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课程名称 边坡工程设计题目： 高切坡防护工程课程设计 院 系： 河 海 学 院 专 业： 地 质 工 程 年 级： 2011 级 姓 名： 蒲 彩 云 指导教师： 赖 勇 重庆交通大学河海学院 2014 年 6月 目录1 工程概况22 设计依据23 设计参数24 边坡稳定性分析34.1计算模型34.2计算工况34.3边坡稳定性计算35 侧向岩石压力计算46 设计采用的防护方案57 边坡段锚杆挡墙设计67.1 锚杆挡墙锚杆设计与计算67.2边坡挡墙肋柱设计77.3边坡挡墙面板设计108 边坡段锚杆挡墙设计108.1 锚杆挡墙锚杆设计与计算108.2边坡挡墙肋柱设计128.3边坡挡墙面板设计15锚杆挡墙设计书1. 工程概况 勘察区属剥蚀浅丘地貌，区内总体地势北高南低，高程203.98m248.87m，相对高差44.89m，高切坡防护区地形坡角一般6070，局部地段可达80.区内表层风化裂隙及卸荷裂隙较发育，将岩体切割成碎裂结构，卸荷带宽度1.0m6.0m不等，间距0.5m1.2m，向深部延伸4.0m10.0m，微张，无充填。 高切坡区岩体较破碎，表层风化裂隙较发育，多数呈碎块状。该边坡欠稳定，采用锚杆挡墙支挡。2. 设计依据本施工图设计报告编制的主要依据如下：（1）三峡库区高切坡防护工程重庆市巫山标二段大昌镇地税所至派出所高切坡工程地质勘察报告（重庆市地质矿产勘查开发局107地质队 2005.6）；（2）建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）；（3）混凝土结构设计规范（GB50010-2002）；（4）锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086-2001）；（5）建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）；（6）砌体结构设计规范（GB 50003-2001）；（7) 建筑结构荷载规范（GB 50009-2001（2006年版）；（8）建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）；（9）地质灾害防治工程设计规范(DB50/5029-2004)；3设计参数参数选择依据工程地质勘查报告、相关规范、工程类比和地区经验综合确定。 （1）岩土物理力学参数详见表1力学参数岩性岩体重度（kN/m3）抗剪强度等效内摩擦角e（）备注c（kPa）（）人工填土201510强风化灰岩25252035中等风化灰岩26302540（2）安全等级一级，安全系数1.35，设计使用期限50年。（3）灰岩岩体破裂角51。岩体内聚力为0.25MPa，内摩擦角为32，岩体结构面内聚力取35kpa，内摩擦角取15。（4）边坡岩体类别为类，岩体等效内摩擦角5055。（5）灰岩岩天然抗压强度标准值为4.3MPa，饱和抗压强度标准值为2.4MPa。4.边坡稳定性分析 4.1 计算模型计算模型中边坡剖面的地形线从场地地形图上量取，滑移线按破裂角取外倾结构面倾角和两者中的较小值，岩土层依据工程地质勘查提供资料确定，地下水分布按最不利考虑。 4.2 计算工况自重+长时间暴雨+附加荷载（饱和状态），计算参数详见表2参数名称取值备注岩体的重度（kN/m3）26经验值结构面的粘聚力C（kPa）24经验值结构面的内摩擦角（）17经验值岩体破裂角（）5053.5实测结合经验4.3 边坡稳定性计算 公式中：-稳定性系数 -垂直荷载，包括岩土自重和其上部的建筑荷载 -作用于滑面上的孔隙水压力表6 大昌镇地税所至派出所高切坡（WS0212）稳定性验算表剖面编号滑面倾角a（）块体体积V（m3）容重(kN/m3)垂直荷载W粘聚力C (kPa)内摩擦角（）稳定系数K条块自重（kN）建筑荷载（kN）1-1503868.0426100569885024171.362-253.53926.3726102085.6735024171.293-3524668.0326121368.8765024171.34根据勘查报告计算结果(详见表3)，该高切坡1-1剖面稳定系数1.36，整体稳定； 2-2剖面稳定系数1.29，基本稳定；3-3剖面稳定系数1.34，欠稳定，说明该高切坡稳定性较差，按照建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）5.3.1的相关规定，该高切坡稳定系数小于1.35，应对高切坡采取有效防护措施进行治理。5.锚杆挡墙计算5.1 1-1剖面计算（1）侧向土压力计算根据建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）中6.3.4条规定，有外倾硬性结构面时，边坡支护结构上的侧向岩压力以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法和以外倾结构面的参数按6.3.2条的方法计算，取二者之间的较大值。 以岩体等效内摩擦角按侧向土压力计算方法计算的岩石侧压力式中：a-墙背与水平面的夹角（）；-填土表面与水平面之间的夹角（）；-墙背与填土之间的摩擦角（）；-岩(土)内摩擦角（）；c-岩(土)粘聚力(Kpa)；-岩(土)体重度(KN/m3)；h-挡土墙高度(m；q-坡顶超载(KN/m2； 系数 超载影响系数 取：=114，=6，=40，=7.9，q=5KN/m，=26KN/m，C=0，h=15m 按外倾硬性结构面计算侧向岩压力因此：边坡侧向岩压力受岩体等效内摩擦角计算的侧向岩压力控制， 则， （2）锚杆布置和选型按建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）对锚杆进行初步拟定锚杆的水平间距： 2.0 m 锚杆的垂直间距： 2.5 m 锚杆倾角： =18锚杆类别：永久性锚杆普通钢筋种类： HRB400水泥砂浆注浆： M30锚固体直径： D=110（3）锚杆的轴向拉力计算 1.设置锚杆的间距与倾角：根据建筑边坡工程技术规范中锚杆挡墙构造设计要求，锚杆上下排垂直间距不宜小于2.5米，水平间距不宜小于2米。因为，取锚杆间距和倾角为：Lx=2.0m Ly=2.5m =18锚杆轴力计算 2.锚杆所受水平力标准值： 3。锚杆轴向拉力标准值： 4。锚杆轴向拉力设计值：（4） 锚杆配筋计算钢筋选用钢筋，为永久性锚杆， 则需用，焊接钢筋 砂浆选用,取保护层厚度为30m,则锚固体直径选用D=110mm（5） 锚固段长度的计算:系数选取： 锚固段长度 锚杆钢筋与砂浆间的锚固长度： 理论设计锚固长度 按构造要求 故锚杆锚固段长度设计为为3m。 （6）挡墙的配筋计算 材料： C30混凝土：轴心抗压强度设计值 HRB400钢筋：抗拉强度设计值 挡墙的截面尺寸：h=400mm,b=300mm挡墙需要配纵向受力钢筋以抵消弯矩，配置箍筋以抵抗剪力。锚杆挡墙结构设计按混凝土结构设计规范（GB50010-2002），挡墙按最大弯矩值，最大剪力值进行计算。（6）正截面受弯计算永久作用分项系数： 结构重要性系数： 则： 取C30混凝土，混凝土轴心强度等级不高于C50，取1.0 选用HRB400 钢筋,取保护层厚度c=30mm，h值取为400mm则 验算是否需要采用双筋截面。单筋矩形截面的最大正截面承载力为： 不需采用双筋截面。 ，即配筋率应不小于0.17%，且不应小于0.2%，故取。 求受压区高度： 解得 为防止出现超筋破坏，应满足 即满足要求求所需钢筋数量查钢筋截面面积表，选择受压区钢筋为，钢筋间净距 及d=25mm，满足构造要求 对参数进行修正，故取则实际配筋率，符合要求（7）斜截面受剪计算 永久作用分项系数： 结构重要性系数：符合要求，故不用配置腹筋。根据构造要求，箍筋直径取，箍筋间距取300mm；架立钢筋直径取。（8）边坡挡墙面板设计将肋柱视为支承，计算面板受力。根据每孔锚杆的受力除以其受力范围，即为面板的均布荷载。 根据锚杆计算，锚杆的水平间距2.0 m ，锚杆的垂直间距 2.5m 面板的均布荷载设计值：取板宽的板条为计算单元，板厚面板跨中弯距 设面板钢筋截面积通过配筋计算，面板受力钢筋采用HRB400钢筋8150,水平向伸入肋柱拉通布置，竖直向布置分布钢筋，分布钢筋在受力钢筋内侧，分布钢筋选择HRB400钢筋8250。5.2 2-2剖面计算取a=114， =1， =7.9， =40， ， c=0， =26KN/m3， h=19m, q=5KN/m2（1） 侧向土压力计算根据建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）中6.3.4条规定，有外倾硬性结构面时，边坡支护结构上的侧向岩压力以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法和以外倾结构面的参数按6.3.2条的方法计算，取二者之间的较大值。 以岩体等效内摩擦角按侧向土压力计算方法计算的岩石侧压力计算得 按外倾硬性结构面计算侧向岩压力则2、 锚杆设计计算按建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）对锚杆进行初步拟定锚杆的水平间距： 2.0m 锚杆的垂直间距： 2.5 m 锚杆倾角： =18锚杆类别：永久性锚杆普通钢筋种类： HRB400水泥砂浆注浆： M30锚固体直径： D=110 1）锚杆轴力计算（1）锚杆所受水平力标准值（2）锚杆轴向拉力标准值：（3）锚杆轴向拉力设计值 2） 锚杆配筋计算 钢筋选用钢筋 则需用，焊接钢筋 砂浆选用,取保护层厚度为30mm,则锚固体直径选用D=110mm3）锚固段长度的计算:锚固段长度 : 锚杆钢筋与砂浆间的锚固长度: 理论设计锚固长度: 按构造要求: 故锚杆锚固段长度设计为为3m。3、 挡墙的配筋计算 1)挡墙内力计算 材料： C30混凝土：轴心抗压强度设计值 HRB400钢筋：抗拉强度设计值 挡墙的截面尺寸：挡墙需要配纵向受力钢筋以抵消弯矩，配置箍筋以抵抗剪力。锚杆挡墙结构设计按混凝土结构设计规范（GB50010-2002），挡墙按最大弯矩值，最大剪力值进行计算。 2）正截面受弯计算 永久作用分项系数： 结构重要性系数： 则： 取C30混凝土，混凝土轴心强度等级不高于C50，取1.0，选用HRB400 钢筋,取保护层厚度， 则： 验算是否需要采用双筋截面。单筋矩形截面的最大正截面承载力为： 不需采用双筋截面。 ， 即配筋率应不小于0.17%，且不应小于0.2%，故取。求受压区高度 解得 为防止出现超筋破坏，应满足 即满足要求 求所需钢筋数量 查钢筋截面面积表，选择受压区钢筋为，钢筋间净距 及d=25mm，满足构造要求。 对参数进行修正 ，故取， 则 实际配筋率： 符合要求。3）斜截面受剪计算 永久作用分项系数： 结构重要性系数： 则： 符合要求，故不用配置腹筋。 根据构造要求，箍筋直径取，箍筋间距取250mm；架立钢筋直径取。 4）边坡挡墙面板设计 将肋柱视为支承，计算面板受力。根据每孔锚杆的受力除以其受力范围，即为面板的均布荷载。 根据锚杆计算，锚杆的水平间距2.50m ，锚杆的垂直间距 2.5m 面板的均布荷载设计值 取板宽的板条为计算单元，板厚面板跨中弯距 ： 面板钢筋截面积 ： 同1-1面板算法相同 通过配筋计算，面板受力钢筋采用HRB400钢筋8150,水平向伸入肋柱拉通布置，竖直向布置分布钢筋，分布钢筋在受力钢筋内侧，分布钢筋选择HRB400钢筋8250。5.2 3-3剖面计算1、侧向压力计算 取a=114， =2， =7.9， =40， ， c=0， ，=26KN/m3， h=19m, q=5KN/m2按外倾硬性结构计算的岩石侧压力 计算得： 以岩体等效内摩擦角按侧向土压力计算方法计算的岩石侧压力 计算得：， 边坡侧向岩压力按外倾硬性结构面计算的侧向岩压力控制， 则 2、 锚杆设计计算按建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）对锚杆进行初步拟定锚杆的水平间距： 2.0m 锚杆的垂直间距： 2.5 m 锚杆倾角： =18锚杆类别：永久性锚杆普通钢筋种类： HRB400水泥砂浆注浆： M30锚固体直径： D=110 1）锚杆轴力计算 锚杆所受水平拉力标准值： 锚杆轴向拉力标准值： 锚杆轴向拉力设计值： 2）锚杆配筋计算： 钢筋选用钢筋， 则需用，焊接钢筋 砂浆选用,取保护层厚度为30m,则锚固体直径选用D=110mm3）锚固段长度的计算: 锚固段长度： 锚杆钢筋与砂浆间的锚固长度： 理论设计锚固长度： 按构造要求 故锚杆锚固段长度设计为为3m。3、挡墙内力计算及配筋 1）挡墙内力计算 材料： C30混凝土：轴心抗压强度设计值 HRB400钢筋：抗拉强度设计值 挡墙的截面尺寸： 挡墙需要配纵向受力钢筋以抵消弯矩，配置箍筋以抵抗剪力。锚杆挡墙结构设计按混凝土结构设计规范（GB50010-2002），挡墙按最大弯矩值，最大剪力值进行计算。 2）正截面受弯计算 永久作用分项系数： 结构重要性系数： 则： 取C30混凝土，混凝土轴心强度等级不高于C50，取1.0，选用HRB400 钢筋,取保护层厚度， 则 验算是否需要采用双筋截面。单筋矩形截面的最大正截面承载力为 不需采用双筋截面。 ，即配筋率应不小于0.17%， 且不应小于0.2%，故取。求受压区高度 解得 为防止出现超筋破坏，应满足 即满足要求 求所需钢筋数量 查钢筋截面面积表，选择受压区钢筋为 钢筋间净距： 及d=25mm，满足构造要求。 对参数进行修正 ，故取， 则 实际配筋率; 符合要求。3）斜截面受剪计算 永久作用分项系数：