格构加固边坡的设计与施工T21

第七章格构加固边坡的设计与施工§7.1概述§7.2边坡格构加固设计§7.3格构的施工§7.1概述§7.1.1格构的作用、特点及适用条件格构加固技术是利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土进行边坡坡面防护，并利用锚杆或锚索加以固定的一种边坡加固技术。格构的主要作用是将边坡坡体的剩余下滑力或土压力、岩石压力分配给格构结点处的锚杆或锚索，然后通过锚索传递给稳定地层，从而使边坡坡体在由锚杆或锚索提供的锚固力的作用下处于稳定状态。§7.1.2格构的结构型式及其布置（1）方型（2）菱形（3）人字型（4）弧型§7.2边坡格构加固设计§7.2.1格构加固设计的一般要求1.格构加固设计的一般要求（1）格构设计必须充分考虑工程的服务期限，可按照50-80年服务期进行设计。（2）对于整体稳定性好，并满足设计安全系数要求的边坡，可采用浆砌块石格构进行护坡。（3）对于整体稳定性好，但前缘出现溜滑或坍滑的公路滑坡，或坡度大于35°的高陡边坡，宜采用现浇钢筋混凝土格构进行护坡，并采用锚杆进行加固。（4）对于整体稳定性差，且前沿坡面须防护和美化的滑坡，宜采用现浇钢筋混凝土格构与预应力锚索进行防护。而对于整体稳定性差、滑坡推力过大，且前沿坡面须防护和美化的滑坡，宜采用预制预应力钢筋混凝土格构与预应力锚索进行防护。2.边坡格构加固设计的内容（1）边坡稳定性分析和荷载计算；（2）选择格构型式及加固方案；（3）拟定格构的尺寸、确定锚杆(索)的锚固荷载；（4）锚杆(索)的设计计算；（5）格构内力计算及结构设计；（6）加固后边坡的稳定性验算格构加固边坡断面示意图3.格构加固设计程序流程§7.2.2锚固荷载的计算

通常情况下，计算锚固荷载应根据边坡的破坏类型确定方法。对于无连续滑动面的直立或近直立的边坡，在采用锚杆(索)挡墙加固时，可以采用土压力理论计算土压力或岩石压力，然后确定锚固荷载，这类问题在挡土墙设计中有详细介绍。而对于具有连续的潜在滑动面的边坡，采用条分法稳定性进行锚固荷载反算。

§7.2.3格构的结构设计与计算将格构梁视为弹性地基上的梁，锚固力作为梁上集中荷载，按照Winkler弹性地基梁假定计算梁内力。Winkler假定认为：土体表面任一点的压力强度与该点的沉降成正比，即式中k为基床系数（KN/m3），s为沉降量。根据以上假定及计算模型，可推知弹性地基梁的挠曲微分方程为式中E、I为梁的弹性模量和惯性矩；b为梁宽（m），y为梁的变形，q(x)为梁上荷载。该方程的通解为：式中为弹性地基梁的柔性指数（1/m），待定积分常数c1~c4可由荷载位置及边界条件确定。节点荷载分配后，即可按Winkler弹性地基梁理论计算梁剪力和弯矩。格构梁根据荷载作用位置及梁的相对刚度对位移和内力的影响，大致可以分为3种：

无限长梁（梁长L≥2π/λ，荷载作用点与两端距离都大于π/λ）半无限长梁（L≥π/λ，荷载与一端的距离小于π/λ，与另一端距离大于π/λ）

有限长梁（L<2π/λ，荷载与两端的距离都小于π/λ）。实际际工工程程中中梁梁长长通通常常均均不不超超过过30m,荷载载到到梁梁端端的的距距离离一一般般都都小小于于π/λλ,因此此实实际际遇遇到到的的多多为为有有限限长长梁梁。。式中中I1i、I2i、I3i意义义见见文文献献。。(1)正截截面面承承载载力力计计算算依据据《混凝凝土土结结构构设设计计规规范范》（GB50010-2002）7.2.1-1公式式，，由由于于不不存存在在预预应应力力锚锚杆杆，，可可简简化化为为依据据本本规规范范，，混混凝凝土土受受压压区区高高度度应应按按下下列列公公式式确确定定：：式中中M————弯矩矩设设计计值值,取计计算算值值的的1.5倍；；Mu———正截截面面极极限限抵抵抗抗弯弯矩矩；；a1———系数数，，按按《混凝凝土土结结构构设设计计规规范范》第7.1.3条的的规规定定计计算算；；fc———混凝凝土土轴轴心心抗抗压压强强度度设设计计值值，，按按《混凝凝土土结结构构设设计计规规范范》表4.1.4采用用；；fy———钢筋筋的的抗抗拉拉强强度度设设计计值值，，按按《混凝凝土土结结构构设设计计规规范范》表4.2.3采用用；；As———受拉拉区区纵纵向向钢钢筋筋的的截截面面面面积积；；b————截面面宽宽度度；；x————按等等效效矩矩形形应应力力图图计计算算的的受受压压区区高高度度；；h0———截面面有有效效高高度度，，h0＝h－as，as为受受拉拉钢钢筋筋合合力力点点至至截截面面受受拉拉边边缘缘距距离离，，当当为为一一排排钢钢筋筋时时，，as＝c+d/2，其其中中d为钢钢筋筋直直径径，，c为混混凝凝土土保保护护层层厚厚度度。。设相相对对有有效效高高度度，即即，带带入入上上式式根据据计计算算需需要要的的截截面面面面积积选选用用钢钢筋筋直直径径，，钢钢筋筋截截面面面面积积不不应应小小于于计计算算要要求求截截面面面面积积。。同同时时配配筋筋率率r满足足上式式中中rmin和xb取值值参参考考相相关关书书籍籍，，本本设设计计参参考考《混凝凝土土结结构构（（上上））》（武武汉汉工工业业大大学学出出版版社社））表表4-1。（2)斜截截面面承承载载力力计计算算矩形形截截面面的的受受弯弯构构件件，，其其受受剪剪截截面面应应符符合合下下列列条条件件：：当时当时式中中V————构件件斜斜截截面面上上的的最最大大剪剪力力设设计计值值；；bc———混凝凝土土强强度度影影响响系系数数：：当当混混凝凝土土强强度度等等级级不不超超过过C50时，，取取bc＝1.0；当当混混凝凝土土强强度度等等级级不不超超过过C80时，，取取bc＝0.8；其其间间按按线线性性内内插插法法确确定定；；hw———截面面的的腹腹板板高高度度：：对对矩矩形形截截面面，，取取有有效效高高度度。。无预预应应力力钢钢筋筋矩矩形形截截面面的的一一般般受受弯弯构构件件，，当当仅仅配配置置箍箍筋筋时时，，其其斜斜截截面面的的受受剪剪承承载载力力应应符符合合下下列列规规定定：：式中中V————构件件斜斜截截面面上上的的最最大大剪剪力力设设计计值值；；Vcs———构件件斜斜截截面面上上混混凝凝土土和和箍箍筋筋的的受受剪剪承承载载力力设设计计值值；；Asv———配置置在在同同一一截截面面箍箍筋筋各各肢肢的的全全部部截截面面面面积积：：Asv＝nAsv1，此此外外，，n为在在同同一一截截面面内内箍箍筋筋的的股股数数，，Asv1为单单肢肢箍箍筋筋的的截截面面面面积积；；S————沿构构件件长长度度方方向向的的箍箍筋筋间间距距；；fyv——箍筋抗拉拉强度设设计值，，按《混凝土结结构设计计规范》表4.2.3-1中的fy值采用。。ft——混凝土轴轴心抗拉拉强度设设计值，，按《混凝土结结构设计计规范》表4.1.4采用。§7.2.4格构的构构造要求求1.浆砌块石石格构各种型式式格构水水平间距距均应小小于3.0m。浆砌块块石断面面设计以以类比法法为主，，采用的的断面高高X宽一般不不小于300mmX200mm。浆砌砌块石格格构边坡坡坡面应应平整，，坡度一一般小于于35°。为了保保证格构构的稳定定性，可可根据岩岩土体结结构和强强度在格格构节点点设置锚锚杆，长长度一般般3-5m，全粘结结灌浆。。若岩土土体较为为破碎和和易溜滑滑时，可可采用锚锚管加固固，全粘粘结灌浆浆，注浆浆压力一一般为0.5——1.0MPa。2.现浇钢筋筋混凝土土格构方型和菱菱型格构构水平间间距均应应小于5.0m，人字型型和弧型型格构水水平间距距均应小小于4.5m。钢筋混混凝土格格构断面面设计应应采用用简支梁梁法进行行弯矩计计算，并并采用类类比法校校核。一一般断面面h×b不小于300mmX250mm。格构纵纵向钢筋筋应采用用Φ14以上直径径的Ⅱ级螺纹钢钢筋，箍箍筋应采采用Φ6以上直径径的钢筋筋。格构构混凝土土强度等等级不应应低于C25。§7.3格构的施施工§7.3.1浆砌块石石格构的的施工要要点（1）浆砌块块石格构构应嵌置置于边坡坡中，嵌嵌置深度度大于格格构截面面高度的的2／3。（2）浆砌块块石格构构护坡坡坡面应平平整、密密实，无无表层溜溜滑体和和蠕滑体体。（3）格构可可采用毛毛石或条条石，但但毛石最最小厚度度应大于于150mm，强度应应大于Mu30，用水泥泥砂浆浆浆砌，砂砂浆强度度不应低低于M7.5。（4）格构每每隔10—25m宽度设置置伸缩缝缝，缝宽宽2—3cm，填塞沥沥青麻筋筋或沥青青木板。。§7.3.2现浇钢筋筋混