抗滑樁設計計算書

..目錄1工程概況2計算依據(jù)3滑坡穩(wěn)定性分析及推力計算3.1計算參數(shù)3.2計算工況3.3計算剖面3.4計算方法3.5計算結果3.6穩(wěn)定性評價4抗滑結構計算5工程量計算一、工程概況擬建段位于XX市巫溪縣安子平,設計路中線在現(xiàn)有公路右側約100m,設計為大拐回頭彎,設計路線起止里程為K96+030～K96+155,全長125m,設計路面凈寬7.50m,設計為二級公路,設計縱坡3.50%,地面高程為720.846m～741.70m,設計起止路面高程為724.608m～729.148二、計算依據(jù)1.《XX市地質災害防治工程設計規(guī)范》〔DB50/5029-2004；2.《建筑地基基礎設計規(guī)范》〔GB50007-2002；3.《建筑邊坡工程技術規(guī)范》〔GB50330-2002；4.《室外排水設計技術規(guī)范》〔GB50108-2001；5.《砌體結構設計規(guī)范》〔GB50003-2001；6.《混凝土結構設計規(guī)范》〔GB50010-2010；7.《錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范》〔GB50086-2001；8.《公路路基設計規(guī)范》〔JTGD30—2004；9.相關教材、專著及手冊。三、滑坡穩(wěn)定性分析及推力計算3.1計算參數(shù)物理力學指標：天然工況：γ1=20.7kN/m3,φ1=18.6°,C1=36kPa飽和工況：γ2=21.3kN/m3,φ2=15.5°,C2=29kPa巖、土物理力學性質該段土層主要為第四系殘破積碎石土,場地內均有分布,無法采取樣品測試,采取弱風化泥做物理力學性質測試成果：弱風化泥巖天然抗壓強度24.00Mpa,飽和抗壓強度17.30Mpa,天然密度2.564g/cm3,比重2.724,空隙度8.25%,屬軟化巖石,軟質巖石。表1各巖土層設計參數(shù)建議值表名稱地層代號狀態(tài)承載力值σο〔MPa樁周土極限摩阻力〔MPa基底摩擦系數(shù)〔μ含碎石粉質粘土Q4dl稍密0.130.160.40強風化泥巖T2b破碎0.6/0.50弱風化泥巖T2b完整1.60/0.60滑坡推力安全系數(shù)3.2計算工況選取公路填筑后自然狀態(tài)、飽和狀態(tài)兩種工況對滑斜坡進行計算。3.3計算剖面3.4計算方法采用折線形滑動面穩(wěn)定性計算〔傳遞系數(shù)法傳遞系數(shù)公式：第i條塊的剩余下滑力公式：3.5計算結果〔詳見附頁滑坡推力計算結果基巖界面工況條塊編號剩余下滑力工況條塊編號剩余下滑力天然狀態(tài)1-73.15飽和狀態(tài)124.952-31.0826.673-101.283-4.58418.524103.83552.665209.22691.126368.11797.577401.798127.388551.249125.689606.61填土界面天然狀態(tài)1-84.15飽和狀態(tài)1-53.652-260.42-196.083-255.53-201.964222.024294.745108.455268.716191.696382.077-195.45733.198-66.068217.333.6穩(wěn)定性評價根據(jù)計算結果得知斜坡在公路填筑后自然狀態(tài)下Fs=1.18,飽和狀態(tài)下Fs=0.95,因此斜坡在公路填筑后在自然狀態(tài)下為基本穩(wěn)定狀態(tài),飽和狀態(tài)下處于不穩(wěn)定狀態(tài)?？赡苷T發(fā)滑坡災害發(fā)生,需要進行支擋。四、抗滑結構計算1、抗滑樁設計計算1.1設計資料：物理力學指標：天然工況：γ1=20.7kN/m3,φ1=18.6°,C1=36kPa飽和工況：γ2=21.3kN/m3,φ2=15.5°,C2=29kPa根據(jù)巖性及地層情況,由于在滑面以上還存在有筑填土層約7.7m和含碎石粉質粘土〔Q4dl+el層厚約為1.1m,所以滑面以上土層厚度約h′=8.8m,查取相關規(guī)范可知取該土層的抗滑地基系數(shù)為m=10000KN/,則滑面處的地基系數(shù)采用A=10000×8.8=88000KN/泥巖〔T2b由強風化泥巖厚為2.20m和弱風化泥巖厚為0.70m組成,樁的埋長為6m。強風化泥巖取抗滑地基系數(shù)為=80000KN/,弱風化泥巖取抗滑地基系數(shù)=100000KN/。根據(jù)多層土的地基系數(shù)的取值可得樁附近的滑體厚度為8.8m,該處的滑坡推力P=607kN/m,樁前剩余抗滑力E抗滑樁采用C30鋼筋混凝土,其彈性模量Eh=30×KPa,樁斷面為b×h=2mx3m的矩形,截面S=6m2,截面模量,截面對樁中心慣性矩,相對剛度系數(shù)EI＝0.85EhI＝114750000m2,樁的中心距l(xiāng)=6m,樁的計算寬度Bp=b+1=3m,樁的埋深為=6m。1.2采用K法計算樁身的內力〔1計算樁的剛度由查表可知地基系數(shù)樁的變形系數(shù)樁的換算深度為=0.151×6=0.906<1故按剛性樁計算?！?計算外力每根樁承受的水平推力F=607×C0S26°×6=3273.4KN則滑坡推力按矩形分布；如右圖滑面處的剪力Q0=3273.4KN滑面處彎矩M0=3273.4×4.4=14403KN/m<3>滑面至旋轉中心的距離=4.0475m<4>樁的轉角=0.001739rad〔5樁身內力及樁側抗力樁側抗力樁側抗力最大點位置,因為,所以樁身各點的剪力當時,即可找出彎矩最大是的y值。經試算求得y=1.309m時,M最大。樁身各點的彎矩樁側抗力、剪力、彎矩計算結果如下圖所示：樁側抗力為0的一點即為剪力最大點,求得當埋深：y=4.0475m時=0所以最大剪力為=5505.52KN剪力為0的一點即為彎矩最大點,求得當埋深：y=1.309m時=0所以最大彎矩為=16691.5KNm1.3抗滑樁結構設計抗滑樁受滑坡推力和錨固地層抗力作用,在荷載作用下產生彎曲轉動,為了防止樁體由于荷載作用而產生過大變形與破壞,樁身需要配縱向受力鋼筋以抵消彎矩,配置箍筋以抵抗剪力。樁身結構設計計算參考《混凝土結構設計規(guī)范》〔GB50010—2002>,按受彎構件考慮。1樁身截面配置縱向受力鋼筋〔控制截面受彎根據(jù)前述抗滑樁內力計算結果,取控制截面I-I所受彎矩進行計算。按混凝土結構正截面受彎承載力計算模式,計算受力鋼筋,計算可按單筋截面考慮,經簡化的計算如圖 抗滑樁總長約為15m,計算可按兩個控制截面考慮配筋?？刂平孛姊?Ⅰ取樁身最大彎矩截面若結構重要系數(shù)取1.0,則控制截面Ⅰ-Ⅰ處的設計彎矩為=16691.5KN.m?；炷帘Ｗo層厚度取80mm,若為單排布,則樁截面有效高度2900mm。由力的平衡條件得由力矩平衡條件得聯(lián)立上述兩式求解,得式中,x為截面受壓區(qū)高度,可按下式求得式中,M為設計彎矩〔KN.m；As為受拉鋼筋截面積；為混凝土受壓區(qū)等效矩形應力圖系數(shù),當混凝土強度等級不高于C50時,取1.0；為混凝土軸心抗壓強度設計值〔KPa；為鋼筋的抗力強度設計值〔KPa>;b為樁截面寬度〔m>;為截面有效高度〔m>；a為受拉鋼筋的混凝土保護層厚度〔m>。采用C30混凝土,,,縱向受力鋼筋選用HRB400級〔III級,,箍筋及架立鋼筋選用HPB300<I級>,,則其他參數(shù)如上所述。A.計算Ⅰ-Ⅰ截面受力鋼筋截面積混凝土受壓區(qū)高度取x的值為208.76mmⅠ-Ⅰ截面受力鋼筋截面積選用21根Ф32mm的HRB400鋼筋截面面積為As=16890.3滿足要求,可采取3根一束,共7束布置于受拉側。2樁身截面配置箍筋〔控制截面受剪抗滑樁樁身除承受彎矩以外,還承受著剪應力。因此在設計計算時,必須進行剪應力的檢算。為了施工方便,樁身不宜設斜筋,斜面上的剪應力由混凝土和箍筋承受。樁身剪力極值有位于滑面處的3273.4KN和位于滑面一下4.0475m處的5505.52KN,同樣,結構重要系數(shù)取1.0,則設計剪力按5505.52KN考慮。驗算截面尺寸：因為所以截面尺寸滿足要求。驗算是否按計算配箍筋：可見,設計剪力大于混凝土提供的抗剪能力,只需要配置構造箍筋即可,所以實配箍筋為,采用雙肢箍,配筋詳見下圖。I-I截面配筋圖上述計算出的縱向受力鋼筋布置于截面受拉側,即抗滑樁的內側。受壓側布置構造鋼筋以形成骨架,此處選7根HPB400級Φ26mm,另外,各選7根HRB400級Φ26mm布置于抗滑樁的兩側邊,見上圖。1.4樁側應力驗算滑床中、上部主要為三疊系中統(tǒng)巴東組〔T2b青灰色泥巖組成,巖層產狀為161°∠41°,強風化帶厚度約為2.2m,其下為中等~微風化。巖石的單軸抗壓強度為R=24MPa。屬于完整的巖質、半巖質地層。錨固段地層為比較完整的巖質地層,樁身對地層的側壓應力應符合下列條件：——巖層產狀傾角大小決定,根據(jù)巖層構造取0.5；——取決巖石的裂隙、風化及軟化程度,取0.3；——圍巖單軸抗壓極限強度,R＝24000kPa。故滿足要求。2、抗滑樁間擋土板設計2.1擋土板的擬定擋土板材料及施工：采用C30混凝土,選用HRB335級鋼筋,現(xiàn)場預制由于抗滑樁凈距,且擋土板深入抗滑樁長度至少為30cm,所以擋土板尺寸擬定如下：板墻尺寸：截面為矩形,截面尺寸b×h=1000×250,板長a=3600,如下圖所示2．2荷載確定當土體為粘性土時,《建筑地基基礎設計規(guī)范》〔GB50007-2002對邊坡支擋結構土壓力計算提出如下規(guī)定,計算支擋結構的土壓力時,可按主動土壓力計算。由板墻測土地質條件,按庫倫主動土壓力計算：滑面處的庫倫土壓力則總庫倫土壓力：取最大庫倫土壓應力均勻作用在單跨板上進行設計抗滑樁間間距計算跨徑則板跨最大彎矩為2.3板墻配筋設計取樁的永久作用分項系數(shù)：取樁結構重要性系數(shù)：則設計彎矩：取C30混凝土,混凝土軸心抗壓強度設計值,取選用HRB335級鋼筋,鋼筋抗壓強度設計值。保護層厚度c=30mm,,h值取為250mm,則=210mm。由力矩平衡條件得為防止出現(xiàn)超筋破壞,應滿足即滿足要求由力的平衡條件得為防止出現(xiàn)少筋破壞,應滿足即滿足要求選用用1022100單排布置,,在沿板跨度方向截面受拉一側布置。根據(jù)《DZ0240-2004_滑坡防治工程設計與施工技術規(guī)范》,分布鋼筋選用HPB300鋼筋,直徑為12mm,布置與受力鋼筋垂直方向,間距200mm,板墻配筋如下圖。3、排水工程該區(qū)域屬中—亞熱帶季風氣候,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,日最大降雨量達192.9mm,小時最大降雨量超過65mm。根據(jù)《K96+030~K96+155工程地質詳細勘察報告》,斜坡坡頂、坡腳無塘、田、水庫、河流等地表水體分布?；碌刭|條件簡單,滑體厚度和滑坡規(guī)模都較小,綜合考慮僅需簡單按區(qū)域性進行排水溝設置。3.1排水溝設計排水溝材料：采用漿砌條石排水溝布置：在公路內側布置,延伸出滑坡周界5m按XX市區(qū)域常用排水溝截面設計區(qū)間取值,截面尺寸見下圖排水溝截面尺寸五、工程量計算1、鋼筋量計算該工程中共采用了HRB335、HRB400、HPB300三種鋼筋,其中HRB335鋼筋所用直徑為22mm,HRB400鋼筋所用直徑為26mm、32mm,HPB300鋼筋所用直徑為12mm、16mm、18mm。HRB335直徑為22mm的鋼筋,該鋼筋全部用于澆筑擋土板單塊擋土板鋼筋用量：因為滑面以上共8.8m,而每塊擋土板為1m,所以共需9塊擋土板,其該鋼筋用量為：HRB400直徑為26mm的鋼筋,該鋼筋全部用于抗滑樁的構造鋼筋單樁用量：HRB400直徑為32mm的鋼筋,該鋼筋全部用于抗滑樁的構造鋼筋單樁用量：HPB300直徑為12mm的鋼筋,該鋼筋作為擋土板的分布鋼筋單塊擋土板鋼筋用量：因為滑面以上共8.8m,而每塊擋土板為1m,所以共需9塊擋土板,其該鋼筋用量為：HPB300直徑為16mm的鋼筋,該鋼筋作為抗滑樁中的箍筋單個箍筋用量單根樁所需74個箍筋,該鋼筋用量為HPB300直徑為18mm的鋼筋,該鋼筋作為抗滑樁中的架立鋼筋單樁用量：2、混凝土方量計算2.1單樁混凝土用量：2.2單塊板混凝土用量一個剖面共需9塊板,該用量為2.3排水溝混凝土用量3、圬工計算該工程中圬工主要為排水溝,排水溝單個剖面圬工量為由于兩根樁之間距離為6m,所以4、挖填方量挖方量：單個剖面填方量：綜上計算結果,可知單根樁所控制的滑面區(qū)域工程量統(tǒng)計如下：表1鋼筋用量表鋼筋類型級別直徑<mm>單根長度<m