锚杆计算书

锚杆喷射混凝土挡墙设计计算书

姓名：王俊淇学号：20056113052

（1）工程概况

S）Ⅲ类岩质边坡，高度为20m，边坡的走向为东西方向，长度为60m，边坡岩层为侏罗系（J

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=70kPa，中泥岩。岩层状270°<30°，存在一组外倾斜结构面，其产状为180°<50°，结构面C

i

内摩擦角为15°，顶部无附加荷载，无地下水，安全等级为二级。

试设计锚杆挡墙。

（2）设计依据

1）《岩土工程勘察规范》GB 50021-2001。

2）《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002。

3）《重庆市建筑地基基础设计规范》DB 50/5001-1997。

4）《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002。

5）《建筑边坡支护技术规范》DB 50/5018-2001。

6）《建筑边坡工程技术规范》GB 50330-2002。

7）《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001。

8）《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001。

9）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB 50086-2001等。

（3）设计参数

1）边坡类别：Ⅲ类。

2）边坡重要性系数为1.00（边坡工程安全等级为二级）。

3）岩土参数：

①中风化岩体：γ=25kN/m3，c=0.14×0.90（时间效应系数）=0.126MPa，内摩擦角φ=29°×0.90（时间效应系数）=26.1°

=70kPa，内摩擦角φ=21°。

②外倾结构面：C

i

③中风化岩石天然抗压强度标准值：3.0MPa。

④岩体破裂角：50°。

⑤M30水泥砂浆与岩石之间的粘结强度：0.22MPa。

（4）计算按《重庆市边坡设计支护技术规范》DB50/5018-2001进行

此支护结构为柔性结构的多层格架式锚杆，计算高度H ＝20m （300-280 =20）；无地下水，不计顶部附加荷载。 （5）土压力计算

1）土压力系数 泥岩：

主动土压力系数K a ，按公式（5.3.2）计算，α=60°,β=15°, θ=50°,δ=0.6，φ=21°

η =2c/γH=2×70/（25×20）=0.28

K q =1+2qsin αcos β/〔γHsin(α+β)〕=1.0（因为q=0） 则

K a =sin(α+β)/〔sin 2αsin(α-δ+θ-φ)sin(θ-β)〕×〔K q sin(α+θ)sin(θ-φ)- ηsin αcos φ〕

=sin(60°+15°)/〔sin 260°sin(60°-10°+50°-21°)〕

×[1.0sin(60°+50°)sin(50°-21°)-0.28sin60°cos21°]=1.390×1.057×0.472-0.457×0.828）=0.301

2）土压力

E ak =0.5×25×202×0.301=1505 (kN/m) 总土压力为E a 为： E a = 1.2E ak =1806 (kN/m) （6）锚杆计算

1）锚筋计算

锚杆水平间距2.0m ，竖向间距2.0m ，α=20°，每肋柱单元选配10个锚孔。 锚杆所承受的水平拉力标准值为： T gk =1806×2.0/10=361.2 （kN ） 锚筋承受的轴向拉力标准值N gk ：

N gk =T gk /cos α=T gk /cos20°=361.2/cos20°=384.38 （kN ）

锚筋所承受的轴向拉力设计值Ng 由式(6.2.2-2)得： N g =r g N gk =1.25×384.38=480.48 kN

锚筋拉力承载力验算应满足式(6.2.3)，即ζ2A s f y ≥r 0N g 取ζ2=0.69,r 0=1.0 则

s A ≥r 0N g /ζ2f y =1.0×480.48×1000/(0.69×300)=2321 （mm 2）

ζ2：锚筋抗拉工作系数，永久性锚杆取0.69，临时性锚杆取0.92。 选3 32，s A /=2413mm 2，2413/（3.14×（130/2）2）=18%满足要求。 另：满足钢筋截面总面积不应超过锚孔面积的20%的要求。 2）锚固段长度计算

锚杆抗拔承载力特征值由式（6.2.4）得： N gk ≤ζ13.14Dq e L m

取D=130mm,ζ1=1.00,q=0.180MPa （岩层）

L m ≥N gk /(ζ13.14Dq e )=384.38×1000/(1.00×3.14×130×180)=5.23 （m ） ζ1：锚固体与地层粘结工作条件系数，永久性锚杆取1.00，临时性锚杆取1.33。 考虑到工程中的不利因素，取L m =5.5m （岩层）。 锚筋抗拔承载力验算公式（6.2.5）

n ×3.14dL m q g ζ3=3×3.14×32×5500×2400×0.60 =2.387×109 N

r 0N g =1.1×480.48×103 =5.29×105 N < n ×3.14Dq ζ3 满足锚筋抗拔承载力验算。

ζ3：锚筋与砂浆粘结强度工作条件系数，永久性锚杆取0.60，临时性锚杆取0.72。 （7）柱基础、胁柱计算

1）柱基础

立柱以下端嵌入中风化岩层中，按铰结端设计。轴力N max =(0.4×0.4×20×25+10×480.48×sin20°)+(2.0-0.4)×20×0.20×25=80.0+1643.3+160=1883.3 kN

A=0.7×0.7+1.6×0.2=0.81 m 2

则P=N max ×sin60°/A=1883.3×sin60°/0.81=2013.6 kN/m 2

中风化岩石天然抗压强度标准值为3MPa(泥岩)，所以设基础，嵌入中风化岩层内1000mm 。

2）挡板计算

取挡板厚度为200mm ，C25混凝土，采用双层双向配筋。 q=480.48/2=240.24 kN/m

M max =(1/8)×ql 2=(1/8)×240.24×2.02=120.12 kNm h 0=200-35=165mm ，可求的A S =801.6mm 2， 选用ф10/12＠120，A S =798mm 2满足条件。 3）胁柱计算

胁柱截面400×400mm，C25混凝土，采用对称配筋，综合考虑土压力形式。 q=480.48×2.0/10=96.1<107.7 kN/m

则M max =(1/8)×ql 2=(1/8)×107.7×2.02=53.9 kNm ； h 0＝400-35=365mm

αs =M/(f cm bh 02)=53.9×106/(13.5×400×3652)=0.075 查表, r s =0.961

则A s =M/(r s h 0f y )=53.9×106/(0.961×400×300)=467.3 mm 2 选用3Ф20，A s = 3×380.1=1140.3 mm 2> A s 并且：V max =0.606ql=0.606×107.7×2.0=130.5 kN

选用ф8＠150，锚杆1m 范围加密为100，并设置附加吊筋2Ф25和横向钢筋2Ф25。 （8）锚杆工程

1）锚杆的孔径为130mm ，主筋为3Φ32（Φ：HRB335，强度标准值f yk =335N/mm 2，强度设计f y =300N/mm 2），锚杆与水平线夹角20°；锚杆采用M30水泥砂浆在2∽3个大气压下压力灌注。

2）钢筋接长：应采用机械连接，符合《钢筋机械连接通用技术规程》JGJG107-96的规定。