锚杆挡墙设计计算书

目录1. 设计原则-1-2. 设计依据-1-3. 设计参数1-4. 边坡稳定性分析-2-4.1计算模型-2-4.2计算工况-2-4.3破坏模式分析-2-4.4边坡稳定性计算-2-5. 侧向岩石压力计算 -6. 设计采用的防护方案4-7. 边坡锚杆挡墙设计4- -7.1边坡I段锚杆挡墙设计4 -7.1.1边坡锚杆设计4-7.1.2边坡挡墙肋柱设计-6 -7.2.3边坡挡墙面板设计9 -7.2边坡II段锚杆挡墙设计10-7.2.1边坡锚杆设计10-7.2.2边坡挡墙肋柱设计11-7.2.3边坡挡墙面板设计15-8. 边坡排水沟设计16 -9. 边坡裂缝注浆16 -10. 边坡支挡结构泄水孔和变形缝16-边坡工程设计计算书1. 设计原则遵循“技术可行、安全可靠、经济合理”的原则编制本次施工图设计，确保 边坡支护工程措施经济合理，保证支护工程在使用年限内稳定可靠。本边坡治理 工程设计采用动态设计方法，根据施工反馈的信息进行适当合理修改和完善。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y（kN/m3）抗剪强度等效内摩擦角We （）备注c (kPa)由（）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II类，岩体等效内摩擦角40(5) 灰岩岩天然抗压强度标准值为4.3MPa4. 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450+，2两者中的较小值，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Y( 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e()17经验值岩体破裂角()50-53.5实测结合经验4.3破坏模式分析根据勘察报告，岩质边坡拟采用支护段存在硬性外倾结构面，坡顶岩、土体 在卸荷裂隙作用下容易沿裂隙面或破裂面产生平面滑移破坏，故边坡破坏模式为 可能沿外倾结构面产生滑动破坏，因此按平面滑动法的计算公式进行稳定性。4.4边坡稳定性计算(W cos 以-U )tan 0 + c FK =W sin 以公式中：K -稳定性系数W 垂直荷载，包括岩土自重和其上部的建筑荷载U -作用于滑面上的孔隙水压力表3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Y(kN/m3)垂直荷载可粘聚力C(kPa)内摩擦角e()稳定系数K条块自重(kN)建筑荷栽(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. 侧向岩石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。1) 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Ka =Sin(a + P)Sin2axSin2(a + P - -5)Kqsin(a + P) x Sin(a - 5) + Sin( +5) x Sin( - P)yoN = 1256.29mm2 & f2 J选用为 2 28 AS=1232 mm2S 锚杆锚固体与岩石的锚固长度：g = 1 f = 380kpa锚固体直径 D=110mm锚固长度：l 2 = 1.80mai 守Df b 锚杆与锚固体砂浆间的锚固长度：E = 0.6 ； d = 28mm ； f = 2400kpa ； n = 2 ； 两根钢筋折减系 数:0.7 ；边坡重要性系数7 0=1.1锚固长度： l 2 La = 1.03m a2 & nndf 3锚杆的锚固长度：理论设计锚固长度l = max( l , l ) = 1.80m设计锚固段长度l = 3m la符合锚固长度构造要求7.1.2边坡挡墙肋柱设计1) 肋柱布置和选型按建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)对肋柱进行初步拟定肋柱沿着坡面竖向布置肋柱的截面尺寸：h x b = 400mm x 300mm肋柱的间距：S = 3m2) 肋柱的内力计算肋柱视为上端悬臂、底端简支的连续梁，如图7所示，利用有限元软件 Sap2000，求得肋柱各点的弯矩和剪力，绘制弯矩图和剪力图，计算结果见 表。侧向岩石压力修正值：E = E p = 327.7 x 1.0 = 327.7KN /m侧向岩土压力水平分力标准值：e =- = 327.7 = 24.27 KN / m 2 hk 0.9 H 0.9 x15垂直肋柱的侧向岩石压力标准值：e* = e sin 75 = 23.45 KN / m2垂直肋柱的梯形分布岩石侧压力荷载标准值:q = S x ehk = 3 x 23.45 = 70.34KN / m肋柱受力图70. 34K5.- in70, 34KS7m利用有限元软件Sap2000计算得到肋柱的截面内力和支座反力（数据详见附 录中），将剪力和弯矩绘制成图形，如图4肋柱结构剪力图3）肋柱的配筋计算 材料：C30混凝土：轴心抗压强度设计值f = 14.3N/mm2 cHRB335钢筋：抗拉强度设计值f = 300N/mm2 yHPB300钢筋：抗拉强度设计值f = 270N/mm2肋柱的截面尺寸：h x b = 400mm x 300mm肋柱需要配纵向受力钢筋以抵消弯矩，配置箍筋以抵抗剪力。肋柱结构设计按混凝土结构设计规范(GB50010-2002)，肋柱按最大正弯矩值M = 20.93KN /m，最大负弯矩值 M = -39.03KN /m，V = 92.73KN4X正截面受弯计算maxmax永久作用分项系数：y g = 1.3结构重要性系数：Y 0 = 1.0则：M =ygY0M= 1.3x 1.0x39.03 = 50.74KN -m取C30混凝土，混凝土轴心混凝土强度等级不高于C50，a 1取1.0选用HRB335钢筋,取保护层厚度c=30mm，a = 30 +10 = 40m，h值取为400mm，s则 h = h 一 a = 360m由力矩平衡条件得一一 一 xM M =a Jbx(h0 -)一x = 34.51mm为防止出现超筋破坏，应满足 x & bh00= 0.55 x 360 = 198 即满足要求由力的平衡条件得a f bx = f A1 Cy s二 A = 493.49mm2s为防止出现少筋破坏，应满足P m.bh = 0.00215 x 300 x 400 = 258 即满足要求选用用3根 16等间距单排布置，A, = 603mm2，布置在肋柱最大负弯矩截 面受拉区，最大正弯矩截面按构造配筋满足抗拉要求(计算略)。肋柱的两侧及受压边，应适当配置纵向构造钢筋，间距取240mm，直径取 12mm。受压边两侧，应配置架立钢筋，直径取12mm。5) 斜截面受剪计算永久作用分项系数：丫 G = 13结构重要性系数：丫 0 = 1.0则：V = y jV= 1.3 x 1.0 x 92.73 = 120.55KN - m当4= hb = 36300 T.2 4时V a fbh0 = 0.7 x 1.43 x 300 x 360 = 108.11KN 承载力不满足AV V 0.7 fb = 120.55 x103 - 0.7 x1.43 x 300x 360 = f h； 0270x360.即 s -As = 2262 = 1767.19mm0.128 0.128根据混凝土结构设计规范(GB500102002)，箍筋的最大间距Smax= 250mm，最小直径不低于6mm。箍筋的最小配筋率要求:p . = 0.24、= 0.24 x L43270 = 0.127% 均=S sv s % = 2.55ma1 5Df 锚杆与锚固体砂浆间的锚固长度：E = 0.6 ； d = 30mm ； f = 2400kpa ； n = 2 ； 两根钢筋折减系数:0.7 ；边坡重要性系数y 0 = 1.1锚固长度：12 ；Jdf=1.36m锚杆的锚固长度：理论设计锚固长度l = max( l , l ) = 2.55m设计锚固段长度l = 4.0m la符合锚固长度构造要求7.2.2边坡挡墙肋柱设计1）肋柱布置和选型按建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）对肋柱进行初步拟定肋柱沿着坡面竖向布置肋柱的截面尺寸：h x b = 400mm x 300mm肋柱的间距： S = 3m2）肋柱的内力计算肋柱视为上端悬臂、底端简支的连续梁，如图7所示，利用有限元软件 Sap2000，求得肋柱各点的弯矩和剪力，绘制弯矩图和剪力图，计算结果见 表。侧向岩石压力修正值：E = E p = 681.7 x 1.0 = 681.7KN / m侧向岩土压力水平分力标准值：e = a = 34.43KN / m 2hk 0.9 H 0.9 x 22垂直肋柱的侧向岩石压力标准值：,=e sin 75 = 33.26KN/m2垂直肋柱的梯形分布岩石侧压力荷载标准值：q = S x ehk = 3 x 33.26 = 99.77KN /m肋柱受力S利用有限元软件Sap2000计算得到肋柱的截面内力和支座反力（数据详见附 录中），将剪力和弯矩绘制成图形，如图53) 肋柱的配筋计算 材料：C30混凝土：轴心抗压强度设计值f = 14.3N/mm2 cHRB335钢筋：抗拉强度设计值f = 300N/mm2 yHPB300钢筋：抗拉强度设计值f = 270N/mm2 肋柱的截面尺寸：h x b = 400mm x 300mm肋柱需要配纵向受力钢筋以抵消弯矩，配置箍筋以抵抗剪力。肋柱结构设 计按混凝土结构设计规范(GB50010-2002)，肋柱按最大正弯矩值maxmaxy = 1.3y = 1.0M = 29.64KN/m，最大负弯矩值M =-55.34KN/m，V = 134.48KN4) 正截面受弯计算永久作用分项系数：结构重要性系数：则：M =ygy0M= 1.3x 1.0x55.34 = 71.94KN -m取C30混凝土，混凝土轴心混凝土强度等级不高于C50, a 1取1.0选用HRB335钢筋,取保护层厚度c=30mm，o = 30 +10 = 40m ,h值取为400mm,s则。=h - a = 360m由力矩平衡条件得一一 一 xM M =a 1f bx（h0 -）x = 50.06mm为防止出现超筋破坏，应满足 x & bh0& .0= 0.55 x 360 = 198 即满足要求由力的平衡条件得a f bx = f A1 Cy sA = 715.86mm2 s为防止出现少筋破坏，应满足p mibh = 0.00215 x 300 x 400 = 258 即满足要求选用用4根 16等间距单排布置，A = 804mm2，布置在肋柱最大负弯矩截s面受拉区，最大正弯矩截面按构造配筋满足抗拉要求（计算略）。肋柱的两侧及受压边，应适当配置纵向构造钢筋，间距取200mm，直径取 14mm。受压边两侧，应配置架立钢筋，直径取14mm。5）斜截面受剪计算永久作用分项系数：丫 G = 1.3结构重要性系数： 丫 0 = 1.0则：V =YgY V = 1.3x 1.0x 134.48 = 174.82KN -m当 M = h/b = 36/300 = L2 4 时，V a fbhQ = 0.7 X 1.43 X 300 X 360 = 108.11KN 承载力不满足U V = 0.7 fbh + f Avh则需满足 U 七0v s 0选用HRB300机2钢筋，箍筋做成封闭式。A = nA = 2x 113.1 = 226.2mm2，A 为单肢箍筋的截面面积 JV - 0.7 fph _ 174.82 X103 - 0.7 x1.43 x 300 x 360 _ 0 686f h： 0270x360.即 s 4- _ 2262 _ 329.74mm0.686 0.686根据混凝土结构设计规范(GB500102002)，箍筋的最大间距s _ 250mm，最小直径不低于6mm。箍筋的最小配筋率要求:p . _ 0.24 fyf _ 0.24 x L43270 _ 0.127%yv_ s-svs 593 .7 mm则箍筋间距取s=250mm箍筋的配筋率需满足：p _ Asybs _ 226./300sP, = .127%因此选用机2250的双肢箍筋。7.2.3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。肋柱的水平间距:S _ 3.0 m永久作用分项系数:y _ 1.3面板的均布荷载设计值:边坡重要性系数:q _ 7 7G匕 _ 1.3 X 33.26 _ 43.24KN /m2取板宽b _ 1000mm的板条为计算单兀，板厚h = 200mm ,取a _ 35mm面板跨中弯距M _空_ 48.64KN -m8面板钢筋截面积A _ 1052mm2s通过配筋计算，面板受力钢筋采用O14140，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12200。8. 边坡排水沟设计根据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，斜坡坡顶、坡脚无塘、田、水库、河流等地表水体分 布。水文地质条件简单，综合考虑仅需简单按区域性进行排水沟设置。排水沟材料：采用浆砌条石排水沟布置：坡脚和坡顶横向布置（具体参见施工设计图）按重庆市区域常用排水沟截面设计区间取值，截面尺寸见图61399 J尸“ 742*346,拓,r 图&1 姬 J9. 边坡裂缝注浆10. 边坡支挡结构泄水孔和变形缝附录I岩石侧压力数据表附录II肋柱截面内力和支座反力数据表