抗滑桩计算书

1、胥河大桥抗滑桩设计计算说明书1 工程概况胥河大桥于2009年12月进行了大桥病害的调查工作。大桥基桩抽检结果表明4#桥墩基桩出现严重隙裂，据此推测其他桥墩基桩亦可能出现类似情况，对桥梁本身结构安全构成严重威胁，对正常运营产生重大隐患。经专家会议鉴定该桥为危桥（类）。结合目前航道的整治工程需要，拟对胥河大桥进行拆除重建工作。根据市交通运输局委托，我院根据现场地质条件及改扩建要求提出了三种新的桥型设计方案。针对三种不同的桥型设计方案，制定了相应的岸坡防治方案。2 设计方案及说明受南京公路管理处委托，我院有关专业设计人员首先进行了现场调查、勘察，进一步确定了边坡破坏范围、滑体厚度等技术参数和土层的分

2、布，根据勘察结果进行参数反算，并采用此反算结果进行边坡稳定分析及抗滑桩设计。总体设计方案如下：2.1采用大直径圆形桩作为抗滑桩南岸：布置4道共8排圆形桩。冠梁顶面位于相应位置处的设计坡面标高以下0.50m。抗滑桩纵向配筋采用对称截面配筋。混凝土强度不应低于c30。旧桥拆除时应保留承台以下部分，以资利用。各道抗滑桩均设2排，设于各新设计桥墩的南面，距离新桥墩1.5m，为增强抗滑桩总体刚度，减小岸坡不利变形对桥桩的不利影响，采用形排架结构。桩径1.50m，中心距3.0m，必须嵌岩，拟嵌岩5.0m，有效桩长为35.62，每排9根，共2排。排中心距3.5m。冠梁厚度0.80m，宽度约等直径，采用格构式

3、连接。北岸：布置2道共4排圆形桩。冠梁顶面位于相应位置处的设计坡面标高以下0.50m。抗滑桩纵向配筋采用对称截面配筋。混凝土强度不应低于c30。旧桥拆除时应保留承台以下部分，以资利用。各道抗滑桩均设2排，设于各新设计1#、2#桥墩的北面，距离新桥墩1.5m，为增强抗滑桩总体刚度，减小岸坡不利变形对桥桩的不利影响，采用形排架结构。桩径1.50m，中心距3.0m，必须嵌岩，拟嵌岩5.0m，有效桩长为35.62，每排9根，共2排。排中心距3.5m。冠梁厚度0.80m，宽度约等直径，采用格构式连接。2.2 抗滑桩配筋选取根据对各道抗滑桩的计算结果，剩余下滑力在1257kn-1782kn之间，抗滑桩的配

4、筋均采用32根直径为36的hrb400三级钢筋，其钢筋截面积为32555.5mm2，可满足设计要求。2.3 设计依据：1）建筑地基基础设计规范gb50007-20022）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）建筑基坑支护技术规程jgj120-99；5）岩土工程勘察规范gb50021-2001；6）建筑桩基技术规范jgj94-94；7）建筑结构荷载规范gb50009-2001；8）与边坡支护设计有关的其他资料。3 稳定性评价圆弧滑动法有多种分析方法，本工程采用瑞典条分法(费伦纽斯法，fellenius法)和毕肖普法(bishop法)，分

5、别简要介绍如下：a、瑞典条分法原理瑞典条分法是条分法中最古老而又最简单的方法，这个方法首先是瑞典彼得森提出，瑞典费伦纽斯等人在其基础上进行了改进。它假定滑动面为圆柱面，剖面上即为一圆弧。它将滑动体分成若干条块，并假定各条块为一刚性不变形体，不考虑条块两侧面上的作用力。如图3.1。 图3.1 瑞典条分法分析图当滑体处于极限平衡状态时，各条块绕圆心o的总抗滑力矩和总滑动力矩相等，安全系数可取各条块总抗滑力矩和总滑动力矩之比: （3-1）式中，、分别是第i条块的条宽度和平均高度；为第i条块底面中心的法线（过圆心）与过圆心o的铅直线间的夹角(注意：在过圆心铅直线右侧取正值，左侧取负值。)；、分别为第i

6、条块的容重、粘聚力、内摩擦角和弧长。假定不同的滑弧，就能求出不同的值，从中可找出最小的，此即坡体的安全系数。b、 毕肖普法原理毕肖普提出的安全系数含义是整个滑动面的抗剪强度与实际产生剪应力t的比，即。并考虑了各条块侧面间存在着作用力。如图3.2。图3.2 毕肖普法分析图毕肖普法安全系数的普遍公式 （3-2）式中 ；、分别是第i滑块的粘聚力、内摩擦角和弧长；是第i滑块的自重；是条块底面中心的法线（过圆心）与过圆心o的铅直线间的夹角；、是第i滑块的侧面的切向力。式中是未知的，为求则必须先估算，每试算一次就要估算一次。但毕肖普已证明，若令各条块的均等于零，所产生的误差仅为1%，此时式（3-2）可简化

7、为 (3-3)因为公式右端中也含有，所以要用试算迭代法求。先假定=1，求，再代入式（3-2）或（3-3）求，如算出的不等于1，则用此求出新的及，如此反复迭代，直至前后两次非常接近为止。通常，方程收敛较快，迭代34次即能满足工程要求。3.1 参数反算由于膨胀土的特殊性，其土层参数尤其是黏聚力c和内摩擦角值无法通过常规土工试验及其他原位试验取得，因此本次稳定性评价与设计中采用参数反算来获取。参数反算的依据为依据现场勘查资料，由现场勘查资料可知，原桥梁4号墩承台顶面以下12米处及桥头南侧40米路面处均发现有裂缝，故以最不利情况考虑，推测可能滑动面的两个端点为此两处，利用圆弧滑动法反算在安全系数为1.

8、0的情况下的黏聚力c和内摩擦角值，并以此来作为下面边坡稳定性计算与设计的参数依据。图 3.3 参数反算圆弧滑动条分法计算图土层参数反算计算结果如表3.1：表3.1 参数反算结果no. (kn/m3)c(kpa)内摩擦角()滑面圆心x坐标 (m)滑面圆心y坐标 (m)bishop法安全系数fellenius法安全系数1 膨胀土21108-120.98171220.5111.0001540.99392532 泥岩23.510060如表3.1可知，本膨胀土滑坡的土层参数可取为：黏聚力c为10kpa，内摩擦角值为8。3.2 稳定性评价根据总体设计方案，采用3.1节反算所求得的参数对各抗滑桩之间的边坡稳

9、定性做出评价如下。1#抗滑桩：图3.4 1#抗滑桩圆弧滑动条分法计算图表3.2 1#抗滑桩圆弧滑动计算结果no. (kn/m3)c(kpa)内摩擦角()bishop法安全系数fellenius法安全系数1 膨胀土211080.89711701.0764812 泥岩23.510060由此可见，1#抗滑桩处的边坡存在圆弧滑动，安全系数远小于建筑边坡工程规范要求的1.35。2#抗滑桩图3.5 2#抗滑桩圆弧滑动条分法计算图表3.3 2#抗滑桩圆弧滑动计算结果no. (kn/m3)c(kpa)内摩擦角()bishop法安全系数fellenius法安全系数1 膨胀土211080.55823830.749

10、51242 泥岩23.510060由此可见，2#抗滑桩处的边坡存在圆弧滑动，安全系数远小于建筑边坡工程规范要求的1.35。3#抗滑桩：图3.6 3#抗滑桩圆弧滑动条分法计算图表3.4 3#抗滑桩圆弧滑动计算结果no. (kn/m3)c(kpa)内摩擦角()bishop法安全系数fellenius法安全系数1 膨胀土211080.60388610.60432022 泥岩23.510060由此可见，3#抗滑桩处的边坡存在圆弧滑动，安全系数远小于建筑边坡工程规范要求的1.35。4#抗滑桩：图3.7 4#抗滑桩圆弧滑动条分法计算图表3.5 4#抗滑桩圆弧滑动计算结果no. (kn/m3)c(kpa)内

11、摩擦角()bishop法安全系数fellenius法安全系数1 膨胀土211080.46671820.63316442 泥岩23.510060由此可见，#抗滑桩处的边坡存在圆弧滑动，安全系数远小于建筑边坡工程规范要求的1.35。5#抗滑桩：图3.8 5#抗滑桩圆弧滑动条分法计算图表3.6 5#抗滑桩圆弧滑动计算结果no. (kn/m3)c(kpa)内摩擦角()bishop法安全系数fellenius法安全系数1 膨胀土211080.39003400.54181422 泥岩23.510060由此可见，5#抗滑桩处的边坡存在圆弧滑动，安全系数远小于建筑边坡工程规范要求的1.35。6#抗滑桩：图3.

12、9 6#抗滑桩圆弧滑动条分法计算图表3.7 6#抗滑桩圆弧滑动计算结果no. (kn/m3)c(kpa)内摩擦角()bishop法安全系数fellenius法安全系数1 膨胀土211080.53040020.71115142 泥岩23.510060由此可见，#抗滑桩处的边坡存在圆弧滑动，安全系数远小于建筑边坡工程规范要求的1.35。由上述各拟设抗滑桩位置的边坡的稳定性计算可以得出：各段边坡安全系数较低，剩余下滑力较大，因此亟需对边坡进行加固支护。4抗滑桩设计4.1 设计计算参数的确定土体计算参数见表3.1。各抗滑桩均要求入岩，确保入岩深度，使得抗滑桩的安全，本抗滑桩的设计与计算以岩面为不动点进

13、行设计。各坡段的剩余下滑力计算如下。1#抗滑桩：块号安全系数块重（kn）滑角（）滑长l（m）黏聚力c（kpa）内摩擦角（）下滑力（kn）11.35434.918.81.73108113.980721.3538919.21.73108103.714131.3537219.61.74108101.752141.35354.5201.7410899.4066351.35336.620.41.7510896.4984461.35318.320.81.7510893.2172371.35299.521.21.7610889.3170981.35280.221.61.7610884.9851291.352

14、60.5221.7710880.04604101.35240.422.41.7710874.68987111.35219.822.81.7810868.66737121.35198.723.21.7810862.16598131.35177.123.61.7910854.97326141.35155.1241.7910847.31892151.35132.624.41.810838.95044161.35109.624.81.810830.05567171.3586.125.21.8110820.42256181.3562.125.61.8210810.13915191.3537.6261.8

15、2108-0.7064201.3512.726.41.83108-12.2784总剩余下滑力1257.3162#抗滑桩块号安全系数块重（kn）滑角（）滑长l（m）黏聚力c（kpa）内摩擦角（）下滑力（kn）11.35277.927.91.15108129.465621.35240.528.41.15108113.130631.35229.828.91.16108109.995541.35218.829.31.16108106.080551.35207.629.81.17108102.208861.35196.230.31.1710898.0740571.35184.530.81.1810893

16、.4139581.35172.631.31.1910888.3782691.35160.431.81.1910883.0028101.35147.932.31.210877.07947111.35135.232.81.2110870.76156121.35122.233.31.2110864.08203131.35108.933.91.2210857.06101141.3595.334.41.2310849.3057151.3581.534.91.2410841.1312161.3567.435.41.2410832.56655171.3552.935.91.2510823.33677181.

17、3538.236.51.2610813.74717191.3523.2371.271083.537363201.357.837.51.28108-7.26198总剩余下滑力1349.0973#抗滑桩：块号安全系数块重（kn）滑角（）滑长l（m）黏聚力c（kpa）内摩擦角（）下滑力（kn）11.35589.714.32.3410892.8666821.3554114.92.3510890.7629731.3554815.52.3610899.8251541.35566.916.22.36108113.337851.35582.516.82.37108125.141261.35565.317.52

18、.38108129.83771.35535.918.12.39108129.197581.35505.218.82.4108128.501791.35473.219.42.41108125.2882101.35439.720.12.42108121.6895111.35404.820.72.43108115.5787121.35368.621.42.44108108.868131.35330.9222.4510899.66186141.35291.722.72.4610889.491151.3525123.42.4710877.44842161.35208.9242.4910862.94161

19、71.35165.224.72.510847.064181.3512025.42.5110829.12614191.3573.226.12.531088.919456201.3524.726.82.54108-13.4698总剩余下滑力1782.0774#抗滑桩：块号安全系数块重（kn）滑角（）滑长l（m）黏聚力c（kpa）内摩擦角（）下滑力（kn）11.3535825.61.4910892.4558421.35313.726.51.510883.6805231.35296.327.51.5110884.0211341.35285.928.41.5210885.7286551.35282.42

20、9.41.5410890.3673361.35278.130.31.5510894.0171471.35272.931.31.5710897.4532281.35266.832.31.58108100.370491.35259.833.31.6108102.3088101.35251.934.31.62108103.4096111.3524335.31.64108103.559121.35233.136.31.66108102.6936131.35222.237.41.68108101.2307141.35207.638.41.7110896.22572151.35180.339.51.741

21、0882.68989161.35150.540.61.7610866.35382171.35119.541.71.7910847.57137181.3587.142.81.8310826.13846191.3553.4441.861082.566662201.3518.145.11.9108-24.1215总剩余下滑力1538.725#抗滑桩：块号安全系数块重（kn）滑角（）滑长l（m）黏聚力c（kpa）内摩擦角（）下滑力（kn）11.35351.4311.43108122.129121.35322.531.71.44108114.022631.35323.632.31.45108118.67

22、6841.35324.2331.47108123.576751.35324.333.71.48108128.466361.35323.934.41.49108133.071571.35322.8351.5108136.544881.35316.535.71.51108137.79591.35295.836.41.53108130.3662101.35273.637.11.54108121.6488111.35250.937.81.56108111.6797121.35227.538.61.57108101.3082131.35203.439.31.5910888.97397141.35178.

23、7401.610875.76001151.35153.340.71.6210861.07988161.35127.241.51.6410845.42619171.35100.342.31.6610828.32369181.3572.6431.681089.593006191.3544.243.81.7108-10.3627201.3514.944.61.73108-32.1735总剩余下滑力1745.9066#抗滑桩：块号安全系数块重（kn）滑角（）滑长l（m）黏聚力c（kpa）内摩擦角（）下滑力（kn）11.35334.825.81.39108135.000921.35294.326.61.

24、4108122.151131.35279.327.31.41108119.46141.35263.7281.42108115.988651.35247.628.71.43108111.759861.35230.929.51.44108107.206971.35220.430.21.45108104.940781.35216311.46108106.202291.35211.131.71.47108106.5464101.35205.532.51.48108106.7515111.35199.333.31.5108106.2765121.35192.5341.51108104.8868131.3

25、5179.534.81.5210899.69865141.3515835.61.5410888.37046151.35135.836.41.5510875.93662161.35112.837.21.5710862.10159171.3589.1381.5910847.00533181.3564.638.91.6110830.68049191.3539.439.71.6310812.86144201.3513.340.51.65108-6.44552总剩余下滑力1757.381由上可见，各桩端的总剩余下滑力为1257kn-1782kn之间，最大滑坡剩余下滑力为3#抗滑桩段的1782kn，故以3

26、#桩段为抗滑桩设计模型。4.2 抗滑桩设计4.2.1 滑坡剩余下滑力计算块号安全系数块重滑角滑长黏聚力内摩擦角下滑力（kn）11.35589.714.32.3410892.8666821.3554114.92.3510890.7629731.3554815.52.3610899.8251541.35566.916.22.36108113.337851.35582.516.82.37108125.141261.35565.317.52.38108129.83771.35535.918.12.39108129.197581.35505.218.82.4108128.501791.35473.219

27、.42.41108125.2882101.35439.720.12.42108121.6895111.35404.820.72.43108115.5787121.35368.621.42.44108108.868131.35330.9222.4510899.66186141.35291.722.72.4610889.491151.3525123.42.4710877.44842161.35208.9242.4910862.9416171.35165.224.72.510847.064181.3512025.42.5110829.12614191.3573.226.12.531088.919456201.3524.726.82.54108-13.4698总下滑力1782.0774.2.2 抗滑桩土压力及桩体内力计算 前排桩前排桩受边坡剩余下滑力，主动土压力以及静止土压力的作用。内力计算简图见图4.1图4.1 前排抗滑桩内力计算简图总土静压力总主动土压力总主动土压力 因此最大弯矩为4370.7 ，即基岩面c处的弯矩为最大。所以，桩的截面弯矩设计值m设=1.2531.0576.81=16390.3 满足适筋要求。选用32根直径为36的hrb400三级钢筋，其钢筋截面积为32555.5mm2，可满足设计要求。验算最小配筋率满足要求。钢筋等间距布置，可以满足构造要求。 后排