《抗滑桩设计设计与计算》0325教程文件课件

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,抗滑桩设计设计与计算20110325,抗滑桩设计设计与计算20110325,4.1,基本概念,一、抗滑桩的类型及特点,抗滑桩是防止地表岩土体发生滑动破坏(滑坡)的一种,地下结构,。设于滑坡的适当部位，一般完全埋置于地下,(,有时也露出地面,),，桩的下段须埋置在滑动面以下稳定地层的一定深度。,在滑坡推力作用下，桩依靠埋入滑面以下部分的锚固作用，以及桩前滑面以上滑体的被动抗力来维持稳定。它是一种,侧向受荷桩,。,4.1 基本概念一、抗滑桩的类型及特点 抗滑桩是防止地表岩,排式单桩,桩板墙,承台式抗滑桩,桩拱墙,排架式抗滑桩,椅式抗滑桩,式抗滑桩,h,式抗滑桩,锚拉式抗滑桩,排式单桩桩板墙承台式抗滑桩桩拱墙排架式抗滑桩椅式抗滑桩式抗,桩板墙,桩拱墙,桩板墙桩拱墙,承台式抗滑桩,排架式抗滑桩,椅式抗滑桩,承台式抗滑桩排架式抗滑桩椅式抗滑桩,抗滑桩的其它分类,施工方式,打入桩,钻孔桩,挖孔桩,材 料,木 桩,钢 桩,钢筋混凝土桩,截面形态,圆形桩,管形桩,矩形桩,4.1,基本概念,抗滑桩的其它分类施工方式打入桩钻孔桩挖孔桩材 料,抗滑能力强，圬工数量小,，在滑坡推力大、滑动带深的情况下，能够克服抗滑挡土墙难以克服的困难。,(,当单排桩所承受的滑坡推力超过,200,吨,桩长超过,35m,时需作可行性论证,),。,桩位灵活,，可以设在滑坡体中最有利于抗滑的部位，可以单独使用，也可与其他构筑物配合使用。,配筋合理,，可以沿桩长根据弯矩大小合理地布置钢筋,(,优于管形状、打入桩,),。,(4),施工方便，设备简单,。采用混凝土或少筋混凝土护壁，安全、可靠。,(5),间隔开挖桩孔,，不易恶化滑坡状态，有利于抢修工程。,(6),通过开挖桩孔，可,校核地质情况,，修正原设计方案。,(7),施工影响范围小，对外界干扰小。,抗滑桩的优点,抗滑能力强，圬工数量小，在滑坡推力大、滑动带深的情况下，能够,二、抗滑桩的受力及破坏形式,以排式单桩为例,滑坡推力,T,(KN/m),二、抗滑桩的受力及破坏形式 以排式单桩,设：单宽推力,T(KN/m),(,计算单元,),单桩所受滑坡推力：,TL,设：单宽推力T(KN/m)(计算单元)单桩所受滑坡推力：T,当作一维杆件,(,计算桩内力,),时，推力分布,空间模型,平面模型,q,bq,当作一维杆件(计算桩内力)时，推力分布空间模型平面模型qb,受荷段地层抗力,锚固段地层抗力,桩侧壁摩阻力,桩底反力,(,桩底应力,),桩身自重,设计中忽略不计,除滑坡推力以外，桩身所受荷载：,受荷段地层抗力锚固段地层抗力桩侧壁摩阻力桩底反力(桩,抗滑桩破坏的基本形式,断桩,桩周土破坏,桩间土挤出,“坐船”,越顶,抗滑桩破坏的基本形式断桩桩周土破坏桩间土挤出“坐船”越顶,三、桩周土地层,(,岩土,),抗力,1.,地基系数,k,物理意义,：使得,单位面积,的岩土体，发生,一个单位的压缩变形,所需的外力，或者岩土体产生的抗力。,单位,：,KN/m,3,(,弹簧彼此独立,),A-,承载板面积,(m,2,),三、桩周土地层(岩土)抗力1.地基系数k物理意义：使得单位面,地基系数,k,，一般认为,k,随深度,y,按幂函数变化。,n=0,时，,k=,常数。通常按这种规律考虑抗力的计算方法，称为,K,法,；,0n1,时，,k,随深度呈凹抛物线变化。,地基系数k，一般认为k 随深度y 按幂函数变化。n=0时，,地基系数,k=,常数,的假定,适合于较完整硬质岩层、未扰动硬粘土或半岩质地层；,地基系数,k=my,的假定,适合于一般硬质半坚硬砂粘土、碎石土、或风化破碎成土状的软质岩层，密实度随深度增加的地层。,地基系数,k=A+my,的假定,适合于超固结粘土层、地面有超载的地层或某些半硬质地层。,通常以滑动面为界，将桩分成两段分别选取,地基系数,。,地基系数k=常数 的假定 适合于较完整硬质岩层、未扰动硬,2.,弹性抗力,设某一深度,y,处桩侧位移为,x,y,(,全部为土体的压缩量,),，则该深度处弹性抗力为：,B,p,桩的抗力计算宽度,矩形桩,圆形桩,y,=,k,X,y,B,p,2.弹性抗力设某一深度y处桩侧位移为xy(全部为土体的压缩量,3.,受荷段地层抗力,4.,锚固段地层抗力,当桩的受荷段产生较小的位移时，岩土体处于,弹性状态,，此时的地层抗力，属于,弹性抗力,。,当位移继续增大时，桩前滑体将,沿滑动面产生滑动,或者达到,被动极限状态,。桩前抗力,受限于桩前剩余抗滑力或被动土压力。,当桩的锚固段产生较小的位移时，岩土体处于,弹性状态,，此时的地层抗力，属于,弹性抗力,。当桩周土进入,塑性状态,时，抗力增加不多,(,略有增加,),；当桩周土进入,破坏状态,时，抗力不再增加,(,甚至降低,),。,锚固段地层抗力受限于地层的侧向容许应力,3.受荷段地层抗力4.锚固段地层抗力当桩的受荷段产生较小的位,四、刚性桩与弹性桩,刚性桩,：仅桩的位置发生变化，桩轴线仍保持原来的线型（尤如刚体一样）。,弹性桩,：桩的位置与桩轴同时发生改变。,试验研究表明：,当侧向受荷桩,埋入稳定地层的计算深度,，低于某一,临界值,时，可视桩的刚度为无穷大；在侧向荷载作用下，桩的极限承载力仅取决于桩周土弹性抗力的大小；,计算深度为此临界值时，按刚性桩或弹性桩计算，其水平承载力及传递到地层的压力图形比较接近。,四、刚性桩与弹性桩刚性桩：仅桩的位置发生变化，桩轴线仍保持原,桩的计算深度桩的埋置深度,桩的变形系数,E,桩的弹性模量（,kN/m,2,）；取,I,桩的截面惯性矩（,m,4,）；,B,p,抗力计算宽度（,m,）；,、,桩的变形系数（,m,-1,）,；,k,地基系数（,kN/m,3,）；,m,地基系数随深度变化的比例系数,（,kN/m,4,）。,桩的计算深度桩的埋置深度桩的变形系数E桩的弹性模量（k,悬臂桩法,出现较早、计算简单、在实际中应用较多。,铁路路基支挡结构设计规范,(TB10025-2006),推荐的即是该法。本课程介绍的即是该方法,对于悬臂式抗滑桩、桩前滑体可能滑走的全埋式抗滑桩，通常采用,悬臂桩法；,对于一般的全埋式抗滑桩，上述,两种方法,均可采用,地基系数法,，由于没有考虑滑面的存在及其影响,(,即,假设桩前滑体也产生弹性抗力,),，这样做只有当,求出的桩前滑体弹性抗力,桩前滑体实际具有的抗力,时，才可以。否则不合理,悬臂桩法出现较早、计算简单、在实际中应用较多。铁路路基支,平面上常为一排。对于大型、复杂的滑坡，纵向较长、下滑力较大，也可布置两排、三排。布置方向应与滑动方向垂直或接近垂直；,当滑坡下滑力特别大时，平面上可把桩布置成“品”字型或“梅花”型。还可结合滑坡特征和施工条件，采用其它形式的抗滑桩。,4.2,抗滑桩的要素设计,一、抗滑桩的平面位置、桩间距,滑坡下部，滑面较缓、下滑力较小或系阻滑段，常能提供一定的桩前抗力，是设桩的较好位置。,抗滑桩的平面位置和间距，一般应根据滑坡推力大小、地层性质、滑面形态和坡度、滑体厚度和施工条件等因素综合而定。,平面上常为一排。对于大型、复杂的滑坡，纵向较长、下滑力较大,抗滑桩设计设计与计算0325教程文件课件,4.2,抗滑桩的要素设计,第,9,次课,实际工作中，一般是以“桩间土体与侧壁产生的摩阻力不小于桩间的滑坡推力”为控制进行估算,。有条件时，可通过模拟试验，考虑土拱效应，并结合实践经验确定桩间距,一般情况下，当滑体完整、密实或滑坡推力较小，桩距可取得大些；反之，应取得小些。滑坡主轴附近桩距取得小些，两侧桩距取得大些,桩间距：合适的桩间距应该使得桩间滑体具有足够的稳定性，在下滑力作用下，不致从桩间挤出。,根据工程经验，桩距一般为,610m,4.2 抗滑桩的要素设计第9次课实际工作中，一般是以“桩间土,二、抗滑桩的截面形式与尺寸,目前采用矩形（方形）、圆形。但考虑桩的受力条件和施工方便，抗滑桩以采用正面一边较短，侧面一边较长的矩形截面为好。,桩的截面尺寸，根据下滑力大小、桩距、锚固段的侧向容许应力等因素综合考虑。,采用人工挖孔施工时，,桩的最小宽度,一般不宜小于,1.25 m,。,桩的工程常采用的截面尺寸有：,2m3m,，,2.5m3.5m,，,3m4m,等。以,2m3m,最为常见。,二、抗滑桩的截面形式与尺寸目前采用矩形（方形）、圆形。但考,三、抗滑桩的锚固深度与桩长,抗滑桩锚固深度，与锚固段地层强度、滑坡推力、桩刚度、桩截面、桩距，是否和如何考虑桩前滑体抗力等有关。,目前一般从,控制锚固段桩周地层的强度,来考虑，即要求锚固段桩侧应力不大于地层的侧向容许应力。,当地层为岩层时,，桩的最大侧向压应力不大于地层的侧向容许承载力 ：,式中,岩石单轴抗压强度；,折减系数。根据岩层裂隙、风化及软化程度，可采用,0.30.45,在水平方向的换算系数。据完整程度、层理产状、胶结物及胶结程度、节理密度及充填物，可采用,0.51.0,；,三、抗滑桩的锚固深度与桩长抗滑桩锚固深度，与锚固段地层强度、,桩身侧向压应力,被动土压力主动土压力,通常仅验算滑面以下,2/3h,2,和,h,2,处。,工程经验,对于土层或软弱岩层，锚固长度约为,1/21/3,桩长,；,对于较完整、坚硬岩层，锚固长度可采用,1/4,桩长,。,当地层为土层或风化成土、砂砾状岩层时,，桩身发生转动变位，当达到极限状态时，桩前土体产生被动土压力，桩后产生主动土压力,桩身侧向压应力被动土压力主动土压力通常仅验算滑面以下,按,固定端支撑,设计抗滑桩是不经济的，应少用。,M,B,=0,B,0,Q,B,=0,x,B,0,M,B,=0,B,0,Q,B,0,x,B,=0,M,B,0,B,=0,Q,B,0,x,B,=0,四、桩底支撑条件,锚固段地层为土层或软弱破碎岩体时，可视为,自由端；,桩底完整、嵌入较浅，可视为,铰支端；,桩底岩层完整、嵌入较深，可视为,固定端,完整基岩,B,B,B,M,B,弯矩；,B,转角,;,Q,B,剪力；,x,B,位移,按固定端支撑设计抗滑桩是不经济的，应少用。MB=0,B0,悬臂桩法：,地基系数法：,首先，将受荷段桩身所受的滑坡推力、桩前剩余抗滑力或被动土压力作为已知力，计算,受荷段桩身内力,；,仅将,滑坡推力作为已知力,，根据滑面上、下地基系数，把,整根桩作为弹性地基梁,计算。,然后，将滑面处的弯矩剪力作为已知力，根据锚固段地基系数，计算,锚固段桩身内力、桩身变位。,4.3,抗滑桩桩身内力计算,悬臂桩法：地基系数法：首先，将受荷段桩身所受的滑坡推力、桩前,抗滑桩设计设计与计算0325教程文件课件,一、刚性桩的内力计算,（一）计算简图,（二）内力、变位表达式推导,（三）,y,0,、,的确定,二、弹性桩的内力计算,（一）弹性桩的挠曲微分方程,（二）,m,法,(,k=my,),（三）,K,法,(,k=K,),（四）换算桩法,(,k=A+my,)*(,不讲,),（本节采用板书讲授）,一、刚性桩的内力计算（本节采用板书讲授）,4.4,抗滑桩的结构设计,“,承载能力极限状态,”验算,正截面受弯承载力验算,斜截面受剪承载力验算,抗滑桩属于大断面的地下结构，一般允许有较大的变形。桩身裂缝超过允许值，钢筋的局部锈蚀对桩的强度不会有很大的影响，因此，无特殊要求时，可不做“,正常使用极