抗滑桩结构配筋计算(终)

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抗滑桩结构配筋计算
一、计算目的
已知抗滑桩需抵抗的剩余下滑力，进行结构配筋验算。

二、计算依据
《水工混凝土结构设计手册》
《水工建筑物荷载设计规》DL 5077-1997 《水工混凝土结构设计规》
《实用桩基工程手册》中国建筑工业 史佩栋 主编 《材料力学》教材
三、抗滑桩结构计算思路
抗滑桩的结构计算包括2部分：其一为计算抗滑桩的锚固深度（嵌入基岩深度）：其二为计算抗滑桩的力、截面及配筋。

本算稿采用工程中常用的悬壁桩简化法计算。

1、基本假定
1) 同覆盖层比较，假定桩为刚性的；
2) 忽略桩与周围覆盖层间的摩擦力、粘结力；
3) 锚固段地层的侧壁应力成直线变化。

其中：滑动面和桩底基岩的侧壁应力发挥一致，并等于侧壁容许应力；滑动面以下一定深度的侧壁应力假定相同，并设些等压段的应力之和等于受荷段荷载；
4) 假定边坡剩余下滑力按三角形分布。

2、基本计算公式
1) 锚固深度计算及力计算公式
0,0'
=-=∑p m T B y E
H σ即 (1)
06
1
)22()23(
,023331'=-+-++=∑h B h y B y h y h E M p m p m m T σσ即 (2) 32h y h m += (3)
式中：'
T E ──荷载，即每根桩承受的剩余下滑力水平分值(kN)；
1h ──桩的受荷段长度（抵抗长度）(m)； m y ──锚固段基岩达[σ]区的厚度(m)； 3h ──锚固段基岩弹性区厚度(m)；
p B ──桩的计算宽度(m)；按“m ”法计算，则1+=b B p 推导得最小锚固深度：
⎪
⎪⎭
⎫
⎝⎛++=1'''min 22][3][][h B E B E B E h p T p
T p T σσσ (4) 锚固段基岩达[σ]区的厚度：
2
2)()(22
22121h h h h h y m ++++-=
(5)
锚固段基岩弹性区厚度
23h y h m -= (6)
锚固段地层侧壁应力
p
m T
B y E '=
σ (7)
图1 计算简图
2) 截面及配筋验算主要公式
b c s y s y bh f A f A f ξξ≤-=
'
' (8)
0h x ξ= (9)
)5.01(ξξα-=s (10)
)('0''2
0a h A f bh f M s y s c u -+=α (11)
d u M M γ/≤ (12)
0025.107.0h s
A f bh f V sv
yv
c cs += (13) I
E l q f c B 304
0=
(14)
式中：
ξ ──混凝土相对受压区高度；
ξ──混凝土相对界限受压区高度，Ⅱ级钢筋0.544；
b
x──混凝土受压区高度；
h──截面有效高度；
f──钢筋抗拉强度设计值，Ⅱ级钢筋310Mpa；
y
'
f──钢筋抗压强度设计值，Ⅱ级钢筋310Mpa；
y
γ──结构系数，1.2；
d
f──混凝土轴心抗压强度设计值，C30，15Mpa；
c
b──矩形截面宽度；
α──截面抵抗矩系数；
s
A──受拉区纵向钢筋截面面积；
s
'
A──受压区纵向钢筋截面面积；
s
'
a──受压钢筋合力点至受压区边缘的距离；
M──弯矩承载力；
u
M──弯矩设计值；
V──斜截面受剪承载力；
cs
f──箍筋抗拉强度设计值，Ⅱ级钢筋310Mpa；
yv
f──挠度；
B
q──剩余下滑力为三角形均布时均布力最大值；
l──梁自由段的长度；
E──混凝土弹性模量，C30，30000N/mm2；
c
I──梁截面惯性矩；
3、基本计算思路
根据已知桩前剩余下滑力值，拟定截面尺寸，计算求得最小锚固深度，同时根据力分布规律求得各拐点（力图）的力值，以确定各力最大值，再进行结构配筋验算及挠度验算。

经过调整截面尺寸及配筋形式确定最合理截面尺寸。

配筋验算思路：由于已求得弯矩、剪力设计值。

首先按如下规则配置钢筋。

即：根据拟定断面尺寸，受拉筋按最多配三排（三枝），间距为15cm控制；受压钢筋按构造要求只配一排，间距15~30cm控制；即可确定受拉侧和受压侧配筋面积。

然后根据配筋进行承载能力计算，求得断面可抵抗的最大力（弯矩和剪力）值；与前述求得的桩体最大力值（弯矩和剪力）进行比
较，同时求得桩的最大挠度值。

综合判断是否满足要求。

具体计算过程利用microsoft excel2003电子表格进行计算。

4、圆形断面简化计算假定
经讨论，抗滑桩开挖过程拟选用圆形预制混凝土管护壁。

则需将圆形断面梁简化为矩形截面进行计算。

经过分析后，考虑采用Φ2000mm径的预制混凝土管。

根据《材料力学》，圆形断面的接四边形,当2
h(高、宽比)时矩形截面的抗弯承载力最大。

直径为2m时，计算得=
b
333
,
.1=
=。

由于外侧有30~40cm的预制混凝土管及后期的灌浆作用，考虑外侧预m
m
h
b885
.1
制混凝土管与部的钢筋混凝土一起承压。

将截面的计算高度增加11.5cm，调至2.0m。

本算稿将Φ2000mm直径的圆形断面简化为1.333m×2.0m的矩形断面计算。

四、计算过程
1、利用电子表格计算时输入数据汇总
2、抗滑桩Z1计算过程表
3、计算结果汇总
图2 抗滑桩布置图
.. ..
... . .
.. ..。