6.5抗滑桩设计与计算
(7) 根据桩底的边界条件采用相应的公式计算桩身 各截面的位移(变形)、内力及侧壁应力等,并计 算确定最大剪力、弯矩及其部位。
(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。
(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等桩参数。
(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),据此判断是按刚性桩还是按弹性桩来 设计。
圆形桩:B P K fK Bd 0 .9 1 d 1 d 0 .9 (d 1 )
b Kf
d Kf
KB
KB
Bp
Bp
附注:只有在计算桩侧弹性抗力时,采
用桩的正面计算宽度。计算桩底反力时,
仍用桩的实际宽度。
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。
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。
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。
(10) 对于钢筋混凝土桩,还需进行配筋设 计。
6.5.2.2 抗滑桩的计算方法
理论基础:将地基土视为弹性介质,应用弹性 地基梁的计算原理,以捷克学者温克勒提出的 “弹性地基”的假说作为计算的理论基础。计算方法源自悬臂桩法地基系数法
有限元法(矩 阵分析法)
m法 K法 m-k法
地面 受荷段 锚固段
地面 滑面
弹性桩
排式单桩 承台式桩
排架桩
……
排式单桩 品字形排桩
(1) 圆桩 (2) 方桩 (3) 挡土墙
承台式桩 承台式桩
6.5.2 抗滑桩的设计与计算
6.5.2.1 抗滑桩设计的要求和步骤
6.5.2.1.1 抗滑桩设计应满足的要求
(1).坡体稳定: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,保证滑体不从桩顶滑出, 不从桩间挤出。 (2).桩身稳定: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,保 证不被剪断,不产生过大变形。 (3).桩基和桩侧稳定: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。 (5). 注意与环境的协调性。
S
S
S
一般情况下,所算得的滑坡推力f为单位宽度滑 体的推力,最用在桩(单排桩)上的推力应为fS。
(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。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。
不能提供 抗力
可提供抗力
(3) 岩土抗力: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) 桩周摩阻力:抗滑桩截面大,桩周面积大, 桩与地层间的摩阻力、粘着力必然也较大,由 此产生的平衡弯矩对桩有利。但其计算复杂, 一般不予考虑。
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。
6.5.2.1.2 抗滑桩设计计算步骤 (1) 首先查明滑坡的原因、性质、范围、厚度 等基本条件,分析滑坡的稳定状态、发展趋 势。 (2) 根据滑坡地质剖面及滑动面处岩(土)的 抗剪强度指标,计算滑坡推力。
6.5.2.3.3 桩侧岩(土)的地基系数
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。
6.5 抗滑桩设计与计算
6.5.1 概述 抗滑桩是防止滑坡的一种工程结构,
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。
抗滑桩的分类
施工方式 截面形态 材料
打入桩 钻孔桩 挖孔桩
刚度
圆形桩
管形桩
矩形桩 木桩
结构形式
钢桩
钢筋混凝土桩
刚性桩
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KB为(1+1/b),对于直径d大 于或等于1m的圆形桩受力换算系数KB为(1+1/d)。 故桩的计算宽度应为: 矩形桩: B pK f K Bb1.0 1b 1 bb1
M
滑面
Q
m1
m2
悬臂桩法
地面
地面 滑面
地面
滑面
m1
地面
m2
地基系数法
6.5.2.3 抗滑桩设计的基本假定
6.5.2.3.1 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: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。一般假定每根桩 所承受的滑坡推力等于桩距(中至中)范围之 内的滑坡推力。
(5) 基底应力:抗滑桩的基底应力,主要是由自 重引起的。而桩侧摩阻力、粘着力又抵消了大 部分自重。实测资料表明,桩底应力一般相当 小,为简化计算,桩底应力可忽略不计。
6.5.2.3.2 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 侧岩土体对桩将产生抗力。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。