信陽高中邊坡預(yù)應(yīng)力錨索+框架梁設(shè)計(jì)(共11頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上信陽高中操場邊坡預(yù)應(yīng)力錨索+框架梁設(shè)計(jì)計(jì) 算 書一、工程概況河南省信陽高中新校址位于信陽市西南賢山腳下。新建田徑場為半挖半填場地，因開挖在場地西南側(cè)形成一高邊坡，坡坡高10米至25米不等，坡縱長150米，分二至三級切坡，坡率1:0.75。為防止邊坡的失穩(wěn)破壞，需采取工程措施對其進(jìn)行治理。對第一級切坡（自擬建操場的地面114.00m高程至122.00m高程）擬采用預(yù)應(yīng)力錨索+鋼筋混凝土框架梁進(jìn)行治理，以控制斜坡可能沿?cái)鄬悠扑閹Щ瑒?dòng)。梁截面400700mm ，梁沿坡面縱橫向間距均為4.5m，三跨為一榀，相臨兩榀梁之間設(shè)20mm縫，縫內(nèi)充填瀝清麻絲。預(yù)應(yīng)力錨索沿坡面分三排布

2、設(shè)，長度分別為11m、13m、19m，錨固段長均為6.0m ，每根錨索由9根綱絞線組成，錨孔直徑130mm，設(shè)計(jì)錨固力為1800KN，設(shè)計(jì)張拉預(yù)應(yīng)力為1000KN，超張拉至1100KN。框架梁內(nèi)進(jìn)行客土噴播并結(jié)合掛三維土工網(wǎng)。但是由于目前地質(zhì)資料不夠詳實(shí)，部分設(shè)計(jì)基于經(jīng)驗(yàn)，施工過程中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測和施工勘察，并根據(jù)監(jiān)測及補(bǔ)勘結(jié)果進(jìn)一步調(diào)整設(shè)計(jì)，不斷對方案進(jìn)行優(yōu)化。這也體現(xiàn)了信息化設(shè)計(jì)施工的思想。二、錨索設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要依據(jù)建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范（GB50330-2002）進(jìn)行設(shè)計(jì)。每根錨索的軸向拉力設(shè)計(jì)值取為： 每根錨索的軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值取為：2.1 鋼絞線根數(shù)的確定美國標(biāo)準(zhǔn)（ASTM A41690a）

3、270級公稱直徑15.24mm的鋼絞線屈服荷載234.6KN，每個(gè)錨索孔9根鋼絞線能夠提供的抗拉力為2111.4KN，大于錨索設(shè)計(jì)錨固力值1800KN，因而滿足要求。2.2 鋼絞線與砂漿體間的錨固長度的確定根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料，暫取錨固段長度為6m。根據(jù)國標(biāo)GB50330-2002第7.2.4條及規(guī)范條文說明第7.2.4條，鋼絞線與砂漿體間的錨固長度應(yīng)滿足下式要求： 對本設(shè)計(jì)，取，由此可得：。本設(shè)計(jì)中取錨固段長度為，滿足要求。2.3 錨索的錨固體與地層的錨固長度的確定錨索孔直徑取定為，灌漿材料采用M30水泥砂漿。根據(jù)有關(guān)資料，水泥砂漿體與白云石英片巖的粘結(jié)強(qiáng)度特征值取為，根據(jù)國標(biāo)GB50330-200

4、2第7.2.3條及規(guī)范條文說明第7.2.3條，錨固體與地層間的錨固長度應(yīng)滿足下式要求： 對永久性錨索，取，從而可得最小錨固段長度為4.24m，本設(shè)計(jì)取定為6m，滿足要求。故錨索錨固段長度取為。三、框架梁設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)原理本次設(shè)計(jì)采用常用的Winkler彈性地基模型，并進(jìn)行如下基本假定：（1）坡面土滿足Winkler假定，土體表面任一點(diǎn)的壓力強(qiáng)度與該點(diǎn)的沉降成正比，即 （11）式中為基床系數(shù)（kN/m3）；（2）鋼筋砼梁為彈性材料；（3）錨索預(yù)應(yīng)力作為集中力作用在格構(gòu)梁上。格構(gòu)梁的橫梁與縱梁共同承擔(dān)錨索錨固力，按地基上交叉梁與土的共同作用來討論。為簡化計(jì)算，將格構(gòu)梁簡化為地基上正交交叉梁系，分

5、離為兩個(gè)方向的地基上梁，根據(jù)靜力平衡和變形協(xié)調(diào)條件，對交叉點(diǎn)處荷載進(jìn)行分配，然后分別按縱、橫兩個(gè)方向的地基梁來計(jì)算。錨索錨固力可分配為 （12）式中 、分別表示結(jié)點(diǎn)處、方向（即縱、橫方向）梁上的豎向分力（kN）。根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件，可知中間荷載作用點(diǎn)及角荷載作用點(diǎn)處的、： （13）邊荷載作用點(diǎn)處結(jié)點(diǎn)荷載可分解為： （14 ）式中、分別為縱、橫梁在、方向上的寬度，m；、分別為沿、方向梁的特征長度，即，m；、分別為、方向梁慣性矩，m4。錨索預(yù)應(yīng)力作為集中力經(jīng)分配后將垂直于梁方向的分力作用在格構(gòu)梁上，當(dāng)梁上有個(gè)錨索作用時(shí)，根據(jù)Winkler假定，可推導(dǎo)出梁的變形和內(nèi)力為： 式中為彈性地基梁的彈性特征（

6、1/m），Eb、Ib為梁的彈性模量和慣性矩，I1、I2、I3分別為：a、b確定見圖1。圖中x值是從梁端A向右起算，若計(jì)算點(diǎn) xa 時(shí)，則上式中a、b位置互換，且x從B點(diǎn)向左起算。圖1 集中荷載作用下有限長梁計(jì)算簡圖2、設(shè)計(jì)參數(shù)本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)參數(shù)為：梁截面尺寸為400mm70mm；砼強(qiáng)度等級為C30，Ec=3104N/mm2；縱筋為HRB335；軟片巖的地基系數(shù)k=0.06106kPa/m。各節(jié)點(diǎn)上錨索錨固力P均為1800kN?？紤]縱橫梁共同作用，縱橫向按變形協(xié)調(diào)條件分擔(dān)荷載，其中中間、角節(jié)點(diǎn)處： Pix=Piy=900kN邊節(jié)點(diǎn)處，橫梁： Pix=4/5P=1440kN，Piy=1/5P=360

7、kN 縱梁： Pix=1/5P=360kN，Piy=4/5P=1440kN故可將格構(gòu)梁的受力狀況分為四種情況：（1） 邊縱梁，各節(jié)點(diǎn)上計(jì)算設(shè)計(jì)力分別為900kN、1440kN、900kN；（2） 中間縱梁，各節(jié)點(diǎn)上計(jì)算設(shè)計(jì)力分別為360kN、900kN、360kN；（3） 邊橫梁，各節(jié)點(diǎn)上計(jì)算設(shè)計(jì)力分別為900kN、1440kN、1440kN、900kN；（4） 中間橫梁，各節(jié)點(diǎn)上計(jì)算設(shè)計(jì)力分別為360kN、900kN、900kN、360kN。3、計(jì)算結(jié)果圖2 格構(gòu)梁受力簡圖區(qū)域內(nèi)設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)梁與預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)在縱橫砼格構(gòu)梁的交點(diǎn)處，錨索間距4.5m4.5m，格構(gòu)梁

8、的縱橫梁間距均為4.5m；格構(gòu)梁間及未設(shè)格構(gòu)梁的斜坡面采用草皮護(hù)坡。格構(gòu)梁的截面尺寸bh=0.4m0.7m，梁高嵌入地面以下0.5m；縱梁長10m，伸臂長度0.5m，橫梁每榀長18m，伸臂長度2.25m；單根錨索錨固力為1800kN。格構(gòu)梁按Winkle彈性地基上梁來計(jì)算。受力簡圖簡化如圖2所示?？紤]縱橫梁共同作用，作用在現(xiàn)澆格構(gòu)梁縱橫梁上錨固力的分配根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件確定，分為邊縱梁、中間縱梁、邊橫梁和中間橫梁，具體設(shè)計(jì)如下：根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2002）規(guī)定，梁中砼采用C30，縱筋為HRB335鋼筋（級），箍筋為HPB235鋼筋（級）。(1) 邊縱梁設(shè)計(jì)邊縱梁長10m，橫

9、梁間距為4.5m，縱梁伸臂長度為0.5m，梁的截面尺寸為bh=0.4m0.7m。錨固力作為集中力作用在梁上，計(jì)算設(shè)計(jì)力分別為900kN、1440kN、900kN,計(jì)算結(jié)果如圖3所示。梁對地基的反力滿足地基承載力的要求。最大剪力：Vmax=720kN；最大彎矩：錨索作用點(diǎn)處截面|M-|=465kNm， 跨中最大彎矩|M+|=488kNm。（a）邊縱梁的彎矩圖 (b) 邊縱梁的剪力圖圖3 邊縱梁彎矩、剪力圖 邊縱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):a.縱筋計(jì)算鋼筋保護(hù)層按35mm計(jì)。錨索作用點(diǎn)處截面|M-|=465kNm，選用625的HRB335螺紋鋼筋；跨中最大負(fù)彎矩截面|M+|=488kNm，也選用625的HRB33

10、5螺紋鋼筋。b.箍筋選擇在剪力最大值處截面即錨索作用點(diǎn)處截面進(jìn)行縱梁的斜截面承載力計(jì)算，Vmax=720kN，根據(jù)計(jì)算選擇410120的四肢箍筋。 (2) 中間縱梁設(shè)計(jì)中間縱梁長10m，橫梁間距為4.5m，縱梁伸臂長度為0.5m，梁的截面尺寸為bh=0.4m0.7m。錨固力作為集中力作用在梁上，計(jì)算設(shè)計(jì)力分別為360kN、900kN、360kN,計(jì)算結(jié)果如圖4所示。梁對地基的反力滿足地基承載力的要求。最大剪力：Vmax=450kN；最大彎矩：錨索作用點(diǎn)處截面|M-|=394kNm， 跨中最大彎矩|M+|=197kNm。（a）中間縱梁的彎矩圖(b) 中間縱梁的剪力圖圖4 中間縱梁彎矩、剪力圖 中

11、間縱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):a.縱筋計(jì)算鋼筋保護(hù)層按35mm計(jì)。錨索作用點(diǎn)處截面|M-|=163kNm，選用425的HRB335螺紋鋼筋；跨中最大彎矩截面|M+|=197kNm，選用425的HRB335螺紋鋼筋；b.箍筋選擇在剪力最大值處截面即錨索作用點(diǎn)處截面進(jìn)行縱梁的斜截面承載力計(jì)算，Vmax=450kN，根據(jù)計(jì)算選擇410150的四肢箍筋。(3) 邊橫梁設(shè)計(jì)邊橫梁長18m，縱梁間距為4.5m，橫梁伸臂長度為2.25m，梁的截面尺寸為bh=0.4m0.7m。錨固力作為集中力作用在梁上，計(jì)算設(shè)計(jì)力分別為900kN、1440kN、1440kN、900kN,計(jì)算結(jié)果如圖5 所示。梁對地基的反力滿足地基承載力的

12、要求。最大剪力：Vmax=738kN；（a） 邊橫梁的彎矩圖最大彎矩：錨索作用點(diǎn)處截面|M-|=590kNm， 跨中最大彎矩|M+|=227kNm。(b) 邊橫梁的剪力圖圖5 邊橫梁彎矩、剪力圖邊橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a.縱筋計(jì)算鋼筋保護(hù)層按35mm計(jì)。錨索作用點(diǎn)處截面|M-|=590kNm，選用825的HRB335螺紋鋼筋；跨中最大彎矩截面|M+|=227kNm，也選用325的HRB335螺紋鋼筋；b.箍筋選擇在剪力最大值處截面即錨索作用點(diǎn)處截面進(jìn)行縱梁的斜截面承載力計(jì)算，Vmax=738kN，根據(jù)計(jì)算選擇10100的四肢箍筋。(4) 中間橫梁設(shè)計(jì)中間橫梁長18m，縱梁間距為4.5m，橫梁伸臂長度為2.25m，梁的截面尺寸為bh=0.4m0.7m。錨固力作為集中力作用在梁上，計(jì)算設(shè)計(jì)力分別為360kN、900kN、900kN、360kN,計(jì)算結(jié)果如圖6所示。梁對地基的反力滿足地基承載力的要求。最大剪力：Vmax=465.3kN；最大彎矩：錨索作用點(diǎn)處截面|M-|=372kNm， 跨中最大彎矩|M+|=122kNm。（a） 中間橫梁的彎矩圖 (b) 中間橫梁的剪力圖圖6 中間橫梁彎矩、剪力圖中間橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a.縱筋計(jì)算鋼筋保護(hù)層按35mm計(jì)。錨索作用點(diǎn)處截面|M-|=372kNm，選用525的HRB335螺紋