抗滑樁設(shè)計(jì)計(jì)算書

..目錄1工程概況2計(jì)算依據(jù)3滑坡穩(wěn)定性分析及推力計(jì)算3.1計(jì)算參數(shù)3.2計(jì)算工況3.3計(jì)算剖面3.4計(jì)算方法3.5計(jì)算結(jié)果3.6穩(wěn)定性評(píng)價(jià)4抗滑結(jié)構(gòu)計(jì)算5工程量計(jì)算一、工程概況擬建段位于XX市巫溪縣安子平,設(shè)計(jì)路中線在現(xiàn)有公路右側(cè)約100m,設(shè)計(jì)為大拐回頭彎,設(shè)計(jì)路線起止里程為K96+030～K96+155,全長(zhǎng)125m,設(shè)計(jì)路面凈寬7.50m,設(shè)計(jì)為二級(jí)公路,設(shè)計(jì)縱坡3.50%,地面高程為720.846m～741.70m,設(shè)計(jì)起止路面高程為724.608m～729.148二、計(jì)算依據(jù)1.《XX市地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》〔DB50/5029-2004；2.《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》〔GB50007-2002；3.《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》〔GB50330-2002；4.《室外排水設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》〔GB50108-2001；5.《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》〔GB50003-2001；6.《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》〔GB50010-2010；7.《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》〔GB50086-2001；8.《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》〔JTGD30—2004；9.相關(guān)教材、專著及手冊(cè)。三、滑坡穩(wěn)定性分析及推力計(jì)算3.1計(jì)算參數(shù)物理力學(xué)指標(biāo)：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(xué)性質(zhì)該段土層主要為第四系殘破積碎石土,場(chǎng)地內(nèi)均有分布,無法采取樣品測(cè)試,采取弱風(fēng)化泥做物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)試成果：弱風(fēng)化泥巖天然抗壓強(qiáng)度24.00Mpa,飽和抗壓強(qiáng)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(zhì)巖石。表1各巖土層設(shè)計(jì)參數(shù)建議值表名稱地層代號(hào)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(zhì)粘土Q4dl稍密0.130.160.40強(qiáng)風(fēng)化泥巖T2b破碎0.6/0.50弱風(fēng)化泥巖T2b完整1.60/0.60滑坡推力安全系數(shù)3.2計(jì)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(duì)滑斜坡進(jìn)行計(jì)算。3.3計(jì)算剖面3.4計(jì)算方法采用折線形滑動(dòng)面穩(wěn)定性計(jì)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(jì)算結(jié)果〔詳見附頁(yè)滑坡推力計(jì)算結(jié)果基巖界面工況條塊編號(hào)剩余下滑力工況條塊編號(hào)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(píng)價(jià)根據(jù)計(jì)算結(jié)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(zāi)害發(fā)生,需要進(jìn)行支擋。四、抗滑結(jié)構(gòu)計(jì)算1、抗滑樁設(shè)計(jì)計(jì)算1.1設(shè)計(jì)資料：物理力學(xué)指標(biāo)：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(zhì)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(guān)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(qiáng)風(fēng)化泥巖厚為2.20m和弱風(fēng)化泥巖厚為0.70m組成,樁的埋長(zhǎng)為6m。強(qiáng)風(fēng)化泥巖取抗滑地基系數(shù)為=80000KN/,弱風(fēng)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(duì)樁中心慣性矩,相對(duì)剛度系數(shù)EI＝0.85EhI＝114750000m2,樁的中心距l(xiāng)=6m,樁的計(jì)算寬度Bp=b+1=3m,樁的埋深為=6m。1.2采用K法計(jì)算樁身的內(nèi)力〔1計(jì)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(jì)算?！?計(jì)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(zhuǎn)中心的距離=4.0475m<4>樁的轉(zhuǎn)角=0.001739rad〔5樁身內(nèi)力及樁側(cè)抗力樁側(cè)抗力樁側(cè)抗力最大點(diǎn)位置,因?yàn)?所以樁身各點(diǎn)的剪力當(dāng)時(shí),即可找出彎矩最大是的y值。經(jīng)試算求得y=1.309m時(shí),M最大。樁身各點(diǎn)的彎矩樁側(cè)抗力、剪力、彎矩計(jì)算結(jié)果如下圖所示：樁側(cè)抗力為0的一點(diǎn)即為剪力最大點(diǎn),求得當(dāng)埋深：y=4.0475m時(shí)=0所以最大剪力為=5505.52KN剪力為0的一點(diǎn)即為彎矩最大點(diǎn),求得當(dāng)埋深：y=1.309m時(shí)=0所以最大彎矩為=16691.5KNm1.3抗滑樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗滑樁受滑坡推力和錨固地層抗力作用,在荷載作用下產(chǎn)生彎曲轉(zhuǎn)動(dòng),為了防止樁體由于荷載作用而產(chǎn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算參考《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》〔GB50010—2002>,按受彎構(gòu)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(nèi)力計(jì)算結(jié)果,取控制截面I-I所受彎矩進(jìn)行計(jì)算。按混凝土結(jié)構(gòu)正截面受彎承載力計(jì)算模式,計(jì)算受力鋼筋,計(jì)算可按單筋截面考慮,經(jīng)簡(jiǎn)化的計(jì)算如圖 抗滑樁總長(zhǎng)約為15m,計(jì)算可按兩個(gè)控制截面考慮配筋。控制截面Ⅰ-Ⅰ取樁身最大彎矩截面若結(jié)構(gòu)重要系數(shù)取1.0,則控制截面Ⅰ-Ⅰ處的設(shè)計(jì)彎矩為=16691.5KN.m?；炷帘Ｗo(hù)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(shè)計(jì)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(yīng)力圖系數(shù),當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不高于C50時(shí),取1.0；為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值〔KPa；為鋼筋的抗力強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(hù)層厚度〔m>。采用C30混凝土,,,縱向受力鋼筋選用HRB400級(jí)〔III級(jí),,箍筋及架立鋼筋選用HPB300<I級(jí)>,,則其他參數(shù)如上所述。A.計(jì)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(cè)。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(yīng)力。因此在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),必須進(jìn)行剪應(yīng)力的檢算。為了施工方便,樁身不宜設(shè)斜筋,斜面上的剪應(yīng)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(jié)構(gòu)重要系數(shù)取1.0,則設(shè)計(jì)剪力按5505.52KN考慮。驗(yàn)算截面尺寸：因?yàn)樗越孛娉叽鐫M足要求。驗(yàn)算是否按計(jì)算配箍筋：可見,設(shè)計(jì)剪力大于混凝土提供的抗剪能力,只需要配置構(gòu)造箍筋即可,所以實(shí)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(jì)算出的縱向受力鋼筋布置于截面受拉側(cè),即抗滑樁的內(nèi)側(cè)。受壓側(cè)布置構(gòu)造鋼筋以形成骨架,此處選7根HPB400級(jí)Φ26mm,另外,各選7根HRB400級(jí)Φ26mm布置于抗滑樁的兩側(cè)邊,見上圖。1.4樁側(cè)應(yīng)力驗(yàn)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(chǎn)狀為161°∠41°,強(qiáng)風(fēng)化帶厚度約為2.2m,其下為中等~微風(fēng)化。巖石的單軸抗壓強(qiáng)度為R=24MPa。屬于完整的巖質(zhì)、半巖質(zhì)地層。錨固段地層為比較完整的巖質(zhì)地層,樁身對(duì)地層的側(cè)壓應(yīng)力應(yīng)符合下列條件：——巖層產(chǎn)狀傾角大小決定,根據(jù)巖層構(gòu)造取0.5；——取決巖石的裂隙、風(fēng)化及軟化程度,取0.3；——圍巖單軸抗壓極限強(qiáng)度,R＝24000kPa。故滿足要求。2、抗滑樁間擋土板設(shè)計(jì)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(jí)鋼筋,現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制由于抗滑樁凈距,且擋土板深入抗滑樁長(zhǎng)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(zhǎng)a=3600,如下圖所示2．2荷載確定當(dāng)土體為粘性土?xí)r,《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》〔GB50007-2002對(duì)邊坡支擋結(jié)構(gòu)土壓力計(jì)算提出如下規(guī)定,計(jì)算支擋結(jié)構(gòu)的土壓力時(shí),可按主動(dòng)土壓力計(jì)算。由板墻測(cè)土地質(zhì)條件,按庫(kù)倫主動(dòng)土壓力計(jì)算：滑面處的庫(kù)倫土壓力則總庫(kù)倫土壓力：取最大庫(kù)倫土壓應(yīng)力均勻作用在單跨板上進(jìn)行設(shè)計(jì)抗滑樁間間距計(jì)算跨徑則板跨最大彎矩為2.3板墻配筋設(shè)計(jì)取樁的永久作用分項(xiàng)系數(shù)：取樁結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：則設(shè)計(jì)彎矩：取C30混凝土,混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,取選用HRB335級(jí)鋼筋,鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。保護(hù)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(yīng)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(yīng)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(cè)布置。根據(jù)《DZ0240-2004_滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)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?qū)僦小獊啛釒Ъ撅L(fēng)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(dá)192.9mm,小時(shí)最大降雨量超過65mm。根據(jù)《K96+030~K96+155工程地質(zhì)詳細(xì)勘察報(bào)告》,斜坡坡頂、坡腳無塘、田、水庫(kù)、河流等地表水體分布?；碌刭|(zhì)條件簡(jiǎn)單,滑體厚度和滑坡規(guī)模都較小,綜合考慮僅需簡(jiǎn)單按區(qū)域性進(jìn)行排水溝設(shè)置。3.1排水溝設(shè)計(jì)排水溝材料：采用漿砌條石排水溝布置：在公路內(nèi)側(cè)布置,延伸出滑坡周界5m按XX市區(qū)域常用排水溝截面設(shè)計(jì)區(qū)間取值,截面尺寸見下圖排水溝截面尺寸五、工程量計(jì)算1、鋼筋量計(jì)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?yàn)榛嬉陨瞎?.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(gòu)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(gòu)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?yàn)榛嬉陨瞎?.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(gè)箍筋用量單根樁所需74個(gè)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(jì)算2.1單樁混凝土用量：2.2單塊板混凝土用量一個(gè)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(jì)算該工程中圬工主要為排水溝,排水溝單個(gè)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：?jiǎn)蝹€(gè)剖面填方量：綜上計(jì)算結(jié)果,可知單根樁所控制的滑面區(qū)域工程量統(tǒng)計(jì)如下：表1鋼筋用量表鋼筋類型級(jí)別直徑<mm>單根長(zhǎng)度<m