抗滑桩设计计算书

精品文档 1欢迎下载 目录目录 1 1 工程概况工程概况 2 2 计算依据计算依据 3 3 滑坡稳定性分析及推力计算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 4 抗滑结构计算抗滑结构计算 5 5 工程量计算工程量计算 精品文档 2欢迎下载 一 工程概况一 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 030 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 三 滑坡稳定性分析及推力计算滑坡稳定性分析及推力计算 3 13 1 计算参数计算参数 3 1 1 物理力学指标 天然工况 1 20 7kN m3 1 18 6 C1 36kPa 饱和工况 2 21 3kN m3 2 15 5 C2 29kPa 3 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 精品文档 3欢迎下载 名 称 地层 代号 状 态 承载力值 MPa 桩周土极限摩阻 力 MPa 基底摩擦系数 含碎石粉质粘土 Q4dl el 稍密 0 130 160 40 强风化泥岩 T2b 破碎 0 6 0 50 弱风化泥岩T2b 完整 1 60 0 60 3 1 3 滑坡推力安全系数 1 15 st F 3 23 2 计算工况计算工况 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 33 3 计算剖面计算剖面 3 43 4 计算方法计算方法 采用折线形滑动面稳定性计算 传递系数法 传递系数公式 111 cos tansin iiiiii 第 i 条块的剩余下滑力公式 1 sintancos istiiiiii iii EF WWclE 3 53 5 计算结果 计算结果 详见附页 精品文档 4欢迎下载 滑坡推力计算结果 基岩界面 工况 条块编 号 剩余下滑 力 工况 条块编 号 剩余下滑 力 1 73 15 124 95 2 31 08 26 67 3 101 28 3 4 58 418 52 4103 83 552 66 5209 22 691 12 6368 11 797 57 7401 79 8127 38 8551 24 天然状 态 9125 68 饱和状 态 9606 61 填土界面 1 84 151 53 65 2 260 42 196 08 3 255 53 201 96 4222 024294 74 5108 455268 71 6191 696382 07 7 195 45733 19 天然状 态 8 66 06 饱和状 态 8217 33 3 63 6 稳定性评价稳定性评价 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 抗滑结构计算四 抗滑结构计算 1 1 抗滑桩设计计算 抗滑桩设计计算 1 11 1 设计资料 设计资料 物理力学指标 天然工况 1 20 7kN m3 1 18 6 C1 36kPa 饱和工况 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 精品文档 5欢迎下载 粉质粘土 Q4dl 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 则滑面处的 4 m 地基系数采用 A 10000 8 8 88000KN 3 m 泥岩 T2b 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 80000KN 弱风化泥岩 1 m4 m 取抗滑地基系数 100000KN 根据多层土的地基系数的取值可得 2 m4 m 2 4 1 12122 22 12 2 80000 2 2 23 8 3 8 87044 2 23 8 m hmhh h mKN m hh 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Eh 30 KPa 桩断面为b h 2m 6 10 x3m 的矩形 截面S 6m2 截面模量 截面对桩中心惯性 22 1 3 6 Wbhm 矩 相对刚度系数EI 0 85EhI 114750000m2 桩的中心距 34 1 4 5 12 Ibhm l 6m 桩的计算宽度Bp b 1 3m 桩的埋深为 6m a l 1 21 2 采用采用 K K 法计算桩身的内力法计算桩身的内力 1 计算桩的刚度 由查表可知地基系数 64 0 08 10 CKN m 桩的变形系数 1 4 0 151 4 p CB m EI 桩的换算深度为 0 151 6 0 906 1 故按刚性桩计算 a l 精品文档 6欢迎下载 2 计算外力 每根桩承受的水平推力 F 607 C0S26 6 3273 4KN 则 3273 4 371 93 8 8 F TKN m h 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M0 3273 4 4 4 14403KN m 3 滑面至旋转中心的距离 0000 0 0000 23243 2 3232 aaaa aaa lAMQ lmlMQ l y AMQ lmlMQ l 6 2 880003 144032 3273 4 687044 6 4 144033 3273 4 6 2 3 880002 144033273 4 687044 63 144032 3273 4 6 4 0475m 4 桩的转角 0000 322 12 3232 6 aa p aaa AMQ lmhMQ l B lA Amlm l 322 12 3 880002 144033273 4 687044 63 144032 3273 4 6 3 66 880008800087044 6870446 0 001739 rad 5 桩身内力及桩侧抗力 桩侧抗力 0y yyAmy 4 0475 0 001739 8800087044 yy 2 619 397459 6361151 3695yy 桩侧抗力最大点位置 459 6361 2 151 36950y 1 5183ym 因为 0 yy 精品文档 7欢迎下载 所以桩身各点的剪力所以桩身各点的剪力 2 000 11 232 26 ypp QQAByyyB m yyy 2 1 3273 488000 3 0 001739 2 4 0475 2 1 3 87044 0 001739 3 4 04752 6 yy yy 23 3273 4 1858 19y 689 454y151 37y y Q 当时 即可找出弯矩最大是的 y 值 经试算求得 y 1 309m 时 M 最大 0 y Q 桩身各点的弯矩桩身各点的弯矩 23 0000 11 32 612 ypp MMQ yB A yyyB m yyy 2 3 1 144033273 43 88000 0 0017393 4 0475 y 6 1 3 87044 0 001739 2 4 0475 12 yy yy 234 144033273 4929 096229 81837 84 y Myyyy 桩侧抗力 剪力 弯矩计算结果如下图所示 桩侧抗力图 7 6 5 4 3 2 1 0 2500 2000 1500 1000 500050010001500 系列1 精品文档 8欢迎下载 剪力图 7 6 5 4 3 2 1 0 6000 4000 2000020004000 系列1 弯矩图 7 6 5 4 3 2 1 0 500005000100001500020000 系列1 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 0 y 所以最大剪力为 5505 52KN max Q 剪力为 0 的一点即为弯矩最大点 求得当埋深 y 1 309m 时 0 y Q 所以最大弯矩为 16691 5KN m max M 1 31 3 抗滑桩结构设计抗滑桩结构设计 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 GB50010 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 精品文档 9欢迎下载 根据前述抗滑桩内力计算结果 取控制截面 I I 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 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 取桩身 最大弯矩截面 若结构重要系数取 1 0 则控制截面 处的设计弯矩为 16691 5KN m max M 混凝土保护层厚度取 80mm 若为单排布 则桩截面有效高度2900mm 0 h 由力的平衡条件得 syc Afbxf 1 由力矩平衡条件得 2 01 x hbxfM c 联立上述两式求解 得 2 0 x hf M A y S 式中 x 为截面受压区高度 可按下式求得 bf bMfbhfbhf x c ccc 2 2 0 22 101 式中 M 为设计弯矩 KN m As 为受拉钢筋截面积 为混凝土受压区等效 1 矩形应力图系数 当混凝土强度等级不高于 C50 时 取 1 0 为混凝土轴 1 c f 心抗压强度设计值 KPa 为钢筋的抗力强度设计值 KPa b 为桩截面宽度 m 为截面有效高度 m y f 0 h 精品文档 10欢迎下载 a 为受拉钢筋的混凝土保护层厚度 m 采用 C30 混凝土 纵向受力钢筋选用 2 14 3 c fN mm 2 1 43 t fN mm HRB400 级 III 级 箍筋及架立钢筋选用 HPB300 I 级 2 360 y fN mm 则其他参数如上所述 2 270 y fN mm A 计算 截面受力钢筋截面积 混凝土受压区高度 bf bMfhbfbhf x c ccc 2 2 0 2 22 101 22226 1 0 14 3 2000 29001 014 3200029002 14 3 2000 16691 5 10 14 3 2000 x 5591 24 8294000076969408 21 208 7628600 mm x mm 取 x 的值为 208 76mm 截面受力钢筋截面积 6 2 0 16691 5 10 16584 5 208 76 360 2900 22 S y M Amm x fh 选用 21 根 32mm 的 HRB400 钢筋截面面积为 As 16890 3满足要求 2 mm 可采取 3 根一束 共 7 束布置于受拉侧 2 桩身截面配置箍筋 控制截面受剪 抗滑桩桩身除承受弯矩以外 还承受着剪应力 因此在设计计算时 必须 进行剪应力的检算 为了施工方便 桩身不宜设斜筋 斜面上的剪应力由混凝 土和箍筋承受 桩身剪力极值有位于滑面处的 3273 4KN 和位于滑面一下 4 0475m 处的 5505 52KN 同样 结构重要系数取 1 0 则设计剪力按 5505 52KN 考虑 验算截面尺寸 验算截面尺寸 因为 0 0 250 25 1 0 14 3 2000 2900207355505 52 cc f bhKNVKN 精品文档 11欢迎下载 所以截面尺寸满足要求 验算是否按计算配箍筋 验算是否按计算配箍筋 0 0 70 7 1 43 2000 290058058005805 85505 52 t f bhNKNKN 可见 设计剪力大于混凝土提供的抗剪能力 只需要配置构造箍筋即可 所以实配箍筋为 采用双肢箍 配筋详见下图 16 200 I I 截面配筋图 上述计算出的纵向受力钢筋布置于截面受拉侧 即抗滑桩的内侧 受压侧布置 构造钢筋以形成骨架 此处选 7 根 HPB400 级 26mm 另外 各选 7 根 HRB400 级 26mm 布置于抗滑桩的两侧边 见上图 1 41 4 桩侧应力验算桩侧应力验算 滑床中 上部主要为三叠系中统巴东组 T2b 青灰色泥岩组成 岩层产状 为 161 41 强风化带厚度约为 2 2 m 其下为中等 微风化 岩石的单轴 抗压强度为 R 24 MPa 属于完整的岩质 半岩质地层 锚固段地层为比较完整的岩质地层 桩身对地层的侧压应力应符合下 max 列 精品文档 12欢迎下载 条件 3600240005 03 0 021 Rkk 岩层产状倾角大小决定 根据岩层构造取 0 5 1 k 取决岩石的裂隙 风化及软化程度 取 0 3 2 k 围岩单轴抗压极限强度 R 24000kPa 0 R max 968 3kpa kpaRkk3600240005 03 0 021 故满足要求 2 抗滑桩间挡土板设计抗滑桩间挡土板设计 2 12 1 挡土板的拟定挡土板的拟定 挡土板材料及施工 采用 C30 混凝土 选用 HRB335 级钢筋 现场预制 由于抗滑桩净距 且挡土板深入抗滑桩长度至少为 30cm 所以挡 0 633lm 土板尺寸拟定如下 板墙尺寸 截面为矩形 截面 尺寸 b h 1000 250 板长 a 3600 如下 图所示 2 2 2 2 荷载确定荷载确定 当土体为粘性土时 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 对边坡支 挡结构土压力计算提出如下规定 计算支挡结构的土压力时 可按主动土压力 计算 由板墙测土地质条件 按库伦主动土压力计算 精品文档 13欢迎下载 51 0 cos cos sin sin 1 cos cos cos 2 0 0 0 2 2 a K 滑面处的库伦土压力 2 1 20 8 8 0 5189 76 ka qh KKN m 则总库伦土压力 1 11 89 76 8 8395 0 22 ak Eq hKN 取最大库伦土压应力均匀作用在单跨板上进行设计 2 89 76 k qKN m 抗滑桩间间距 0 633lm 计算跨径 0 1 53 1 5 0 33 45lltm 则板跨最大弯矩为 22 max 11 89 76 3 45133 55 88 k Mq lKN m 2 32 3 板墙配筋设计板墙配筋设计 取桩的永久作用分项系数 35 1 G 取桩结构重要性系数 0 1 0 则设计弯矩 0max 1 35 1 0 133 55180 3 G MMKN m 取 C30 混凝土 混凝土轴心抗压强度设计值 取选用 HRB335 2 14 3 c fN mm 级钢筋 钢筋抗压强度设计值 2 300 y fN mm 保护层厚度 c 30mm h 值取为 250mm 则 210mm mm s 40 0 h 由力矩平衡条件得 2 01 x hbxfMM cu 72 58xmm 为防止出现超筋破坏 应满足 0 hx b 即满足要求mmh b 5 11521055 0 0 精品文档 14欢迎下载 由力的平衡条件得 syc Afbxf 1 2 1 1 0 14 3 1000 72 58 3459 6 300 c s y f bx Amm f 为防止出现少筋破坏 应满足 bh s A min 即满足要求 5 537250100000215 0 min bh 选用用 1022 100 单排布置 在沿板跨度方向截面受拉一 2 3801 s Amm 侧布置 根据 DZ0240 2004 滑坡防治工程设计与施工技术规范 分布钢筋选用 HPB300 钢筋 直径为 12mm 布置与受力钢筋垂直方向 间距 200mm 板墙配筋 如下图 3 3 排水工程 排水工程 该区域属中 亚热带季风气候 年平均降雨量 1082mm 降雨多集中在 5 9 月 尤其是 6 8 月多暴雨 日最大降雨量达 192 9mm 小时最大降雨量超过 65mm 根据 K96 030 K96 155 工程地质详细勘察报告 斜坡坡顶 坡脚无塘 田 水库 河流等地表水体分布 滑坡地质条件简单 滑体厚度和滑坡规模都 较小 综合考虑仅需简单按区域性进行排水沟设置 精品文档 15欢迎下载 3 13 1 排水沟设计排水沟设计 排水沟材料 采用浆砌条石 排水沟布置 在公路内侧布置 延伸出滑坡周界 5m 按重庆市区域常用排水沟截面设计区间取值 截面尺寸见下图 排水沟截面尺寸 五 工程量计算五 工程量计算 1 钢筋量计算 该工程中共采用了 HRB335 HRB400 HPB300 三种钢筋 其中 HRB335 钢筋所 用直径为 22mm HRB400 钢筋所用直径为 26mm 32mm HPB300 钢筋所用直径为 12mm 16mm 18mm 1 1 HRB335 直径为 22mm 的钢筋 该钢筋全部用于浇筑挡土板 单块挡土板钢筋用量 3600 10 10 2 12 22 3 14 22 42661 6mm 因为滑面以上共 8 8m 而每块挡土板为 1m 所以共需 9 块挡土板 其该钢 筋用量为 42661 6 9 383954 4384mmm 1 2 HRB400 直径为 26mm 的钢筋 该钢筋全部用于抗滑桩的构造钢筋 单桩用量 14800 21 21 2 12 263 14 26 327332 88327 4mmm 1 3 HRB400 直径为 32mm 的钢筋 该钢筋全部用于抗滑桩的构造钢筋 单桩用量 14800 21 21 2 12 323 14 32 331148 16331 2mmm 1 4 HPB300 直径为 12mm 的钢筋 该钢筋作为挡土板的分布钢筋 精品文档 16欢迎下载 单块挡土板钢筋用量 1000 18 18 2 12 123 14 12 19788 4819 8mmm 因为滑面以上共 8 8m 而每块挡土板为 1m 所以共需 9 块挡土板 其该钢 筋用量为 19 8 9 178 2m 1 5 HPB300 直径为 16mm 的钢筋 该钢筋作为抗滑桩中的箍筋 单个箍筋用量2 3000 160 2 2000 160 2 5 5 169536mm 单根桩所需 74 个箍筋 该钢筋用量为74 9536 705664705 7m