4.3.3 1-1′剖面抗滑桩设计(1)抗滑桩各参数的确定或选取在滑坡力最大处即边坡1-1′剖面潜在变形区滑面条块21(剩余下滑力828.7KN )附近处设置一排钢筋混凝土抗滑桩,间距为6m ,共布置8根抗滑桩。
初拟抗滑桩桩身尺寸为b×h=1.5m×2.0m。
桩长12m ,自由段h 1为6m ,锚固段h 2为6m 。
采用C30混凝土,查资料得,C30混凝土,423.0010/c E N mm =⨯。
桩的截面惯性矩3341.5 2.011212bh I m ⨯===。
桩的钢筋混凝土弹性模量770.80.8 3.0010 2.4010c E E KPa ==⨯⨯=⨯。
桩的计算宽度 1.51 2.5p B m =+=。
1-1剖面滑动面以下为较完整的岩层(泥灰岩),对于较完整的岩层,其地基系数的选取参考下表(表4-1):H V H V 剖面处滑面以下是泥灰岩,岩石饱和单轴抗压强度标准值为16.85MPa ,根据上表侧向K H 可取:K H =2.7×105kN/m3按K 法计算,桩的变形系数β为:所以抗滑桩属于刚性桩,所谓刚性桩是指桩的位置发生了偏离,但桩轴线仍保持原有线型,变形是由于桩周土的变形所致。
这时,桩犹如刚体一样,仅发生了转动的桩。
桩底边界条件:按自由端考虑。
(2)外力计算每根桩的滑坡推力:kN L 2.497267.828E n r =⨯=⨯=E ,按三角形分布,其kN h E P r 4.165765.02.49725.01=⨯=⨯=桩前被动土压力计算:抗滑桩自由段长度h 1=6m,自由段桩前土为块石土,按勘察报告提高的参数,块石土的c=8.81kP a ψ=15.4O γ=15.4kN/m 3128.01104.24.52107.24417541<=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=EI B k p H βp K =2(45)2otg ϕ+=215.4(45)2otg ο+=1.662211112h 20.5 6.0 1.6628.816748.75/22p p E h K c kN m =γ+=⨯⨯⨯+⨯=(3)桩身内力计算 ①剪力221p A y 2.7752675.7484.16572)E -(P Q =⨯-=⨯⨯=y y y h ②弯矩23A 75.72y 25.2433y y M Q y y =⋅=⋅= 各截面计算结果见下表(表4-2):(4)锚固段桩侧应力和桩身内力计算 ①滑动面至桩的转动中心的距离该滑面地基系数随深度为常数,K=A=K v =K s =2.7×105kN/m 3滑动面至桩的转动中心的距离为:()()()()m 6.36.927258.54512369.272528.54513623232A A 2A A 20=⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=++=h Q M h Q M h y ②桩的转角()()rad Ah B h Q M p 00112.06107.25.269.27258.5451262635322A A =⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=+=∆ϕ③桩侧应力()()()()2550y 112.8y 10064.108800112.0y .6310107.2y y y y my A -+=⨯-+⨯=∆-+=∆ϕδ④最大侧应力位置 令0yd dyσ=,则 100.8224y 0-= y =0.45m⑤剪力()()y y y m B y y y A B Q p p A 2361221Q 020y -∆--∆-=ϕϕ ()y y -⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-=6.3200112.0107.25.2219.27255 ()y y 26.3200112.0105.26125-⨯⨯⨯⨯⨯- 9.27256.27214.9312632+-+-=y y y 0=yy d dQ ,则06.27212524.932=--y ym y 6.3=⑥弯矩()()[]y y my y y A y B y Q M p A A y -+-∆-+=002232121.M ϕ ()()[]y y y y y -⨯+-⨯⨯⨯⨯⨯⨯-+=6.32106.3310.72200112.05.2121.82725.85451552 8.54518.272513604233.23234++--=y y y y 锚固段桩侧应力、桩身剪力及弯矩计算汇总如下()KN y Q -4347.15 -4198.90 -3561.73 -2357.10 -514.97 2034.70()m y 00.511.522.53()m KN .M y5451.80 6470.91 6798.93 6456.86 5500.68 4021.38 2144.93()m y 3.6 4 4.5 5 5.5 6 ()m KN .M y32.31-2120.52-4082.59-5587.95-6335.64-5989.72根据桩的应力和内力的计算结果,绘出桩的受力图,如下所示:图4-2桩侧应力图图4-3 桩身剪力图图4-4 桩身弯矩图(5)桩侧应力复核比较完整的岩质、半岩质地层桩身对围岩的侧压应力max σ(a kP )应符合下列条件:max 120K K σ≤⋅⋅´´R 式中 1K ´——折减系数,根据岩层产状的倾角大小,取0.5~1.0;2K ´——折减系数,根据岩层破碎和软化程度,取0.3~0.5; 0R ——岩石单轴抗压极限强度,a kP由式得,a a kP kP 25.41281085.1635.07.064.10883=⨯⨯⨯<满足要求(6)桩的结构设计 ①基本指标 混凝土C 25:C25混凝土的轴心抗压强度设计值为211.9/c f N mm =,轴心抗拉强度设计值21.27/t f N mm =。
钢筋HRB335(20MnSi ),符号,抗拉强度设计值2300/y f N mm =,抗压强度设计值2300'/y f N mm =。
桩的强度设计安全系数:受弯时 1.2K =;斜截面受剪时.'13K =,混凝土保护层厚度取35mm②正截面受弯配筋计算钢筋混凝土保护层厚度均为 10cm ,钢筋均采用 II 级钢筋;永久荷载分向系数为1.25,结构重要系数为 1.0,根据《混凝土结构设计规范》,对应于C25混凝土,混凝土受压区等效矩形应力图形系数11=α,对应于C25混凝土,钢筋种类为HRB335的相对受压区高度550.0=b ξ,故截面有效高度:020*********h mm =-=11.09.15.1109.11193.679823201=⨯⨯⨯⨯==bh f M c s αα 550.0117.011.0211211s =<=⨯--=--=b ξαξ 满足要求()()942.011.02115.02115.0=⨯-+⨯=-+=s s αγ23126629.1942.01030093.6798mm h f M A s y s =⨯⨯⨯==γ选2128钢筋,提供的截面积212930.75s A mm =。
实用条件验算:0min ,45.0bh f f A A yts s =≥ 0min min ,bh A A s s ρ=≥式中 面面积;纵向受拉钢筋的最小截—min ,s A,分率受力钢筋的最小配筋百钢筋混凝土构件中纵向—min min ρρ 0.2%0.45/t y f f 受弯构件取和中较大者。
0.45/0.45 1.270.19%0.2%t y f f =⨯=<∴22,min min 00.00215001900570012316s s A bh mm A mm ρ==⨯⨯=<= 满足要求③斜截面配筋计算验算是否按计算配置箍筋V K bh f t ⋅≥07.0式中 力设计值;构件斜截面上的最大剪—V 安全系数。
斜截面受剪时桩的强度—K由以上公式得:00.70.7 1.2715001900t f bh =⨯⨯⨯max 2533.650 1.34347.155651.29kN K Q kN =<⋅=⨯= 确定箍筋的直径和间距箍筋按构造要求配置,取双肢16@200,bSA vs sv 12=ρ 式中 箍筋配筋率;—sv ρ箍筋间距。
—截面宽度;—单肢箍筋的截面面积;—S b A sv 1yvt sv sv f fbS nA 24.01min ,==ρ 式中 箍筋最小配筋率;—min ,sv ρ。
=,箍筋的抗拉强度设计值—;同一截面内箍筋的肢数—y yv yvf f f n 由上式得:122201.10.134%1500200vs sv A bS ρ⨯===⨯ 由上式得:,min 1.270.240.240.10%300t sv yv f f ρ==⨯= 因,min sv sv ρρ>,故构造配筋合理。
斜截面抗剪强度计算:验算斜截面抗剪强度: 当493.101500029<==b h w 时,应满足: V K bh f c c ⋅≥025.0β以上各式中 剪力设计值;—V面取有效高度。
截面腹板高度,矩形截—;=时,取低于混凝土强度影响系数,—截面腹板宽度;—w c c h C b 0.150ββ由上式得:00.250.25 1.011.915001900c c f bh β=⨯⨯⨯⨯max 8478.755651.30kN K Q kN =>⋅=符合要求。
(1) 纵向构造钢筋确定在桩的两侧分别布置6根φ18的构造钢筋(2)绘制钢筋布置图,详见抗滑桩钢筋构造图(附件)。
4.3.4 1-1′剖面理正抗滑桩设计计算及结果分析1-1′剖面理正抗滑桩设计计算过程见附录1,根据设计计算结果进行配筋计算,计算如下:配筋计算 (1)面侧纵筋面积为6000mm 2,选用32φ钢筋,单根钢筋面积为22225.80432414.3d 4mm ==π,02.825.8046438=面侧共需配置8根32φ钢筋,钢筋按一排布置,混凝土保护层厚度为35mm ,钢筋间距为()m m 16772353281500=÷⨯-⨯-(2)背侧纵筋背侧选用36φ钢筋,距离桩听0-5.04米和距离桩顶10.8-12米处,以钢筋面积9778mm 2作为设计进行配筋,单根钢筋面积为2228.8101736414.3d 4mm ==π,0.6988.10179778=,所以配置9根36φ钢筋;距离桩顶5.04米-10.8米处以钢筋面积17534mm 2作为设计进行配筋,共需配23.178.8101717534=,配置18根36φ钢筋,钢筋按二排布置,每排9根,混凝土保护层厚度为35mm ,钢筋间距为()m m 13882353691500=÷⨯-⨯-(3)箍筋选用8φ级箍筋,箍筋间距为200mm,桩长12米,共需配箍筋12000/200=60根。