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边坡计算

接岸引堤稳定性计算书
一、最不利工况分析
本项目30米箱梁预制场拟建在接岸引堤堤顶,考虑到施工期间有大型荷载分布,且荷载距引堤边坡最小距离为4.1米,根据土力学等分析理论,对引堤所定边坡1:2在荷载作用下的稳定性等进行计算分析。

根据预制区与存梁区实际荷载分布情况分析,对大堤最不利的工况应是:存梁区箱梁按简支堆放上下两层,每层布置为5榀箱梁,并有龙门吊重载(吊梁)经过。

注:本图尺寸为m
图1 存梁区荷载分布图
二、荷载分析
1、龙门吊自重:F=160t;
2、龙门吊跨距:D=22.8m;
3、龙门吊单侧一半轮子作用在轨道上的长度:L=4m;
4、单榀箱梁的最大重量:G=130t。

三、大堤地质条件
Wi:土条i的重量;
φ、c:滑动面上的内摩擦角及粘聚力;
Bi:土条i 的宽度;
Hi:土条i的高度;
Xi:土条i竖向中心线到通过圆心o的竖直线的水平距离;
Αi:土条i滑动面的法线(亦即半径)与竖直线的夹角;
R:圆弧滑动面BD的半径;
r:砂土容重19kN/m3;
中密粉砂容许承载力:f=20t/ m2;
引堤填筑高度:H=9m;
因大堤用砂性土填筑而成,取粘聚力c=0;
根据相关资料汇总,同时确保安全可靠的前提下取砂土的内摩擦角φ=30o。

四、大堤边坡稳定性计算
法一:采用有限元建模,ANSYS软件计算
在存梁区堆满箱梁,且龙门吊吊梁重载经过时,考虑所有力直接作用在砂土上的工况。

建立有限元计算模型如图2。

在有限元建模时,对于该区域梁与土壤的联系可以通过弹簧单元来模拟,对于土壤材料选用ANSYS中的DP材料来描述其关系。

图2土体网格划分及施加荷载
图3总位移场分布
从总位移场分布图(图3)中可知,在存梁区堆满箱梁,且龙门吊吊梁重载经过时,考虑所有力直接作用在砂土上的工况下,大堤的边坡位移量为0。

结论:在存梁区堆满箱梁(两层),且龙门吊吊梁重载经过时,考虑所有力直接作用在砂土上的工况下,大堤边坡处于稳定状态。

法二:采用条分法对边坡稳定进行计算
由稳定系数 K=抗滑力/下滑力=Wicosαitgφ/Wisinαi>1.25时,可认为土坡是稳定的。

本过程根据费伦纽斯确定最危险滑动面圆心的方法、同时用条分法把滑动土块分成一定间距的土条进行计算。

1、荷载换算土柱高度h0
h0=∑G/rBL=600/19*1.5*4=5m
∑G:龙门吊作业时作用于单侧一半轮子的总荷载,取60t;
B:龙门吊基础宽度,取1.5m;
2、计算过程:
(2)、由下表计算出K
=1.39
2
通过以上四个过程的计算结果显示,圆心通过O3点的圆弧滑裂面的稳定系数最小,Kmin=1.31>1.25。

结论:在存梁区堆满箱梁(两层),且龙门吊吊梁重载经过时,考虑所有力直接作用在砂土上的工况下,大堤边坡处于稳定状态。

3、结论
根据以上两种计算方法,均得出同一种结论:在存梁区堆满箱梁(两层),且龙门吊吊梁重载经过时,考虑所有力直接作用在砂土上的工况下,大堤边坡处于稳定状态。

另外,接岸引堤结构本身存在袋装砂棱体形成围堰,坡面有袋装倒滤层碎石、灌砌块石及大型栅栏板护坡防护,远比计算时整个大堤坡面均按同一砂质土体考虑时安全。

五、地基承载力计算
1、龙门吊地基础承载力计算
作用在基底的压力为:F+G=160/2/2+130/2/4=56t,按60t计算
由于龙门吊作业时单侧一半轮子轮子受力长度为4m,取龙门吊基础宽度为1.2m,高度为1.5m,则砼自重为18t
砂基础实际承载力:(60+18)/ (4X1.2) = 16.25≤f= 20t/m2
满足要求!
2、箱梁端部扩大基础承载力计算
G=130*5*2/2=650t,取梁端扩大基础为宽2m,长22m,高1.5m,则砼自重为165t
砂基础实际承载力:(F+G)/ A =(650+165)/44=18.5≤20t/m2
满足要求!
3、埋置深度计算
3.1、龙门吊基础埋置深度计算
砂基础实际承载力:P=16.25t/m2
龙门吊基础埋置深度:H=p/rtg4(45-φ/2)=0.94m 取埋置深度为1.2m。

3.2、箱梁端部扩大基础埋置深度计算:
砂基础实际承载力:P=18.5t/m2
箱梁端部扩大基础埋置深度:H=p/rtg4(45-φ/2)=1.07m 取埋置深度为1.5m。

4、结论
当存梁区箱梁端部扩大基础尺寸设置为长x宽x高=22x 2x 1.5m,龙门吊基础尺寸为宽x高=1. 2x 1.2m时,大堤砂基础承载力满足使用要求!。

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