公路高边坡锚索设计

设计资料某高速公路Ⅲ标4号高边坡位于里程桩号YK201+570～625段，处于富溪河右岸山脊中下部，开挖边坡长95.m，坡斜高40m，拟分五级开挖，每级梯段8m，公路设计高程368.8m。开挖边坡主要由强风化－全风化砂板岩，呈碎裂结构。III－4号高边坡计算参数综合取值表天然状态（工况1）暴雨状态下（工况2）C（KP）Φ（°）重度（KN/m）C（KP）Φ（°）重度（KN/m）103022.372822.8坡体分条图经过计算，天然工况，稳定性系数为1.125，暴雨工况，稳定性系数为1.001。安全系数取1.15，设计滑坡推力为931.5kN/m。一，设计单宽锚固力对于边坡整治工程，可以取设计值进行计算：由CAD图形文件知，破碎岩层的厚度在10-13米之间，设内锚段长度为8米，自由段长度为10.9米，总长为18.9米。α=31°,β=27°，折减系数λ取0.5单宽锚固力：=1195.9KN/M式中，F－设计滑坡推力（kN/m）；－设计（总）锚固力（kN/m）；φ－滑面内摩擦角（°）；α－锚索与滑动面相交处的滑面倾角（°）；β－锚索与水平面的夹角（°）二，锚索初选初选锚索为7钢绞线见下表类别公称直径（mm）公称截面面积（mm2）理论重量Kg/m1×715.2139.1.101Fptk=1860N/mm2Pu=AS×Fptk=139×1860=258.54KN本工程边坡为普通地层，永久性锚固，根据表3-1得FS1=1.7整治每沿米滑坡所需的锚索钢绞线的根数：1.7*1195.9258.54=7.86取值9根n：整治每沿米滑坡所需的锚索钢绞线的根数pT：每孔锚索的设计锚固力pu：单根钢绞线的极限张拉荷载初拟锚索孔间距为4米，设计6排6孔锚索。分别布置在一二三级台阶之上。单孔锚固力：4*1195.96p=797.3KN单根钢绞线锚固力=797.3/6=132.9KN计算锚固段长度：（1）按照锚固段和钢绞线之间连接强度计算：2*STsaSUFPldT=3.97mτu－采用砂浆强度为M30，接触强度按照砂浆强度的百分之十取值。即3Mpads－张拉钢筋外表直径（束筋外表直径）（m）；取80mmFs2－锚固设计安全系数。根据本工程的情况参照表3-1得，Fs2=2.5（2）按照锚固段和钢绞线之间连接强度计算：孔径按照120mm取值2*STahFPldT=3.66mdh－锚固体直径（m）；设计钻孔为130mmτ－注浆体与地层界面极限剪应力，根据本工程的情况参照表3-2得τ为1.2~2.5Mpa，取2MpaFs2－锚固设计安全系数。根据本工程的情况参照表3-1得，Fs2=2.5综上取值为锚固段长度为8米，符合条件。三．外锚格构设计框格梁计算单元如图：图1-1框格梁计算单元由于计算相对复杂，认为锚索锚固力平均作用在纵梁和横梁上，即都为2398.6hp/KNm，只计算纵梁，横梁结构与纵梁同。于是可将框格梁的计算简化，利用简支梁计算原理，计算简图如图：根据设计要求做格构梁框架作为外锚支承。地梁长度取4m根据计算出的单孔锚固力，简化计算为简支梁。如下图：797.3199.3/4qKNm21398.68MqlKNm398.62TVKN3、框格梁的配筋（1）计算框格梁承受弯矩和剪力的设计值0SR0-结构重要系数；设安全等级为二级，0取1；S-载荷效益组合设计值。R-构件抗力设计值。11GGKQQSSSG-永久载荷分项系数，取1.2；1Q-第一个可变载荷分项系数，这里不记可变载荷。max1.2398.6478/MKNmmax1.2398.6478VKN结构的载荷设计值为：1478478/MKNm1478478VKN（2）纵筋配置计算由于计算使用了简化方法，与实际有出入，实际状况下，框格梁是一个多个支点的连续梁，所以在锚孔处弯矩并不为0，为了安全，应在框格梁的两面都布置钢筋。按双筋矩形截面计算：1.判断：判断20(10.5)bbcfbhM是否成立；式中：b-相对界限受压区高度，用HRB400级纵向钢筋，为0.517；cf-混凝土轴心抗压强度设计值，用C30混凝土，为14.32/Nmm；b-截面宽度，为300mm；0h-截面有效高度，高度h取550mm,0shha，其中sa为保护层厚度35mm。代入数据：20.517(10.50.517)14.3300465295.92360MKNm故在不修改截面情况下，应采用双筋截面。2.取60samm，，则2'0''0(10.5)()bbcsysMfbhAfha''0bcyssyfbhfAAfsA、'sA-受拉和受压钢筋的截面面积（2mm）yf、'yf-钢筋抗拉和抗压压强度设计值，'2478/yyffNmm；sa、'sa-受拉钢筋保护层厚度取60mm（受拉钢筋假定双排布置），则050060440shhamm；受压钢筋保护层厚度取35mm。代入数据：62'2478100.517(10.50.517)14.3300440360(44035)1095.7sAmm20.51714.33004404781095.74783137sAmm3.选钢筋受压钢筋420（'21256sAmm）；受拉钢筋425（211520sAmm）布置第一排，425（221964sAmm）。（2123484sssAAAmm）（3）箍筋配置计算选用HRB335型钢筋，故支座边缘处截面剪应力最大值360VKN。1.复核截面尺寸20440whhmm4401.474300whb，属一般梁，且1.0c，则00.250.2514.3300440471.9360cfbhKNVKN截面尺寸满足要求。2.可否按构造配箍t00.70.71.43300440132.13360fbhKNVKNt01.43300440188.76360fbhKNVKN式中：tf-混凝土轴心抗压强度设计值，使用C30混凝土，为1.432/Nmm，故不能按构造配箍，使用公式配置腹筋，且肯定满足配筋率大于最小配筋率。3.腹筋计算仅配腹筋，不弯起钢筋。t0yv00.71.25svAVfbhSfh式中：yvf-箍筋抗拉强度设计值，选用HRB335型钢筋，为3002/Nmm；svA-箍筋的截面面积2mm。4780000.71.433004402.011.25300440svAS选用双肢箍筋，直径取12，22113.1226.2svAmm；则226.2112.52.01Smm，取160Smm。为了箍筋安置方便，设置18的腰筋，配置方式如下图。框格梁配筋示意图：前期处理为防止裸露的坡体被风化和雨水冲刷，同时减小因雨水进入坡体引起自稳力下降，坡面从上往下挂45mm×45mm聚乙烯土工网(网筋直径为4mm)。接头地段为20cm，用20#铁丝绑扎。验算坡面承载力：单节框架底面积为0.35×4=1.4m2承受压力为T=742KN荷载值=742/1.4=530KPa经查表坡面碎岩的承载力为1200KPa,符合要求。施工中应注意的事项：1、每20米预留20mm伸缩缝。2、若局部梁体悬空，采用混凝土支墩或M7.5浆砌片石支墩3、浇注框格梁与张拉台座应同时进行4、应在每级台阶前设置排水沟