预应力锚索抗滑桩的计算分析
抗滑桩锚索张拉伸长量计算
1328.82
精确计算法
单侧伸长ΔL‘=
59.341
超张拉120%，张拉力60KN
预应力钢绞线张拉伸长量计算
张拉钢绞线一端，故取总长考虑（锚索张拉）
σcon(N/mm2) =
1395
—张拉控制应力
P2超(N)
60000
—预应力筋张拉端张拉力
Es(MPa)=
195000
—预应力钢绞线弹性模量
—预应力钢绞线弹性模量
A（mm²）
140
—钢绞线一束截面积
k=
0.0015
—预应力钢绞线局部偏差的摩擦系数
fpk=
1860
μ=
0.2
—预应力钢绞线与孔道壁的摩擦系数
直线段
伸长量
精确计算法
L(m)
θ(rad)
kL+μθΒιβλιοθήκη e-(kL+uθ)
终点应力(N/mm2)
ΔL=
0.037216117
25.40
0
0.0381
1336.82
精确计算法
单侧伸长ΔL‘=
49.934
DK900+706～+838段张拉锁定值400KN单根张拉50KN
预应力钢绞线张拉伸长量计算
张拉钢绞线一端，故取总长考虑（锚索张拉）
σcon(N/mm2) =
1395
—张拉控制应力
P2(N)
50000
—预应力筋张拉端张拉力
Es(MPa)=
195000
A（mm²）
140
—钢绞线一束截面积
k=
0.0015
—预应力钢绞线局部偏差的摩擦系数
fpk=
1860
预应力锚索抗滑桩简单的设计计算方法
预应力锚索抗滑桩简单的设计计算方法预应力锚索抗滑桩简单的设计计算方法一.引言本文档旨在介绍预应力锚索抗滑桩的简单设计计算方法。
预应力锚索抗滑桩是一种用于基础工程中增加地基抗滑能力的常用技术，通过预应力锚索的作用，能够有效地提高地基的稳定性和承载力。
本文将依次介绍预应力锚索抗滑桩的设计原理、计算方法以及实际案例分析。
二.设计原理2.1 预应力锚索的作用原理在地基工程中，由于土壤的自然力和外界荷载的作用，地基可能会发生滑动。
预应力锚索的作用是通过施加预应力，产生锚固力，抵抗地基滑动的力。
预应力锚索的锚固长度、预应力力值和预应力锚索的布置间距等参数将直接影响到抗滑桩的设计效果。
2.2 抗滑桩的设计要求根据地基的情况和设计要求，预应力锚索抗滑桩的设计需满足以下要求：（1）盐分浓度（2）安全系数（3）锚索的数量和布置（4）材料的选用三.计算方法3.1 地基力学分析在进行预应力锚索抗滑桩的设计计算之前，需要对地基的力学性质进行分析，包括地基的强度、稳定性等参数，这些参数将是后续设计计算的基础。
3.2 预应力锚索的设计3.2.1 锚固长度的确定根据地基的稳定性要求和预应力锚索的材料性能，可以通过一定的计算方法确定锚固长度。
3.2.2 预应力力值的确定根据设计要求和地基的力学性质，可以计算出预应力锚索的力值。
力值的确定应考虑荷载的作用和设计要求的安全系数。
3.2.3 锚索的布置根据地基的情况和设计要求，可以合理布置预应力锚索的数量和间距。
布置应满足均匀、合理和有效的原则。
四.实际案例分析本章节将以实际工程案例为例，对预应力锚索抗滑桩的设计计算方法进行分析和应用。
附录：1. 设计计算表格2. 实际工程案例图片法律名词及注释：1. 预应力锚索——指通过施加预应力力量的方式，使锚索产生锚固效果。
2. 抗滑桩——用于增加地基抗滑能力的桩基础工程。
3. 地基——指建筑物或工程的基础部分，承受和传递荷载的土层或岩石层。
4. 锚固长度——预应力锚索固定在地基中的长度。
预应力锚索抗滑桩的变形协调计算方法
预 应 力 锚 索 抗 滑 桩 的 变 形 协 调 计 算 方 法
李 文 锐
（ 兰新铁路 甘青有限公 司 ， 甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ０ ０）
摘
要： 从锚 索桩设计和受 力工况 出发 ， 详细说明 了锚索与抗滑桩变形协调 的计算方法 ， 指出只有通过合理 的变形协调计 算 ， 才 能
得出合适的锚索设计力和准确的桩身 内力， 以达 到降低 成本 、 治理滑坡 的目的。
・
５ ６・
第３ ９卷 第 ２ ９期 ２ ０ １ ３年 １ ０月
山 西 建 筑
Ｓ Ｈ ＡＮＸＩ ＡＲＣＨ Ｉ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ ｌ ＿ ３ ９ Ｎｏ． ２９ ０ｃ ｔ ． ２ ０ｌ ３
பைடு நூலகம்
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５（ ２ ０ １ ３ ） ２ ９ ． ０ ０ ５ ６ — ０ ２
上排锚索束数 上排钢绞线总根数 上排锚索孔 口到桩顶距 离／ ｍ
２ ． ０ １ ． ５ ２ ６ ×１ ０ 自由端 １ ６ ． Ｏ Ｏ ０ ５ ． ０ ３ ０ ｏ ｏ ｏ Ｏ ３ ｏ ｏ ｏ ｏ ０ １
１ ８ ３ ． ０
２ ． ０ １ ． ５ ３ Ｏ ×１ ０ ３ 自由端 １ １ ． ０ Ｏ ６ ６ ｏ ０ ｏ ０ ５ ． Ｏ ｌ ｏ ０ ｏ ｏ ０ １ ０ ０ ０ Ｄ ０ ２
１ ３ Ｏ １ ０ ３ ６
０ （ 三角形分布 ）
８ ． ０ １ ４ ． ０
桩截面长／ ｍ 优化后桩截面宽／ ｍ 优化后桩身混凝土弹性模量／ Ｍ Ｐ ａ 桩底约束 受荷段桩 长／ ｍ 受荷段层顶地基系数／ ｋ Ｐ ａ・ ｎ ｌ Ｉ １ 受荷段层底地基系￣／ ｋ Ｐ ａ・ ｍ－ １ 锚 固段桩 长／ ｍ 锚固段层顶地基系数／ ｋ Ｐ ａ・ Ｉ １ １ Ｉ １ 锚 固段层底地基系￣／ ｋ ｅ ａ・ ｉ ｎ 锚索排数
预应力锚索抗滑桩结构计算方法
预应力锚索抗滑桩结构计算方法
预应力锚索抗滑桩结构是一种常用的地基加固结构，具有较高的抗震性能和承载能力。
其主要特点是在桩身施加预应力锚索来增强桩的稳定性，从而达到防止地基沉降和抗震变形的目的。
以下是该结构的计算方法介绍：
1. 桩身计算
首先需要计算桩身的截面尺寸和受力状态，一般采用复合材料或混凝土进行施工。
根据桩身的受力分布情况，可采用受弯和剪力相结合的方法进行计算和设计桩身尺寸。
2. 预应力锚索计算
预应力锚索是增强桩体稳定性的关键因素，需根据桩体的受力情况进行合理的设计和布置。
常用的预应力锚索有钢丝绳和高强度钢筋等。
计算预应力的大小和方向时需考虑桩身的强度和压缩变形等因素。
3. 抗滑力计算
抗滑力是指桩底部的承载能力，需根据施工地质条件和设计荷载等参数来确定。
一般采用单桩抗滑计算法进行计算，根据桩底土层和桩身的摩擦力和黏聚力等因素，计算桩底的稳定系数和抗滑承载力。
4. 防震计算
预应力锚索抗滑桩结构具有较高的抗震性能，但在设计时还需考虑结构的位移和变形等因素。
根据地震荷载和结构刚度等参数，采用地震动力学方法进行计算，确保结构的安全性和稳定性。
总之，预应力锚索抗滑桩结构的计算方法是一个较为复杂的过程，需要考虑多种因素和参数。
在设计时应充分考虑结构的实际情况和工程要求，确保结构的稳定可靠，达到预期的效果。
新型竖向预应力“锚索”抗滑桩设计理论初探
１ １ 常规抗滑桩 ．
未设锚索时 的常规抗 滑桩 ，在下滑 力 Ｅ 及 桩前
被 动 土 压 力 Ｅ 作 用 下 （ 可 能 为 ０ ，当桩 的悬 臂 Ｅ有 ）
段过大时 ，桩身弯矩很 大 ，致 使 Ｃ Ｄ侧 （ 受拉侧 ）配
筋多且桩 身截 面大 ，有时 Ｃ Ｄ侧 配筋竞 多达 四排 ３ ３ ＋２
［ Ｌ
ｒ
●
－
￣１ ５
．
２张 扩国
ｌ
／０ ５ ｌ１ （ ｎ ） －
（ ）待桩身混凝 土达 ７天 龄期 时 ，采 用 ０ Ｍ 锚 ６ Ｖ
Ｉ
１ ５ Ｉ ２ ０
具锁定 ，对 “ 索” 施加 ５ 锚 ０％ 的设计 拉力 。待桩 身 混凝 土达 ｌ ４天龄期时 ，对 “ 锚索 ”施加 ７ Ｏ％的设计
女１ （Ｂ ３ ４ Ｈ ２ ５钢筋分布钢筋 ）
浇灌混凝土是为 了封闭锚具而用 ，且最 后使其顶面高
程达到桩顶设计高程 ） ，在每根 “ 锚索 ”处安装 一块
。
截 面
中 线
２０ｍ ２ ０ｍｌＸ ５ｍ 的钢垫板 与 桩身混 凝 土浇 ８ ｍ× ８ ｉ ｍ ｌ２
灌在一起 。
拉力。２ ８天龄 期 时 ，对 “ 锚索 ”施 加 １０％ 的设计 ０ 拉力 ，并考虑预应力损失超张拉 ５％ 。
（ ｓ １ １ （ ２１０ ２０ ０ ｎ． × ｂ —０ ５ ） １ ／
１ １０ ： ０
ＩＩ － 截面
（ ）最后 将张拉 断锚 具外 钢绞 线切 除 ，保 留 １ ７ ２ ｃ ｍ外露长度 ，并用厚 ２ ｍ 的 Ｃ ０ ０ａ ３ 混凝 土封死 。 ３ 竖 向预应 力 “ 索” 抗滑桩的设计理论 锚 ３ １ 有关 问题说明 ．
预应力锚杆(索)抗滑桩的设计与计算
顶最终产生水平位移为 Ｙ， 并设 ｙ 为在滑坡推力 ；
Ｅ 作用下 桩 顶产 生的 水平 位 移 ， 为锚 索 拉 力 Ａ作 Ｙ 用 下 桩顶产 生 的水平 位 移 （ １ ， 有如 下公 式 ： 图 ）则
— 一
Ｑ ＝１ Ｍｏ 时 ０点 在剪 力方 向产 生 的位 移 ； 、 。 和 ＝１
…
…
…
…
…
…
一
…
一
…
…
一
～
…
…
…
…
…
…
．
！ ！
ＤＶＬ！Ｎ１ －Ｏ１…． ……… ｏ ． ＿ ６
４７ 。将 ７ ＝１２～ ／ Ｑ 代 人 上述 公 式 中 即可 求 ／Ｑ ， ＂ ／ ４７ 。 ０ 得锚 索设 计拉 力 。
■、
（ ）静态 设计 方法 ： 适 当的锚 索 张 拉力 尺， ４ 取 可
（ ）用作用在每根桩上 的滑坡推力 Ｅ 、 ２ 桩前滑面以 上岩土抗力 Ｅ。计算 出 后再确定锚索设计拉力 ７ ， ＇ ［ 。
此方 法将预应 力 锚索 抗 滑 桩 的受力 图式 简化 为 上端 铰支 、 弹性 固结或 简 支 的梁 式 结 构 ， 下端 滑坡 推 力 近似为矩形 分布 （ ２ 。Ｅ 和 Ｅ 图 ） 之 作用点大 致在 锚索 抗滑桩 桩高的 中间 ， 计算简 图列公式 如下 ： 按
式 中 ： 一 为 滑坡 推 力 或 岩 土压 力 作 用 于 ０点
的弯矩 ； ， 尺一第 排锚索拉力 ； ￡ 一第 排锚索作用点 距 ０点 的距 离 。
滑 动 面
如 图 ３所示 ， 滑坡推 力 按梯 形分 布 图式 ， 假定 各 排锚索 拉 力 Ｒ ＝Ｒ ＝… ＝Ｒ 。 ＝Ｒ， 用 Ｍｏ＝ ， 利 ０ 则可 得锚 索 中 的预应 力张 拉力 为 ： Ｒ：
抗滑桩设计与计算(实用解决)
ba h1
平面模型
b×△q △q
q
h2
T×L＝b×
1 2
q× h 1
b× q
当作一维杆件(计算桩 内力)时，推力分布 行内借鉴
b× q＝ T×L 0.5 h1
a h1
h2
11
滑坡推力 滑动面
除滑坡推力以外，桩身所受荷载： ■受荷段地层抗力
受荷段
■锚固段地层抗力 ■桩侧壁摩阻力
锚固段
■桩底反力(桩底应力) ■桩身自重
一、抗滑桩的平面位置、桩间距
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。
■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。
■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；
19
桩的计算深度＝桩的埋置深度×桩的变形系数
地基系数 k=常数
k=my
桩的变形系数
k Bp 4E I
1/
4
m Bp EI
1/ 5
刚性桩
h2 1 h2 2.5
弹性桩
h2 1 h2 2.5
E－桩的弹性模量（kN/m2）；E取 0.8Ec
I－桩的截面惯性矩（m4）； I bh3
i
压缩变形所需的 外力，或者岩土
si
体产生的抗力。
单位：KN/m3
p i
=k×
si
A-承载板面积(m2) (弹簧彼此独立)
行内文借鉴克尔地基模型
14
地基系数k ，一般认为k 随深度y 按幂函数变化。
预应力锚索抗滑桩结构计算方法 (1)
第!"卷第#期地球科学!!!中国地质大学学报$%&’!"!(%’##"")年!月*+,-./012302!4%5,3+&%67.13+83192,:1-;%6<2%:012302:=+,’!#"")基金项目!教育部博士生基金资助项目"(%’#""!">?@"">#’作者简介!桂树强"@?A >B #$男$工程师$中国地质大学地质工程专业博士研究生$主要从事地质灾害防治工程设计研究’预应力锚索抗滑桩结构计算方法桂树强中国地质大学工程学院!湖北武汉>!""A >摘要!预应力锚索抗滑桩作为一种实用有效的支挡工程措施已在地质灾害治理中得到广泛的应用’然而$其设计与计算方法仍然是一个亟待深入研究的课题’这种技术是在抗滑桩的基础上发展起来的’相对于普通抗滑桩$其受力状态更加合理’从这种治理措施的地质与物理模型出发$建立了其力学与数学模型$并最终得到其内力分布的解析解$为其结构设计奠定了基础’将双参数法引入到土抗力模数或地基系数的计算中$并贯穿到整个结构计算中’分别按刚性桩和弹性桩#种物理模式$将锚索视为弹性绞支座$利用抗滑桩和锚索位移变形协调条件$计算出锚索的设计拉力及桩身的内力分布’结合三峡库区秭归县水田坝乡下土地岭滑坡治理工程介绍了这种滑坡治理措施的应用$并与原普通抗滑桩设计方案进行了技术与经济对比分析$体现出这种抗滑结构的优越性’关键词!预应力锚索%抗滑桩%滑坡治理%双参数法’中图分类号!C D >!!!!文章编号!@"""B #!E !"#"")#"#B "#!!B "E !!!!收稿日期!#"">B "A B @)!"#$%&’"()*+,*-.#$&%/(01$2$3$&%4$2"#5$()4-"6#(-"##"+7&8)*-"+9012"#$&:0&+#2$+";"<"+$0($*&=*->#<8F /.5G H 1+3I!"#$%&’()*+,-+../-+,$01-+"2+-3./4-&’()5.(4#-.+#.4$6$1"+>!""A >$01-+"71#(-08(&J .2-20.31H 52%6:-+K 1&1L 13I M1&2:N 1-.M ,2G :-,2::2O +30.%,2O 0+K &2:1:+326620-192P 2+:5,213&+3O :&1O 2,2P 2O 1+-1%3N %,Q :$N .10.3%N +O +;:.+:+N 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&2:!!预应力锚索抗滑桩在公路"铁路以及水利水电工程的边坡整治工程中以及各种类型的滑坡治理中都得到了广泛的应用#王化卿等$@??"%徐邦栋$#""@%陈占$#""@&’在目前三峡工程库区地质灾害治理中也大量采用了这种支挡结构’预应力锚索抗滑桩相对于普通的抗滑桩支挡结构而言$其受力状态更加合理#王化卿等$@??"%陈占$#""@%周德培和王建松$#""#&’普通抗滑桩一般来说其力学模式类似于锚固于滑床中的悬臂梁’按这种力学模式计算后$桩身弯矩"剪力都相对较大$由此造成桩身截面尺寸很大$配筋量也十分可观’在桩顶或桩顶下一定位置设置一排或多排预应力锚索后$桩身受力状况大大改善$其基本力学模式可以等价于简支梁或其他超静定结构’随着约束的增加$桩的位移控制相对容易许多$进而其桩身内力也在一定程度上大大降低’简言之$预应力锚索抗滑桩变一般抗滑桩的被动抗滑结构为主动抗滑结构’本文从预应力锚索抗滑桩结构桩身与锚索的变形协调原理出发$推导出了锚索拉力设计值的计算公式$进而求解出桩身的内力分布$为其结构设计奠定了基础’@!预应力锚索抗滑桩结构计算思路预应力锚索抗滑桩的结构计算一般包括#部分’其一为计算锚索的设计拉力%其二为抗滑桩的桩身内力计算%关于后者大量的文献#铁道部科学研究院西北研究所$@?A A %铁道部第二勘测设计院$@?E !%吴恒力$#"""&都对其进行了详细的论述$本文不再详述%前者是本文论述的重点’本文将按照刚性桩和弹性桩两种计算模式并利用锚索和桩身之间的位移变形协调原理计算出锚索的设计拉力’A ’A !基本假定#@&桩与锚索按弹性受力进行分析$锚索按弹性绞支座考虑’桩在滑动面以上部分按静力结构计算$桩在滑动面以下部分按弹性地基梁设计’##&预应力锚索抗滑桩所承受的滑坡推力按桩(中!中)的滑体推力进行计算$可依据具体情况将其简化为三角形"矩形或梯形分布荷载作用于滑动面以上的桩体上$不考虑桩与周围岩土的摩擦力’桩前滑坡体的被动抗力视为安全储备而不予计取’#!&滑动面在整个工作过程中不会改变’#>&锚索与桩的变形相协调$即锚索伸长量在水平方向的分量与锚索作用点处桩在同样力系作用下的位移量相等’#)&按弹性桩进行计算时$忽略了锚索"滑坡推力或岩土压力的竖向分量对桩身内力的影响’而按刚性桩进行计算时则没有对其予以忽略’A’B !基本计算力学模式一般而言$为方便计算可将预应力锚索抗滑桩结构中的抗滑桩划分为刚性桩和弹性桩#种计算力学模型’抗滑桩属钢性桩或弹性桩$除按桩周岩"土的性质及其松散程度定性外$试验表明$当埋入滑动面以下的计算深度#桩的嵌固深度1与桩的变形系数!的乘积&小于某一临界值时$可视桩的刚度为无限大$其在水平荷载作用下的极限承载能力只取决于地层弹性抗力的大小$而与桩的刚度无关’若对计算深度为此临界值的桩$分别按弹性桩和刚性桩计算$结果二者的水平承载力及传递到地层地压应力图形均比较接近’为此$通常将这个临界值作为判定桩为刚性桩或弹性桩的标准’临界值规定如下’当!1"#’"$即为短桩时$属刚性桩%当!1##’"$即为中长桩或长桩时$属弹性桩’有些文献#铁道部科学研究院西北研究所$@?A A &则规定!1"#’)属刚性桩$!1##’)属弹性桩’上述!的基本定义为’!789:#&*;@>V @+!’其中’*’桩的弹性模量%;’桩的截面惯性矩%9:’桩的计算宽度’其中’8和@*+是#个待定参数$因故这种计算模式又被称作双参数法’8是除"以外的一切正数$当按(8)法进行计算$时8又称作地基系数随深度而变化的比例系数’@*+是任意实数$通常采用@*+$"’当@*+W "时$在工程界中被称作(X )>!#!第#期!桂树强!预应力锚索抗滑桩结构计算方法法"当@#+W @时为$8%法"而当+W #时则被称作$0%法’A ’C !基本计算思路预应力锚索抗滑桩的基本计算思路是!首先根据地质条件和工程的规模与重要性"确定地基土抗力模数分布形式和数值"并初步拟定抗滑桩的截面尺寸和锚固段的长度&锚索的设置排数和初始预应力值’然后根据前述的判定条件确定采用哪一种计算模式’在某一种计算模式下"首先求解出滑动面处桩身弯矩&剪力&转角以及挠度的表达式"然后利用位移变形协调原理求解出锚索拉力设计值’进一步计算出桩顶的位移值"看是否满足桩顶位移控制标准’如果满足"则计算出桩身的内力’否则应调整预应力值或增加锚索排数重新进行计算直至满足桩顶位移控制标准"进而计算出桩身内力分布’A ’D !桩顶位移控制标准桩顶位移的控制标准应根据治理工程的重要性以及与周边建筑物的关系加以确定"而不应该是一个不变的量’例如"当周边建筑物对滑坡体的变形十分敏感或周边建构筑物对预应力锚索抗滑桩结构体本身变形要求应较小时"桩顶位移应该控制在一个较小的值’本文参考有关文献(深圳市勘察测绘院等"@??D )认为桩顶的位移一般应该控制在"’"@1-(1-为抗滑桩的全长)以内"当周边建筑物对抗滑桩的变形较敏感时"则应控制在"’"")1-以内’#!抗滑桩与锚索位移变形协调原理锚索伸长量!-和锚索所在点桩的水平位移)-之间存在变形协调条件’从实用的角度认为锚索与桩的变形协调条件(图#)为!!-7)-0%:"-’!!刚性桩模式计算方法C ’A !锚索拉力设计值计算由图!不难看出滑动面以上桩身各点的位移为!)-7(<"=>-)#’而!!-7$-(?-@?-")’其中!<"’桩体围绕旋转的中心轴距滑动面的距离’#’桩体绕旋转中心旋转的角度(以弧度为单位)’图#!预应力锚索抗滑桩变形协调原理示意U 1I ’#/Q 2-0.P +M %6O 26%,P +-1%3.+,P %3;M ,1301M&2%6-.2:-,50-5,2%6:-+K 1&1L 13IM 1&2:N 1-.M ,2G :-,2::2O+3G 0.%,2O 0+K &2:图!!预应力锚索抗滑桩结构计算示意(刚性桩)U 1I ’!/Q 2-0.P +M %6-.2:-,50-5,2%6:-+K 1&1L 13I M1&2:N 1-.M ,2G :-,2::2O+30.%,2O0+K &2:6%,0+&05&+-1%3(,1I1O M1&2P %O 2&)?-"’第-根锚索的预应力’?-’第-根锚索的拉力设计值’>-’为-点距滑动面的距离’$-’第-根锚索的柔度系数’其值由下式求得!$-7>%-A *,"B #-’其中!%-"B -为锚索自由段长度及每束锚索的直径’*,为锚索的弹性模量’A 为每孔锚索钢绞线的束数’锚索的设计拉力可由以下方程式求得!%+C 7@%-C ?C =$-*:20"-*?-70-’(@)(@)式中!%-C 7(5@=>-5!)>C =(5#=>-5@)"0-7(5@=>-5!)D =(5#=>-5@)E =$-*:20"*?-"’而5@&5#&5!分别由以下各式求得!)!#地球科学!!!中国地质大学学报第!"卷5@7"&=@#19:81&=!&=#&=!@&=@&="##=@#0"$F $6"&=##%5#7"&=@#"&=##"&=!#1#="&=@#"&=##0"$F $6#9:81&=@9:81&=!&=#&=!@&=@&="##=@#0"$F $6"&=##%5!7"&=##9:81&=!&=#&=!@&=@&="##=@#0"$F $6"&=##’其中&&7@’+%D 和E 分别为滑坡推力或岩土压力作用于滑动面处的弯矩和剪力%F ’桩截面的高度%6’桩身抗弯截面系数(对于矩形截面桩"高为F (宽为9#(6W "9F !#’D%而对于圆形截面桩"直径为B #(6W ""F !#’!#%0"’桩底岩层的竖向地基系数%9:’桩的计算宽度"铁道部科学研究院西北研究所(@??A #’式"@#是一个线性方程组(很容易用数值计算的方法求解出?-’C ’B !桩身内力的计算方法"@#滑动面以上桩身内计算"周德培和王建松(#""##’令>"W "(>+=@7>(?+=@W "’当<7>@>-时(取G 7+=@B -"-7@(#(!()(+#(有&!E <@@7E "<#@%GC 7@?+=#@C $0%:"+=#@C (<&>@>-("#"#!E <=@7E "<#@%GC 7@?+=@@C $0%:"+=@@C (<$>@>-("#H#!D <7D "<#@%G C 7@?+=@@C $0%:"+=@@C *<@">@>+=@@C #+’"#0#式"##中&E <(D <分别为非嵌固段桩身剪力和弯矩%E "<#(D "<#分别为滑坡推力或岩土压力作用于桩上的剪力和弯矩%G 为从桩顶往下数到第-根锚索支承点的个数’"##滑动面以下内力计算剪力&E <7E "@9:#$8$<&=@"<"&=@@<&=##%弯矩&D <7D "=E "<@9:#$8$<"$<&=#"&=@#"&=##=!!9:#$8$<&=!"&=##"&=!#I 其中&E "7E @%+C 7@?C 0%:"C %D "7D @%+C 7@?C >C 0%:"C %<"7D "1&=#=E "1#&=!=0"$F $E "$6#9:81&=@D "&=@=E "1&=#%#7D ""&=##=E "1"&=@#9:81&=!&=#&=!@&=@&="##=@#0"$F $6"&=##’>!弹性桩模式计算方法D ’A !锚索设计拉力计算方法弹性桩模式下滑动面以上桩身各点的位移"周德培和王建松(#""##为&图>!预应力锚索抗滑桩结构计算示意"弹性桩#U 1I ’>/Q 2-0.P +M %6-.2:-,50-5,2%6:-+K 1&1L 13IM1&2:N 1-.M ,2G :-,2::2O+30.%,0+K &2:6%,0+&05&+-1%3"2&+:-10M 1&2P %O 2&#)-7’"@#">-=!-J @%!-C ’其中&!-J ’滑坡推力或岩土压力作用于-点桩的水平位移%!-C ’锚索拉力?-的水平分量作用于-点桩的水平位移(!-C 7?C 0%:"C $-C (而$-C 为锚索拉力?C 的水平分量作用于桩上-点的位移系数("为锚索轴线与水平面的夹角"图>#’!-的计算方法同前述刚性桩模式’!-J 可按悬臂梁由结构力学计算确定&&-J 7>>@#"*;")J @!>-=J "!)-@#"J @!-@)J "!-=@)J @=>J "#’式中&!-7@B >->(J "7J #@J @’J @和J #分别为滑坡推力或岩土压力在桩顶和滑动面处的水平分量’假设滑坡推力或岩土压力与水平面的夹角为’(此力在桩顶和滑动面处的值分别为E @和E #(则D!#!第#期!桂树强!预应力锚索抗滑桩结构计算方法J @7E @0%:’"J #7E #0%:’’$-C 可按结构力学中的图乘法予以确定!当C $-"则$-C 7>!C (#-D *;#!B (-$"(-7>->C">-">C %当C &-"则$-C 7>!CD *;#!(-@@$"此时">-#>C I #!$将锚索伸长量!-和锚索所在点桩的水平位移)-的表达式代入到位移变形协调条件中"有!%+C 7@?C0%:#"C $-C =$-?-7$-?-"=’"0%:"-@#">-0%:"-=&-J 0%:"-’#>$因为!’"7E "$EE =D "$ED %#"7@#E "$DE =D "$DD $’所以!’"@#">-7#$EE =$DE >-$E "=#$ED =$DD >-$D "%令!K -7$EE =$DE >-%9-7$ED =$DD >-’则!’"@#">-7K -E "=9-D "7K -E @%+C 7@?C 0%:"#$-=9-D @%+C 7@?C >C 0%:"#$-7K -E =9-D @K -%+C 7-?C 0%:"-@9-%+C 7@?C >C 0%:"-I 将上式代入到式#>$中"则!左式W %+C 7@?C 0%:#"C $-C =$-?-%右式W $-?-"=K -E 0%:"-=9-D 0%:"-@K -0%:#"-%+C 7-?C @9-0%:#"-%+C 7@?C >C =&-J 0%:"-’此时"令!%-C 7K -0%:#"-=9->C 0%:#"-=$-C 0%:#"C %0-7$-?-"=K -E 0%:"-=9-D 0%:"-=&-J 0%:"-’由此可得到方程!%+C 7@%-C ?C =$-?-70-’这也是一个线性方程组"很容易用数值计算的方法求解出?-’其中!$EE ’单位横向力’E "单独作用时引起的与’E "对应的位移"即地面处的挠度%$DE ’单位横向力’E "单独作用时引起的与(D "对应的位移"即地面处的转角%$Y =’单位力矩(D "单独作用时引起的与’E "对应的位移"亦为地面处的挠度%$DD ’单位力矩(D "单独作用时引起的与(D "对应的位移"亦为地面处的转角’可利用桩底条件对其进行求解’当!1$>’)时称为长桩’长桩的特点是与桩底条件无关’其基本出发点是不论桩底实际情况如何"均可按桩底固定#’17#17""1代表桩底深度$处理’通过计算可得到此时$EE &$DE 7$ED 和$DD 的规律"详见吴恒力##"""$’例如!当@’+W @’"时!$EE 7#I >#!!*;"$ED 7$ED 7@I D @!#*;"$DD 7@I A >!*;’当#’"&!1&>’)时称作中长桩’中长桩的性质与实际桩底条件密切相关’当桩底无实测资料或实测资料没有把握时"常需对桩底支承情况作适当的假设’一般有E 种假设可供选择"分别是!桩底为弹性定向支承&桩底自由&桩底为弹性铰支承&桩底为固定铰支承&桩底为固定端&桩底为考虑摩阻力的大直径桩以及桩底为考虑摩阻力的小直径桩#吴恒力"#"""$’这种情况下"计算过程十分复杂"且计算结果的可靠度差’因而"当桩底边界条件不明时"最好避免采用中长桩"而改用长桩’中长桩模式下各种桩底条件下的$EE &$DE 7$ED 和$DD 值可参照吴恒力##"""$和桂树强##""!$’D ’B !弹性桩模式下桩身内力的计算方法#@$滑动面以上桩身内力的计算方法同刚性桩’##$滑动面以下桩身被视作插入地基中的弹性梁"在水平推力作用下其挠度曲线微分方程式为!*;O >’O <>7@L 9:’I 由于采用双参数法的土抗力模数通用表达式为!L 78<@+’则可得到求解水平推力桩挠度曲线的变系数线性齐次常微分方程式!*;O >’O <>7@89:<@+’’上式可通过采用幂级数方法求得其解析解’由于桩在滑动面处的挠度&转角&弯矩和剪力"即!’"&#"&D "&E "等初参数很容易在锚索拉力设计值计算出后加以确定"则抗滑桩锚固段各点的挠度&转角&弯矩&剪力可由上述>个初参数予以确定"详见下式’公式中深度自滑动面处起算’’7’"K #!<$=#"!9#!<$=D "!#*;0#!<$=E "!!*;M #!<$%#!7’"K N #!<$=#"!9N #!<$=D "!#*;0N #!<$=E "!!*;M N #!<$%D !#*;7’"K O #!<$=#"!9O #!<$=D "!#*;0O #!<$=E "!!*;M O #!<$%A!#地球科学!!!中国地质大学学报第!"卷E !!*;7’"K )"!<#=#"!9)"!<#=D "!#*;0)"!<#=E "!!*;M )"!<#’K "!<#*M )"!<#等为系数$具体计算表达式参见吴恒力"#"""#’)!工程实例E ’A !工程概况水田坝乡下土地岭滑坡位于三峡库区湖北省秭归县水田坝乡新址规划区北部’该滑坡为一正在活动的滑坡$滑坡体及其影响区内的建筑物明显变形$后部为在建中的初级中学宿舍楼场地挡土墙及一栋建成的宿舍楼基础下沉变形$在建中的沿江大道路基发生较大的下沉’三峡水库@A )P 水位蓄水后$滑坡体的中下部将被淹没在正常蓄水位之下$滑坡的稳定性将受到严重影响$威胁到该滑坡区及周边已有建筑物%后部中学以及新集镇沿江大道的安全"吴益平和汪洋$#""##’E ’B !滑坡区水文地质与工程地质条件滑坡体物质以紫红色泥岩碎石和长石石英砂岩块石夹粘土为主$而滑床则以上侏罗系蓬莱镇组紫红色泥岩%泥质粉砂岩和灰白色长石石英砂岩为主’滑动带为粉质粘土$其强度计算参数为&0W @@Q C +$#W@@Z ’滑坡区地下水类型可分为基岩裂隙水及第四系沉积物和崩塌堆积物孔隙水’因滑床为结构完整性较好的岩层$其土抗力系数可视为常数’本例综合有关资料$其地基系数取为&L 78W ![@"D Q (’P !$此时认为@’+W "$也即按(X )法计算’E ’C !治理工程措施简述根据原初步设计文件$滑坡体后壁陡坎拟布置!排锚杆V 格构梁进行加固’滑体中前部@A AP 高程附近设置大截面悬臂抗滑桩$桩型分别为S 型%\型$桩长分别为@DP 和@>P $桩截面为#’)[!’)P #$间距)’"P $总根数为!!根’同时对整个滑坡区设置地表排水系统’本文将用预应力锚索抗滑桩代替悬臂抗滑桩进行设计$同时进行对比分析$以了解前者的优越性’E ’D !预应力锚索抗滑桩设计方案本例将预应力锚索抗滑桩设置在第@@条块上$按照刚体极限平衡理论计算得到的作用在其上的滑坡推力为@E @E ’"E Q (’P’考虑到滑坡体为松散堆积体$滑坡推力按三角形分布作用在抗滑桩上’桩间距设定为DP $桩长初步取为@!P "其中滑动面以下桩长为!P #$桩身截面9P F W @’)P[#P $桩身混凝土采用7!"’本工程实例中拟布设两排锚索$锚索与水平面的夹角均按!"Z 考虑’上排锚索位于桩顶下"’DP $自由段长@EP $施加预应力D ""Q (*下排锚索位于桩顶下#’DP $自由段长@)P $施加预应力E ""Q ("图)#’图)!下土地岭滑坡治理工程剖面示意U 1I ’)/Q 2-0.P +M %6-.2M,%61&2%6,2P 2O 1+-1%3N %,Q %6]1+-5O 1&13I&+3O :&1O 2经计算&!"7G 9:*;"#@>7"I A "A ’由此&!"17#I @#$故按刚性桩考虑’"@#计算锚索设计拉力&根据前述公式不难计算出以下参数&"5@$5#$5!#J 7"A I )P @"@E $@I )E P @"@E $)I "P @"@E #J I 进而可得&"%-C #7>I "[@"@D $>I ?[@"@D>I ?[@"@D $)I ?E [@"@"#D *"0@$0##J 7"?I !A P @"@#$?I #P @"@##J I 将以上结果代入到公式&%+C 7@%-C ?C =$-+:20"-+?-70-’可得&?@I >?@=>I ??#7?!A "">I ??@=@@"I D !?#7,?#"""!I 解此方程得&?@7?E !$?#7A E E ’即上排锚索的设计拉力为AE EQ ($而预应力为D ""Q (*下排锚索的设计拉力为?E !Q ($而预应力为E ""Q (’"##计算桩身内力&桩身内力计算结果详见图D$A ’从已计算出的数据不难看出&E!#!第#期!桂树强!预应力锚索抗滑桩结构计算方法图D !桩身剪力U 1I ’D /.2+,6%,02:O 1+I ,+P%6-.2M 1&2K %O ;图A !桩身弯矩U 1I ’A \23O 13I P %P 23-:O 1+I ,+P%6-.2M 1&2K %O ;E <"P +^WB @@)>"’>Q (#D <"P +^W#)>!D ’E E Q ("P ’$!%桩顶位移!)!7$<"=>%"#W #’#[@"B #P W ##P P而桩顶位移的控制标准为!"’"")1-W "’"")[@!W D )[@"B !PW D )P P 可见#计算出的桩顶位移满足桩顶的位移控制标准’$>%与普通抗滑桩的对比分析!方案的对比分析应该是综合考虑多因素#包括技术可行性&经济合理性&施工的难易程度等等’预应力锚索抗滑桩相对于普通抗滑桩而言#在施工中显然比后者复杂’但是其经济优势也是显而易见的’这里仅列出抗滑构筑物原设计方案与预应力抗滑桩方案在工程量方面的差异#详见表@’从表@中不难看出#采用预应力锚索抗滑桩后混凝土和钢筋用量相对于普通抗滑桩来说大大减小了#而前者尚包括锚索工程#其施工难度与复杂程度均大于后者’但从综合经济因素分析来看#前者明显优于后者’D !结论预应力锚索抗滑桩已被大量工程实践证明是一表A !预应力锚索抗滑桩与普通抗滑桩设计方案工程量对比J +K &2@7%P M +,1:%3%6M ,%T 20-N %,Q0%P M%323-:K 2-N 223:-+K 1&1L 13I M 1&2:N 1-.M ,2G :-,2::2O +30.%,0+K &2:+3O %,O 13+,;:-+K 1&1L 13I M1&2:项目普通抗滑桩$原方案%预应力锚索抗滑桩$刚性桩方案%总桩数’个!!#E 桩长’PS 型!@D ’"\型!@>’"@!’"截面尺寸’P#!’)[#’)@’)[#’#理论砼方量’P !>#E A ’)"@#"@’#"理论钢筋用量’J !>>’A )#>>’##锚索长度’P $每束由D 根钢绞线组成%(@!@D ’"种行之有效的滑坡治理工程措施’其相对于普通抗滑桩而言#大大改善了结构体的受力状况#使结构体更加主动地发挥阻滑作用’本文力图从滑坡地质体与抗滑桩&预应力锚索的相互作用出发#找到这种结构体的力学模型#以及相应的数学模型#从而求解出锚索设计拉力和桩身的内力分布’文中将双参数法引入到土抗力模数或地基系数的计算中#并贯穿到整个结构计算中’从锚索与抗滑桩的位移变形协调条件出发#推导出了刚性桩模式和弹性桩模式下的锚索设计拉力的计算表达式#进而推导出桩身嵌固段的内力表达式’文中提出了桩顶位移的控制标准#并按此标准来控制预应力锚索抗滑桩的结构计算’结合三峡库区秭归县水田坝乡下土地岭滑坡治理工程介绍了这种滑坡治理措施的应用#并与原普通抗滑桩设计方案进行了技术与经济对比分析#体现了这种抗滑结构的优越性’;","-"&8"#7.23#_’##""@’‘2:1I 313I +3O 0+&05&+-13IM ,2:-,2::2O +30.%,0+K &2G M 1&2’*"/&1Q #-.+#.(R ($/+"%()01-+"2+-3./4-&’()5.(4#-.+#.4##D $>%!!)#B !)D $137.132:2N 1-.*3IG &1:.+K :-,+0-%’<51#/’Y ’##""!’7+&05&+-13I +3O O 2:1I 3P 2-.%O +3O -.21,+M G M &10+-1%3:%6:-+K 1&1L 13I M 1&2:N 1-.M ,2G :-,2::2O +30.%,2O 0+K &2:13&+3O :&1O 2:,2P 2O 1+-1%3N %,Q :$‘1::2,-+-1%3%’7.13+83192,:1-;%6<2%:012302:#a 5.+3$137.132:2N 1-.*3I&1:.+K :-,+0-%’F 3:-1-5-2%6*^M &%,+-1%3+3O/5,92;13I 13/.23L .2371-;#<2%-20.310+&*3I 1322,13I 7%P M +3;%6/.23L .2371-;#@??D ’J 20.310+&0%O 26%,,2-+1313I +3O M ,%-20-1%3%6O 22M K 51&O 13I 6%53O +-1%32^0+9+-1%313/.23L .23+,2+?!#地球科学!!!中国地质大学学报第!"卷"/4<")B?D#$F3:-1-3-2%6*^M&%,+-1%3+3O/5,92,;13I 13/.23L.23"137.132:2#’(%’#/5,92;+3O‘2:1I3F3:-1-5-2%6=131:-,;%6b+1&N+;:$ @?E!’‘2:1I3+3O0+&05&+-1%3%6:-+K1&1L13IM1&2’7.13+ b+1&N+;C5K&1:.13I R%5:2$\21T13I"137.132:2#’(%,-.N2:-\,+30.%67.13+S0+O2P;%6b+1&N+;/012302:$ @??A’c+3O:&1O2M,2923-1%3+3O,2P2O1+-1%3’7.13+b+1&G N+;C5K&1:.13I R%5:2$\21T13I"137.132:2#’a+3I$R’Y’$c1$7’_’$c15$c’_’$2-+&’$@??"’‘2:1I3+3O 0%3:-,50-1%3%6:-+K1&1L13I M1&2N1-.M,2G:-,2::2O+3G0.%,2O0+K&2:’C,%022O13I:%6&+3O:&1O2137.13+$$%&’A’7.13+b+1&N+;C5K&1:.13I R%5:2$\21T13I"137.132:2#’a5$R’c’$#"""’7%P M%:1-2:-16632::M,1301M&2+3O K1M+,+P2G -2,P2-.%O6%,&+-2,+&&;&%+O2O M1&2’/20%3O2O1-1%3’C2%M&2d:7%P P5310+-1%3C,2::$\21T13I"137.132:2#’a5$e’C’$a+3I$e’$#""#’C,2&1P13+,;O2:1I3,2M%,-%6 ]1+-5O1&13I&+3O:&1O213_1I517%53-;$R5K21C,%91302$7.13+’7.13+83192,:1-;%6<2%:012302:$a5.+3"137.1G32:2#’]5$\’‘’$#""@’c+3O:&1O2+3+&;:1:+3O0%3-,%&’7.13+b+1&G N+;C5K&1:.13I R%5:2$\21T13I$D??B 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>!’李学礼$@??#’论热源&水源&矿"铀#源三源成矿问题’华东地质学院学报$@)"##%@"@B@@#’邱爱金$郭令智$郑大瑜$等$#""#’大陆构造作用对相山富大铀矿形成的制约’北京%地质出版社’邵飞$#"""’邹家山矿床低温热水成因及其与铀矿化关系’华东地质学院学报$#!"@#%#>B#A’张荣华$胡书敏$王军$等$#""#’长江中下游典型火山岩区水B岩相互作用’北京%中国大地出版社’周涛发$袁峰$岳书仓$等$#""#’安徽月山矿田矽卡岩型矿床形成的水岩作用’矿床地质$#@"@#%@B?’周文斌$孙占学$李学礼$#"""’古水热系统与铀成矿作用’北京%地质出版社’" > #。
软岩高边坡预应力锚索抗滑桩的设计计算
软岩高边坡预应力锚索抗滑桩的设计计算
软岩高边坡预应力锚索抗滑桩的设计计算
目前已提出了多种预应力错索抗滑桩的设计计算方法,例如按Winkler弹怀地基梁的方法、错索与桩的协调变形的方法等.由于软弱岩体的变形特征,结构与岩体的相互作用机理较为复杂,这些方法难以直接应用于软岩高边坡工程,需要加以分析改进.应该分析预应力锚索抗滑桩的施工顺序、实际受力条件、锚索预应力的主要控制因素等,分阶段进行计算,这样得出的计算结果才有可能与实际情况一致.在充分吸取现有计算方法优点的基础上,提出了改进的方法.通过实际工程的计算,得出了较为符合实际情况的结果.
作者：曹兴松周德培 CAO Xingsong ZHOU Depei 作者单位：西南交通大学土木工程学院,四川,成都,610031 刊名：山地学报 ISTIC PKU 英文刊名： JOURNAL OF MOUNTAIN SCIENCE 年，卷(期)：2005 23(4) 分类号：X141 关键词：预应力锚索抗滑桩设计软岩。
-预应力锚索抗滑桩
预应力锚索抗滑桩滑坡治理是一项投资巨大、技术复杂、施工危险而艰巨的抗灾工程。
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。
滑坡时常导致公路、铁路、水利工程等破坏，严重威胁着人民生命、财产的安全。
滑坡可以发生在土质边坡，也可以发生在岩质边坡多年来。
为确保人民生命财产的安全，保障经济建设的顺利进行，国家在滑坡防治工作上，耗费了大量的人力、物力和财力。
建国后的相当长的一段时间内，我国多用挡土墙来治理滑坡，此种挡土墙的优点是山体破坏少，稳定滑坡收效快。
但是据资料统计表明，多数挡土墙在使用中出现了不同程度的开裂、变形和破坏，说明这种结构形式无论从理论和施工方法上，都既不经济也不合理，而且只能治理下滑力不大的中小型滑坡，因此此种方法在很多情况下已经不能满足社会发展的需要。
70年代后期，开始使用抗滑桩治理滑坡，抗滑桩是借助桩与周围岩土共同作用，把滑坡推力传递到稳定地层的一种抗滑结构。
这种方法是把桩基嵌入滑床或者破裂体之下，用桩身的抗剪强度阻止滑体滑移，其强度受外部因素的影响较小，而且容易在结构设计方面得到满足。
抗滑桩一般适用于非塑体浅层和中厚层滑坡前缘，利用桩基自身的强度和地基抗力共同作用来抵抗滑移或倾覆力矩，具有位置灵活、可分散使用、圬工体积小、开挖面小、破坏滑体较少、施工速度快，并能立即产生抗滑作用等优点，很快在全国推广应用，至今仍在大规模使用。
但随着需要治理的滑坡规模的增大，抗滑桩截面积和长度也越来越大，材料消耗量变的非常庞大，人们便逐渐认识到其结构的缺陷：抗滑桩是大悬臂受力，主要靠滑动面以下的桩身所受的地基反力来平衡滑坡推力，受力机制不合理，需要的桩长截面大，材料消耗多，工程造价昂贵。
为了改善抗滑桩的这种受力状况，减小桩截面，缩短悬臂长度，增大抵抗力矩，工程技术人员不断研究新的抗滑结构，经过不断摸索和实践，预应力锚索抗滑桩便逐渐在滑坡治理中得到应用，同时随着炼钢工艺的不断发展，高强度钢材特别是高强度钢绞线的广泛应用，为预应力锚索抗滑桩的推广应用提供了技术和物质保证。
锚索抗滑桩工程计算方法及计算公式
锚索抗滑桩工程计算方法及计算公式根据不稳定边坡定性、定量分析结果，在暴雨（饱水状态）下BW1、BW2边坡处于不稳定状态。
对不稳定BW1、BW2边坡进行防治工程设计，因工程位置有回填反压工程，工程设计计算应考虑桩前剩余抗滑力的作用。
（计算过程详见计算书）。
设计工程考虑最不利组合，考虑最大剩余下滑力滑动面（带），以保证防治工程稳定、有效，其计算方法如下：边坡的潜在软弱面（带）纵向上均呈折线形，依其形态，选取折线形滑面计算公式进行工程位置处的剩余下滑力计算。
计算公式如下：（公式1）片COS（a- a i+1）-Sin（a i- a i+1）tg 机+1 （公式2）=切• i+1 •叶2……帕-1 （公式3）Ri=Nitg ©i+Ci L i=Qicos 0i tg ©i+ Ci L i （公式4）Ti=QsinQi （公式5）式中:Fs――稳定系数；Qi ――第i块段所受的重力（KN/m ）;Ri――作用于第i块段的抗滑力（KN/m ）;Ni ――第i块段滑动面法向分力（KN/m）；Ci――第i块段土的内聚力（kPa）;©i ------ 第i块段土的内摩擦角（°）;Li ――第i块段滑动面长度（m ）；B i、B i+1 ——第i、i+1块段滑面倾角（°）; Ti――作用于第i块段滑动面上的滑动分力（kN/m ）;W j ---- 第i块段的剩余下滑力传递至i+1块段时的传递系数Pi=Pi-1 • j-1+Fst Ti-Ri （公式6）式中：Pi、Pi+1 ――分别为第i块、第i-1块滑体的剩余下滑力（Fst ――滑坡推力计算安全系数，按各种工况取值(j=i )。
kN/m )须指出的是：计算时计入工程荷重与地震作用力时，抗滑力（Ri）与下滑力（Ti）的计算须作相应的变化，即：计工程荷重时，Ri=（Qi+Qi ）cos Bitg ©i+CiLi （公式7）Ti=（Qi+Qi ）sin B i （公式8）计地震作用力时，Ri=［Qi（cos B i-asin 0i）］tg ©i+CiLi （公式9）Ti=Qi（sin B i+acos B i）（公式10）计工程荷重及地震作用力时，Ri=［（Qi+Qi ）（cos B i-asin B i）］tg ©i+CiLi （公式11）Ti=（Qi+ Qi ）（sin B i+acos B i）（公式12）式中：Qi' ——工程荷重（kN/m ）;a 水平地震影响系数。
预应力锚索抗滑桩的设计计算
Annual Work Summary Report
2022 - 2023
目 录
Catalogue
锚索桩的结构特点
O1
锚索桩的工况条件
桩头锚索的确定与优化
主要设计计算方法及发展
抗滑桩的全桩计算
计算实例
O2
O3
O4
O5
O6
锚索桩的结构特点
由于其结构优化、造价节省且工程效果显著，因此在铁路、公路及其它工程建设领域滑坡病害治理工程实践中获得了广泛的应用和发展。
前期滑坡推力作用工况Fra bibliotek其中需要明确的是，前期滑坡推力作用仅当滑面以上桩后滑坡推力大于桩前滑坡总抗力时才能产生作用，即部分桩后滑坡推力用于平衡桩前滑坡抗力。
02
03
预应力锚索锁定工况
抗滑桩桩身灌筑完成并达到设计强度要求之后，即可对桩头锚索进行张拉，施加预应力，并按照设计锁定拉力值进行锁定。 在该时步工况条件下，其外荷载包括桩头锁定预应力、桩前滑坡抗力和前期桩后滑坡推力；桩侧地基考虑为滑面上下全桩段范围内的线弹性地基支座。
关键技术
对于预应力锚索抗滑桩结构的实时工况计算，其关键技术有如下两个方面： 其一是桩侧地基抗力系数的问题。 其二是桩体或锚头锁定前后变形的间断和连续问题，即锚索等效弹簧的间断和锚头位移的连续。
桩侧地基抗力系数特点
桩前与桩后的侧向地基抗力系数有可能是不相同的，如桩前桩后地面存在明显高差的情况； 当桩体位移为正即向桩前变形时应取用桩前侧向地基抗力系数，当桩体位移为负或桩体向桩后变形时应取用桩后侧向地基抗力系数； 滑面以上与滑面以下桩前侧向地基系数也有显著差别，即由于桩后滑坡推力和桩前滑坡抗力计算荷载的假定可以认为滑面以上桩前侧向抗力为零。
预应力锚索抗滑桩的设计计算
预应力锚索抗滑桩的设计计算预应力锚索抗滑桩的设计计算1. 引言本旨在提供预应力锚索抗滑桩的设计计算方法和步骤。
预应力锚索抗滑桩是一种常用于地基处理和地下工程中的抗滑结构。
本文将详细介绍预应力锚索抗滑桩的设计原理、计算公式、参数选择及施工要求等内容。
2. 设计原理2.1 预应力锚索抗滑桩的定义和作用预应力锚索抗滑桩是一种通过预应力锚索来增加桩体抗滑能力的结构。
它通常由锚固系统、锚索、锚碇和桩身组成。
预应力锚索通过预应力力学原理使桩体与周围土体形成一体化，从而增加桩体的抗滑能力和稳定性。
2.2 设计计算步骤2.2.1 地质调查和地基分析进行详细的地质调查，了解工程区域的地质情况、土层性质、地下水位等信息，并进行地基分析，确定设计参数。
2.2.2 抗滑计算根据地基分析结果，计算预应力锚索抗滑桩所需的抗滑力。
抗滑力的计算可以分为静态抗滑计算和动态抗滑计算两部份。
2.2.3 锚固系统设计根据抗滑计算结果，设计锚固系统，包括锚碇的布置、锚索的选择和布置、锚固设备的选择等。
2.2.4 桩身设计根据锚索布置和预应力力学原理，计算桩身的截面尺寸和预应力锚索的预应力力值。
2.2.5 施工要求给出预应力锚索抗滑桩的施工要求，包括桩身施工、锚碇安装、锚索张拉和锚固系统的测试等。
3. 设计计算公式3.1 静态抗滑计算公式根据工程地质调查和地基分析结果，使用静态抗滑计算公式计算预应力锚索抗滑桩所需的抗滑力。
3.2 动态抗滑计算公式根据地震动力学原理，使用动态抗滑计算公式计算预应力锚索抗滑桩在地震作用下的抗滑能力。
4. 参数选择根据实际工程情况和设计要求，合理选择预应力锚索抗滑桩的参数，包括抗滑力、锚索直径和间距、桩身截面尺寸等。
5. 施工要求在施工过程中，需要注意预应力锚索抗滑桩的施工要求，包括桩身的灌注、锚碇的安装、锚索的张拉和锚固系统的测试等。
6. 扩展内容1. 本所涉及附件如下：- 相关图纸和设计图纸- 地质调查报告和地基分析报告- 锚固系统和锚碇的详细设计图纸- 施工规范和施工方案2. 本所涉及的法律名词及注释：- 土木工程设计规范：指国家针对土木工程设计制定的规范文件，包括抗滑桩的设计规范等。
预应力锚索抗滑桩的设计与计算
预应力锚索抗滑桩的设计与计算1、普通风格的范本：1.引言1.1 背景1.2 目的1.3 范围2.项目概述2.1 项目背景2.2 项目目标2.3 项目范围2.4 参与方3.设计依据3.1 相关标准和规范3.2 技术要求3.3 场地条件3.4 技术限制4.系统设计4.1 系统功能4.2 总体设计4.3 细节设计5.计算方法5.1 材料力学计算5.2 结构稳定性计算5.3 预应力锚索抗滑计算5.4 桩身设计计算6.施工方案6.1 施工工艺6.2 施工步骤6.3 施工安全考虑7.风险评估7.1 施工风险7.2 环境风险7.3 运营风险8.质量控制8.1 材料质量控制 8.2 施工质量控制8.3 检测与验收方法9.交付与验收9.1 交付要求9.2 验收标准9.3 验收流程10.总结10.1 项目成果10.2 项目经验10.3 未来展望11.附录11.1 相关文档11.2 术语解释12.参考文献1、界面范本：1.介绍：1.1 背景1.2 目的1.3 范围2.系统概述：2.1 系统背景2.2 系统目标2.3 需求2.4 功能需求3.界面设计：3.1 界面概念3.2 主界面设计3.3 子界面设计3.4 表单和输入设计4.交互设计：4.1 操作流程4.2 界面响应设计4.3 状态反馈设计5.视觉设计：5.1 颜色选择5.2 图标和图像设计 5.3 字体和排版设计5.4 布局设计6.信息设计：6.1 信息层次结构 6.2 导航设计6.3 内容布局设计7.交互细节设计：7.1 控件设计7.2 图形交互设计7.3 动画设计8.可用性测试：8.1 测试目标8.2 测试方法8.3 测试结果9.安全性设计：9.1 验证与授权设计 9.2 审计与日志设计9.3 数据保护设计10.界面性能优化：10.1 加载速度优化 10.2 响应速度优化10.3 体验优化11.总结：11.1 设计成果11.2 设计经验11.3 未来展望12.附件：12.1 原型图12.2 图片素材13.参考文献附件：1. 项目合同2. 相关设计标准及规范3. 实验数据分析报告法律名词及注释：1. 《合同法》：中华人民共和国合同法是中国人民代表大会制定的法律，于1999年3月15日通过，自2000年10月1日起施行。
预应力锚杆_索_抗滑桩的设计与计算
[ 1] [ 2]
考
文
献
JI . R. 金布 格 , B. % . 依申 柯 [ 俄 ] . 锚杆抗 滑桩组 合结构 的计 算 . 滑坡文集 ( 第五集 ) . 北京 : 中国铁道出版社 . 1986 . 刘小丽 . 新型桩锚结构设计计算理论研 究 [ D ] . 西南交 通大学 博士研究生学位论文 . 2003 . 李海光 . 新型支挡结 构设计与 工程实 例 [ M ] . 北京 : 人 民交通 出版社 . 2004. 田景贵 , 范 草原 . 预应 力锚索 抗滑 桩的 机理 初步分 析及 设计 [ J] . 重庆交通学院学报 . 1998 ( 12) .
1
Q 0 = 1和 M 0 = 1 时 0 点在剪力方向产生的位移;
MQ
分别为在 M 0 = 1 和 Q 0 = 1时 0点产生的转角。 利用这种方法计算锚索设计拉力 A 时, 较为繁
E! A
琐, 且计算出的 y 2 和 y 2 往往偏大, 与实际情 况不 符。另外 , 此处预应力锚索仅限于设置在抗滑桩顶 部, 而实际工程中并非都是如此。 ( 2) 用作用在每根桩上的滑坡推力 E ! 、 桩前滑面以 上岩土抗力 E ! 。 p, 计算出 Q 0 后再确定锚索设计拉力 T
图 2 锚索桩计算简图
排锚索拉力 R 1 = R 2 = % = R n = R, 利用 M 0 = 0, 则可 得锚索中的预应力张拉力为: R = ( 2q1 + q 2 ) ∀ H 6cos ∀ j# Lj = 1
n 2
此种方法滑坡推力假定为矩形分布图式 , 从一 定程度上局限了它的适用性。锚索设计拉力的取值 亦带有经验的性质, 但其计算过程较为简单, 使用方 便 , 主要适用于全埋式锚索桩以及单桩单锚的情形。 ( 3) 按锚索抗滑桩横向变形约束地基系数法设 计计算 : 由位移变形协调原理, 桩上每根锚索伸长量 [ 3] !i 与该锚索所在点桩的位移 f i 相等 , 建立位移平 衡方程 : !i = f i fi = X 0 +
预应力锚索抗滑桩中锚索预应力的计算方法及对比研究
Ｃａ ｃ ｌ ｔｎｇ Ｍ ｅ ｈ ｄ ｆ Ｐｒ ｓｒ ｓ ｅ ｒ ｅ ａ ｍ ｐ ｒ ｔｖ ｌｕ ａ ｉ ｔ ｏ ｓ ｏ ｅ ｔ ｅ ｓ ｄ Ｆｏ ｃ ｎｄ Ｃｏ ａ ａ ｉｅ Ｓｔ ｄ ｎ Ａｎｔ＿ ｌｄ ｎ ｌ ｔ ｅ ｔｅ ｓ ｄ Ａｎ ｈ ｒ ｎ ｂ ｅ ｕ ｙｏ ｉｓｉ ｉ ｇ Ｐｉｅｗｉｈ Ｐｒ ｓ ｒ ｓ ｅ ｃ ｏ ｉ ｇ Ｃａ ｌ 。
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抗滑桩护壁厚度计算和边坡预应力锚索作用下的护壁抗力分析
抗滑桩护壁厚度计算和边坡预应力锚索作用下的护壁抗力分析昨天有位好朋友问我，有一个坡体在采用锚索框架张拉加固后出现了变形，现需在锚索框架所在边坡的后部平台设置抗滑桩进行支挡。
但对高预应力锚索作用下，抗滑桩护壁开挖是否会存在“压溃变形”存在疑问。
基于此，笔者对“抗滑桩护壁厚度计算和边坡预应力锚索作用下的护壁抗力”进行分析，从而方便工程技术人员的实践应用。
为便于工程实践中的应用，本次分析计算在各个环节均尽量采用“不利”工况。
一、抗滑桩护壁厚度计算1、计算模型由于岩质边坡的稳定性明显好于土质或类土质边坡，甚至有的岩质坡体中有时为节约成本而不设置护壁。
为便于工程实践中的应用，故本次抗滑桩护壁厚度的计算采用相对不利的土质或类土质介质。
分段现浇钢筋混凝土护壁厚度取受力最大处计算，即地下最深段护壁所承受的土压力和水压力。
设护壁厚度为d，按下列公式计算d≥KPL/2f c孔中无地下水:P=γHtan2(45°-φ/2)孔中有地下水:P=γHtan2(45°-φ/2)+（γ-γw）(H-h) tan2(45°-φ/2)+ (H-h)γw式中：K-安全系数，取 1.65；P-土和水对护壁的总压力（N/m2）；L--抗滑桩长边（m）；γ-土体重度（KN/m3）；γw-水重度（KN/m3）；H-抗滑桩深度（m）；h-地下水埋深（m）；f c-钢筋混凝土轴心抗压强度设计值（MPa）2、抗滑桩护壁厚度计算案例设计抗滑桩截面为2.0×3.0m，桩长30m，护壁采用C20钢筋混凝土，每节开挖高度为1.0m，土体重度取22 KN/m3，土体内摩擦角取20°，地下水位于地面下20m处。
则抗滑桩护壁所受最大压应力为桩深30m处，护壁所受总压力为：P=γHtan2(45°-φ/2)+（γ-γw）(H-h) tan2(45°-φ/2)+ (H-h)γw=22×30×tan2(45°-20°/2)+(22-10) ×(30-20) ×tan2(45°-20°/2)+(30-20) ×10=323.6+58.8+100=482.4(Kpa)代入d≥KPL/2f c=（1.65×482.4×3.0）/(2×9.6×1000)=12.4（cm）即桩长30.0m的抗滑桩护壁理论上取12.4cm的厚度是可以抵抗外界压力的，但考虑到结构要求，一般要求护壁厚度不小于20cm。
一种改进的预应力锚索抗滑桩设计计算方法
２业 Ｑ：３ Ｚ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＯＨＮＯＩ ＯＧＹ ｒＮＦＯＨＭＡ ｆ ｔＯＮ
工 程 技 术
宽 向东两边扩展 。当下盖板带状加热区均匀加热到 ７００～８００℃以 下盖板处焊接 ，并且 两槽钢 间用钢板连接起来。
后 ，两个烧嘴可同时移动到两侧腹板的三角形加热 区。利用火焰矫
用于桩周岩体的滑坡推力 ，桩埋于滑床中的深度相对减短 ，并使原来 力，计算 出抗滑桩埋入滑床顶面处的剪力 Ｑ ０来确定锚素设计拉 力
的悬臂抗滑桩变成了一端近似铰接 ，另一端近似弹性 固端的一种梁 Ｒ。锚索与桩的联接相当于一个铰性支点 ，预应力锚索抗滑桩类似
式结构。一般抗滑桩的桩身内力大 ，且最大抗力发生在滑面附近 。 于简支梁式结构 ，滑坡推力在粱上分布近似矩形，滑坡推力和桩前岩
加预应力，实质上是给滑坡施加了一个阻止其滑动的外 力，可立即阻
４．１计 算 基本 假 定
止 滑坡 的滑 动 。
由于前几种方法的不足之处 ，
有必要对计算方法进行改进 ，使预
３，现有设计计算方法的分析
应力锚索抗滑桩的设计计算更接
３．１预 应 力锚 索桩 的 计 算
近工程实际情况 ，为此应根据施工
第一种计算方法的力学模型如图 ｌ所示 ，该法中直接将预应 力 顺序及实际受力条件考虑桩后土
与滑坡推力作为荷载施加在桩上 ，滑面以上按结构静力问题考虑 ，滑 体的变形 、锚索张 拉等问题 。主
面以下按 ＷｉｎＮｅｒ弹性地基粱计算 。这种计算方法不考虑锚索 与 抗滑桩的变形协调 ，认为锚索的拉力就是所施加的预应 力，在工作过
用机理是利用埋于滑床中的桩将滑体中未平衡的滑坡推力借桩传递 滑坡推力产生的水平位移与 由锚索 预应 力产生的位移相等而求 出
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156
四川建筑科学研究
第 34卷
6. 4 耗能能力评价指标 等效粘滞阻尼系数的大小 ,是判别机构在地震
中耗能能力的指标 。在图 11所示的滞回环中 ,等效 粘滞阻尼系数定义为
he
=
1 2π
AB C图形面积 OBD 三角形面积
计算出的两类节点的等效粘滞阻尼系数为 :
图 2 竖直分力加载后混凝土截面等效应力 F ig. 2 After the vertica l force com ponen t in2
crea se the concrete section equ iva len t stress d iagram
γ 0
V
≤017
ft
bh0
+
1125Biblioteka fyv1 计算原理及思路
抗滑桩属刚性桩或弹性桩 ,除按桩周岩 、土的性 质及其松散程度定性外 ,试验表明 ,当埋入滑动面以 下的计算深度 (桩的锚固深度 h 与桩的变形系数 α 的乘积 )为某一临界值时 ,可视为桩的刚度无限大 , 其在水平荷载作用下的极限承载能力 ,只取决于地 层弹性抗力的大小 ,而与桩的刚度无关 ;若对计算深 度为此临界值的桩 ,分别按弹性桩和刚性桩计算 ,结 果二者的水平承载能力及传递到地层的压力图形比 较接近 。为此 ,通常将这个临界值作为判断桩为刚 性桩或弹性桩的标准 。综合各计算方法 ,下面 ,计算 采用铁路工程中常采用的悬臂桩简化计算抗滑桩的 内力 [ 7 ] 。 1. 1 基本假定
滑力之差 , kN;
h1 ———桩的受荷段长度 , m; ym ———锚固段地层达 [σ ]区的厚度 , m;
h3 ———锚固段地层弹性区厚度 , m;
B P ———桩的计算宽度 , m; σ———地层侧壁容许应力 。
当 E′T , h1 , B P 均已知 ,则由 ( 1 ) , ( 2 ) , ( 3 ) 式联 解 ,得出 σ, ym , h3 值 ,即可得到桩的地层应力及桩的 内力 。
[ 8 ] 吴 芸 ,吴华英 ,张 溶 ,等. 狗骨式刚性连接钢框架结构抗震 性能试验研究 [ J ]. 武汉理工大学学报 , 2003, 25 (5) : 37239.
(上接第 143页 ) 处 ,并与水平面成 30°角 ,锚索预应力为 800 kN ,则 锚索提供的水平分力为 800 ×cos30°= 693 kN , 800
[ 6 ] 宗周红 ,葛继平 ,杨强跃. 反复荷载作用下方钢管混凝土柱与 钢梁连接节点非线性有限元分析 [ J ]. 建筑结构学报 , 2006, 27 (2).
[ 7 ] 周天华 ,何保康 ,陈国津. 方钢管混凝土柱与钢梁框架节点的 抗震性能试验研究 [ J ]. 建筑结构学报 , 2004, 25 (1).
收稿日期 : 2006209204 作者简介 :郭尤林 (1982 - ) ,男 ,湖南益阳人 ,硕士研究生 ,主要从事 边坡工程及基坑支护方面的研究 。 E - ma il: guoyoulin0708@163. com
对桩的强度加强效果 ,这一个竖直力相当于在桩中 施加了一个预应力 ,使桩的抗滑力得到进一步加强 , 较普通抗滑桩进一步降低钢筋用量 ,从而降低了工 程造价 。
(3)方钢管混凝土柱 —钢梁节点经过削弱处理 后 ,具有更好的抗震性能 ,较未削弱处理的节点 ,具 有更好的延性和耗能能力 。
参 考 文 献:
[ 1 ] 茹继平 ,杨 娜 ,杨庆山. 翼缘削弱型钢框架梁柱节点的性能 研究综述 [ J ]. 工程力学 , 2004, 21 (1).
[ 2 ] Susantha K A S, Ge H B , U sam i T. Uniaxial Stress - strain Rela2 tionship of Concrete Confined by Various Shaped Steel Tubes [ J ]. Engineering Structures, 2001, 23: 133121347.
[ 3 ] 陈惠发. 余天庆 ,王勋文 ,刘再华 ,译. 刘西拉校. 土木工程材料 的本构方程 [M ]. 武汉 :华中科技大学出版社 , 2001.
[ 4 ] 韩林海. 钢管混凝土结构 ———理论与实践 [M ]. 北京 : 科学出 版社 , 2004: 65272.
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(1)对方钢管混凝土柱 —钢梁节点的梁端翼缘 进行适当削弱 ,不会显著降低构件的承载力 。
( 2 )将狗骨式刚性连接运用于方钢管混凝土
柱 —钢梁模型 ,以增大结构抗震性能的思路是可行 的 。它能有效地将梁端塑性铰外移至梁截面的狗骨 区域内 ,降低了梁端的应力集度 ,保护了梁柱连接的 关键部位 ,能保证节点的延性得到充分发挥 。
本相同 , h1 = 10 m ,桩前剩余抗滑力为 3200 kN ,侧壁 容许抗压强度 [σ ] = 1700 kN /m2 ,桩间距为 6 m ,桩
截面 F = ba = 2 ×3 = 6 m2。
由最小锚固深度公式 [ 7]算出锚固深度为 5 m ,
则 桩的总长为 15m ,预应力锚索设置在距桩顶 1m
he未削弱 = 0129 , he削弱 = 0138 从这个角度看 ,经过削弱处理后的方钢管混凝 土柱 —钢梁节点 ,也具有更好的耗能能力 。
图 11 等效粘滞阻尼系数 F ig. 11 The equ iva len t v iscous coeff ic ien t of dam p ing
7 结 论
(1)地层相比较 ,假定桩为刚性的 。 (2)忽略桩与周围岩 ,土间的摩擦力 、粘着力 。 (3)锚固段地层的侧应力成直线变化 。其中 : 滑动面和桩底地层的侧壁应力发挥一致 ,并等于侧
2008 No12
郭尤林 ,等 :预应力锚索抗滑桩的计算分析
1 43
壁容许应力 ;滑动面以下一定深度范围内的侧壁应 力假定相同 ,并设此等压段内的应力之和等于受荷 段荷载 。
在国内 ,由于预应力锚索抗滑桩在工程中的大 量应用 ,对其计算理论的研究较为活跃 [ 126 ] ,预应力 是通过锚索施加到抗滑桩上的 ,相当于在抗滑桩上 施加一个集中力 。由于锚索设置一般与水平面成一 角度 ,锚索不仅提供一个与滑坡推力相反的力 ,并且 沿桩向还有一个竖直分力 。笔者认为 ,在计算预应 力锚索抗滑桩的内力时 ,应考虑这一竖直力带来的
Pre2stressed anchor cable an ti2slippery p ile computa tion ana lysis
GUO Youlin, RUAN Yongfen
(Department of Civil Engineering, School of A rchitecture, Science and Technology Institute of Kunm ing, Kunm ing 650224, China) Abstract: This article p roposed a imp rovement computational method in the existing p re2stressed anchor cable anti2slippery p ile computational method foundation, in the computation p rocess, considered the vertical force of the p re2stressed anchor cable, caused it theoretically to be more reasonable, reduced the steel of the p ile, reduced the p re2stressed anchor cable anti2slippery p ile p roject construction cost, it has the vital significance to the landslide design. Key words: p re2stressed anchor cable anti2slippery p ile; landslide; cantilever p ile
1 42
四川建筑科学研究 Sichuan Building Science
预应力锚索抗滑桩的计算分析
第
34卷 第 2期 2008年 4月
郭尤林 ,阮永芬
(昆明理工大学建筑工程学院 ,云南 昆明 650224)
摘 要 :在现有预应力锚索抗滑桩计算方法的基础上 ,提出了一种改进的计算方法 ,就是在计算过程中 ,将预应力锚索的竖直 分力考虑进去 ,使其理论上更加合理 ,减少了桩的配筋量 ,降低了预应力锚索抗滑桩的工程造价 ,对滑坡整治工程的设计具有 重要意义 。 关键词 :预应力锚索抗滑桩 ;滑坡 ;悬臂桩 中图分类号 : TU473 文献标识码 : A 文章编号 : 1008 - 1933 (2008) 02 - 142 - 02
A sv s
h0
+ Fy
(6)
式中 ft ———混凝土抗拉强度设计值 ; fyv ———箍筋抗拉强度设计值 ; V ———斜截面抗剪承载力 ;
Asv ———配置在同一截面内箍筋各肢的全部截 面面积 ,等于 nAsv1 ,其中 , n为在同一截 面内箍筋的肢数 , Asv1为单肢箍筋的截 面面积 ;
(4)桩前剩余抗滑力按矩形均匀分布 。
基本公式如下 (图 1) :
∑X = 0 E′T =σym B P