(完整版)抗滑桩设计计算书.doc
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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
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》（GB50007-2002）；
3.《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）；
4.《室外排水设计技术规范》（GB50108-2001）；
5.《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）；
6.《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；
7.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）；
8.《公路路基设计规范》（JTGD30—2004）；
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：
γ1=20.7kN/m3.φ1=18.6°.C1=36kPa
饱和工况：
γ2=21.3kN/m3.φ2=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17.30Mpa.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σο（MPa）
桩周土极限摩阻力（MPa）
基底摩擦系数（μ）
含碎石粉质粘土
Q4dl+el
稍密
0.13
0.16
0.40
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
3.2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
3.4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：
第i条块的剩余下滑力公式：
3.5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
饱和状态
1
24.95
2
-31.08
2
6.67
3
-101.28
3
-4.58
4
18.52
4
103.83
5
52.66
5
209.22
6
91.12
6
368.11
7
97.57
7
401.79
8
127.38
8
551.24
9
125.68
9
606.61
填土界面
天然状态
1
-84.15
饱和状态
1
-53.65
2
-260.4
2
-196.08
3
-255.5
3
-201.96
4
222.02
4
294.74
5
108.45
5
268.71
6
191.69
6
382.07
7
-195.45
7
33.19
8
-66.06
8
217.33
3.6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=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：
物理力学指标：
天然工况：
γ1=20.7kN/m3.φ1=18.6°.C1=36kPa
饱和工况：
γ2=21.3kN/m3.φ2=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=10000KN/.则滑面处的地基系数采用A=10000×8.8=88000KN/
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/.弱风化泥岩取抗滑地基系数=100000KN/。
根据多层土的地基系数的取值可得
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=2mx3m的矩形.截面S=6m2.截面模量.截面对桩中心惯性矩.相对刚度系数EI＝0.85EhI＝114750000m2.桩的中心距l=6m.桩的计算宽度Bp=b+1=3m.桩的埋深为=6m。
1.2采用K法计算桩身的内力
（1）计算桩的刚度
由查表可知地基系数
桩的变形系数
桩的换算深度为=0.151×6=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=607×C0S26°×6=3273.4KN
则
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
=4.0475m
（4）桩的转角
=0.001739rad
（5）桩身内力及桩侧抗力
桩侧抗力
桩侧抗力最大点位置
.
因为,
所以桩身各点的剪力
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。
桩身各点的弯矩
桩侧抗力、剪力、弯矩计算结果如下图所示：
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
所以最大剪力为=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=0
所以最大弯矩为=16691.5KNm
1.3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》（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）
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Ⅰ-Ⅰ取桩身最大弯矩截面
若结构重要系数取1.0.则控制截面Ⅰ-Ⅰ处的设计弯矩为=16691.5KN.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。
由力的平衡条件得
由力矩平衡条件得
联立上述两式求解.得
式中.x为截面受压区高度.可按下式求得
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）；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HRB400级（III级）..箍筋及架立钢筋选用HPB300（I级）..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
取x的值为208.76mm
Ⅰ-Ⅰ截面受力钢筋截面积
选用21根Ф32mm的HRB400钢筋截面面积为As=16890.3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
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。
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Φ26mm.另外.各选7根HRB400级Φ26mm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2.2m.其下为中等~微风化。
岩石的单轴抗压强度为R=24MPa。
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列
条件：
——岩层产状倾角大小决定.根据岩层构造取0.5；
——取决岩石的裂隙、风化及软化程度.取0.3；
——围岩单轴抗压极限强度.R＝24000kPa。
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.且挡土板深入抗滑桩长度至少为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b×h=1000×250.板长a=3600,如下图所示
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：
滑面处的库伦土压力
则总库伦土压力：
取最大库伦土压应力均匀作用在单跨板上进行设计
抗滑桩间间距
计算跨径
则板跨最大弯矩为
2.3板墙配筋设计
取桩的永久作用分项系数：
取桩结构重要性系数：
则设计弯矩：
取C30混凝土.混凝土轴心抗压强度设计值.取选用HRB335级钢筋.钢筋抗压强度设计值。
保护层厚度c=30mm..h值取为250mm.则=210mm。
由力矩平衡条件得
为防止出现超筋破坏.应满足
即满足要求
由力的平衡条件得
为防止出现少筋破坏.应满足
即满足要求
选用用1022@100单排布置..在沿板跨度方向截面受拉一侧布置。
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、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。
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
排水沟截面尺寸
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。
1.1HRB335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：
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：
1.2HRB400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：
1.3HRB400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：
1.4HPB300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：
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：
1.5HPB300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
单根桩所需74个箍筋.该钢筋用量为
1.6HPB300直径为18mm的钢筋.该钢筋作为抗滑桩中的架立钢筋
单桩用量：
2、混凝土方量计算
2.1单桩混凝土用量：
2.2单块板混凝土用量
一个剖面共需9块板.该用量为
2.3排水沟混凝土用量
3、圬工计算
该工程中圬工主要为排水沟.排水沟单个剖面圬工量为
由于两根桩之间距离为6m.所以
4、挖填方量
挖方量：
单个剖面填方量：
综上计算结果.可知单根桩所控制的滑面区域工程量统计如下：
表1钢筋用量表
钢筋类型
级别
直径（mm）
单根长度（mm）
根数
总长（m）
HPB400
III
26
15590
21
327.39
HPB400
III
32
15772
21
331.2
HRB335
II
22
4270
90
384.3
HPB300
I
16
9540
74
706
HPB300
I
18
9160
15
137.4
HPB300
I
12
1100
162
178.2
表2混凝土用量表
混凝土标号
用途
方量（）
C30
抗滑桩浇筑
88.3
C30
挡土墙浇筑
8
C30
排水沟护面
0.4
表3挖填、圬工方量表
类型
方量（）
填方
208.79
挖方
38.34
圬工
2.712
..
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