抗滑桩课程设计

岩土工程设计课程设计1基础计算1.1土压力计算：含计算数据、计算过程、土压力示意图参数：1)土体分层：3层2)计算深度：6m3)地下水埋深：2m4)单层厚度：2m1.1.1静止土压力的计算静止土压力： Ea=145.39KPa静止土压力作用点距地基距离：0.54m1.1.2主动土压力的计算主动土压力： Ea=-152.65 KPa主动土压力作用点距离墙底距离：0.56m1.1.3被动土压力的计算被动土压力：Ea=1505.11 KPa作用点距离：0.39m1.1滑坡推力计算：含计算数据、计算过程、滑坡推力示意图参数：1)内聚力：100KPa2)内摩擦力：10°3)土体密度：2g/cm34)滑坡数1.2滑坡推力的计算1.2.1滑坡体断面图1.1.2条块单位宽度重力Gn=ρV nG1=2174.40 KNG2=635.60KNG3=1458.40KNG4=1824.20KNG5=3611.40KN1.1.3、计算传递系数由公式ψ=cos(βn-1-βn)-sin(βn-1-βn)tanφnψ2=0.95ψ3=1ψ4=1.02ψ5=11.1.4从第一个条块开始计算每延米推力由公式Fn=γt G n sinβn-G n conβn tanφn-c n l n+ψF n-1F1=25.73KNF2=-3710.51KNF3=-6975.62KN因此作用在桩上的单位宽度的滑坡推力荷载为-6975.62KN 2 实例计算2.1 计算题目条件2.2 计算流程：含计算步骤、每一步骤的计算公式2.2.1桩的位置、平面布置、桩间距、桩位的设计2.2.2桩型、桩长、锚固深度、截面尺寸的设计2.2.3确定桩的计算宽度、选定地基系数2.2.3.1计算宽度矩形桩1p b B =+b ——桩的宽度圆形桩0.9(1)p d B =+d ——桩的直径2.2.3.2地基系数 查地基系数表可知2()0y y C m +=m ——地基系数随深度变化的比例系数 n ——随岩土类别而变化的比例常数y——与岩土类别有关的常数①K 法当n=0，C 为常数，即C K = 适用于较完整的硬质岩层，未扰动的硬粘土和性质相近的半岩质地层。

②m 法当1n = ，0y = 时，C my = ，C 值呈三角形变化规律，适用于一般硬塑至半坚硬的沙粘土、碎石类土或风化破碎呈土状的软质页岩以及密度随深度增加的地层。

参考：表5-1、表5-22.2.4计算桩的变形系数α或β及换算深度αh 或βh，来判断按弹性桩 或刚性桩来计算选择混凝土型号，查混凝土结构设计规范(GB50010-2002),取弹性模量Ea)K法β= 1h β≤ 刚性桩1h β 弹性桩b)m 法α=2.5h α≤ 刚性桩 2.5h α 弹性桩2.2.5受荷段内力计算（确定M 0、Q 0）每根桩的水平推力TT F b =⨯桩前被动土压力p E2201111tan 45222p E h ϕγ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭桩前抗力P=p E滑坡推力和桩前抗力的分布11Tq h =211q T h =滑面处剪力0Q T P =-滑面处弯矩()'02T P h M -⨯=2.2.6锚固段内力计算。

根据桩底的边界条件采用相应的计算公式求算滑面处的水平位移和转角及其下若干点（刚性桩一般每深1m 取一点，弹性桩0.2m ）的侧向弹性力、截面剪力，弯矩等，同时求出最大剪力及其位置，最大弯矩及其位置。

2.2.6.1 弹性桩锚固段内力计算 a)K 法12342341232234122232341323444444A A A y A A A A y A y A A AA y A A A A M Qx x EJ EJM Qx EJ EJ M M Q x EJ EJ EJQ M Q x EJ EJ EJ ϕϕϕϕϕβββϕϕβϕϕϕϕβββϕϕϕϕϕββββϕϕϕϕϕββββ⎫=⋅+++⎪⎪⎪⎛⎫=-+++⎪⎪⎝⎭⎪⎬⎪=--⋅++⎪⎪⎪=--⋅-+⎪⎭式中：1φ 、2φ 、3φ 、4φ ——K 法的影响函数值 当桩底为固定端时221323342232421411212341331222421421444444A A A A A A M Q x EJ EJ M Q EJ EJ ϕϕϕϕϕϕϕβϕϕϕβϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕβϕϕϕβϕϕϕ⎫--=⋅+⋅⎪++⎪⎬++⎪=-⋅-⋅⎪++⎭当桩底为铰支端时223412422313142314223412412223122314444444444444A A A A A M Q x EJ EJ M QEJ EJ ϕϕϕϕϕϕβϕϕϕϕβϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕβϕϕϕϕβϕϕϕϕ⎫++=⋅+⋅⎪--⎪⎬++⎪=-⋅-⋅⎪--⎭当桩底为自由端时241323142232324334234122122223233244444444444A A A A A A M Qx EJ EJ M Q EJ EJ ϕϕϕϕϕϕϕβϕϕϕβϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕβϕϕϕβϕϕϕ⎫+-=⋅+⋅⎪--⎪⎬+-⎪=-⋅-⋅⎪--⎭b)m 法11112322222323333233444423A A A y A A A A f A A A A y A A A A y A M Q x x A B C D EJ EJM Q x A B C D EJ EJ M Q M EJ x A B C D EJ EJ M Q Q EJ x A B C D EJ EJ ϕαααϕϕααααϕααααϕαααα⎫=+++⎪⎪⎛⎫⎪=+++ ⎪⎪⎝⎭⎪⎬⎛⎫⎪=+++ ⎪⎪⎝⎭⎪⎛⎫⎪=+++ ⎪⎪⎝⎭⎭式中：y x 、y φ 、y M 、y Q ——锚固段桩身任一截面的位移（m ）、转角（rad ）、弯矩（kN ·m ）、剪力（kN ）。

A x 、A φ 、A M 、A Q ——滑动面处桩的位移（m ）、转角（rad ）、弯矩（kN ·m ）、剪力（kN ）； i A 、i B 、i C 、i D ——随桩的换算深度2h α 而异的m 法的影响函数值， E ——混凝土的弹性模量，（kN/m2）；J ——桩的截面惯性矩，m 4。

a) 当桩底为固定端时12121212231212111212121212212121212A A A A A A M B C C B Q B D D B x a EJ A B B A EJ A B B A M C A AC Q D A A D EJ A B B A EJ A B B A αϕαα--⎫=⋅+⋅⎪--⎪⎬--⎪=⋅+⋅⎪--⎭b) 当桩底为铰交端时131313132313131313131313132********A A A A A A C B B C D B B D M Q x EJ B A A B EJ B A A B AC C A A D D A M Q EJ B A A B EJ B A A B ααϕαα--⎫=⋅+⋅⎪--⎪⎬--⎪=⋅+⋅⎪--⎭c) 当桩底为自由端时34343443223434343434343434234343443A A A A A A B C C B B B B D M Q x EJ A B B A EJ A B B A C A A C D A A D M Q d EJ A B B A EJ A B A B ααϕαα--⎫=⋅+⋅⎪--⎪⎬--⎪=⋅+⋅⋅⎪--⎭2.6.6.2刚性桩锚固段内力计算a ）未知参数0y 和转角ϕ()()30000200436232p p m h cawQ Q h B M y m h Q h B M ⨯++=+()0040123218p h Q M m w ah c B ϕ+=+b ）y 深处的侧向位移()0x y y ϕ∆=-c) y 深处的弹性抗力()0y y my y ϕδ=-d ）滑动面以下y 深度处的桩截面的弯矩和剪力20030001(32)61(2)12P y y p m y Q Q y y B y m y Q y y M M B ϕϕ=--=+--e ）剪力图弯矩图2.2.7地基强度校核2.2.7.1地基横向承载力()[]()1121124tan cos 4tan cos y c H y c H δϕγγϕδϕγγϕ⎡⎤≤++⎣⎦⎡⎤=++⎣⎦δ侧向应力[]δ 容许侧向应力2.2.7.2竖向地基承载力验算12u c q c q b N N N P γγ=++c N 、q N 、N γ 太沙基地基承载力系数地基容许承载力[]uP Kδ=K 系数，取2 桩的应力G vgG Fρδ==F 桩底面面积2.3 试算过程 2.3.1第一次试算：2.3.1.1桩的位置、平面布置、桩间距、桩位的设计 桩位：滑坡体前缘2.3.1.2桩型、桩长、锚固深度、截面尺寸的设计2.3.1.3确定桩的计算宽度、选定地基系数计算宽度3p B =（m ）地基系数采用m 法计算地基系数C my = =2000y2.3.1.4判断桩的性质0.18α=0.1811 1.98 2.5h α=⨯=≤ 刚性桩2.3.1.5受荷段内力计算（确定M 0、Q 0）每根桩的水平推力T14700T =（KN ）桩前被动土压力p E()220012022tan 4513212438.472p E =⨯⨯++（KN ）桩前抗力P=p E =12438.47（KN ）滑坡推力和桩前抗力的分布114700668.1822q ==（KN/m ）1565.39q =（KN/m ）滑面处剪力2261.530Q =(KN)滑面处弯矩024876.83M =(KN.m)2.3.1.6刚性桩锚固段内力计算a) 未知参数0y 和转角ϕ07.71y = (m)0.53ϕ= (rad)b)y 深处的侧向位移4.080.53x y ∆=-c)y 深处的弹性抗力28172.61060y y y δ=-d) 滑动面以下y 深度处的桩截面的弯矩和剪力32431060111.302261.5326537.102261.5324876.83y y Q y y y y y M =-+=-++e) 剪力图弯矩图2.3.1.7地基强度校核a) 地基横向承载力[]28172.6106039.02934.41y y y δδ=-=+存在不满足[]δδ≤ 条件，不满足b) 7.2错误原因分析：计算单桩承受的水平推力没有考虑桩间距，同时桩截面太小。

现更改桩截面尺寸为3×4同时，更改计算方式 2.3.2第二次试算： 计算题目条件2.3.2.1桩的位置、平面布置、桩间距、桩位的设计桩位：滑坡体前缘2.3.2.2桩型、桩长、锚固深度、截面尺寸的设计2.3.2.3确定桩的计算宽度、选定地基系数计算宽度4B=（m）p地基系数查地基系数表可知= =2000y采用m法计算地基系数C my2.3.2.4判断桩的性质桩的变形系数“m法”α=0.18α=⨯=≤刚性桩0.1811 1.98 2.5h2.3.2.5受荷段内力计算（确定M0、Q0）每根桩的水平推力TT=⨯=（KN）14700344100桩前被动土压力p E()220012022tan 4513212438.472p E =⨯⨯++（KN ）桩前抗力P=3p E =37315.41（KN ）滑坡推力和桩前抗力的分布12004.542244100q ==（KN/m ）11696.16q =（KN/m ）滑面处剪力6784.590Q =(KN)滑面处弯矩074630.49M =(KN.m)2.3.2.6刚性桩锚固段内力计算a) 未知参数0y 和转角ϕ07.74y = (m)0.02ϕ= (rad)b)y 深处的弹性抗力2464.4060y y y δ=-c) 滑动面以下y 深度处的桩截面的弯矩和剪力324380928.86784.5920309.66784.5974630.49y y Q y y y y y M =-+=-++d) 剪力图弯矩图。