理正抗滑桩设计说明书(5)

2019-08-29 22:11

图中:

(度); ζ —— 挡土墙土楔体的第一破裂角(与铅垂线的夹角)

(度); α —— 挡土墙土楔体的第二破裂角(与铅垂线的夹角); R —— 上墙土楔体对下墙计算土楔体的作用力(kN)

; G —— 下墙计算土楔体的自重重力(kN)

; R1 —— 下墙计算土楔体的第一破裂面的反力(kN); Ea —— 作用挡土墙上的主动土压力的反力(kN); E —— 作用计算土楔体上的水平地震力(kN)δ —— 地震角,按表5.2.4-1取值;

G上 —— 上墙计算土楔体的自重重力(kN); EE

—— 作用上墙计算土楔体上的水平地震力(kN); —— 作用挡土墙上墙的主动土压力的反力(kN)。

上a

5.2.4.2 地震角

地震角度的计算按下表确定:

地 震 角

基 本 烈 度 类 别 非 浸 水 浸 水 7 1o30' 2o30' 8 3o 5o 表5.2.4-1 9 6o 10o 注:1. 本表摘自《公路加筋土工程设计规范》(JTJ-015-91)附录一中附表1.4;

2. 抗震设计与非抗震设计在安全系数的取值、截面与基底合力的容许偏心距的取值是不同的; 3. 抗震设计同时要考虑地基土承载力的提高、截面强度的提高。

5.2.4.3 挡土墙墙身水平地震力

挡土墙第i验算截面墙身地震力计算公式:

(5.2.4.3-1)

式中:

Eihw —— 第i截面以上墙身重心处的水平地震荷载(kN); α —— 墙身地震力调整系数;

Ci —— 重要性修正系数,按表5.2.4-2取值; Cz —— 综合影响系数,一般取0.25;

Kh —— 水平地震系数,按表5.2.4-3取值;

θiw —— 水平地震荷载沿墙高的分布系数,按表5.2.4-4取值; Giw —— 截面以上圬工重(kN),包括墙身自重及墙踵以上填土自重。

20

重要性修正系数Ci 公路等级及工程类别 高速公路和一级公路上的抗震重点工程 高速公路和一级公路上的一般工程、二级公路上的抗震重点工程 二级公路上的一般工程、三级公路上的抗震重点工程、四级公路上的梁端支座 三级公路的一般工程、四级公路上的抗震重点工程 注:1. 本表摘自《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004-89)表1.0.4;

表5.2.4-2

重要性修正系数Ci 1.7 1.3 1.0 0.6 2. 位于基本烈度为9度地区的高速公路和一级公路上的抗震重点工程,其重要性系数也可用1.5。

水平地震系数 Kh

基本烈度(度) 水平地震系数Kh 7 0.1(0.15) 8 0.2(0.3) 表5.2.4-3 9 0.4 注:1. 括号外的值摘自《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004-89)表1.0.7;

2. 括号内的值摘自《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)表3.2.2。

水平地震作用沿墙高的分布系数Φiw

公路等级 墙高(m) H≤12 高速公路 一、二级 θiw =1 三、四级公路 计算简图 表5.2.4-4

重力式挡土墙Φiw θiw =1 H>12 θiw =Hiw/H+1 θiw =1 注:1. 本表摘自《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004-89)表3.1.5;

2. H为挡土墙高度,m;

3. Hiw为验算第i截面以上墙身重心至墙底的高度,m。

注意:

1. 墙底截面验算取全墙地震力,分布系数按表5.2.4-4计算;

2. 台顶截面验算取扩展台阶以上挡墙高度计算地震力,分布系数按表5.2.4-4计算。

5.2.5 地基应力验算在基底倾斜时可按两种情况计算

地基强度与偏心距验算时,对基底宽度有两种考虑方法:一种是按斜底宽度考虑,另一种是按水平投影长度考虑,当然计算结果也不相同,用户可根据自己的习惯选用。

5.2.6 墙顶有覆土的情况

在墙顶有覆土的情况下,土压力计算采用延长墙背法(如图5.2.6-1),以AB’为假想墙背,用库仑理论计算土压力。

21

图5.2.6-1 延长墙背法计算简图

5.3 抗滑桩

系统考虑滑坡土体对桩身作用的方法有二,滑坡推力和库仑土压力。 且内力计算时,滑坡推力、库仑土压力已乘分项(安全)系数。

5.3.1 抗滑桩的内力、位移计算

抗滑桩是一种大截面的侧向受荷桩。在本系统中桩的内力、位移采用弹性计算方法,根据在滑动面以下的土反力计算所采用的土反力系数的方法不同分为下列几种:“m”法、“c”法、“K”法。

1.土反力计算

(5.3-1)

(5.3-2)

式中:

; p —— 滑坡面以下桩的弹性土抗力(kPa)k —— 弹性土抗力系数;

Δ —— 滑坡面以下桩的位移(m); a、n —— 计算系数;

。 h —— 滑坡面以下任意点到滑坡面的竖向距离(m)

根据计算系数a、n的不同,形成不同的计算方法: n=1,a=m时,称为“m”法; n=0.5,a=c时,称为“c”法; n=0,a=K时,称为“K”法;

2.有限元计算方程

(5.3-3)

22

式中:

抗滑桩的弹性刚度矩阵; [KZ] ——

滑坡面以下土体的弹性刚度矩阵; [KT] —— 滑坡面以下土体的初始弹性刚度矩阵; [KT0] ——

{δ} —— 抗滑桩的位移矩阵; {p} —— 抗滑桩的荷载矩阵。

将桩的位移边界条件代入上述方程,求解就可得到桩各点的位移及内力。

根据桩嵌入土层的情况,桩底点的边界条件可分三种情况:自由、简支、嵌固。 抗滑桩一般设置于滑坡的前部且滑面比较平滑的的地段,滑坡推力可假定与滑面平行。对于液性指数较小,刚度较大和较密实的滑体,从顶层至底层的滑动速度常是大体一致的,鼓可假定滑面以上土体作用于桩上部受力段背面的推力分布图形为矩形;对液性指数较大、刚度较小和密实度不均匀的塑性滑体,其靠近滑面的滑动速度较大而滑体表层的滑动速度则较小,滑坡推力分布图形可假定为三角形;介于上述二者之间的情况可假定推力分布图形为三角形。

图5.3.1-1 弹性方法计算模型简图

注意:系统容许布置多道锚索并计算桩身内力、位移。

5.3.2 抗滑桩的配筋计算

参考5.4.4.2节。

5.4 桩板式抗滑挡土墙

桩板式抗滑挡土墙计算包括:土压力计算、稳定性验算(暂无)、桩板内力计算、桩板强度(配筋)计算、裂缝宽度验算。

5.4.1 土体作用力

按滑坡推力计算剩余下滑力,作用于桩板式抗滑挡墙上。

假定墙背为臂板顶点的内侧与墙踵点的连线,采用5.2节的库仑土压力理论计算土压力,作用于桩板式抗滑挡墙上。在内力计算时,滑坡推力、库仑土压力已乘分项(安全)系数。

5.4.2 稳定性验算

暂无。

23

5.4.3 桩板内力计算

5.4.3.1 板的内力计算

1.计算假定

1)板上的土压力取同一跨内该类型板(由于分段设置不同类型的板块)最下面板块底边缘的水平土压力,作为该类型板上的荷载。且滑坡推力、库仑土压力已乘分项(安全)系数;

2)按简支板计算内力。

2.内力计算(单位板宽)

1)弯矩(kN-m)

(5.4-1)

2)剪力(kN)

(5.4-2)

式中:

; M —— 板的跨中弯矩设计值(kN/m); V —— 板各端的剪力设计值(kN)

K1 —— 土压力荷载分项系数,见输入界面中的荷载系数,一般为1.2;

; ζxi —— 第i类板块计算的水平土压力(kPa)(m)。 l —— 板的水平计算跨长(两肋之间的间距)

注:参考铁路工程设计技术手册《路基》第二十三章第六节中的“五”。

5.4.3.2 桩的内力及位移计算

桩身内力的计算采用弹性计算方法,根据桩在嵌固段土反力计算系数的不同分为下列几

种:“m”法、“c”法、“K”法。

1.土反力计算

(5.4.3-1)

(5.4.3-2)

式中:

24


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