1、课程名称：路基及支挡结构设计题目： 抗滑桩的设计计算 院 系： 土木工程系 专 业： 铁道工程 年 级： 2 0 0 7 级 姓 名： （20070000） 指导教师： 孔 德 惠 西南交通大学峨眉校区2009 年 9 月 23 日课 程 设 计 任 务 书专 业 铁道工程 姓 名 学 号 开题日期：2010 年 9 月 23 日 完成日期：2010 年 10 月 22 日题 目 抗滑桩的设计计算 一、设计的目的1、通过课程设计，掌握抗滑桩的设计计算及其程序运用； 2、 通过实际操作，了解滑坡稳定性分析及其整治，会运用Word、 Excel、CAD 及 VB 程序于抗滑桩设计中； 3、 能运用
2、所学路基工程、路基及支挡结构及相关规范、手册等，分析解决滑坡实际工程问题；以提高自己查阅相关资料、分析解决问题的能力。 二、设计的内容及要求1、设计内容 1）反算滑带土指标；2）判断滑坡稳定性；3）抗滑桩的设计计算。 2、设计要求： 1) 每个同学独立完成滑带土指标的反算及滑坡稳定性判断；完成主轴断面上的一根抗滑桩的设计计算； 2) 说明书必须打印，图纸运用 CAD 绘图；并且上交电子版和打印版。 三、指导教师评语 四、成 绩 指导教师 (签章) 2010 年 10 月 23 日已知滑坡主轴断面如图所示，滑体为碎石土堆积层， 312/KNm， 17.2ckpa ; 9 滑床为风化严重的页岩、泥
3、岩（可看为密实土层） ， 3/KNm， 20ckpa， 24，为整治此滑坡，建议在滑坡前缘设一排钢筋混凝土抗滑桩，桩底可看为自由端，混凝土的弹性模量 42.610EMPa，安全系数 K=1.2，试设计抗滑桩。说明图 1(1)地基系数为常数 533.0/kKNm(2)选用图 b(4)滑坡推力与桩前抗力同分布：梯形 用 K 法一、每块儿滑块的推力按下式计算： 1sincostani iiiiiEKWclE式中：第 条块的剩余下滑力；iE第 条块的剩余下滑力；1ii第 条块体的重量；iW第 条块体滑面摩擦角；i第 条块体滑面倾角；i第 条块体滑面长度；il第 条块体滑面粘结力；ic下滑力传递系数，其
4、值为：i11cossintaniiiiii滑坡推力安全系数；K极限平衡稳定状态 K=1.00块号 体积容重（kN/m3）滑块重力（kN）滑块倾角（。 ） sin cos TKT（kN/m） N f*N L C*L滑块推力En（kN/m）传递系数剩余下滑力 Ei （kN/m）1 102.16 22 2247.52 36.1 0.59 0.81 1324.23 1324.23 1815.97 287.62 22.76 391.70 644.91 0.88 564.56 2 771.18 22 16965.96 14.94 0.26 0.97 4373.95 4373.95 16392.45 259
5、6.31 54.22 933.13 1409.07 1.00 1408.99 3 586.88 22 12911.36 14.92 0.26 0.97 3324.29 3324.29 12476.07 1976.02 29.28 503.91 2253.36 1.00 2249.96 4 571.74 22 12578.28 14.39 0.25 0.97 3125.96 3125.96 12183.66 1929.70 24.42 420.27 3025.95 0.98 2957.20 5 484.01 22 10648.22 8.24 0.14 0.99 1526.10 1526.10 1
6、0538.29 1669.10 20.31 349.54 2464.66 1.00 2464.86 6 446.73 22 9828.06 8.27 0.14 0.99 1413.65 1413.65 9725.86 1540.42 18.57 319.59 2018.50 1.00 2022.92 7 1415.48 22 31140.56 9.1 0.16 0.99 4925.13 4925.13 30748.62 4870.10 56.35 969.78 1108.16 1.01 1119.73 8 634.67 22 13962.74 14.47 0.25 0.97 3488.91 3
7、488.91 13519.82 2141.33 26.38 454.00 2013.31 1.00 2013.31 9 1049.3 22 23084.6 14.47 0.25 0.97 5768.22 5768.22 22352.32 3540.26 42.71 735.04 3506.23 0.96 3368.25 10 704.39 22 15496.58 5.06 0.09 1.00 1366.78 1366.78 15436.19 2444.85 28.45 489.62 1800.56 0.99 1787.29 11 389.3 22 8564.6 2.7 0.05 1.00 40
8、3.45 403.45 8555.09 1354.99 18.28 314.60 521.14 1.00 521.16 12 454.37 22 9996.14 2.71 0.05 1.00 472.63 472.63 9984.96 1581.46 23.03 396.35 -984.03 0.99 -972.68 13 254.45 22 5597.9 -0.79 -0.01 1.00 -77.18 -77.18 5597.37 886.54 15.25 262.45 -2198.85 0.99 -2177.85 14 96.39 22 2120.58 -3.76 -0.07 1.00 -
9、139.06 -139.06 2116.02 335.14 14.78 254.36 -2906.42 极限平衡稳定状态 K=1.2块号 体积容重（kN/m3）滑块重力（kN）滑块倾角（。 ） sin cos TKT（kN/m） N f*N L C*L滑块推力En（kN/m）传递系数剩余下滑力 Ei （kN/m）1 102.16 22 2247.52 36.1 0.59 0.81 1324.23 1589.08 1815.97 287.62 22.76 391.70 910 0.88 796 2 771.18 22 16965.96 14.94 0.26 0.97 4373.95 5248.7
10、4 16392.45 2596.31 54.22 933.13 2516 1.00 2516 3 586.88 22 12911.36 14.92 0.26 0.97 3324.29 3989.15 12476.07 1976.02 29.28 503.91 4025 1.00 4019 4 571.74 22 12578.28 14.39 0.25 0.97 3125.96 3751.16 12183.66 1929.70 24.42 420.27 5420 0.98 5297 5 484.01 22 10648.22 8.24 0.14 0.99 1526.10 1831.32 10538
11、.29 1669.10 20.31 349.54 5109 1.00 5110 6 446.73 22 9828.06 8.27 0.14 0.99 1413.65 1696.38 9725.86 1540.42 18.57 319.59 4946 1.00 4957 7 1415.48 22 31140.56 9.1 0.16 0.99 4925.13 5910.16 30748.62 4870.10 56.35 969.78 5027 1.01 5080 8 634.67 22 13962.74 14.47 0.25 0.97 3488.91 4186.69 13519.82 2141.3
12、3 26.38 454.00 6671 1.00 6671 9 1049.3 22 23084.6 14.47 0.25 0.97 5768.22 6921.86 22352.32 3540.26 42.71 735.04 9318 0.96 8951 10 704.39 22 15496.58 5.06 0.09 1.00 1366.78 1640.14 15436.19 2444.85 28.45 489.62 7657 0.99 7600 11 389.3 22 8564.6 2.7 0.05 1.00 403.45 484.14 8555.09 1354.99 18.28 314.60
13、 6415 1.00 6415 12 454.37 22 9996.14 2.71 0.05 1.00 472.63 567.15 9984.96 1581.46 23.03 396.35 5004 0.99 4947 13 254.45 22 5597.9 -0.79 -0.01 1.00 -77.18 -92.62 5597.37 886.54 15.25 262.45 3705 0.99 3670 14 96.39 22 2120.58 -3.76 -0.07 1.00 -139.06 -166.87 2116.02 335.14 14.78 254.36 2913 由于当 K=1.2
14、时，第十三块滑块的滑坡推力大于 0。则需在第十三块滑块与第十四块滑块之间设置抗滑桩。抗滑桩采用 C20 的钢筋混凝土，其弹性模量为：72.6510nEKPa，桩截面为： 23bam的矩形，截面 26Fm，截面模量23Wb；截面对桩中心惯性矩 3341.52Iba，相对刚度系数 772.80.6514.950nIEI KN装的间距 6lm， 桩的计算宽度 3PBbm桩的埋深 12h，见图 2 所示。图 2 抗滑桩设计图（1）计算桩的刚度桩的变形系数514473.10.26264pKBmEI桩的换算深度 1，故属弹性桩。20H（2）计算外力把抗滑桩设置在第十三块滑块的后面，滑块厚度为 14m，当桩
15、前剩余下滑力（桩前滑体抗力）采用梯形分布，可将抗力图像简化成如图每根桩承受的水平推力 E=3705623kN每根桩前的剩余抗滑力 P= 198.19.桩前被动土压力 mKNhEp /254)4tan(25.0)4tan(5.0121 桩前被动土压力大于桩前剩余抗滑力，故桩前抗力安剩余抗滑力控制。滑坡推力和剩余抗滑力均按梯形分布时，按结构力学法计算公式得，2121121()3()yyLEPMHyQ式中 y桩身任意计算点的剪力，KNM桩身任意计算点的弯矩，KN.m滑面至任意计算点的距离，m利用 excel 计算，结果如下表：距离 y 弯矩 （KN/m） yM剪力 KN yQ0 5874.375 8
16、39.196428571 5065.1498724 779.253826532 4315.8673469 719.311224493 3626.5274235 659.368622454 2997.130102 599.426020416 1918.1632653 479.540816338 1078.9668367 359.6556122410 479.54081633 239.7704081612 119.88520408 119.8852040814 0 0（3）各深度处的无量纲影响系数：（y 随锚固段深度变化） ，Y（m） z/ Axz BXZ Az Bz Amz Bmz AQz BQ
17、z0 2.60 0.00 0.5135 0.5060 -0.5060 -1.0072 0.0000 1.0000 1.0000 0.0000 1 2.60 0.08 0.4920 0.3232 -0.4834 -0.8034 0.1572 0.9541 0.6270 -0.3214 2 2.60 0.17 0.3496 0.1619 -0.4323 -0.5922 0.2610 0.8489 0.2983 -0.5400 3 2.60 0.25 0.2196 0.0512 -0.3734 -0.4291 0.2983 0.7261 0.0824 -0.6269 4 2.60 0.33 0.11
18、74 -0.0183 -0.3108 -0.2909 0.2997 0.5932 -0.0718 -0.6435 5 2.60 0.42 0.0482 -0.0723 -0.2435 -0.1981 0.2697 0.4464 -0.0582 -0.6717 6 2.60 0.50 0.0366 -0.1002 -0.1904 -0.0853 0.2270 0.3264 -0.2338 -0.5297 7 2.60 0.58 0.0281 -0.1103 -0.1498 -0.0307 0.1760 0.2277 -0.2456 -0.4399 8 2.60 0.67 -0.0155 -0.1
19、119 -0.1157 0.0109 0.1197 0.1378 -0.2324 -0.3351 9 2.60 0.75 -0.0498 -0.1071 -0.0958 0.0328 0.0749 0.0782 -0.1991 -0.2439 10 2.60 0.83 -0.0769 -0.0990 -0.0839 0.0447 0.0302 0.0360 -0.1503 -0.1578 11 2.60 0.92 -0.0995 -0.0879 -0.0784 0.0695 0.0105 0.0089 -0.0778 -0.0699 12 2.60 1.00 -0.1035 -0.0755 -
20、0.4775 0.0504 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 (4)用简化法计算弹性桩的内力和变位由下列公式公式计算得，计算结果见下表；00320020000zxzxzzzzzmzmzzQzQZypyQMxABEIEIIIMAMBBKXzx、 、 ZM、 Q 分别为锚固段桩身任一段截面位移、转角、弯矩、剪力；0、 、 0、 分别为滑面处桩的截面位移、转角、弯矩、剪力；E 混凝土的弹性模量，KN/m;I 桩的截面惯性矩； 桩的变形系数；y z/ xz z Mz（KN/m） Qz（KN） y 0 2.60 0.00 0.000661 -0.0002 4083.04 583.2
21、9 231.19 1 2.60 0.08 0.000456 -0.0002 4357.22 2.32 159.53 最大弯矩处2 2.60 0.17 0.000288 -0.0002 4152.31 -383.49 100.69 3 2.60 0.25 0.000053 -0.0001 2972.90 -717.89 18.40 4 2.60 0.33 -0.000024 -0.0001 2244.54 -771.83 -8.51 最大剪力处5 2.60 0.42 -0.000082 -0.0001 1539.57 -673.42 -28.75 6 2.60 0.50 -0.000164 0.
22、0000 431.53 -410.71 -57.26 7 2.60 0.58 -0.000228 0.0000 0.00 0.00 -79.97 8 2.60 0.67 9 2.60 0.75 10 2.60 0.83 11 2.60 0.92 12 2.60 1.00 (5)抗滑桩桩侧地基应力检算已知抗滑桩受荷段 14m，锚固段 10m，计算换算高度： 12413.9hHm由桩侧向压应力公式： 212()tancoshy，得各点处容许侧应力值，见下表：桩埋深（m) 侧应力 ()kpa容许侧应力 ()kpa附注0 231.19 1492.701 159.53 1604.172 100.69 1715.644 18.40 1938.585 -8.51 2050.046 -28.75 2161.518 -57.26 2384.4510 -79.97 2607.39故可知各点压力均满足要求。
