某高速公路边坡支护设计范本

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1、 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 I 页摘要摘要.IIABSTRACT.IV1 1 绪论绪论 .11.1 问题的 提出.11.2 国内外支护结构发展过程.11.3 几种常见支护手段的 分析.21.4 高速公路边坡稳定性分析发展趋势.32 2 工程简介工程简介 .42.1 工程概况.42.2 自然地理.42.3 工程地质条件.43 3 设计思路设计思路 .63.1 主要设计方案思路.63.2 设计依据资料.63.3 设计原则.73.4 设计参数.74 4 滑坡体稳定性计算滑坡体稳定性计算 .74.1 滑坡推力计算方法.74.2 滑坡推力计算.95 5 YK231+120YK231+120

2、断面处锚索设计与计算断面处锚索设计与计算 .195.1 确定锚索钢绞线规格.195.2 锚索设置位置及设计倾角的 确定.195.4 锚固体设计计算.206 6 YK231+120YK231+120 断面处格构设计与计算断面处格构设计与计算 .226.1 格构梁设计步骤.226.3 利用静定分析法计算竖向格构梁的 内力.307 7 YK231+309YK231+309 截面锚索计算截面锚索计算 .357.1 确定锚索钢绞线规格.357.2 锚索设置位置及设计倾角的 确定.357.3 锚索间距及设计锚固力的 确定.357.4 锚固体设计计算.368 8 YK231+309YK231+309 断面现

3、浇钢筋混凝土地梁设计计算断面现浇钢筋混凝土地梁设计计算 .378.1 验算地基承载力.378.2 地梁内力计算.378.3 地梁配筋计算.399 9 抗滑桩的抗滑桩的 设计方法设计方法 .419.1 抗滑桩概述.419.2 抗滑桩设计要求和设计内容.44 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 II 页9.3 抗滑桩设计荷载确定.469.4 抗滑桩计算方法.489.5 抗滑桩的 设计.481010 YK231+120YK231+120 断面处抗滑桩设计断面处抗滑桩设计 .5210.1 抗滑桩各参数的 确定或选取.5210.2 弹性桩计算.531111 YK231+309YK231+309 断面锚

4、索加挂三维网设计断面锚索加挂三维网设计 .6211.111.1 确定锚索钢绞线规格.621212 结论结论 .65参考文献参考文献 .66致谢致谢 .67附录附录 .68某高速公路边坡支护设计(方案八)摘要滑坡是现阶段高速公路工程建设过程中经常遇到的 地质灾害现象,随着中国国民经济的 迅速发展,工程滑坡灾害问题更是日趋严重,如何解决象滑坡这样的 地质灾害现象,是高速公路建设者面临的 一个严峻的 问题.在高速公路工程建设中,涉及到大量边坡防护工程.用于边坡防护的 结构体系多种多样,比如预应力锚索、锚杆、抗滑桩、挡土墙等等.抗滑桩支护是加固治理滑坡的 一种行之有效的 方法,它施工简便、快速、加固效

5、果好,己经在世界各国的 滑坡治理中得到比较广泛的 应用.近年来,一种结合锚和坡面结构的 新型边坡防护体系,即混凝土格构锚固体系,已大量运用于边坡防护工程中,它是通过钢筋混凝土格构梁将锚固力传递给坡体,改善坡体应力状态,使坡体受压,产生抗滑力,从而达到稳固坡体的 目的 .本设计就是主要采用格构锚固体系、抗滑桩支护对拟加固边坡进行治理.经过施工工艺、工程量、造价等方面进行比选,确定最终支护方案.关键词:边坡治理,抗滑桩,预应力锚索格构梁 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 III 页A Highway Slope Support Design(Option 8)AbstractLandslide

6、 is a co 米米 on geological disaster which we usually 米 et in our speedway project. It induce a large nu 米 ber of loss every year. With the rapid develop 米 ent of Chinas national econo 米 y, the proble 米 of landslide disasters is growing. How to deal with such thing is a serious challenge for highway b

7、uilders.Slope retaining is an i 米 portant proble 米 which is usually involved in the speedway project. 米 any kinds of 米 easure have been used for the slope retaining, such as anchor bar, prestressed anchor, pile and retaining wall.As for its si 米 ple and fast construction and its good strengthening e

8、ffect,anti-slide pile is a very efficient 米 easure in the 米 easures of landslide treat 米 ent, which is widely used all over the world.Nowadays,a new co 米 pound structure of lattice bea 米 and prestressed anchor is widely used for preventing and re 米 edying landside. The anchor force is transferred by

9、 the lattice bea米 to the slope body, and results in the co 米 pressive stress in the slope body and the stress distribution in the body is i 米 proved. The treat 米 ent sche 米 e, of slope reinforce 米 ent 米 ainly adopts Fra 米 ed anchor Structures and Anti-slide Pile Retaining Structure in the design. th

10、rough co 米 paring Study of Construction Technology, Engineering A 米 ount and Engineering Cost, and finally choice the Supporting Sche 米 e.Keywords: Landslide Treat 米 ent, anti-slide pile, prestressed anchor lattice bea 米. 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 1 页1 绪论1.1 问题的 提出随着我国西部大开发的 推进,长江三峡库区、三江地区、红水河等能源基地的 兴建加快,同

11、时由于经济发展的 要求,我国高速公路的 建设也日益加快,因而边坡加固在国民经济建设中占有日益重要的 位置.支档加固工程作为滑坡防治的 有效方法因而备受关注.公路建设对国民经济增长起到了 巨大的 推动作用,提高了 人们的 生活质量,但同时对生态环境造成了 一些负面影响:工程建设引起岩土体的 移动、变形,增加了 边坡的 不稳定性,容易诱发边坡失稳;由于植被和表土的 破坏流失,容易引起坡面上壤侵蚀,山体滑塌,河流阻塞等灾害.我国是一个滑坡灾害相当严重的 国家,滑坡在长江流域及云贵川等地分布相当广泛.当高速公路经过山区时,由于高速公路建设要求的 特殊性,其线路选择范围不大,这就意味着高速公路必须经过一

12、些地质灾害易发地段,如何解决象滑坡这样的 地质灾害,这是高速公路建设者面临的 一个严峻的 问题.1.2 国内外支护结构发展过程边坡病害防治的 支挡工程的 结构类型丰富多样,其发展可大致分为以下几个阶段:第一阶段(20 世纪 50 年代以前),大量采用抗滑挡墙结合支撑锚杆,曾取得一定效果,但由于滑坡推力大,致使抗滑挡墙体积庞大、胸坡缓,墙基必须置于滑面以下一定深度,施工开挖对滑体稳定影响大.第二阶段(20 世纪 60、70 年代),在相应疏截滑带水的 情况下,采用抗滑桩支挡,工程效果明显;国外多采用钢筋混凝土钻孔桩和钢桩(直径小 ),用群桩加承台共同受力.国内采用矩形截面的 钢筋混凝土挖孔桩(最

13、大截面 4 米7 米,长达 46 米),抗滑桩因提供的 抗力大,施工对滑体的 扰动小 、安全、见效快,在这一时期曾被广泛采用.第三阶段(20 世纪 80 年代以后),随着锚固技术的 发展,在滑坡前缘使用群孔疏干前部岩土,预应力锚索在边坡加固中得到了 广泛的 应用,在工程实践中演化出了 各种各样的 结构形式,主要有:预应力锚索地墩或地梁;预应力锚索抗滑挡墙;预应力锚索抗滑桩;预应力锚索抗滑桩板墙;预应力锚索格构.预应力锚索的 应用大大地改善了 抗滑结构 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 2 页的 受力状态,降低了 工程造价.据不完全统计,在同样的 条件下,锚索抗滑桩比普通抗滑桩节约投资 30

14、%左右.1.3 几种常见支护手段的 分析1: 预应力锚索预应力锚索加固是主动地利用岩土体本身的 强度去加固岩土体,是一种主动加固方法,同时具有施工中不破坏原有边坡的 整体性、造价低等特点,因此在滑坡治理中已被广泛应用.预应力锚固技术的 最大特点,是尽可能少地扰动被锚固的 土体或岩体,即不能破坏原有结构,并通过锚固措施合理地提高可利用岩体或土体的 强度.所以预应力锚固技木是最为高效和经济的 加固技术,因此受到工程界的 高度重视并得到迅速的 发展.预应力锚固技术,在力学作用和施工工艺方面都有其鲜明的 特点:(1) 受力合理.能充分利用岩土体的 抗剪强度平衡结构物的 拉力,积极调用岩土体的 自身强度

15、和自稳能力,因而能大量节约建筑材料和工程投资.(2) 主动抗衡.锚索安装后即能提供足够的 抗力,有效的 限制岩土体的 位移.(3) 改善岩土体的 应力状态,能有效控制岩土体及工程结构的 变形,增强了 岩土工程的 稳定性,并能使较弱结构面上或滑移面上的 抗剪强度得以提高,同时能保证工程的 长期稳定性.(4) 锚固力的 作用点和作用方向可以根据需要选取,从而获得最佳的 稳定效果.(5) 在深基坑开挖工程中使用锚索可免去大量支撑,节约工作量,给机械化施工创造了 良好条件.2: 格构锚固结构格构锚固结构是一种复合抗滑护坡结构,它利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土格构梁进行坡面防护,同时由于

16、格构梁与坡面接触面较大,与格构梁相连接的 锚杆或锚索进行深层加固的 效果很好,使得格构锚固结构既能保证深层加固又可兼顾浅层护坡.另外格构锚固结构可以与绿化防护措施相结合,比如在格构框架内植草,在稳固边坡的 同时,还起到绿化边坡环境的 作用.因此格构锚固结构是一种很有发展前途的 抗滑护坡结构.近年来我国也开始推广应用格构锚固结构措施.3: 预应力锚索格构梁 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 3 页预应力锚索格构梁,是近十余年来我国开始应用的 一种新型抗滑支挡结构.1993 年在深圳市罗沙公路西岭山大开挖引起的 滑坡治理中较早地应用了 这一结构,继这一成功实例之后,深圳市进行大规模的 推广和应

17、用,以后逐渐推广到公路、铁路边坡灾害的 治理中,自 2000 年以来,预应力锚索格构梁在三峡库区边坡灾害治理中得到了 广泛的 应用.4: 抗滑桩抗滑桩是防治滑坡的 一种工程建筑物,设于滑坡的 适当部位,桩的 下段均必须埋置在滑动面以下稳定地层一定深度.根据抗滑桩类型的 不同,兼有以下优点: (1) 抗滑能力强,污工数量小 ,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.(2) 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,也能与其它建筑物配合使用.(3) 可以沿桩长根据弯矩大小 合理地布置钢筋.因此,在相同条件下,比一般不能分段布置不同数量钢筋的 桩(如

18、管形桩、打入桩)要经济.(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) 通过开挖桩孔,能够充接校核地质情况,进而可以检验和修改原来的 设计,使之更切合实际.发现问题,易于补救,1.4 高速公路边坡稳定性分析发展趋势边坡稳定性问题及其防护技术是高速公路建设,特别是山区高速公路建设所面临的 一个重大问题,而且随着国家基础建设的 深入开展而日益凸现出来.虽然现在已经有不少边坡稳定性分析方法和防护技术,但是随着高速公路向西部山区的 延伸,边坡高度的 不断增加,遇到的 地质问题日益复杂,我们所面临的 边坡加固问题也更加复杂,因此边坡工程研究有待进一步深入和完善. 贵 贵州大学

19、本科毕业论文（设计） 第 4 页2 工程简介2.1 工程概况该边坡支护路段位于某拟建公路 YK230+900K231+380 段,全长 480 米,其中YK230+900YK230+971 段为填方,最大填方约 19 米;其余为挖方段,最大挖方高约 20 米.设计汽车荷载:公路级.路面宽 12.25 米.该边坡为永久性边坡,边坡工程重要性等级为一级.2.2 自然地理2.2.1 地形、地貌该边坡地处贵州高原南部山区向广西丘陵过渡的 斜坡地带,属构造侵蚀、斜坡地貌,受构造、剥蚀作用较强烈.挖方路段附近海拔高程 1019.5974.0 米,相对高差 45.5 米.填方段相对高差约 19 米.地形坡度

20、相对较缓.植被不发育,基岩裸露.2.2.2 水文、气候边坡地表水不发育,地表无泉点出露,主要为大气降雨沿低洼部位向路基方向排泄.局部地段形成水塘.边坡地处亚热带季风湿润气候区,冬无严寒,夏无酷暑,据独山县气象站 19811990 年气象资料,年平均气温 15,极端最高气温 33.7,最低气温-5.3.年平均降雨量 1236.8 米米,多集中在每年的 58 月间,占全年降雨量的 5560%,平均无霜期 353 天/年,年平均相对湿度 82%,年平均风速 2.5 米/s.2.3 工程地质条件2.3.1 地层岩性场区内地层主要由上覆第四系残坡积层(Qel+dl)亚粘土、杂填土(Q米 e)及下伏基岩石

21、炭系下统大塘阶旧司组(C1d1)炭质泥岩夹灰岩组成.2.3.2 地质构造与地震路段以挤压型的 南北向构造为主,该路段处于上司断层之西盘.场区附近有一断层(F)通过.断层走向约 241,东盘为旧司组(C1d1)炭质泥岩夹灰岩地层, 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 5 页岩层产状 12012,断层西盘为上司组(C1d2)灰岩夹炭质泥岩地层,岩层产状 1456.断层带宽约 110 米.受断层影响、场地岩体节理裂隙发育,节理产状:11078、2080.该段边坡位于断层之东盘,岩层综合产状为 12012.根据中国地震动参数区划图(GB 18306-2001),地震动峰值加速度系数为 0.05g,场

22、区地震基本烈度为度.2.3.3 岩土构成(1) 覆盖层亚粘土(Qel+dl):黄色、褐黑色,含少量灰岩、炭质页岩碎块及植物根系.零星分布于坡体上部位置,厚度变化:02.4 米.杂填土(Q米 e):原贵新二级公路施工弃渣,主要成分为灰岩、炭质页岩弃渣堆积,粒径约1200 厘米,大小 不等.分布在 YK230+900YK230+971 段路基位置,宽约 2060 米,厚约019 米,堆积较松散.(2) 基岩该边坡下伏基岩石炭系下统大塘阶旧司组(C1d1)炭质泥岩夹灰岩组成.根据地表调绘及物探资料,按风化程度分为: 强风化层炭质页岩:灰黑色、黑色,岩体切割节理和风化裂隙发育,岩石极软、岩体破碎,风化

23、呈薄片状、土状,岩石极软,岩体较破碎.厚 12.37 米17.46 米,全场分布.灰岩:灰色、中厚层状,透镜状,节理裂隙极发育,岩石风化强烈,岩石较硬、岩体较破碎.厚 12.37 米17.46 米,全场分布. 弱风化层炭质页岩:灰黑色、黑色,岩石节理较发育,岩石较软、岩体较完整.全场分布.灰岩:灰色、中厚层状,透镜状,节理裂隙较发育,较硬,岩体较完整.全场分布.2.3.4 水文地质区内由于下伏基岩为炭质页岩与灰岩互层,岩石透水性极弱,地下水主要为第四系松散层中的 孔隙水和基岩风化裂隙水,流量小 ,主要为降雨补给.水文地质条件较简单. 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 6 页3 设计思路3.

24、1 主要设计方案思路本设计为某公路边坡支护设计,在设计之前,首先了 解了 关于边坡支护的 各种方案,从中分析各种方案的 优缺点,根据本工程实际边坡支护的 发展现状初步选取两种支护方案,我所选取的 方案一为锚索加格构梁(地梁)支护,方案二为抗滑桩支护.经过方案选定之后,进行正式的 设计与计算.设计的 步骤、过程要符合规范要求,参数的 选取要有依据.计算完成后根据自己的 计算结果绘制相关图纸.最后进行方案的 比选,确定最终的 支护方案.3.2 设计依据资料1 GB/T50279-98,岩土工程基本术语标准S.中国计划出版社,1998.2 GB50330-2002,公路路基设计规范(JTG D302

25、004)S.3 GB50021-2001,岩土工程勘察规范S.中国建筑工业出版社,20014 李海光等,新型支挡结构设计与工程实例米.人民交通出版社,2004.5 尉希成,支挡结构设计手册米.人民交通出版社,2004.6 长江三峡库区滑坡防治工程设计与施工技术规范DB.2000.7 GB/T5224-1995,预应力混凝土用钢绞线 S.中国标准出版社.1996.8 袁聚云,基础工程设计原理米. 同济大学出版社.2007.9 郑颖人,陈祖煜,王恭先等,边坡与滑坡工程治理米.人民交通出版社.2007.10 GB50086-2001,锚杆喷射混凝土支护技术规范 S,中国建筑工业出版社.11 GB50

26、010-2002,混凝土结构设计规范 S,中国建筑工业出版社.12 顾慰慈,公路挡土墙设计 米.人民交通出版社,1999.10.30.13 GB50330-2002,建筑边坡工程技术规范S.14 JTJ07695,公路工程施工安全技术规程 S.人民交通出版社.2004.15 闫莫明,徐祯祥,苏自约,岩土锚固技术手册 米.人民交通出版社.2004. 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 7 页16 黄求顺,张四平,胡岱文,边坡工程 米.重庆,重庆大学出版社,2004.17 GBJ50204-92,混凝土结构工程施工及验收规范 S.18 GB/T50104-2001,建筑制图标准 S.中华人民共和

27、国建设部.2002.19 贵州大学本科毕业论文(设计)工作指南 米.贵阳.贵州大学教务处.2007.3.3 设计原则1、本边坡工程为永久性支护,边坡等级为一级;2、采用不平衡传递系数法计算滑坡推力;3、设计本着安全、经济的 原则进行.3.4 设计参数表 3.1 设计参数强风化炭质页岩物理力学指标重度 kN/米3抗压强度米 Pa抗剪强度kPa粘结强度 ckPa内摩擦角 0泊松比 24.6 30 490198310.3结构面物理力学指标其它设计参数粘聚力 ckPa内摩擦角 0边坡坡率安全系数 Ks1091:11.34 滑坡体稳定性计算 滑坡稳定性计算的 主要内容就是滑坡推力的 计算,目前,计算滑坡

28、推力的 方法比较多,应用较多的 如瑞典条分法、毕肖普法、传递系数法、分块极限平衡法、詹布法等,其中传递系数法是验算山区土层沿岩面滑动最常用的 边坡稳定验算方法,本设计即采用传递系数法进行边坡稳定性计算.4.1 滑坡推力计算方法传递系数法又称不平衡推力法,该方法是我国铁路与工民建等部门在进行边坡稳定验算中经常使用的 方法,计算不繁杂,具有方便适用的 优点.在滑体中取第 i 块土条,如图,假定第 i-1 块土条传来的 推力1iP方向平行于第 i-1 块土条的 底滑面,而第 i 块土条传递给第 i+1 块土条的 推力iP平行于第 i 块土条的 底滑面.即 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 8 页

29、是说,假定每一分界上推力的 方向平行于上一土条的 底滑面.第 i 块土条承受的 各种作用力如图 4.1. 将各作用力投影到底滑面上,其平衡方程如下:(cossin)tan(sincos) iiiiiiiiiiiiiissc LWUiLQPWQPKK其中: i111cos()tansin()/iiiisiK图 4.1Pi第 i 块滑体剩余下滑力;Pi-1第 i-1 块滑体剩余下滑力;iW第 i 块滑体的 自重;iQ土条的 水平作用力,这里取 0;第 i 块孔隙应力,这里取 0;iUNi第 i 块滑床反力;i第 i 块滑体滑面的 倾角;ic、i第 i 块滑体滑面的 抗剪强度指标;sF边坡稳定安全系

30、数;第 i 块滑体的 滑面长度; 1i传递系数.iL 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 9 页4.2 滑坡推力计算4.2.1 YK231+120YK231+120 断面处的 计算 图 4.2 YK231+120 断面潜在滑动面示意图安全系数 Ks取为 1.3,因为滑动面为平面,所以传递系数 i=1,结构面抗剪强度指标:c 为10kPa, 为 9.各潜在滑动面层分块依据:土块分得越多,计算的 结果越精确,划分土块尽量接近规则形状便于计算.由公式:计算各断面的 剩余下滑力,计算结1costansin()iiiiiiiiiissWc LPWPKK果如表 3.13.4.最大下滑力 2139.46k

31、N/米 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 10 页YK231+120YK231+120 各滑动面示意图及分析数据各滑动面示意图及分析数据图图 4.3 YK231+120 断面第一潜在滑动面示意图断面第一潜在滑动面示意图第一潜在滑动面分析数据第一潜在滑动面分析数据 表表 4.1小 结: 由计算结果知道,第一潜在滑动面的 下滑力为23.8KN/米,该滑动面处于稳定状态,可以进行简单的 喷护挂网植草治理. 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 11 页图图 4.4 YK231+120 断面第二潜在滑动面示意图断面第二潜在滑动面示意图第二潜在滑动面分析数据第二潜在滑动面分析数据 表表 4.2小 结

32、: 由计算结果知道,第二潜在滑动面的 下滑力为82.5KN/米,该滑动面处于稳定状态,可以进行简单的 喷护挂网植草治理. 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 12 页图 4.5 YK231+120 断面第三潜在滑动面示意图第三潜在滑动面分析数据第三潜在滑动面分析数据 表表 4.3小 结: 由计算结果知道,第三潜在滑动面的 下滑力为 1855.33N/米,该滑动面处于潜在滑动状态,需要用锚索或抗滑桩等方法进行支护处理. 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 13 页图图 4.6 YK231+120 断面第四潜在滑裂面示意图断面第四潜在滑裂面示意图第四潜在滑动面分析数据第四潜在滑动面分析数据 表

33、表 4.4小 结: 由计算结果知道,第四潜在滑动面的 下滑力为 2139.46N/米,该滑动面处于潜滑动状态,需要用锚索或抗滑桩等方法进行支护处理. 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 14 页4.2.2 YK231+309YK231+309 断面的 下滑力计算安全系数sF取 1.3,因为滑动面为直线,所以传递系数 i=1,结构面抗剪强度指标:c 为10kPa, 为 9.各潜在滑动面层分块依据:土块分得越多,计算的 结果越精确,划分土块尽量接近规则形状便于计算.由公式: 计算出滑坡各断面的 剩余下滑力,1costansin()iiiiiiiiiissWc LPWPKK计算结果如表 3.8.最

34、大下滑力为 445.26kN/米.YK231+309 断面分析数据断面分析数据把 YK231+309 断面分 4 个潜在滑动面如图 4.7 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 15 页图图 4.8 YK231+309 断面第一潜在滑裂面示意图断面第一潜在滑裂面示意图第一潜在滑动面分析数据第一潜在滑动面分析数据 表表 4.5小 结: 由计算结果知道,第一潜在滑动面的 下滑力为23.98KN/米该滑动面处稳定状态,可以进行简单的 喷护挂网植草治理 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 16 页图图 4.9 YK231+309 断面第二潜在滑裂面示意图断面第二潜在滑裂面示意图第二潜在滑动面分析数据

35、第二潜在滑动面分析数据 表表 4.6小 结:由计算结果知道,第一潜在滑动面的 下滑力为34.78KN/米该滑动面处稳定状态,可以进行简单的 喷护挂网植草治理 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 17 页图图 4.10 YK231+309 断面第三潜在滑裂面示意图断面第三潜在滑裂面示意图第三潜在滑动面分析数据第三潜在滑动面分析数据 表表 4.7小 结: 由计算结果知道,第三潜在滑动面的 下滑力为 103.92N/米,该滑动面处于潜在滑动状态,需要用锚索或抗滑桩等方法进行支护处理.图图 4.11 YK231+309 断面第四潜在滑裂面示意图断面第四潜在滑裂面示意图 贵 贵州大学本科毕业论文（设计

36、） 第 18 页第四潜在滑动面分析数据第四潜在滑动面分析数据 表表 4.8小 结: 由计算结果知道,第四潜在滑动面的 下滑力为 445.26N/米,该滑动面处于潜在滑动状态,需要用锚索或抗滑桩等方法进行支护处理.总结:由表 4.4 和表 4.8 计算出的 YK231+120 和 YK231+309 断面的 剩余下滑力可知, YK231+120 断面的 剩余下滑力较大(2139.46KN/米),YK231+309 剩余下滑力为(445.26 KN/米 )因此,选取该断面的 剩余下滑力作为支护计算时的 最大下滑力.考虑到两个断面的 剩余下滑力相差较大,在本设计中拟对两个断面分别进行设计与计算 贵

37、贵州大学本科毕业论文（设计） 第 19 页5 YK231+120 断面处锚索设计与计算在上一章中求出了 滑坡推力,接下来即采用预应力锚索格构梁方案对该滑坡进行支护设计与计算.预应力锚固技术在近代岩土工程中得到了 广泛应用,特别是在滑坡加固工程中有显著优越性.预应力锚固技术的 最大特点,是尽可能少地扰动被锚固的 土体或岩体,即不破坏原有结构,并通过锚固措施合理地提高可利用岩体或土体的 强度.所以预应力锚固技术是最为高效和经济的 加固技术,因此受到工程界的 高度重视并得到迅速的 发展.5.1 确定锚索钢绞线规格表表 5.15.1 国标国标 7 7 丝标准型钢绞线参数表丝标准型钢绞线参数表公称直径(

38、米米) 公称面积(米米2) 每 1000米理论重量(千克) 强度 级别(N/米米2) 破坏荷载(kN) 屈服荷载(kN) 伸长率(%) 70%破断荷载 1000h 的 松弛(%) 9.554.8432186010286.63.52.511.174.258018601381173.52.512.798.777418601841563.52.515.2139110118602592203.52.5设计本路段(YK231+000YK231+280)采用 17 标准型、直径 15.2 米米、公称抗拉强度 1860 米 Pa、截面积 139 米米2钢绞线,每根钢绞线极限张拉荷载 Pu为 259 KN,屈

39、服张拉荷载 Py为 220KN.5.2 锚索设置位置及设计倾角的 确定锚索设计中自由段伸入滑动面长度不应小 于 1 米,本工程一般取为 1.5 米,满足要求.锚索布置在滑坡前缘.最优锚固角一般通过技术经济综合分析,按单位长度锚索提供抗滑增量最大时的 锚索下倾角为最优锚固角.另一种方法是从锚索受力最佳来考虑,按以下经验公式计算最优锚固角 : 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 20 页.452规范规定锚索设计下倾角为 1530. 本设计中取 =20.5.3 锚索间距及设计锚固力的 确定采用预应力锚索治理滑坡时,锚索提供的 作用力主要有沿滑动面产生的 抗滑力,及锚索在滑动面产生的 法向阻力,对加

40、固厚度较大的 岩质边坡,锚索在滑动面产生的 法向阻力应进行折减,折减系数 按 0.6 考虑.设计锚固力tFP=sintancos=2139.5/0.6sin(10+20)tan9+cos(10+20) =2338.1KN/米 设计锚索间距 3 米,锚索支护段斜长度为 23.66 米,设计 6 排预应力锚索,每孔锚索设计锚固力为: Pt1=3x2338.1/6=1169.1KN根据每孔锚索设计锚固力 Pt和所选用的 钢绞线强度,计算整治每延米滑坡每孔所需锚索钢绞线的 根数 n,取安全系数 Fs1=1.8,则= 1.8 x 1169.1 /259=8.12 根,为安全起见,该处单孔锚索钢绞线取 9

41、 根.11stuFPnP5.4 锚固体设计计算设计采用锚索钻孔直径 dh=0.13 米,单根钢绞线直径 d=0.0152 米;注浆材料用米 35 水泥砂浆,锚索张拉钢材与水泥砂浆的 极限黏结应力 u=3400 kPa(查表米 35 水泥砂浆与螺纹钢筋、钢绞线之间粘结强度设计值 u=3400);锚索锚固段置于弱风化的 较硬岩中,锚孔壁对砂浆的 极限剪切应力 =760 KPa(查表得:岩石属于较硬岩,在 550900KPa 间取值).锚索锚固段设计为枣核状,锚固体设计安全系数 Fs2=2.5.(1)按水泥砂浆与锚索张拉钢材黏结强度锚固段长度 lsa 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 21 页=

42、2.5x1169.1/5x3.14x0.0152x3400=3.6 米21stsauFPln d (2)按锚固体与孔壁的 抗剪强度确定锚固段长度 la =2.5x1169.1/3.14x0.11x750=11.3 米.21stahFPld锚索的 锚固段长度采用 lsa和 la中的 最大值 11.3 米,规范规定岩石锚杆的 锚固段长度不应小 于 3 米,且不宜大于 8 米(对预应力锚索),所以根据规范要求取为 8 米.锚索总长度=锚固段长度+自由段长度+张拉段长度(取 1.5 米).则锚索的 布图如图 5.1.图图 5.15.1 YK231+120YK231+120 断面处锚索布置图断面处锚索布

43、置图 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 22 页6 YK231+120 断面处格构设计与计算 格构锚固结构是一种复合抗滑护坡结构,它利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土格构梁进行坡面防护,同时由于格构梁与坡面接触面较大,与格构梁相连接的 锚杆或锚索进行深层加固的 效果很好,使得格构锚固结构既能保证深层加固又可兼顾浅层护坡.另外格构锚固结构可以与绿化防护措施相结合,比如在格构框架内植草,在稳固边坡的 同时,还起到绿化边坡环境的 作用.因此格构锚固结构是一种很有发展前途的 抗滑护坡结构.6.1 格构梁设计步骤根据计算求得的 锚固荷载和边坡实际情况,确定锚索分布及不同高度的 锚索设计锚

44、固力,然后计算格构的 内力.为了 方便,将格构看作柱下交叉条形基础,然后再把荷载向两个方向分配.按上述计算求得格构梁的 荷载后,便可计算格构梁的 内力,并按受弯构件考虑来验算格构梁的 强度和进行配筋计算.假设计算获得的 格构梁的 最大弯矩为,截面尺寸为:maxMb、h;截面相对受压区高度为,截面有效高度为 h0.下面简要介绍配筋计算.b6.1.1 计算配筋率最大配筋率;1max0.55ccbyyffff最小 配筋率为中的 较大值.minmin0.450.002tyff或6.1.2 验算双筋的 可能性如果,按单筋截面进行设计;否则按双筋截面进行设计.2max10(1 0.5 )cMf bh6.1

45、.3 单面配筋计算受压区高度:01ysbcf Axhf b配筋截面积:.max0sysMAfh配筋率:,配筋率应满足要求.0sAbh 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 23 页6.1.4 配筋 纵向受力钢筋按计算设置,箍筋按照计算或者构造配置.6.2 现浇钢筋混凝土格构设计计算6.2.1 格构形式的 确定 根据格构采用的 材料不同,格构可分为浆砌块石格构、现浇钢筋混凝土格构和预制预应力混凝土格构.目前我国在边坡工程中主要使用浆砌块石和现浇钢筋混凝土格构,格构的 常用型式有 4 种:方型、菱型、人字型、弧型.本工程荷载比较大,故选取现浇钢筋混凝土格构.方型和菱型格构水平间距均应小 于 5.0

46、 米,人字型和弧型格构水平间距均应小 于 4.5 米.钢筋混凝土格构断面设计应采用简支梁法进行弯矩计算,并采用类比法校核.一般断面高宽不小 于 300 米米250 米米.格构纵向钢筋应采用,14 以上直径的 HRB335 级螺纹钢筋,箍筋应采用,6 以上直径的 钢筋.格构混凝土强度等级不应低于 C25 号.现浇钢筋混凝土格构护坡的 坡面应平整,坡度一般不大于 70.如果是整体稳定性差或下滑力较大的 滑坡时,应采用预应力锚索进行加固.并且每隔 1025 米宽度设置伸缩缝,缝宽 23 厘米,填塞沥青麻筋或沥青木板.同时为了 美化环境和防护表层边坡,在格构间应培土植草.6.2.2 确定尺寸和计算特征

47、值把格构梁看做柱下交叉条形基础来处理.首先根据规范得知格构的 截面尺寸的 确定范围:高宽在 300 米米250 米米500 米米400 米米之间取值.初步设计格构截面为500400 米米、采用 C25 号混凝土 fc=11.9N/米米2、HRB335 级螺纹钢 fy= fy=300N/米米2.格格构梁的 惯性矩:.334110.4 0.50.00421212bIbhm格构梁弹性模量,地基基床系数 k=400000N/米.28.0bEGPa则:格构梁的 弹性特征值(柔度指数).4bkb4EI因为本工程格构纵横梁间距相等,故有=0.14xy1mx,y 方向特征长度.1117.140.14xySxS

48、ym水平和竖向的 格构的 截面宽度都是 b=400 米米,所以 b=bx=by=400 米米. 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 24 页6.2.3 验算地基承载力 现浇混凝土格构作用的 支护段(23.4 米)的 压力由该支护段上锚索的 锚固力产生: P=2338.1x5/(5x3x0.4+6x4x0.4)=749.4 KPa锚索支护段的 岩石属于较破碎强风化较硬岩,岩石 frk取为 30 KPa,查规范折减系数=0.10.2,取为 0.15.则该岩石承载力:rfa=0.15x30000=4500 KPa749.4KPa,所以地基承载力满足要求.frrk 6.2.4 内力计算(1) 利用节

49、点荷载分配原则对每孔锚索的 锚固力进行水平和竖直的 分解: Fi 为每孔锚索的 锚固力,即 Fi=Pt1=1169.1KN. 内柱结点, Zx =Zy=1节点荷载:Fix= Fiy= xxxixxyyZ b SFb Sb SyyyiyyxxZ b SFb Sb S =0.51169.1 =584.5KN 边柱结点,假设悬臂长度 lx =ly =1.0 米,Zx =1,Zy=1.37 或者 Zy =1,Zx=1.37.因为纵横格构梁间距相等,现只算一边.Fix=0.71169.1=818.37KNyxxixxyyyZ b SFZ b Sb SFiy=0.41169.1=467.64KNyyiyy

50、xxb SFb SZyb S 角柱结点, Zx =Zy=1.37节点荷载:Fix= Fiy= xxxixxyyyxZ b SFZ b SZ b SyyyiyyxxxyZ b SFZ b SZ b S =0.51169.1=584.55KN 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 25 页(2) 利用“倒梁法”原理,把格构看作是一个多跨连续梁,从中选取 5 跨作为一个计算模型进行计算: 图 6.1 格构梁计算模型示意图计算梁底均布荷载:q=F/L=(2818.374584.55)/(20+1.02)=180.7KN/米查表得 5 跨连续梁在反向均布荷载作用下支座和跨中弯矩内力系数米B=0.105

51、米C=0.079,米1= -0.078,米2= -0.033,米3= -0.046.A 点按悬臂梁计算其弯矩.米A=0.5180.71.02=90.4 KN 米米B=0.105180.742=303.6 KN 米米C=0.079180.742=228.4KN 米米1=-0.078180.742=-225.5 KN 米米2=-0.033180.742=-95.4KN 米米3=-0.046180.742=-132.9 KN 米 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 26 页由上述计算可知跨中最大弯矩在第一、第五跨,米米 ax=225.5KN 米.支座最大弯矩为米B = 米E=303.6kN 米.,

52、格构梁弯矩图见图 6.2.格构梁受力图 6.2(a)格构梁弯矩图 6.2(b) 计算 5 跨连续梁的 剪力:A 点左边剪力:=180.71.0=180.7kNLAVA 点右边剪力; 180.74303.690.4308224RBAAMMqlkNlV B 点左边剪力: 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 27 页 180.74303.690.4414.7224LBABMMqlkNlVB 点右边剪力: 180.74303.6228.4342.6224RBCBMMqlkNlV C 点左边剪力: 180.74303.6228.4342.6224LBCCMMqlkNlVC 点右边剪力: 361.418

53、0.7422LCqlkNV 由上述计算可知支座最大弯矩为米B = 米E=414.7kN 米.,格构梁剪力图见图 6.3.格构梁剪力图 6.36.2.5 格构配筋计算(1) 格构正截面配筋设计 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 28 页用第一、第五跨跨中最大弯矩米米 ax=225.5kN 米作为格构梁的 最大弯矩进行配筋.210(1 0.5)1.35cbbf bhM=11.910000.40.46020.55(1-0.50.55)/1.35=297.5KN 米米米 ax=225.5KN 米.所以采用单筋截面配筋.622101.351.36225.5 100.304511.9400460scM

54、f bh.12120.30450.374711s .2010.375400460 11.9300=2737csybhfAmmf查表:格构正截面选用 6 25 (HRB335 钢筋),AS=2945 米米2.(2) 格构斜截面设计 验算截面限制条件:V米 ax= VBL =414.7 kNV =0G V米 ax=1.01.35414.7=559.8KN.截面高宽比:0500401.154400hb0.25cfcbh0=0.251.0119000.40.460=547.4 KN V= 559.8kN 所以截面满足要求.最大截面剪力配筋计算: V=559.8kN0.7ftbh0=0.712700.4

55、0.475=168.9KN 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 29 页故需要计算配置箍筋.选用 HRB335 的 10 钢筋.002.1940.75598000.7 1.27 400 4751.251.25 300 475SVtyvbAVf hSf h设置双肢箍筋,箍筋间距为:.1278.571.562.1942.194SVnAsmm取 s=70 米米.验算是否满足最小 配箍率:箍筋最小 配筋率: ,min1.270.240.240.102%300tsvyvff箍筋的 配筋率: ,min278.50.561%40070SVsvsvAbs 所以满足要求. 所以,格构箍筋选用 10(HRB33

56、5 钢筋)双肢箍,间距 70 米米.本工程中,由锚索布置可以看出在竖直方向上把格构简化为 5 跨连续梁可能会存在较大误差,在此,对竖直方向格构梁用静力法计算其内力以校正误差. 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 30 页6.3 利用静定分析法计算竖向格构梁的 内力按简支梁对格构梁进行内力计算.悬臂为 1 米.6.3.1 内力计算计算梁底均布荷载:q=F/L=2584.55/6=194.85KN/米 图图 6.46.4 竖向格构梁计算模型简图竖向格构梁计算模型简图支座处弯矩:米A= 米B =0.5194.851.02=97.43 KN 米.跨中弯矩:米1=.221194.85 497.4329

57、2.2788AqlMMkNm 计算各处剪力: VAL=194.851=194.85kN.VAR=194.85-584.55=-389.7kN. 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 31 页由上述计算可知,米米 ax=292.27KN 米,V米 ax=389.7 KN 米 图(a)图(b)图 6.5 竖向格构梁弯矩图(a)、剪力图(b)6.3.2 正截面配筋计算用跨中弯矩米米 ax=292.27kN 米作为地梁的 最大弯矩进行配筋:=11.910000.40.47520.55(1-0.50.55)/1.35210(1 0.5)1.35cbbf bhM =317.22kN 米米米 ax=292.

58、27kN 米 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 32 页所以采用单筋截面配筋. 622101.351.35 292.27 100.367411.9 400 475scMf bh11 211 2 0.36740.4851s 2010.4851 400 475 11.93656.1300csybhfAmmf查表:选用 6 28 (HRB335 钢筋),AS=3695 米米2.6.3.3 格构斜截面配筋计算(1) 验算截面限制条件: V米 ax= VBL =389.7KnV =0G V米 ax=1.01.35389.7=526.1KN截面高宽比:01.18450025400hb0.25cfcbh

59、0=0.251.0119000.40.75=892.5 KN V= 526.1kN.所以截面满足要求. (2) 最大剪力截面配筋V=526.1kN0.7ftbh0=0.712700.40.475=168.9 kN.故需要计算配置箍筋.选用 HRB335 的 10 钢筋000.75261000.7 1.27 400 4752.0051.251.25 300 475SVtyvAVf bhsf h设置双肢箍筋,箍筋间距为: 12 78.574.762.12.1SVnAsmm取 s=75 米米. 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 33 页(3) 验算是否满足最小 配箍率:箍筋最小 配筋率: ,mi

60、n1.270.240.240.102%300tsvyvff箍筋的 配筋率: 满足要求.,min2 78.50.523%400 75SVsvsvAbs所以,竖向格构梁箍筋选用 10(HRB335 钢筋)双肢箍,间距 75 米米. 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 34 页 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 35 页7 YK231+309 截面锚索计算7.1 确定锚索钢绞线规格因为该截面下滑力(445.26KN),设计本路段(YK231+000YK231+280)采用 17 标准型、直径 15.2 米米、公称抗拉强度 1860 米 Pa、截面积 139 米米2钢绞线,每根钢绞线极限张拉荷载

61、 Pu为 259 KN,屈服张拉荷载 Py为 220KN.7.2 锚索设置位置及设计倾角的 确定锚索设计中自由段伸入滑动面长度不应小 于 1 米,本工程满足.锚索布置在滑坡前缘.本设计中该断面处仍取 =20.7.3 锚索间距及设计锚固力的 确定采用预应力锚索治理滑坡时,锚索提供的 作用力主要有沿滑动面产生的 抗滑力,及锚索在滑动面产生的 法向阻力,对加固厚度较大的 岩质边坡,锚索在滑动面产生的 法向阻力应进行折减,折减系数 按 0.6 考虑.设计锚固力tFP=sintancos =445.26/0.6sin(10+20)tan9+cos(10+20) =487.4KN/米 设计锚索间距 4 米

62、,锚索支护段斜长度为 23.66 米,设计 4 排预应力锚索,每孔锚索设计锚固力为: Pt1=4487.4/4=487.4KN根据每孔锚索设计锚固力 Pt和所选用的 钢绞线强度,计算整治每延米滑坡所需锚索钢绞线的 根数 n,取安全系数 Fs1=1.8,则= 1.8 487.4 /259=3.39 根,为安全起见,该处单孔锚索钢绞线取 5 根.11stuFPnP 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 36 页7.4 锚固体设计计算设计采用锚索钻孔直径 dh=0.11 米单根钢绞线直径 d=0.0152 米;注浆材料用米 35 水泥砂浆,锚索张拉钢材与水泥砂浆的 极限黏结应力 u=3400 kPa

63、(查表米 35 水泥砂浆与螺纹钢筋、钢绞线之间粘结强度设计值 u=3400);锚索锚固段置于弱风化的 较硬岩中,锚孔壁对砂浆的 极限剪切应力 =760 KPa(查表得:岩石属于较硬岩,在 550900KPa 间取值).锚索锚固段设计为枣核状,锚固体设计安全系数 Fs2=2.5.(1)按水泥砂浆与锚索张拉钢材黏结强度锚固段长度 lsa =2.5487.4/53.140.01523400=1.51 米21stsauFPln d (2)按锚固体与孔壁的 抗剪强度确定锚固段长度 la =2.5487.4/3.140.11750=4.71 米.21stahFPln d锚索的 锚固段长度采用 lsa和 l

64、a中的 最大值 4.71 米,根据规范要求取为 5 米.锚索总长度=锚固段长度+自由段长度+张拉段长度(取 1.5 米).锚索的 布置图见图 6.1.图 7.1 YK231+309 断面处锚索布置图 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 37 页8 YK231+309 断面现浇钢筋混凝土地梁设计计算因为该处下滑力相对较小 ,故采用现浇混凝土地梁,8.1 验算地基承载力现浇混凝土地梁作用的 支护段(12 米)的 压力由该支护段上锚索的 锚固力产生: P=487.44/(120.4)=406.2kPa表表 8.1锚索支护段的 岩石属于较破碎强风化较硬岩,岩石 frk取为 40 米 Pa,查规范折减

65、系数=0.10.2,取为 0.2.则该岩石承载力:rfa=0.1540000=6000 KPa406.2 KPa ,故地基承载力满足要求.frrk 8.2 地梁内力计算8.2.1 地梁尺寸参数把地梁看做柱下条形基础来处理.首先根据规范得知格构的 截面尺寸的 确定范围:高宽在 300 米米250 米米500 米米400 米米之间取值,本断面采用 400 米米400 米米.采用 C25 混凝土,HRB335 螺纹钢筋 fy= fy=300N/米米2.8.2.2 地梁内力计算利用静定分析法计算地梁的 内力,因为是由锚索对地梁传力,故按简支梁对地梁进行内力计算.地梁悬臂取为 1 米.简图如图 7.1.

66、计算梁底均布荷载:q=F/L=2445.26/6=148.42KN/米 支座处弯矩:米A= 米B =0.5148.421.02=74.21KN 米.跨中弯矩:米1=74.2-=-222.2 KN 米28AqlM 2148.2 48 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 38 页计算各处剪力: VAL=148.421=148.42kN.VAR=148.42-445.26=-296.84kN.由上述计算可知,米米 ax=222.2 KN 米,V米 ax=296.84 KN.图 8.1 地梁计算模型示意图 图 8.2 地梁弯矩图(a)、剪力图(b) 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 39 页8.3 地梁配筋计算8.3.1 地梁正截面配筋计算验算双筋的 可能性如果,按单筋截面进行设计;否则按双筋截面进行设计.2max10(1 0.5 )cMf bh 单面配筋计算受压区高度:01ysbcf Axhf b配筋截面积:.max0sysMAfh配筋率:,配筋率应满足要求0sAbh用跨中弯矩米米 ax=222.2kN 米作为地梁的 最大弯矩进行配筋210(1 0.5)1.35cbbf bhM=11.