抗滑桩设计计算书.doc

抗滑桩设计计算书
设计资料：
物理力学指标： 滑体：γ1=19 kN/m3，φ1=40°，C1=0 kPa
滑床：γ2=20.6 kN/m3，φ2=42.3°，C2=0 kPa
根据岩性及地层情况，滑面处的地基系数采用A=300000 kN/m3，滑床土的地基系数随深度变化的比例系数采用m=80000 kN/m4，桩附近的滑体厚度为6m，该处的滑坡推力E=410.00835 kN/m，桩前剩余抗滑力E'=0 kN/m。
抗滑桩采用C20钢筋混凝土，其弹性模量Eh=28e6 kPa，桩断面为b×a=1m×1.5m的矩形，截面S=1.5m2，截面模量.375m3，截面对桩中心惯性矩.28125m4，相对刚度系数EI＝0.85Eh·I＝6693750m2，桩的中心距l=5m，桩的计算宽度Bp=b+1=2m，桩的埋深h=4m。
一、采用m法计算桩身的内力
（1）计算桩的刚度
桩的变形系数0.473903699380272m-1
桩的换算深度α·h=1.89561479752109<2.5，故按刚性桩计算。
（2）计算外力
每根桩承受的水平推力T=410.00835×5=2050.04175kN
每根桩前的剩余抗滑力P=0×5=0kN
桩前被动土压力733.421329758784kN/m
桩前被动土压力大于桩前剩余抗滑力，故桩前抗力按剩余抗滑力控制。
滑坡推力按三角形分布；桩前抗力按三角形分布，如图1。

滑面处的剪力Q0=2050.04175-0=2050.04175 kN，滑面处弯矩M0=2050.04175×2-0×2=4100.0835 kN·m。
（3）计算转动中心的深度及转角
转动中心的深度：
=2.53424657534247 m
转角：
=1.84241276776921E-03 rad
（4）求桩身内力及侧向应力
侧向应力：
滑动面以下深度y处桩截面的弯矩和剪力，取y处上部为分离体，由∑M=0及∑X=0求得：
当y<y0时：

当y≥y0时：

计算结果见表1和图3、图4、图5：
表 1
桩埋深（m）
侧应力σ（kPa）
剪力Q（kN）
弯矩M（kN·m）
0
1400.7384741259
2050.04175
4100.0835
.4
1305.47816247292
964.41071090348
4700.43371720328
.8
1163.05208396504
-26.1457721286936
4884.28867619803
1.2
973.460238602265
-883.895085612607
4697.22472210676
1.6
736.702626384603
-1571.10461606435
4199.91124544557
2
452.779247312048
-2050.04175
3468.1106821241
2.4
121.690101384603
-2282.97387393565
2592.67851344557
2.8
-256.564811397735
-2232.16837438739
1679.56326610676
3.2
-681.985491034964
-1859.89263787131
849.806512198029
3.6
-1154.57193752708
-1128.41405090348
239.542869203284
4
-1674.3241508741
-1.13686837721616E-12
3.41060513164848E-13

侧应力为0的一点即为剪力最大点，求得当埋深：y=2.53424692153931m时σy＝0，所以：
Qmax=-2299.42922139748 kN
剪力为0的一点即为弯矩最大点，求得当埋深：y=.788782596588135m时Qy＝0，所以：
Mmax=4884.43542198842 kN
二、抗滑桩桩侧地基应力验算
地基y点得横向容许承载力应满足：
(2-1)
KH——在水平方向的换算系数，根据岩层构造取0.5；
η——折减系数，根据岩石的裂隙、风华及软化程度，取0.3；
R——岩石单轴抗压极限强度，R＝20000kPa。
依次计算出桩侧各点的容许应力值，如表2：
表 2
桩埋深（m）
侧应力σ（kPa）
允许侧应力[σ]（kPa）
0
1400.7384741259
3000
.4
1305.47816247292
3000
.8
1163.05208396504
3000
1.2
973.460238602265
3000
1.6
736.702626384603
3000
2
452.779247312048
3000
2.4
121.690101384603
3000
2.8
-256.564811397735
3000
3.2
-681.985491034964
3000
3.6
-1154.57193752708
3000
4
-1674.3241508741
3000

三、抗滑桩结构设计
纵向钢筋设计
抗滑桩结构设计按极限应力状态法，截面强度根据《混凝土结构设计规范》GBJ10－89进行计算。
桩截面受压区高度：
式中：fcm——混凝土弯曲抗压设计强度；
h0——有效高度，h0=1.5-0.08=1.42m；
K——安全系数，取1。
代入解得：x1=2.35119336186379 m（舍去）， x2=.488806638136205 m
纵向受力钢筋所需面积：
式中：fy——钢筋抗拉设计强度，选用Ⅱ级钢，fy＝310 MPa。
得：As=125.488092920432 cm2。
选用1240@200，2排布置。
实际钢筋面积As=150.7964448 cm2
2.箍筋设计
=2299.42922139748 =1182.86
所以，需要配抗剪箍筋。
由公式
式中S为箍筋间距，取40厘米；为箍筋的抗拉设计强度；为混凝土轴心抗压设
计强度；为抗剪强度影响系数，时，取2；时，取1.5；为中间值时，用内插法取值。
因为＝.136077004461918，所以=2
求得同一截面上各肢箍筋截面积之和：
=507.30087296569 mm2
取双肢14，实际面积为：615.7521496>