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范》DL 5077-1997 《水工混凝土结构设计规范》

《实用桩基工程手册》中国建筑工业出版社 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内力、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内的侧壁应力假定相同，并设些等压段内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) 锚固深度计算及内力计算公式

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，同时根据内力分布规律求得各拐点（内力图）的内力值，以确定各内力最大值，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内力（弯矩和剪力）值；与前述求得的桩体最大内力值（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内径的预制混凝土管。根据《材料力学》，圆形断面的内接四边形,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

=

b

算得m

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,

m

h

b885

.1

侧预制混凝土管与内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