抗滑桩设计计算(验算)

抗滑桩防护方案计算验算
抗滑桩原设计长度为15米，桩基埋入承台深度为4.5米，桩基另侧采用万能杆件支撑（见附后图）。

由于承台基坑开挖较深，在承台施工时万能杆件横向支撑干扰较大，给施工带来很大的不便。

为此提出抗滑桩防护修改方案：1、取消万能杆件横向支撑；2、加大抗滑桩入土埋置深度，由4.5米增至9米，总桩长增至19米；3、在桩顶部设1.2m×0.8m系梁连接所有抗滑桩，加强桩顶部的整体稳定性。

具体验算如下：
一、桩长及桩身最大弯矩计算
开挖深度10米，桩下土层为新黄土和圆砾土，土的内摩擦角取35°，土的重度γ=18KN/m3，无地下水，采用人工挖孔灌注桩支护。

取1米为计算单元，计算桩入土深度及最大弯矩。

顶部车辆荷载P=10KN/m2。

1、桩的入土深度
14
.06224.0696.64)(67.63
2
/77.284283
.1083.010837
.0)(49
.51271.010271.0181069
.3)2
45(271
.0)2
45(/191056
.0101856.018
10
3
2'223
''
'==
===-====⨯⨯+⨯⨯⨯==+=+==-=
=⨯+⨯⨯=⨯+⨯⨯==+==-==+⨯=+⨯===
=
∑∑∑l K E n l K E m r K K K m
h m
KN K P h K h l E h l r
K K e K P K h e tg K tg K m KN h h h m P
h P P a
a P γγαγααααααααγ
μμγϕ
ϕ
γγγ
由m ，n 值查图（布氏理论曲线）得：62.0=ω
m x t m l x 89.82.171.662.083.10=+==⨯==μω
故挖孔桩总长为10＋8.89=18.9m （按19m 施工） 2、桩的最大弯矩计算
∑∑∙=-=---+==-=
m KN x K K x l E M m
K K E x m
P m P m 8.174607.28185.20276
)()(96.2'
)(23
'max
γαγαα
设桩中心距按1.5米布置
则每根桩最大弯矩为1746.8×1.5=2620KNm 最大弯矩在承台底2.96m 处。

二、桩身配筋验算：
桩直径取1.25m ，钢筋净保护层厚度取5.5cm ；纵向钢筋20根，直径20mm ，fy=310N/mm2；桩身混凝土C30，fcm=16.5N/mm2；
可）
矩为则桩身能承受的最大弯(][0.26208.5003)sin sin (sin 32][:6411.0225.13044.0625.05.0)75.01(75.010962
.0max max max 33max 2M M M m KN A f f M b b b A
f A f b t
s s y cm t cm s y >=∙=++=
=-==--+-+===
π
παππαγπαγααα
三、挠度、变形计算
（一）按挠度基本公式简单计算主动土压力作用下桩顶挠度 C30混凝土的有关参数：Eh=3.0×10^4MPa
4
4
0598.02
64m d Ih =⨯=
π(假设桩身半截面承压)
钢筋的有关参数：Eg=2.0×10^5MPa
4
440265.04
]
)'()'[(m x r x r Ig =--+=
π
X=0.006m I0=Ig+Ih=0.0863m4
桩的抗弯刚度取0.8Eh*I0=2071546875N*m2
桩间距按1.5米计，主动土压力简化为直角三角形得：
承台底面以上桩荷载图式如下：
力为50KN，计算得桩顶挠度为1.9cm，最大弯矩为－2060KN·m；
3、其他条件相同，顶部系梁水平力为100KN，计算得桩顶挠度为0.9cm，最大弯矩为－1540KN·m；
（二）承台底土压缩变形计算：
忽略承台底以下的桩变形、主动土压力及承台底0.84m范围内的被动土压力，承台底以下的被动土压力简化为对顶的两个三角形，假定土的变形与土压力成正比例关系。

计算图式如下(1.5m宽)：
由∑∑==00E M ，
得(E 为土压力)： Ep1=259.13/1.5=172.75KN/m Ep2=168.72/1.5 =112.48 KN/m 由无粘性土被动土压力计算公式：
m H K H p 28.275.1722
1
2=⇒=γ
2.28<2.96（可）
根据上面假定，以顶部土压力计算土的压缩变形：
因桩整排布置，不计土压力水平扩散角，只计向下的扩散角。

土的分层厚度取0.4×1.25＝0.5m ，计算深度取3米 黄土的压缩木量取10MPa ，沉降经验系数取0.2
则承台底以下0.84m 处的压缩变形为：
m h si
i
m S i s E 005.010
1010627.845.02.06
3
10
1
＝⨯⨯⨯⨯⨯=∑
=σ
根据前面图式，桩绕底部以上3.17m 发生转动 得桩顶位移为：0.016m ，
则桩顶总位移为4.5cm~2.5cm 。

为了减小桩顶位移，必须增大系梁水平方向的惯性矩（加大系梁宽度）。

（三）桩顶系梁位移计算：
因为桩顶采用系梁连接，桩在承台两侧基本堆成布置，假设系梁在角点刚结，不发生位移，采用变形控制检算受力大小，不计钢筋对变形的影响。

系梁采用C30混凝土，Eh=3.0×10^4MPa 截面尺寸取宽1.2m ，高0.8m 。

0.8EI/2=13824×10^5 N*m2
5米长系梁端部水平位移控制在1cm 内。

计算图式如下： 假定荷载图：
结果弯矩图：
计算得自由端水平位移为1cm ； 假定荷载图：
结果弯矩图：
计算得自由端水平位移为0.63cm ； （四）桩顶系梁配筋计算： 选用材料 选用C30，
2
/5.16mm N f cm =，采用HRB335级钢筋，
2
/310mm N f y =。

确定截面尺寸（系梁拐角处） 取%2.0=ρ，b=800mm ，则
mm
b f M h y 1660800
310002.010125005.105.16
0=⨯⨯⨯==ρ
混凝土保护层厚度取40mm ，mm s 50=α,则
mm h 1710501660=+=，实际取mm h 1500=，截面有效高度
mm
h 14505015000=-=。

计算钢筋截面面积和选择主钢筋 由式)2/(01x h bx f M c u -=α得
)2/1450(8005.160.11012506x x -⨯⨯=⨯
mm x 8.66=，mm x 28332=（舍去）
代入式
s
y c A f bx f =1α得
2
28443108.668005.160.1mm A A s s =⨯=⨯⨯⨯
%15.0%22.015008002614min =>=⨯==
ρρbh A s
在系梁外侧面拐角处配13根Φ16钢筋，2
2614mm A s =，系梁内侧
配置7根Φ16钢筋，在远离角点第二根桩以外处内外侧均配置7根Φ16钢筋
箍筋、弯起钢筋计算略，按计算可不配置箍筋，实际施工时，将桩头钢筋调直后，直接将侧面钢筋与桩身纵向钢筋绑扎固定。

每桩之间可加一道φ8mm 箍筋。

四、说明及要求
桩顶部设1.2m ×0.8m 系梁连接所有抗滑桩，加强桩顶部的整体稳定性，作为桩承载力的安全储备及减小桩顶水平位移，在系梁拐角处截面加宽到1.6m ，不另设支撑。

在承台基坑开挖后马上采用垫层封底，不得有水浸泡，并迅速组织后续钢筋、混凝土施工。

根据现场实际情况，当承台底与高速公路坡脚水平距离大于5米时，不再设抗滑桩防护，抗滑桩施工前，必须采取有效的防水措施，
防止路面上及周围地表水流向抗滑桩附近区域。

因土压力不确定因素很多，承台开挖过程中应安排专人观测路堤及桩顶系梁的变形及位移。

发现位移量大于计算变形时应及时汇报，并采取有效措施支撑。

原设计抗滑桩施工方法
抗滑桩设计桩长15米，间距离1.5米布置,直径D=125㎝钢筋混凝土C30,人工挖孔采用C15混凝土护壁，施工时露出地面50㎝,伸入承台底4.5米。