边坡工程处治技术05 抗滑桩设计

第五章 抗滑桩设计§5.1 §5.2 §5.3 §5.4 §5.5 概述 抗滑桩设计荷载的确定 抗滑桩的内力计算原理 抗滑桩的结构设计 构造要求

§5.1 概述桩是深入土层或岩 层的构件。

抗滑桩与一般桩基 类似，主要承担水平 荷载。边坡处治工程中的 抗滑桩通过桩身将上 部承受的坡体推力传 给桩下部的侧向土体 或岩体，依靠桩下部 的侧向阻力来承担边 坡的下推力，而使边 坡保持平衡或稳定。

抗 滑 桩 滑坡推力 滑动面

侧向阻力

抗滑桩工作原理示意图

§5.1.1 抗滑桩的类型、特点及适用条件1. 抗滑桩的类型 (1)按材质分类 木桩、钢桩、钢筋混凝土桩、组合桩。 (2)按成桩方法分类 打入桩、静压桩、就地灌注桩(沉管灌注桩和钻孔灌注桩)。

(3)按结构型式分类单桩、排桩(椅式桩墙、门式刚架桩墙、排架抗滑桩墙)、群桩、有锚 桩(锚杆和锚索)。 (4)按桩身断面形式分类 圆形桩、方形桩、矩形桩、“工”字形桩等。

a)

b) 抗滑排桩型式 a)椅式； b)门式；c)排架式

c)

2.各类桩型的特点及适用条件桩型 木桩 钢桩 钢筋混凝土 桩 打入式 特点 优点 就地取材、方便、易于施 工 强度高、施打容易、快速、 接长方便 桩断面刚度大，抗弯能力 高，施工方式多样 施工简单、工期短 缺点 桩长有限、桩身强度不 高 受桩身断面尺寸限制， 横向刚度小，造价偏高 混凝土抗拉能力有限 施工振动对边坡影响 对较陡边坡机械架设困 难，钻孔时水对边坡也 有影响 速度慢、劳动强度高， 遇不良地层处理困难 承载力较小 在软弱地层有明显的优越 性 锚杆(索)的锚固端需 要较好的地层或岩层 边坡的推力较大，对边坡 的变形有要求 全埋式抗滑桩或填方边坡， 同时下卧地层应有可打性 适用于各种地质条件 对地质条件要求较高，桩 径应在1000mm以上 适用条件 用于浅层滑坡的治理、临 时工程、或抢险工程

按 材 质 分 类 按 成 桩 方 法 分 类 按 结 构 型 式 分 类

机械钻孔

速度快，桩径可大可小

人工挖孔 单桩 排架桩

方便、简单、经济 简单、受力和作用明确。 转动惯量大，抗弯能力强， 桩臂阻力小，桩身应变小。 改变桩的受力状况，桩身 应力状态和桩顶位移得到 改善。

有锚桩

§5.1.21. 抗滑桩设计要求

抗滑桩设计要求和设计内容

(1)抗滑桩提供的阻滑力要使整个滑坡具有足够的稳定性， 同时保证坡体不从桩顶滑出，不从桩间挤出； (2)抗滑桩桩身要有足够的强度和稳定性，即桩的断面要 有足够的刚度，桩的应力和应变满足规定要求； (3)桩周地基抗力和滑体的变形在容许范围内； (4)抗滑桩的埋深及锚固深度

、桩间距、桩结构尺寸和桩

断面尺寸应比较适当，安全可靠，施工可行、方便，造价较经济。

2. 抗滑桩的设计内容(1)进行桩群平面布置，拟定桩间距等平面尺寸； (2)拟定桩型、桩埋深、桩长、桩断面尺寸； (3)根据拟定的结构确定作用于抗滑桩上的力系； (4)确定桩的计算宽度，选定地基反力系数，进行桩的受

力和变形计算；(5)进行桩截面的配筋计算和一般的构造设计； (6)提出施工技术要求，拟定施工方案，计算工程量，编 制概(预)算等。

§5.1.3 抗滑桩设计计算程序收集滑坡资料、分析原因、确定滑坡性质、范围等 计算滑坡推力 进行桩群的平面布置、拟定桩间距、桩位 选择桩型，拟定桩长、锚固深度、截面尺寸等 确定桩的计算深度，选定地基系数 计算桩的变形系数和计算深度，判断桩的计算性质(刚性或弹性桩) 采用相应的方法计算桩的内力和变位、地基反力等，确定桩身的最大弯矩和剪力及位置 校核地基强度是否接近 是 绘制桩身弯矩、剪力图、变形曲线 对钢筋混凝土桩进行配筋设计 绘制施工图，提出施工技术要求等 否

§5.2

抗滑桩设计荷载的确定

作用于抗滑桩上的力系主要有两大部分：作用于桩上部的滑 坡推力和桩周地层对桩的反力。

§5.2.11.滑坡推力

滑坡推力的确定

坡体产生的作用于抗滑桩桩背上的力，其作用方向假定与桩穿过滑面点处的切线方向平行。 2.滑坡推力计算方法 滑坡推力的计算方法有瑞典条分法，Bishop条分法，Janbu条 分法，不平衡推力传递系数法，有限单元法等。在实际工程中一

般采用不平衡推力传递系数法(剩余推力法)。

设计滑坡推力按如下方法确定： (1)首先得到稳定系数为1的滑坡推力曲线与设计工 况下的推力曲线； (2)设桩处的设计滑坡推力值为设计工况推力曲线 与稳定系数为1的滑坡推力曲线之差值； (3)该差值在水平方向的分量即为设计滑坡推力值。

剩余下滑力/kN·m -1

对于稳定系数小于1的滑坡，利用《规范》法进行 设计偏于危险；而对于稳定系数大于1的滑坡，利用 《规范》法进行设计偏于保守。

设计工况 E设 K=1.0 E设

基准工况K=0.9

E设L

距离/m

3. 滑坡推力分布形式 滑坡推力在桩背上的分布和作用点位置，与滑坡的类型、 部位、地层性质、变形情况及地基反力系数等因素有关。 (1)对于液性指数小，刚度较大和较密实的滑坡体，从 顶层到底层的滑动速度常大体一致，假定滑面上桩背的滑坡 推力分布图形呈矩形。 (2)对于液性指数较大，刚度较小和密实度不均匀的塑 性滑体，假定滑面以上桩背的滑坡推力图形呈三角形分布。 (3

)介于上述两者之间的情况可假定桩背推力分布呈梯 形。

§5.2.2 地基反力的确定1. 地基反力 桩将滑坡推力传递给滑面以下的桩周岩(土)时，桩的锚固 段前后岩(土)体受力后发生变形，并由此产生反力。 反力的大小与岩(土)体的变形状态有关。处于弹性阶段时， 按弹性抗力计算；处于塑性阶段时，情况比较复杂，但地基反力 应不超过锚固段地基土的侧向容许承载力。 2. 地基反力系数 (1)地基反力系数：桩侧岩土体的弹性抗力系数，是地基承 受的侧压力与桩在该位置出产生的侧向位移的比值。也即单位岩 土体在弹性限度内产生单位压缩变形时所需施加于其单位面积上 的力。 (2)地基反力系数的三种假设方法： ① K 法 地基系数为常数，试验获取或查表 ； ② m 法 地基系数随深度呈直线变化； ③ C 法 地基反力系数沿深度按凸抛物线增大，Cx=Cx1/2, C为地基反力系数的比例系数。

(3)地基反力系数K,m,C应通过实验确定。

当地基土为多层土时，采用按层厚以等面积加权求平均的方法求算地基反力系数。 地基土为2层时，有

m 地基土为3层时，有

m1l12 m2 ( 2 l1 l 2 ) l 2 ( l1 l 2 ) 2

m

m1l12 m2 ( 2 l1 l2 ) l2 m3 ( 2 l1 2 l2 l3 ) l3 ( l1 l2 l3 ) 2

m 式中： m1 、 2 、 m3 ——分别为第1,2,3层地基土的m值；

l1 、l 2 、l3 ——分别为第1,2,3层地基土的厚度。

§5.3

抗滑桩的内力计算原理

§5.3.1 刚性桩与弹性桩的区分 抗滑桩受到滑坡推力后，将产生一定的变形。根据桩和桩 周土的性质和桩的几何性质，其变形有两种情况： 1. 刚性桩：桩的位置发生了偏离，但桩轴线仍保持原有的

线形，变形由于桩周土的变形所致。2. 弹性桩：桩的位置和轴线同时发生改变，即桩轴线和桩 周土同时发生变形。

临界值的规定如下： (1)按 K 法计算

l 2 1.0 时，抗滑桩属刚性桩； l2 1.0 时，抗滑桩属弹性桩。(2)按 m 法计算

l2 2.5 时，抗滑桩属刚性桩； l2 2.5 时，抗滑桩属弹性桩。式中，β 、α 均定义为桩 …… 此处隐藏：1575字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……