边坡工程抗滑桩PPT课件.pptx
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1、 1 抗滑桩一般布置于滑坡体厚度较薄、推力较小,且嵌岩段地基强度较高地段。采用抗滑桩对滑坡进行分段阻滑时,每段宜以单排布置为主,若弯矩过大,应采用预应力锚拉桩 2 抗滑桩桩长宜小于35m。对于滑带埋深大于25m的滑坡,采用抗滑桩阻滑时,应充分论证其可行性;一般规定:3 抗滑桩间距(中对中)宜为510m。抗滑桩嵌固段须嵌入滑床中,约为桩长的1/32/5。为了防止滑体从桩间挤出,应在桩间设钢筋砼或浆砌块石拱形挡板。在重要建筑区,抗滑桩之间应用钢筋砼联系梁联接,以增强整体稳定性第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工第1页/共67页4 抗滑桩截面形状以矩形为主,截面宽度一般为1.52.5m
2、截面长度一般为2.03.5m。当滑坡推力方向难以确定时,应采用圆形桩。5 结合移民安置的实际需要,对滑坡进行“开发性”治理,应尽可能利用抗滑桩形成平台,为移民迁建提供建筑场地;6 抗滑桩按受弯构件设计。对于利用抗滑桩作为建筑物桩基的工程,即“承重阻滑桩”,应按建筑桩基技术规范(JGJ94-94)进行桩基竖向承载力、桩基沉降、水平位移和挠度验算,并须考虑地面附加荷载对桩的影响。第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工第2页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工抗滑桩类型、特点及适用条件 木桩材质钢桩打入桩成桩方法静压桩1 类型钢筋混泥土组合就地灌注桩打入桩静压桩
3、就地灌注桩沉管灌注桩钻孔灌注桩机械钻孔人工挖孔第3页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工单桩结构排桩断面群桩有锚桩工字形桩圆形桩方形桩矩形桩椅式桩门式刚架桩排架桩锚杆锚索变形弹性桩刚性桩第4页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工第5页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工第6页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工木桩:最早采用的桩,其特点是就地取材、方便、易于施工,但桩长有限,桩身强度不高,一般用于浅层滑坡的治理、临时工程或抢险工程。钢桩:强度高,施打容易、快速,接长方便,但受桩身断面尺寸限制,横向刚
4、度较小,造价偏高。钢筋混凝土桩:边坡处治工程广泛采用的桩,桩断面刚度大,抗弯能力高,施工方式多样,可打人、静压、机械钻孔就地灌注和人工成孔就地灌注,其缺点是混凝土抗拉能力有限。2 特点及适用条件第7页/共67页排架桩:转动惯量大,抗弯能力强,桩壁阻力较小,桩身应力较小,在边坡推力较大,软弱地层有较明显的优越性。有锚桩:锚可用钢筋锚杆或预应力锚索,锚杆(索)和桩共同工作,改变桩的悬臂受力状况和桩完全靠侧向地基反力抵抗滑坡推力的机理,使桩身的应力状态和桩顶变位大大改善,是一种较为合理、经济的抗滑结构。但锚杆或锚索的锚固端需要有较好的地层或岩层,对锚索而言,更需要有较好的岩层以提供可靠的锚固力。桩群
5、承受更大的滑坡推力。第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工第8页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工设计要求和设计内容1 设计要求(1)抗滑桩提供的阻滑力要使整个滑坡体具有足够的稳定性,即滑坡体的稳定安全系数满足相应规范规定的安全系数或可靠指标,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,桩的应力和变形满足规定要求;(3)桩周的地基抗力和滑体的变形在容许范围内;(4)桩的埋深、桩间距、桩结构尺度、断面尺寸要合适、安全可靠,施工方便、造价合理。第9页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩
6、的设计与施工2 设计内容 (1)进行桩群的平面布置,确定桩位、桩间距等平面尺度;(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。第10页/共67页1首先根据野外勘察定性了解滑坡的成因、性质、范围、厚度,分析滑坡的稳定状态、破坏形式及发展趋势。2依据野外勘察结果,确定滑坡的地质模型和计算模型,选择合理的计算参数进行计算。3根据稳定性计算结果,确定需要防治区域。在需要防治的滑坡区域
7、选择主滑断面计算设计滑坡推力值。抗滑桩设计步骤4根据地形、地质、施工条件及理论计算综合确定设桩的位置和范围。5根据设计滑坡推力大小、地形、地层性质及理论计算,拟定桩长、锚固深度、桩截面尺寸及桩间距。第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工第11页/共67页6确定桩的计算宽度,并根据滑体的地层性质,选定地基系数。7根据选定的地基系数和桩的截面形式、尺寸,计算桩的变形系数(或)及其计算深度(h或h),据以判断是按刚性桩设计还是按弹性桩来设计。8根据桩底边界条件采用相应的方法计算桩身各截面的变位,内力及侧壁应力等,并确定最大剪力、弯矩及其部位。9校核地基强度。若桩身作用于地基的弹性应力超
8、过地层容许值或小于其允许值过多时,则应调整桩的埋深和截面尺寸,或桩的间距,重新计算,直至符合要求为止。10根据计算结果,绘制桩身的剪力图、弯矩图和侧壁应力图。11对钢筋砼桩,应进行配筋设计。12.绘制施工、编写施工技术要求第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工第12页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工第13页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工5.2 抗滑桩设计载荷的确定抗滑桩力系滑坡推力桩周地层对桩的反力锚杆或锚索对桩上部的横向拉力和压力1 滑坡推力作用位置:作用于滑面以上部分的桩背上作用方向:方向假定与桩穿过滑面点处的切线方向平
9、行计算方法:不平衡推力传递系数法求得坡足处的不平衡推力。通常假定每根桩所承担的滑坡推力等于两桩中心间距宽度范回内的滑坡推力,即将前述方法计算所得的滑坡推力值乘以桩间距第14页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工分布: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。矩形分布:对于液性指数小,刚度较大和较密实的滑坡体,从顶层至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;三角形分布:对于液性指数较大,刚度较小和密实度不均匀的塑性滑体,其靠近滑面的滑动速度较大,而滑体表层的速度则较小,假定滑面以上桩背的滑坡推力图形呈三角形分布;梯形分布:介
10、于上述两者之间的情况可假定桩背推力分布呈梯形。作用点:合力作用点第15页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工2 地基反力(1)地基反力 桩前土:当桩前土体不能保持稳定可能滑走时,不考虑桩前土体对桩的反力,仅考虑滑面以下地基土对桩的反力,抗滑桩嵌固于滑面以下的地基中,相当于悬臂桩。当桩前土体能保持稳定,此时抗滑桩按所谓的“全埋式桩”考虑,可将桩前土体的抗力作为已知的外力考虑,仍可将桩看成悬臂桩考虑。滑面以下的桩周土(岩):桩将滑坡推力传递给滑面以下的桩周土(岩)时,桩的锚固段前后岩(土)体受力后发生变形,并由此产生岩(土)体的反力。反力的大小与岩(土)体的变形状态有关。处
11、于弹性阶段时,可按弹性抗力计算,处于塑性阶段变形时,情况则比较复杂,但地基反力应不超过锚固段地基土的侧向容许承载能力。第16页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工桩与地基土间的摩阻力、粘着力、桩变形引起的竖向压力一般来说对桩的安全有利,通常略去不计。为简化计算,桩的自重和桩底应力等也略去不计。(2)地基反力系数定义:桩侧岩土体的弹性抗力系数简称为地基反力系数,是地基承受的侧压力与桩在该位置处产生的侧向位移的比值。也即单位土体或岩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。假定方法K法:地基系数不随深度而变化,即地基系数为常数m法:地基系数随深度而呈直线变
12、化c法:地基系数沿深度按凸抛物线增大参数由试验确定或查阅有关资料第17页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工多层土:按层厚等面积加权等效地基反力系数m2层3层li:第i层土土层厚度mi:第i层土地基反力系数第18页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工5.3 抗滑桩的计算方法判定:按“K”法计算,即地基系数为常数时 当l21.0 属刚性桩 当l21.0 属弹性桩变形弹性桩刚性桩按“m”法计算,即地基系数为三角形分布时当l22.5属刚性桩 当l22.5属弹性桩1 刚性桩与弹性桩的区分第19页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工
13、其中、桩的变形系数(m-1),其值为:=(KHBp/4EI)1/4=(mHBp/EI)1/5 KH K法地基系数(kN/m3);Bp桩正面计算宽度(m),矩形桩Bp=B+1,圆形桩 Bp=0.9(d1);E桩弹模(kPa);I桩截面惯性矩(m4)。mH地基系数随深度变化的比例系数(kN/m3);第20页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工2 刚性桩的计算地基为单一土层第21页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工当0 xx0时桩身位移:桩身侧应力:桩身剪力:桩身弯距:第22页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工当x0 xl2
14、时桩身位移:桩身侧应力:桩身剪力:桩身弯距:第23页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工考虑桩的静力平衡条件令:x0第24页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工3 弹性桩的计算建立挠曲微分方程变形、内力边界条件第25页/共67页抗滑桩的顶端,一般为自由支承;而底端,由于锚固程度不同,可以分为自由支承、铰支承和固定支承三种。a自由支承 当锚固段地层为土体、松软破碎岩时,现场试验表明,在滑坡推力作用下,桩底有明显的位移和转动。这种条件,桩底可按自由支承处理,即令QB=0、MB=0。b铰支承当桩底岩层完整,并在AB段地层坚硬,但桩嵌入此层不深时,桩底按
15、铰支承处理,即令yB=0、MB=0。c固定支承当桩底岩层完整,极坚硬,桩嵌入此层较深时,桩身B点处可按固定端处理,即令yB=0、B=0。第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工第26页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工(1)m法 适用:一般砂土,近年来各部门使用较多m法地基系数随深度而呈直线变化第27页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工通解为:幂级数解方程第28页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工通解特解边界条件 桩底固定 yB=0、B=0桩底铰接yB=0、MB=0yx、x、Mx Qxyx、x、Mx Qx第
16、29页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工桩底自由QB=0、MB=0yx、x、Mx Qx(2)k法 适用:一般土类,在公路、水利部门应用较多地基系数为常数 即:第30页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工通解为:幂级数解方程第31页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工式中:边界条件y0、0第32页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工 桩底固定 yB=0、B=0桩底铰接yB=0、MB=0yx、x、Mx Qxyx、x、Mx Qx第33页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工桩底自由
17、QB=0、MB=0yx、x、Mx Qx(3)滑动面处地基反力不为零的处理方法m法地基系数随深度而呈直线变化K法地基系数为常数 即:考虑影响不考虑影响第34页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工处理方法a 将A分布图顺延至A点第35页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工b 自A点向下计算桩的内力及变形c 由滑面处条件及桩底边界条件确定A处的 yA、A、MA QA滑面处条件(x=0)Q=Q0M=M0第36页/共67页第第五章五章 抗滑桩的设计与施工抗滑桩的设计与施工 桩底固定 yB=0、B=0桩底铰接yB=0、MB=0桩底边界条件yA、A、MA QA
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