《抗滑桩设计设计与计算》20110325.ppt
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1、1,第4章 抗滑桩的设计计算,4.1 基本概念4.2 抗滑桩的要素设计4.3 抗滑桩的内力计算4.4 抗滑桩的结构设计4.5 预应力锚索抗滑桩的设计,2,抗滑桩设计与计算,铁道部第二勘测设计院编,中国铁道出版社,1983年,北京李海光,新型支档结构设计与工程实例,人民交通出版社,2003,北京 郑颖人等,边坡与滑坡工程治理,人民交通出版社,2007 铁路路基支挡结构设计规范,中华人民共和国行业标准,TB10025-2006,中华人民共和国铁道部发布 公路设计手册路基,人民交通出版社,1997,教学参考书,第4章 抗滑桩的设计计算,3,4.1 基本概念,一、抗滑桩的类型及特点,抗滑桩是防止地表岩
2、土体发生滑动破坏(滑坡)的一种地下结构。设于滑坡的适当部位,一般完全埋置于地下(有时也露出地面),桩的下段须埋置在滑动面以下稳定地层的一定深度。在滑坡推力作用下,桩依靠埋入滑面以下部分的锚固作用,以及桩前滑面以上滑体的被动抗力来维持稳定。它是一种侧向受荷桩。,4,排式单桩,桩板墙,承台式抗滑桩,桩拱墙,排架式抗滑桩,椅式抗滑桩,式抗滑桩,h式抗滑桩,锚拉式抗滑桩,5,桩板墙,桩拱墙,6,承台式抗滑桩,排架式抗滑桩,椅式抗滑桩,7,抗滑桩的其它分类,施工方式,打入桩,钻孔桩,挖孔桩,材 料,木 桩,钢 桩,钢筋混凝土桩,截面形态,圆形桩,管形桩,矩形桩,4.1 基本概念,8,抗滑能力强,圬工数量
3、小,在滑坡推力大、滑动带深的情况下,能够克服抗滑挡土墙难以克服的困难。(当单排桩所承受的滑坡推力超过200吨,桩长超过35m时需作可行性论证)。桩位灵活,可以设在滑坡体中最有利于抗滑的部位,可以单独使用,也可与其他构筑物配合使用。配筋合理,可以沿桩长根据弯矩大小合理地布置钢筋(优于管形状、打入桩)。(4)施工方便,设备简单。采用混凝土或少筋混凝土护壁,安全、可靠。(5)间隔开挖桩孔,不易恶化滑坡状态,有利于抢修工程。(6)通过开挖桩孔,可校核地质情况,修正原设计方案。(7)施工影响范围小,对外界干扰小。,抗滑桩的优点,9,二、抗滑桩的受力及破坏形式 以排式单桩为例,滑坡推力T(KN/m),10
4、,设:单宽推力T(KN/m),(计算单元),单桩所受滑坡推力:TL,11,当作一维杆件(计算桩内力)时,推力分布,空间模型,12,受荷段地层抗力,锚固段地层抗力,桩侧壁摩阻力,桩底反力(桩底应力),桩身自重,除滑坡推力以外,桩身所受荷载:,13,抗滑桩破坏的基本形式,断桩,桩周土破坏,桩间土挤出,“坐船”,越顶,14,三、桩周土地层(岩土)抗力,1.地基系数k,物理意义:使得单位面积的岩土体,发生一个单位的压缩变形所需的外力,或者岩土体产生的抗力。,单位:KN/m3,(弹簧彼此独立),A-承载板面积(m2),15,地基系数k,一般认为k 随深度y 按幂函数变化。,n=0时,k=常数。通常按这种
5、规律考虑抗力的计算方法,称为K法;,0n1时,k随深度呈凸抛物线变化。通常按这种规律考虑抗力的计算方法,称为C法;,n=1时,k=my0+my=A+my 若y0=0,即k=my,通常按这种规律考虑抗力的计算方法,称为m法;,n1时,k随深度呈凹抛物线变化。,16,地基系数k=常数 的假定 适合于较完整硬质岩层、未扰动硬粘土或半岩质地层;地基系数k=my 的假定 适合于一般硬质半坚硬砂粘土、碎石土、或风化破碎成土状的软质岩层,密实度随深度增加的地层。地基系数k=A+my 的假定适合于超固结粘土层、地面有超载的地层或某些半硬质地层。,通常以滑动面为界,将桩分成两段分别选取地基系数。,17,2.弹性
6、抗力,设某一深度y处桩侧位移为xy(全部为土体的压缩量),则该深度处弹性抗力为:,Bp桩的抗力计算宽度,y=,k Xy,Bp,18,3.受荷段地层抗力,4.锚固段地层抗力,当桩的受荷段产生较小的位移时,岩土体处于弹性状态,此时的地层抗力,属于弹性抗力。当位移继续增大时,桩前滑体将沿滑动面产生滑动或者达到被动极限状态。桩前抗力受限于桩前剩余抗滑力或被动土压力。,当桩的锚固段产生较小的位移时,岩土体处于弹性状态,此时的地层抗力,属于弹性抗力。当桩周土进入塑性状态时,抗力增加不多(略有增加);当桩周土进入破坏状态时,抗力不再增加(甚至降低)。锚固段地层抗力受限于地层的侧向容许应力,19,四、刚性桩与
7、弹性桩,刚性桩:仅桩的位置发生变化,桩轴线仍保持原来的线型(尤如刚体一样)。,弹性桩:桩的位置与桩轴同时发生改变。,试验研究表明:当侧向受荷桩埋入稳定地层的计算深度,低于某一临界值时,可视桩的刚度为无穷大;在侧向荷载作用下,桩的极限承载力仅取决于桩周土弹性抗力的大小;计算深度为此临界值时,按刚性桩或弹性桩计算,其水平承载力及传递到地层的压力图形比较接近。,20,桩的计算深度桩的埋置深度桩的变形系数,E桩的弹性模量(kN/m2);取I桩的截面惯性矩(m4);Bp抗力计算宽度(m);、桩的变形系数(m-1);k地基系数(kN/m3);m地基系数随深度变化的比例系数(kN/m4)。,21,悬臂桩法出
8、现较早、计算简单、在实际中应用较多。铁路路基支挡结构设计规范(TB10025-2006)推荐的即是该法。本课程介绍的即是该方法,对于悬臂式抗滑桩、桩前滑体可能滑走的全埋式抗滑桩,通常采用悬臂桩法;对于一般的全埋式抗滑桩,上述两种方法均可采用,地基系数法,由于没有考虑滑面的存在及其影响(即假设桩前滑体也产生弹性抗力),这样做只有当求出的桩前滑体弹性抗力桩前滑体实际具有的抗力时,才可以。否则不合理,22,平面上常为一排。对于大型、复杂的滑坡,纵向较长、下滑力较大,也可布置两排、三排。布置方向应与滑动方向垂直或接近垂直;当滑坡下滑力特别大时,平面上可把桩布置成“品”字型或“梅花”型。还可结合滑坡特征
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