较为完整岩层的情形。(2)认为 地基系数随深度按直线比例变化,即在地基内 深度为y处的水平地基系数为CH=mH· y或 CH=AH+mHy,竖直方向的地基系数为Cv=mv· y或 Cv=Ar+mvy。、表示某一常量,、分别表示水平 及竖向地基系数的比例系数。相应这一假定的 计算方法称为“m”法,可用于地基为密度土层 或严重风化破碎岩层的情形。 2.水平及竖向地基系数的比例系数应通过试验 确定;当无试验资料时,可参照下表确定。
3.根据地形、地质及施工条件等确定设桩的位置 及范围。 4.根据滑坡推力大小、地形及地层性质,拟定桩 长、锚固深度、桩截面尺寸及桩间距。 5.确定桩的计算宽度,并根据滑体的地层性质, 选定地基系数。 6.根据选定的地基系数及桩的截面形式、尺寸, 计算桩的变形系数( 或 )及其计算深度( h 或h),据以判断是按刚性桩还是按弹性桩来设 计。 7.根据桩底的边界条件采用相应的公式计算桩身 各截面的变位,内力及侧壁应力等,并计算确定 最大剪力、弯矩及其部位。
R0——岩石单轴挤压极限强度,(kPa)。
计算结果若不符合上式,则调整桩的锚固深度 或截面尺寸、间距,直至满足为止。
2.桩底ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ支承条件 抗滑桩的顶端,一般为自由支承;而底端,由于 锚固程度不同,可以分为自由支承、铰支承、 固定支承三种,通常采用前两种。
(1)自由支承 如图a所示,当锚固段地层为土体、松软破碎岩时,现 场试验表明,在滑坡推力作用下,桩底有明显的位移 和转动。这种条件,桩底可按自由支承处理,即令 QB=0、MB=0。 (2)铰支承 如图b所示,当桩底岩层完整,并较AB段地层坚硬,但 桩嵌入此层不深时,桩底可按铰支承处理,即令xB=0, MB=0。 (3)固定支承 如图c所示,当桩底岩层完整、极坚硬,桩嵌入此层较深 时,桩身 B点处可按固定端处理,即令 xB=0、B=0。但 抗滑桩出现此种支承情况是不经济的,故应少采用。
(二)抗滑桩的计算宽度
抗滑桩受滑坡推力的作用产生位移,则桩侧岩 (土)对桩作用着抗力。当岩(土)变形处于 弹性变形阶段时,桩受到岩(土)的弹性抗力 作用。岩(土)对桩的弹性抗力及其分布与桩 的作用范围有关。 为了将空间的受力简化为平面受力,并考虑桩截 面形状的影响,将桩的设计宽度(或直径)换 算成相当于实际工作条件下的矩形桩宽BP,此 BP称为桩的计算宽度。
一般检算桩身侧压应力最大处,若不符合上式的要求,则 调整桩的锚固深度或桩的截面尺寸、间距,直至满足为止。
2)比较完整的岩质、半岩质地层 桩身对围岩的侧向压应力应符合下列条件:
max K '1K '2 R0
式中: ——折减系数,根据岩层产状的倾角大小, K '1 ; 取0.5~1.0 —— 折减系数,根据岩层的破碎和软化程度, K '2 取0.3~0.5 ;
第八章 抗滑桩设计与计算
第一节概述--抗滑桩设计的要求和步骤
(一)抗滑桩设计应满足的要求 1 .整个滑坡体具有足够的稳定性,即抗滑稳定安全系 数满足设计要求值,保证滑体不超过桩顶,不从桩间挤 出。 2 .桩身要有足够的强度和稳定性。桩的断面和配筋合理, 能满足桩内应力和桩身变形的要求。 3.桩周的地基抗力和滑体的变形在容许范围内。 4.抗滑桩的间距、尺寸、埋深等都较适当,保证安全, 方便施工,并使工程量最省。
1 圆形桩:BP K f K B d 0.9 1 d 0.9(d 1) d
3.桩的截面形状应从经济合理及施工方便考虑。 目前多用矩形桩,边长2~3m,以1.5m2.0m及 2.0m3.0m两种尺寸的截面为常见。 (三)桩侧岩(土)的弹性抗力系数 桩侧岩(土)的弹性抗力系数简称地基系数,是 地基承受的侧压力与桩在该处产生的侧向位移 的比值。换句话说,地基系数是在弹性变形限 度以内,单位面积的土产生单位压缩变形时所 需要的侧向压力。 1.计算弹性地基内的侧向受荷桩时,有关地基 系数目前有两种不同的假定:
非岩石地基mH和mV值
序 号 土的名称 mH和 mV(kN/m4) 序 号 土的名称 mH和 mV(kN/m4) 20000~300 00
1
流塑粘性土 (IL≥1), 3000~5000 淤泥
4
半坚硬的粘性土
2
软 塑 粘 性 土 (1>IL≥0.5),粉砂 硬 塑 粘 性 土 (0.5>IL>0), 细砂、 中砂
3
2.0×10
4
3.0×105
6
5.0×10
4
8.0×10
5
9
8.0×10
4
(四)刚性桩与弹性桩的区分
抗滑桩受到滑坡推力后,将产生一定的变形。所 谓变形是指桩的相对位置发生了改变。根据桩 和桩周岩(土)的性质和桩的几何性质,其变 形可有两种情况。一种是桩的位置虽发生了偏 离,但是桩轴仍保持原有的线型;它之所以变 形是由于桩周的岩(土)变形所致。另一种是 桩的位置和桩轴线型同时发生改变,即桩轴和 桩周岩(土)同时发生变形。产生前一种变形 特征的桩,由于桩在变形过程中保持着原来的 形状,尤如刚体一样,仅产生了转动,因此, 可称它为刚性桩;而后者称为弹性桩。
2.根据设桩的位置及桩前滑坡体的稳定情况,抗滑桩可 分为悬臂式和全埋式两种。受力情况如图所示。当桩前 滑坡体不能保持稳定可能滑走的情况下,抗滑桩应按悬 臂式桩考虑;而当桩前滑坡体能保持稳定,抗滑桩将按 全埋式桩考虑。
3.埋于滑床中的桩将滑坡推力传递给桩周的岩 (土),桩的锚固段前、后岩(土)受力后发 生变形,从而产生由此引起的岩(土)抗力作 用。 4.抗滑桩截面大,桩周面积大,桩与地层间的 摩阻力、粘着力必然也大,由此产生的平衡弯 矩对桩显然有利。但其计算复杂,所以,一般 不予考虑。 抗滑桩的基底应力,主要是由自重引起的。而桩 侧摩阻力、粘着力又换工消了大部分自重。实 测资料表明,桩底应力一般相当小,为简化计 算,对桩底应力通常也忽略不计。计算略偏安 全,而对整个设计影响不大。
1.试验表明,对不同尺寸的圆形桩和矩形桩施加水平荷 载时,直径为d的圆形桩与正面边长为0.9d的矩形桩, 在其两侧土体开始被挤出的极限状态下,其临界水平 荷载值相等。所以,矩形桩的形状换算系数为Kf=1,而 圆形桩的形状换算系数为Kf=0.9。 2.同时,由于将空间受力状态简化成为平面受力状态, 在决定桩的计算宽度时,应将实际宽度乘以受力换算 系数KB。由试验资料可知,对于正面边长b大于或等于 1m的矩形桩受力换算系数为,对于直径d大于或等于1m 的圆形桩受力换算系数为。 故桩的计算宽度应为: 1 B K K b 1 . 0 1 b b 1 矩形桩: p f B b
(二)桩的锚固深度
桩埋入滑面以下稳定地层内的适宜锚固深度, 与该地层的强度、桩所承受的滑坡推力、桩的相 对刚度以及桩前滑面以上滑体对桩的反力等有关。 原则上由桩的锚固深度传递到滑面以下地层的 侧向压应力不得大于该地层的容许侧向抗压强度, 桩基底的最大压应力不得大于地基的容许承载力。 锚固深度不足,易引起桩效用的失败;但锚固 过深则将导致工程量的增加和施工的困难。有时 可适当缩小桩的间距以减小每根桩所承受的滑坡 推力,有时可调整桩的截面以增大桩的相对刚度, 从而达到减小锚固深度的目的。
其中:为桩的变形系数,以m-1计,可按下式 计算: 1 kH Bp 4 4 EI
式中: KH—— 侧向地基系数,不随深度 而变,(kN/m3);
BP——桩的正面计算宽度(m);
E——桩的弹性模量(kPa);
I——桩的截面惯性矩(m4)。
2.按m法计算 当ah2≤2.5时,抗滑桩属刚性桩
抗滑桩的设计任务就是根据以上要求,确定 抗滑桩的桩位,间距、尺寸、埋深、配筋、材 料和施工要求等。这是一个很复杂的问题,常 常要经分析研究才能得出合理的方案。
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