抗滑桩设计计算书

1、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 724.608m729.148m, K96+080-K96+100为填方， 最大填方为4.65m,最小填方为1.133m。二、计算

2、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 D302004)；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

3、：丫 1=20.7kN/m3，© 1=18.6 °，C=36kPa饱和工况：丫 2=21.3kN/m3，© 2=15.5 °，C2=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名称地层 代号状态承载力值d o（MPa桩周土极限摩阻力（MPa基底摩擦系数（卩）含碎石粉质

4、粘土Qdl+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滑坡推力安全系数Fst 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计算剖面申 d耳JI3.4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：i 1 cos（ i 1" tan i sin（ “ i）第i条块的剩余下滑力公式：Ei FstWsin j Witan iC0S i Gh Ei 1 i3.5计算结果（详见附页）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 力天然状 态1-73.15

5、饱和状 态124.952-31.0826.67 :3-101.283-4.58418.524103.83552.665209.22 :691.126368.11797.577401.798127.388551.24 :9125.689606.61填土界面天然状 态1-84.15饱和状 态1-53.652-260.42-196.083-255.53-201.964222.024294.74 :5108.455268.716191.696382.077-195.45733.19 18-66.068217.333.6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=

6、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：3物理力学指标：天然工况：丫 i=20.7kN/m , © 1=18.6 °，G=36kPa3饱和工况：丫 2=21.3kN/m，© 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( 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=10

7、000KNm4，则滑面处的地基系数采用 A=10000X 8.8=88000KN/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/m4 ,弱风化泥岩取抗滑地基系数 m2 =100000KN/m4。根据多2ghim2(2h| d)h2(h, h2)2层土的地基系数的取值可得87044KN / m480000 (2 2.2 3.8) 3.8(2.2 3.8)2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/nr。抗滑桩采用C30钢筋混凝土，其弹性模量E=30X 106 K

8、Pa，桩断面为bX h=2mx3m1 2 2W -bh 3m的矩形，截面S=6m，截面模量6，截面对桩中心惯性矩I bh34.5m412，相对刚度系数El = 0.85 EhI = 114750000m,桩的中心距l =6m，桩的计算宽度Bp=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 0.08 10 KN /m桩的变形系数4EICBp0.151m桩的换算深度为 "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F =607X C0S26 X 6=3273.4KNT 匚 3273

9、.4371.93KN /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la 2A 3M。2Q°lamla 4M。3QJy。2 3A 2M0 Q°lamla 3M0 2Q°la6 2 88000 (3 14403 2 3273.4 6) 87044 6 (4 14403 3 3273.4 6)2 3 88000 (2 14403 3273.4 6) 87044 6 (3 14403 2 3273.4 6)=4.0475m(4) 桩的转角12 3A 2

10、M0 Q0lamh 3M0 2Q0laBpla3 6A A mla m2la212 3 880002 14403 3273.4 687044 63 14403 2 3273.4 6322366 8800088000 87044 6870446=0.001739 rad(5) 桩身内力及桩侧抗力桩侧抗力 yy° y A my(4.0475 y) 0.001739 (88000 87044 y)619.397459.6361y 151.3695 y2桩侧抗力最大点位置459.63612 151.3695 y 0 y 1.5183m因为y y0 ,所以桩身各点的剪力1 1 2QyQo-AB

11、py2yoy -Bpmy3y。2y613273.4 88000 3 0.001739 y (2 4.0475 y)21 3 87044 0.001739 y2(3 4.0475 2y)6Qy 3273.4 1858.19y 689.454y2 151.37y3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 3My M。Q°y §BpA y 3y。y1Bpm y 2y。y14403 3273.4 y $ 3 88000 0.001739 y(3 4.0475-y)-133 87044 0.001739 y (2 4.04

12、75 y)12My 14403 3273.4y 929.096y2 229.818y3 37.84y4剪力图系歹U1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Qmax=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Qy=0所以最大弯矩为 Mmax=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

13、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Mmax=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1 fcbx fyAs由力矩平衡条件得M i fcbx（h° X）2联立上述两式求解，得As Mfy（h0 扌

14、）式中，X为截面受压区高度，可按下式求得/22 21 fcbh01 fc bh° 2 fcbMxfcb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 ； fc为混凝土轴心抗 压强度设计值（KPa ；fy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，fc 14.3N /mm , ft x14.3 200082940000 76969408.2128600取x的值为208.76mm - I截面受力钢筋截面

15、积43N/mm，纵向受力钢筋选用HRB400 级（III级），fy 360N/mm，箍筋及架立钢筋选用HPB300（l级），2fy 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 22 21 fcbh。 J 1 仁 b h°2 fcbMxfcb5591.24mm208.76mmAsMx fy(h0 亍)616691.5 10360 (2900208.76)2216584.5mm1.0 14.3 2000 29001.014.3200029002 14.3 2000 16691.5 10选用21根32mn的HRB40（钢筋截面面积为 As

16、=16890.3mm2满足要求，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：因为 0.25 c fcbh00.25 1.0 14.3 2000 290020735KN V 5505.52 KN所以截面尺寸满足要求。验算是否按计算配箍筋:可见，设计剪力

17、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16200，采用双肢箍，配筋详见下图。agOJXNIN5C0181OOO)1/11N3C7026)1./ / y J/ / / / .I-I截面配筋图lcdNK70HJ6)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HPB40C级26mm另外，各选7根HRB40C级 26mn布置于抗滑桩的两侧边，见上图。1.4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

18、。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max应符合下列条件:k1 k2 R00.3 0.5 240003600ki 岩层产状倾角大小决定，根据岩层构造取0.5 ;k2 取决岩石的裂隙、风化及软化程度，取0.3 ;Ro 围岩单轴抗压极限强度，R= 24000kPamax 968.3kpak1k2R0 0.3 0.5 24000 3600kpa故满足要求。2、抗滑桩间挡土板设计2.1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10 6 3 3m，且挡土板深入抗滑桩长

19、度至少为30cm所以挡土板尺寸拟定如下：板墙尺寸：截面为矩形，截面 尺寸bx h =1000 x 250，板长a=3600,如下 图所示300口2. 2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：Ka cos ()0.51cos2 cos( 0)1 /in(0)刑)2V cos(0)cos()Ea 1qkh11 89.76 8.8395.0KN则总库伦土压力：222取最大库伦土压应力qk 89.76KN /m均匀作用在单跨板上进行设计抗滑桩间

20、间距106 3 3m计算跨径 丨 101.5t3 1.5 0.33.45m1 2 1 2 Mmax qj2- 89.76 3.452133.55KN m则板跨最大弯矩为882.3板墙配筋设计取桩的永久作用分项系数：G 1.35取桩结构重要性系数：° 1.0则设计弯矩：M G 0Mmax 1.35 1.0 133.55180.3KN m2取C30混凝土，混凝土轴心抗压强度设计值fc 14.3N/mm，取选用HRB335级2钢筋，钢筋抗压强度设计值fy 300N/mm。保护层厚度c=30mms 40mm，h值取为250mm则h0 =210mm由力矩平衡条件得xM Mu1fcbx(h

21、76; -)2x 72.58mm为防止出现超筋破坏，应满足xbh0bh00.55 210 115.5mm 即满足要求由力的平衡条件得1 fcbx° 仏3 100072583459.6mm2fy300为防止出现少筋破坏，应满足As mi nbhminbh 0.00215 1000 250 537.5 即满足要求2选用用1022100单排布置，As 3801mm ,在沿板跨度方向截面受拉一侧 布置。根据DZ0240-2004_骨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。360010022100o&#

22、39;93、排水工程该区域属中一亚热带季风气候，年平均降雨量1082mm降雨多集中在59月，尤其是68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+030K96+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。3.1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200 200 n 厂 Jfi 1O91111O 寸600OJ排水沟截面尺寸五、工程量计算1、钢筋量

23、计算该工程中共采用了 HRB335 HRB4O0 HPB30C三种钢筋，其中 HRB335I冈筋所 用直径为22mm, HRB40C钢筋所用直径为26mm 32mm, HPB30C冈冈筋所用直径为 12mm 16mm 18mm1.1 HRB335ft径为22mm勺钢筋，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 383954.4mm 384m1.2 HRB40(直径为26mm勺钢筋，该钢筋全部用于抗滑桩的构造钢筋单桩用量：

24、14800 21 21 2 (12 26 3.14 26) 327332.88mm 327.4m1.3 HRB40(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 32 3.14 32) 331148.16mm 331.2m1.4 HPB30C直径为12mm的钢筋，该钢筋作为挡土板的分布钢筋单块挡土板钢筋用量：1000 18 18 2 (12 12 3.14 12)19788.48mm19.8m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 9 178.2m1.5 HPB30C直径为16mm勺钢筋，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 16 9536mm单根桩所需 74 个箍筋，该钢筋用量为 74 9536 705664mm