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2一、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=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17.30Mpa，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3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0.130.160.40强风化泥岩T2b破碎0.6/0.50弱风化泥岩T2b完整1.60/0.603.1.3滑坡推力安全系数1.15stF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：111cos()tansin()iiiiii第i条块的剩余下滑力公式：1sintancosistiiiiiiiiiEFWWclE3.5计算结果（详见附页）4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124.952-31.0826.673-101.283-4.58418.524103.83552.665209.22691.126368.11797.577401.798127.388551.249125.689606.61填土界面天然状态1-84.15饱和状态1-53.652-260.42-196.083-255.53-201.964222.024294.745108.455268.716191.696382.077-195.45733.198-66.068217.333.6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=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5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/4m，则滑面处的地基系数采用A=10000×8.8=88000KN/3m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1m=80000KN/4m，弱风化泥岩取抗滑地基系数2m=100000KN/4m。根据多层土的地基系数的取值可得241121222212(2)80000(22.23.8)3.887044/()(2.23.8)mhmhhhmKNmhh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=30×610KPa，桩断面为b×h=2mx3m的矩形，截面S=6m2，截面模量22136Wbhm，截面对桩中心惯性矩3414.512Ibhm，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al=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640.0810/CKNm桩的变形系数140.1514pCBmEI桩的换算深度为al=0.151×6=0.9061故按刚性桩计算。6（2）计算外力每根桩承受的水平推力F=607×C0S26°×6=3273.4KN则'3273.4371.93/8.8FTKNmh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0000000002324323232aaaaaaalAMQlmlMQlyAMQlmlMQl628800031440323273.46870446(41440333273.46)23880002144033273.4687044631440323273.46（）（）（）=4.0475m(4)桩的转角00003221232326aapaaaAMQlmhMQlBlAAmlml322123880002144033273.4687044631440323273.463668800088000870446870446=0.001739rad（5）桩身内力及桩侧抗力桩侧抗力0yyyAmy(4.0475)0.001739(8800087044)yy2619.397459.6361151.3695yy桩侧抗力最大点位置459.63612151.36950y，1.5183ym因为0yy,7所以桩身各点的剪力20001123226yppQQAByyyBmyyy213273.48800030.001739(24.0475)213870440.001739(34.04752)6yyyy233273.41858.19y689.454y151.37yyQ当0yQ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2300001132612yppMMQyBAyyyBmyyy231144033273.43880000.00173934.0475-y)-613870440.001739(24.0475)12yyyy（234144033273.4929.096229.81837.84yMyyyy桩侧抗力、剪力、弯矩计算结果如下图所示：桩侧抗力图-7-6-5-4-3-2-10-2500-2000-1500-1000-500050010001500系列18剪力图-7-6-5-4-3-2-10-6000-4000-2000020004000系列1弯矩图-7-6-5-4-3-2-10-500005000100001500020000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y=0所以最大剪力为maxQ=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yQ=0所以最大弯矩为maxM=16691.5KNm1.3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）9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maxM=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0h2900mm。由力的平衡条件得sycAfbxf1由力矩平衡条件得)2(01xhbxfMc联立上述两式求解，得)2(0xhfMAyS式中，x为截面受压区高度，可按下式求得bfbMfbhfbhfxcccc22022101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；cf为混凝土轴心抗压强度设计值（KPa）；yf为钢筋的抗力强度设计值（KPa);b为桩截面宽度（m);0h为截面有效高度（m)；10a为受拉钢筋的混凝土保护层厚度（m)。采用C30混凝土，214.3/cfNmm，21.43/tfNmm，纵向受力钢筋选用HRB400级（III级），2360/yfNmm，箍筋及架立钢筋选用HPB300(I级)，2270/yfNmm，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bfbMfhbfbhfxcccc220222101222261.014.3200029001.014.320002900214.3200016691.51014.32000x5591.248294000076969408.21208.7628600mmxmm取x的值为208.76mmⅠ-Ⅰ截面受力钢筋截面积62016691.51016584.5208.76()360(2900)22SyMAmmxfh选用21根Ф32mm的HRB400钢筋截面面积为As=16890.32mm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00.250.251.014.320002900207355505.52ccfbhKNVKN所以截面尺寸满足要求。验算是否按计算配箍筋：1100.70.71.432000290058058005805.85505.52tfbhNKNKN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16@200，采用双肢箍，配筋详见下图。I-I截面配筋图上述