唐郭路危岩（孤石）及边坡工程施工图设计计算书

唐郭路危岩（孤石）及边坡工程施工图设计计算书目录.5.3工作量匡算一匡算标准：扣件式钢管脚手架的杆件配备数量需要一定的富余量，以适应构架时变化需要。因此按匡算方式来计算；根据脚手架立杆数量按以下公式进行计算：式中：—长杆总长度（m）；—脚手架搭设高度；—立杆总数（根）；—小横杆数（根）；—直角扣件数（个）；—对接扣件数（个）；—旋转扣件数（个）；—长杆平均长度（m）；—脚手架排数（排）；—小横杆长度（m）；—大横杆长度（m）；—脚手架连墙件根数（根）；—脚手板面积（m2）；二限高24m脚手架工作量匡算：以限高24m脚手架（10m×10m×3排）进行工作量匡算：其中，立杆根数为30根，小横杆平均长度1.5m；按上述公式得钢管用量：=1.2×10×30=360（m）；=1.1×（10/3.6+1）×30=125（根）；L1=1.5×100=150.0m；L2=1.2×10×（10/3.6+1）×3=136.0m；因此，限高24m三排脚手架每100m2钢管用量为683m；直角扣件用量：=2.4×24×10/1.8=320个；对接扣件用量：=360/6=60个；旋转扣件用量：=0.3×360/6=18个；脚手板面积：=1.1×（30-2）×1.0=30.8m2；表4.3-1限高24m脚手架（3排）工作量统计表脚手架限高〔H〕m24钢管用量（m）683扣件用量(个）478脚手板（m2）30.8三限高36m脚手架工作量匡算：以限高36m满堂脚手架（10m×10m×4排）进行工作量匡算：其中，立杆根数为40根，小横杆平均长度1.5m；按上述公式得钢管用量：=1.2×10×40=480（m）；=1.1×（10/3+1）×40=176（根）；L1=1.5×191=264m；L2=1.2×10×（10/3+1）×4=192m；因此，限高36m满堂脚手架每100m2钢管用量为974m；直角扣件用量：=2.4×40×10/1.5=640个；对接扣件用量：=480/6=80个；旋转扣件用量：=0.3×480/6=24个；脚手板面积：=1.1×（40-2）×1.0×1.0=41.8m2；表4.3-2限高36m脚手架（4排）工作量统计表脚手架限高〔H〕m36钢管用量（m）974扣件用量(个）744脚手板（m2）41.80四限高48m脚手架工作量匡算：以限高48m满堂脚手架（10m×10m×4排）进行工作量匡算：其中，立杆根数为40根，小横杆平均长度1.5m；按上述公式得钢管用量：=1.2×10×40=480（m）；=1.1×（10/3+1）×40=176（根）；L1=1.5×191=264m；L2=1.2×10×（10/3+1）×4=192m；因此，限高48m满堂脚手架每100m2钢管用量为974m；直角扣件用量：=2.4×40×10/1.5=640个；对接扣件用量：=480/6=80个；旋转扣件用量：=0.3×480/6=24个；脚手板面积：=1.1×（40-2）×1.0×1.0=41.8m2；表4.3-3限高48m脚手架（4排）工作量统计表脚手架限高〔H〕m36钢管用量（m）974扣件用量(个）744脚手板（m2）41.80五限高60m脚手架工作量匡算：以限高60m满堂脚手架（10m×10m×5排）进行工作量匡算：其中，立杆根数为50根，小横杆平均长度1.5m；按上述公式得钢管用量：=1.2×10×50=600（m）；=1.1×（10/3+1）×50=238（根）；L1=1.5×238=358m；L2=1.2×10×（10/3+1）×5=260m；因此，限高60m满堂脚手架每100m2钢管用量为1218m；直角扣件用量：=2.4×50×10/1.5=800个；对接扣件用量：=600/6=100个；旋转扣件用量：=0.3×600/6=30个；脚手板面积：=1.1×（50-2）×1.0×1.0=52.8m2；表4.3-4限高60m脚手架（5排）工作量统计表脚手架限高〔H〕m60钢管用量（m）1218扣件用量(个）930脚手板（m2）52.803.6被动网设计3.6.1被动网设计计算被动网主要设置于21#公路边坡坡顶斜坡地段，用于预防坡顶可能发生崩塌落石灾害。被动网设计计算分为危岩破坏运动轨迹及动能计算。危岩体发生破坏，其运动方式受下部斜坡物质组成、边坡坡脚等的影响，运动距离各不相同。根据R·M·Spang(1978)的研究成果，崩落体只有坡度角小于临界值(27°)时，才停积于崖脚，随坡度角增大，可分别表现为滑动、滚动、跳跃和自由崩落等方式，大部分或全部堆积于坡脚。场区内斜坡坡角大部分大于27°，因此，危岩体变形破坏后，大部分以自由崩落～跳跃～滚动的方式向坡脚运动，最后堆于坡脚缓坡地带，砸毁坡脚居民房屋，对过往车辆及行人构成威胁。危岩破坏后的运动计算主要依据《崩塌与落石》—胡厚田，1989。主要计算了崩塌落石的运动距离、速度及冲击能量等计算。3.6.1.1落距计算石块在斜坡上的运动形式是比较复杂的，既有滑动、滚动还有跳跃，甚至在整个运动过程中三者兼而有之。根据能力守恒定律，在物体下落过程中动能的增加等于势能的减少，机械能的总量保持不变。即：EP+EK=恒量根据地形剖面可计算出斜坡坡度β和碰撞时的切向速度与法向速度，即：，落石与斜坡松散层坡面的法向碰撞可认为是塑性碰撞，所以。切向碰撞参考Hungr等人的研究，切向损失率采用10%，即落石第一次在斜坡上碰撞后维持其继续运动的动能为。块石在斜坡上的继续运动是以滚动和滑动为主的综合形式运动，其摩擦角称为综合摩擦角。根据功能原理，落石的势能变化等于动能变化和克服摩擦所做的功：式中：—落石在斜坡上任意位置处所具有的速度；—各直线段的平均坡度；—各直线段斜坡的铅直高度；—落石与坡面的综合摩擦角；—各直线段斜坡的长度。当末速度时，而就是落石的最大水平运动距离。3.6.1.2落石速度计算崩塌落石的速度计算，采用苏联尼.米.罗依尼什维里教授提出的落石运动速度的计算方法，以设置拦石墙所在坡面线按折线型山坡(图3.6-1)计算。折线型坡面按照每级坡段高差不小于5.0m、单段长度不小于10.0m或者相邻坡度差大于5°的原则进行简化，对高差小于5.0m、单段长度小于10.0m或者相邻坡度差小于5°的坡段按照直线型进行考虑。其中一个坡段的速度按下式计算：；式中：H—石块坠落高度(m)；g—重力加速度()；—山坡坡度角(°)。K—石块沿山坡运动所受一切有关因素综合影响的阻力特性系数。可采用表3.1-1所列公式计算。表3.6-1阻力特性系数K值计算公式表顺序山坡坡度角K值计算公式10°-30°230°-60°360°-90°注：K值计算公式可用于下列各种山坡：1.基岩外露的山坡；2.35°～40°基岩外露，局部有草和稀疏灌木的山坡；3.30°～35°有草，稀疏灌木，局部基岩外露的山坡；4.25°～30°有草,稀疏灌木的山坡。其余坡段终端速度按以下公式计算：式中：—石块运动所考虑坡段的起点的初速度，可按不同情况考虑：；；—所考虑坡段的坡度角(度)；—为相邻的前一段坡度角(度)；—石块在前一坡段终端的运动速度()；—瞬间摩擦系数。3.6.1.3落石腾跃计算落石腾跃计算主要是求算石块运动轨迹与山坡面的最大偏离，从而确定拦截建筑物的高度和建筑物与山坡坡角间的最小距离。落石的运动形式在理论上可以按照质点或球体在斜坡上的运动轨迹曲线来表示(见图3.6-1)，因此落石运动时距离斜坡面的最大距离可以计算。图3.6-1崩塌落石运动轨迹曲线图根据运动学原理，岩石在向下崩落的过程中，应该是第一次碰撞时与斜坡面的距离是最大的，拦截建筑物通常设在缓坡段，其运动轨迹的方程式为：式中：—崩塌体在该斜坡面的初速度；b—岩石的反射速度方向与Y轴的夹角，其中；g—重力加速度。当α＜60°时，质点运动轨迹在水平方向斜坡上距离斜坡的最大距离为:当α≥60°时，质点运动轨迹在水平方向斜坡上距离斜坡的最大距离为:3.6.1.4落石能量计算崩塌落石在某一位置的能量主要为运动能与转动能之和。拦挡建筑碰撞点的动能(EB)为：。崩塌落石与坡面碰撞系数根据工程类比确定，见表3.6-2。结合本工程实际特点，上部为石英砂岩，为较硬岩，下部为崩塌堆积区，局部基岩出露，因此上部法相弹性系数，切相弹性系数，下部法相弹性系数，切相弹性系数。表3.6-2崩塌落石和坡面碰撞系数表岩性系数硬岩软岩硬土普通土松土法相弹性系数0.40.350.30.260.22切相弹性系数0.860.840.810.750.65被动网布置于21#公路边坡坡顶斜坡地带，在此选择7、18代表性剖面进行被动网计算。根据现场调查及经验分析，7剖面区岩体相对较完整切割呈大块状，该区域落石设计计算选取块径6m3的落石进行崩落计算；18剖面区岩体相对较破碎切割呈小块状，该区域落石设计计算选取块径3m3的落石进行崩落计算，危岩运动坡体坡度35°～45°，基岩外露，局部有草和稀疏灌木的山坡，危岩落石运动形式主要以滚动、跳跃运动为主。支挡位置落石冲击能、速度、弹跳高度、冲击力计算过程详见表3.6-3。3.6.2被动网设计通过计算分析，设计被动网支挡位置处滚石冲击力为595.43～444.95KN，滚石动能为1256.25～1202.63KJ，设计均采用RXI-200型被动网，网高4.0m。表3.6-3崩塌落石运动计算表计算剖面段号坡度(°)垂直距离（m)崩落摩擦系数Kcota落石的运动速度V（m/s）落石密度(kg/m³)落石的体积(m³)落石的质量(kg)落石冲击力F（KN）滚石动能E（KJ）7-7′剖面182.420.40.040.1319.952540.06.0152401013.33638.0246.85.60.670.9413.012540.06.015240660.81547.2342.48.80.631.1014.882540.06.015240756.02025.1423.54.70.512.3013.492540.06.015240685.41664.353.50.20.4316.3611.722540.06.015240595.431256.2518-18′剖面176.816.70.100.2417.872540.03.07620453.81459.6244.7110.651.0113.632540.03.07620346.1848.9355.46.40.770.6915.622540.03.07620396.81115.7434.54.90.571.4615.142540.03.07620384.61048.3548.84.40.690.8816.222540.03.07620411.951202.633.7格构设计设计对W173-1危岩体下部岩体（岩体较破碎）、21#公路第Ⅲ段崩坡堆积体边坡采用格构进行加固处置，格构按照连续梁结构进行计算。将锚杆拉力转化为作用在连续梁上的均布荷载进行结构计算。图3.7-1框架梁地基反力根据上图所示，框架梁的地基反力可计算为式中：——锚杆轴向拉力设计值；——锚杆沿滑动方向的排数；——锚杆间距；——框架梁长度。经计算，采用弯矩等效的原则，取等效均布荷载做均布荷载，其计算如下：其中。表3.7-1连续梁均布荷载计算表计算项目危岩编号21#公路第Ⅲ段崩坡堆积体边坡分段坡面编号W173-1151819202117.390.3321.5744.2117.3917.86173.864.42161.80212.21135.66160.703245543332331091012131236.510.6945.3061.8936.5237.50在此，对W173-1危岩计算的均布荷载和21#公路第Ⅲ段边坡剖面均布荷载最大计算值分别进行计算分析：W173-1危岩连续梁计算一、 几何数据及计算参数 构件编号:LL-1 混凝土：C30 主筋：HRB400 箍筋：HRB400 纵筋合力点边距as(mm)：35.00 指定主筋强度：无 跨中弯矩调整系数：1.20 支座弯矩调整系数：0.80 (说明：弯矩调整系数只影响配筋) 自动计算梁自重：否 恒载系数：1.30 活载系数：1.50二、 荷载数据荷载工况1(活载):三、 内力及配筋 1. 弯矩图 2. 剪力图 3. 截面内力及配筋 0支座: 正弯矩 0.00kN*m, 负弯矩 0.00kN*m, 剪力 0.00kN, 上钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 下钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 裂缝0.00mm 1跨中: 正弯矩 0.00kN*m, 负弯矩 0.00kN*m, 剪力 0.00kN, 挠度0.00mm(↓), 位置：左端 裂缝0.00mm 上钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 下钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 箍筋:f6@210, 实际面积:269.28mm2/m,计算面积:238.33mm2/m 1支座: 正弯矩 0.00kN*m, 位置:0.00m 负弯矩 0.00kN*m, 位置:0.00m 剪力左 0.00kN, 位置:3.00m 剪力右 0.00kN, 位置:0.00m 上钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 下钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 裂缝0.00mm 2跨中: 正弯矩 0.00kN*m, 位置:0.00m 负弯矩 0.00kN*m, 位置:0.00m 剪力 0.00kN, 位置:0.00m 挠度0.00mm(↓), 位置：跨中 裂缝0.00mm 上钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 下钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 箍筋:f6@210, 实际面积:269.28mm2/m,计算面积:238.33mm2/m 2支座: 正弯矩 0.00kN*m, 负弯矩 0.00kN*m, 剪力左 0.00kN, 剪力右 0.00kN, 上钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 下钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 裂缝0.00mm 3跨中: 正弯矩 0.00kN*m, 负弯矩 0.00kN*m, 剪力 0.00kN, 挠度0.00mm(↓), 位置：跨中 裂缝0.00mm 上钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 下钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 箍筋:f6@210, 实际面积:269.28mm2/m,计算面积:238.33mm2/m 3支座: 正弯矩 0.00kN*m, 位置:3.00m 负弯矩 0.00kN*m, 位置:3.00m 剪力 0.00kN, 位置:3.00m 上钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 下钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 裂缝0.00mm21#公路边坡连续梁计算一、 几何数据及计算参数 构件编号:LL-1 混凝土：C30 主筋：HRB400 箍筋：HRB400 纵筋合力点边距as(mm)：35.00 指定主筋强度：无 跨中弯矩调整系数：1.20 支座弯矩调整系数：0.80 (说明：弯矩调整系数只影响配筋) 自动计算梁自重：否 恒载系数：1.30 活载系数：1.50二、 荷载数据荷载工况1(活载):三、 内力及配筋 1. 弯矩图 2. 剪力图 3. 截面内力及配筋 0支座: 正弯矩 0.00kN*m, 负弯矩 0.00kN*m, 剪力 0.00kN, 上钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 下钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 裂缝0.00mm 1跨中: 正弯矩 0.00kN*m, 负弯矩 0.00kN*m, 剪力 0.00kN, 挠度0.00mm(↓), 位置：左端 裂缝0.00mm 上钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 下钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 箍筋:f6@210, 实际面积:269.28mm2/m,计算面积:238.33mm2/m 1支座: 正弯矩 0.00kN*m, 位置:0.00m 负弯矩 0.00kN*m, 位置:0.00m 剪力左 0.00kN, 位置:3.00m 剪力右 0.00kN, 位置:0.00m 上钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 下钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 裂缝0.00mm 2跨中: 正弯矩 0.00kN*m, 位置:0.00m 负弯矩 0.00kN*m, 位置:0.00m 剪力 0.00kN, 位置:0.00m 挠度0.00mm(↓), 位置：跨中 裂缝0.00mm 上钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 下钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 箍筋:f6@210, 实际面积:269.28mm2/m,计算面积:238.33mm2/m 2支座: 正弯矩 0.00kN*m, 负弯矩 0.00kN*m, 剪力左 0.00kN, 剪力右 0.00kN, 上钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 下钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 裂缝0.00mm 3跨中: 正弯矩 0.00kN*m, 负弯矩 0.00kN*m, 剪力 0.00kN, 挠度0.00mm(↓), 位置：跨中 裂缝0.00mm 上钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 下钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 箍筋:f6@210, 实际面积:269.28mm2/m,计算面积:238.33mm2/m 3支座: 正弯矩 0.00kN*m, 位置:0.00m 负弯矩 0.00kN*m, 位置:0.00m 剪力左 0.00kN, 位置:3.00m 剪力右 0.00kN, 位置:0.00m 上钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00mm2 下钢筋:214, 实际面积:307.88mm2,计算面积:240.00m