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抗滑桩设计计算书

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、工程概况拟建段位于重庆市巫溪县安子平,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+03旷K96+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为填方,最大填方为4.65m,最小填方为1.133m。

二、计算依据1. 《重庆市地质灾害防治工程设计规范》(DB50/5029-2004);2. 《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002);3. 《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2002);4. 《室外排水设计技术规范》(GB 50108-2001);5. 《砌体结构设计规范》(GB 50003-2001);6. 《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010);7. 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB 50086-2001);8. 《公路路基设计规范》(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3.1.1 物理力学指标:天然工况:丫1=20.7kN/m3,© 1=18.6 °,C=36kPa饱和工况:Y=21.3kN/m3,©=15.5 °, Q=29kPa3.1.2岩、土物理力学性质该段土层主要为第四系残破积碎石土,场地内均有分布,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3.1.3滑坡推力安全系数F st =1-153.2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计算剖面韦 h 可 4 \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:?i4 =cos(〉2 - :\)-tan ; sin(:r -二)第i条块的剩余下滑力公式:巳下酗亦卄如才心汀一砧飞厂3.5计算结果(详见附页)滑坡推力计算结果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:丫i=20.7kN/m3,© 1=18.6 °,G=36kPa饱和工况:丫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( Q 4dl+el)层厚约为1.1m ,所以滑面以上土层厚度约 h ' =8.8m,查取相关规范可知取该土层的抗滑地基系数 为m=10000KN m 4,则滑面处的地基系 数采用 A=10000X 8.8=88000KN/m 3泥岩(T 2b )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mi =80000KN/m 4,弱风化泥岩取抗滑地基系数m2=100000KN/m 4。

根据多层土的地基系数的取值可得 桩附近的滑体厚度为 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E^=30X 106 KPa ,桩断面为b x h=2mx3m1 2 2w = —bh 2 =3m 2的矩形,截面S=6m ,截面模量 6 ,截面对桩中心惯性矩 I =^bh 3 =4.5m 4 12,相对刚度系数EI = 0.85 E h I = 114750000m,桩的中心距l =6m ,桩的计算宽度B p =b+1=3m 桩的埋深为la =6n 。

1.2采用K 法计算桩身的内力(1) 计算桩的刚度64由查表可知地基系数C=°.°8 10 KN/m桩的变形系数0 =』坐 =0.151m )EI桩的换算深度为ala =0.151 X 6=0.906<1故按刚性桩计算。

(2) 计算外力每根桩承受的水平推力2gh im 2(2h| d)h 280000 (2 2.2 3.8) 3.8(2.2 3.8)2二 87044KN / m 4F =607>C0S26 >6=3273.4KNF 3273.4 ,T = ― = -------- =371.93KN / m则h 8.8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M=3273.4 X 4.4=14403KN/m(3) 滑面至旋转中心的距离l a ~2A(3M0 +2Q°la ) + mla(4M。

+3Ql a )1y。

匕=2[3A(2M°+Q°l a ) + mla(3M。

+2Q°la )]612 88000 (3 14403 2 3273.4 6) 87044 6 (4 14403 3 3273.4 6)1 "2 3 88000(2 14403 3273.4 6) 87044 6 (3 14403 2 3273.4 6)1=4.0475m(4) 桩的转角,12 3A 2M。

Q°l a mh 3M。

2Q°l a- B p l a3色A(A + mla ) + m2l a2]12||3 88000 2 14403 3273.4 6 87044 6 3 14403 2 3273.4 6- 3 汉6’ E 汇88000 汉(88000 + 87044 汉6 )+870442汉621=0.001739 rad(5) 桩身内力及桩侧抗力桩侧抗力二y = y0- y牡[A ■ my= (4.0475 -y) 0.001739 (88000 87044 y)= 619.397 459.6361y-151.3695 y2桩侧抗力最大点位置459.6361 —2"51.3695y =0 , y =1.5183m因为八y0 ,所以桩身各点的剪力-3 -71 12 Q y -Q oAB p y2y°—yB p m y 3y 。

-2y61= 3273.4 -爼 88000 3 0.001739 y (2 4.0475 - y)-21 2-3 87044 0.001739y (3 4.0475 -2y)Q y =3273.4-1858.19y-689.454y 1 2 +151.37y 3当Qy =0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1 2 1 3M y=M ° Q °y —$B p A y 3y ° - y —^B p my 2y ° - y1 2=14403 3273.4 y 3 88000 0.001739 y (3 4.0475-y)- 丄 3 87044 0.001739 y 3(2 4.0475 - y) 12M y -14403 3273.4y -929.096y 2 -229.818y 3 37.84y 4桩侧抗力、剪力、弯矩计算结果如下图所示:桩侧抗力图1 ---------- 1 ---------- 1 ---------- 1 ---------- > ------ 0—■ -2500 -2000 -1500 -1000 -500 0-2__ J1500剪力图桩侧抗力为0的一点即为剪力最大点,求得当埋深:y=4.0475m时y=0所以最大剪力为Q max=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Q y=0所以最大弯矩为M max=16691.5KN m1.3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《混凝土结构设计规范》(GB5001 —2002),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)根据前述抗滑桩内力计算结果,取控制截面1-1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,经简化的计算如图Io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I -I取桩身最大弯矩截面若结构重要系数取1.0,贝U控制截面I -I处的设计弯矩为M max=16691.5KNm 混凝土保护层厚度取80mm若为单排布,则桩截面有效高度h0% 2900mm 由力的平衡条件得:! f c bx = f y A s由力矩平衡条件得x M = : i f c bx(h o )2联立上述两式求解,得A MA S =xf y(h0 -才式中,x为截面受压区高度,可按下式求得,/~2~2 2-1 f c bh^ <1 f c bh0 - 2 f c bMx =f c b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数,当混凝土强度等级不高于C50时,:-1取1.0 ;f c为混凝土轴心抗压强度设计值(KPa ;f y为钢筋的抗力强度设计值(KPa);b为桩截面宽度(m);h。

为截面有效高度(m);a 为受拉钢筋的混凝土保护层厚度(m )。

22采用C30混凝土,f c=14.3N/mm, f t J.43N/mm,纵向受力钢筋选用HRB400 级(III 级),f y=360N/mm ,箍筋及架立钢筋选用HPB300(l 级),2f y =270N /mm ,则其他参数如上所述。

A.计算I - I 截面受力钢筋截面积混凝土受压区高度■ 2 2~2 2f c bh 。

±1% 仁 b h ° -2 f c bMx =f c b1.0 14.3 2000 2900 _ ”1.014.320002900 -2 14.3 2000 16691.5 10x =14.3 700082940000 _ 76969408.21 5591.24mm x =28600 I 208.76mm取x 的值为208.76mmI - I 截面受力钢筋截面积选用21根①32mn 的HRB40(钢筋截面面积为 As=16890.3mm 2满足要求, 可采取3根一束,共7束布置于受拉侧。

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