抗滑桩设计

抗滑桩设计的要求和步骤

抗滑桩设计应满足的要求如下：

(1) 整个滑坡体具有足够的稳定性，即抗滑稳定安全系数满足设计要求值，保证滑体不超过桩顶，不从桩间挤出；

(2) 桩身要有足够的强度和稳定性。桩的断面和配筋合理，能满足桩内应力和桩身变形的要求；

(3) 桩周的地基抗力和滑体的变形在容许范围内；

(4) 抗滑桩的间距、尺寸、埋深等都较适当，保证安全，方便施工，并使工程量最省。

抗滑桩设计计算步骤如下：

(1) 首先弄清滑坡的原因、性质、范围、厚度，分析滑坡的稳定状态、发展趋势； (2) 根据滑坡地质断面及滑动面处岩（土）的抗剪强度指标，计算滑坡推力； (3) 根据地形、地质及施工条件等确定设桩的位置及范围；

(4) 根据滑坡推力大小、地形及地层性质，拟定桩长、锚固深度、桩截面尺寸及桩间距；

(5) 确定桩的计算宽度，并根据滑体的地层性质，选定地基系数；

(6) 根据选定的地基系数及桩的截面形式、尺寸，计算桩的变形系数（ 或 ）及其计算深度（ h或 h），据以判断是按刚性桩还是按弹性桩来设计；

(7) 根据桩底的边界条件采用相应的公式计算桩身各截面的变位，内力及侧壁应力等，并计算确定最大剪力、弯矩及其部位；

(8) 校核地基强度。若桩身作用于地基的弹性应力超过地层容许值或者小于其容许值过多时，则应调整桩的埋深或桩的截面尺寸，或桩的间距，重新计算，直至符合要求为止；

（9) 根据计算的结果，绘制桩身的剪力图和弯矩图； (10) 对于钢筋混凝土桩，还需进行配筋设计。 4.3.2抗滑桩设计的基本假定

作用于抗滑桩的外力包括：滑坡推力、受荷段地层（滑体）抗力、锚固段地层抗力、桩侧摩阻力和粘着力以及桩底应力等。这些力均为分布力。

（1）滑坡推力作用于滑面以上部分的桩背上，可假定与滑面平行。由于还没有完全弄清桩间土拱对滑坡推力的影响，通常是假定每根桩所承受的滑坡推力等于桩距（中至中）范围之内的滑坡推力；

（2) 根据设桩的位置及桩前滑坡体的稳定情况，抗滑桩可分为悬臂式和全埋式两种。受力情况如图（图4-1）所示。当桩前滑坡体不能保持稳定可能滑走的情况下，抗滑桩应按悬臂式桩考虑；而当桩前滑坡体能保持稳定，抗滑桩将按全埋式桩考虑；

地面

地面

已知力滑坡推力 滑坡推力 地基反力滑动面滑动面

悬臂式桩全埋式桩图4-1 抗滑桩受力示意图 （3）埋于滑床中的桩将滑坡推力传递给桩周的岩（土），桩的锚固段前、后岩（土）受力后发生变形，从而产生由此引起的岩（土）抗力作用；

（4）抗滑桩截面大，桩周面积大，桩与地层间的摩阻力、粘着力必然也大，由此产生的平衡弯矩对桩显然有利。但其计算复杂，所以一般不予考虑；

抗滑桩的基底应力，主要是由自重引起的。而桩侧摩阻力、粘着力又换工消了大部分自重。实测资料表明，桩底应力一般相当小，为简化计算，对桩底应力通常也忽略不计。计算略偏安全，而对整个设计影响不大。 4.3.3 1-1′剖面抗滑桩设计

(1)抗滑桩各参数的确定或选取

在滑坡力最大处即边坡1-1′剖面潜在变形区滑面条块21（剩余下滑力828.7KN）附近处设置一排钢筋混凝土抗滑桩，间距为6m，共布置8根抗滑桩。初拟抗滑桩桩身尺寸为b×h=1.5m×2.0m。桩长12m，自由段h1为6m，锚固段h2为6m。采用C30混凝土，查资料得，C30混凝土，Ec?3.00?104N/mm2。

bh31.5?2.03??1m4。 桩的截面惯性矩I?1212桩的钢筋混凝土弹性模量E?0.8Ec?0.8?3.00?107?2.40?107KPa。 桩的计算宽度Bp?1.5?1?2.5m。

1-1剖面滑动面以下为较完整的岩层（泥灰岩），对于较完整的岩层，其地基系数

的选取参考下表（表4-1）：

表4-3 较完整岩层的地基系数Kv值表 饱和极限抗压强饱和极限抗压强Kv值 Kv值 序号 度 序号 度 （kN/m3） （kN/m3） R（kPa） R（kPa） 1 10000 1.0~2.0×105 6 50000 8.0×105 2 15000 2.5×105 7 60000 12.0×105 3 20000 3.0×105 8 80000 15.0~25.0×105 4 30000 4.0×105 9 >80000 25.0~28.0×105 5 40000 6.0×105 注：一般侧向KH为竖向KV的0.6~0.8倍，当岩层为厚层或缺状整体时KH=KV。 剖面处滑面以下是泥灰岩，岩石饱和单轴抗压强度标准值为16.85MPa，根据上表侧向KH可取：KH=2.7×105kN/m3 按K法计算，桩的变形系数 为：

145?2.7?10?2.5??kH?Bp? ??0.28?1??????7???4?2.4?10?1? ?4EI???所以抗滑桩属于刚性桩，所谓刚性桩是指桩的位置发生了偏离，但桩轴线仍保持原有线型，变形是由于桩周土的变形所致。这时，桩犹如刚体一样，仅发生了转动的桩。

桩底边界条件：按自由端考虑。

14（2）外力计算

每根桩的滑坡推力：?r?En?L?828.7?6?4972.2kN，按三角形分布，其

P?Er4972.2??1657.4kN

0.5?h10.5?6桩前被动土压力计算：

抗滑桩自由段长度h1=6m,自由段桩前土为块石土，按勘察报告提高的参数，块石土的c=8.81kPa ψ=15.4O γ=15.4kN/m3

?15.4?2o)=1.66 Kp=tg(45?)=tg(45?222oEp?121?1h1Kp?2ch1Kp??20.5?6.02?1.66?2?8.81?1.66?6?748.75kN/m 22

(3)桩身内力计算 ①剪力

QA?(P-Ep)h1?y1657.4?748.752?y?y?75.72y2 26?2②弯矩

y75.722?y?y?25.24y3 33各截面计算结果见下表（表4-2）： 表4-4 受荷段桩身内力表 0 1 y(m) MA?Qy?2 302.9 201.9 3 681.5 681.5 4 1211.5 1615.4 5 1893.0 3155.0 6 2725.9 5451.8 QA(kN)?75.72y2 MA(kN?m)?25.24y3 0 0 75.7 25.2 (4)锚固段桩侧应力和桩身内力计算 ①滑动面至桩的转动中心的距离

该滑面地基系数随深度为常数，K=A=Kv=Ks=2.7×105kN/m3 滑动面至桩的转动中心的距离为：

y0?h2?3MA?2QAh2?6??3?5451.8?2?2725.9?6???3.6m 3?2MA?QAh2?3??2?5451.8?2725.9?6?②桩的转角

???6?2MA?QAh2?BpAh23?6??2?5451.8?2725.9?6??0.00112rad 532.5?2.7?10?6 ③桩侧应力

??y??A?my??y0?y????2.7?105?105y?3.6?y??0.00112?1088.64?100.8y?112y2??

④最大侧应力位置 令

d?ydy?0，则

22?4y 100.?8 y=0.45m ⑤剪力

Qy?QA?11BpA??y?2y0?y??Bpm??y2?3y0?2y? 26?2725.9?1?2.5?2.7?105?0.00112?y??2?3.6?y? 21??2.5?105?0.00112?y2?2?3.6?2y? 6??126y2?93.4y3?2721.6y?2725.9

dQydy?0，则

93.4y2?252y?2721.6?0

y?3.6m

⑥弯矩

My?MA?QA.y?1Bp??y2?2A?3y0?y??my?2y0?y?? 121?5451.8?2725.8y??2.5?0.00112y22?2.7?105??3?3.6?y??105y?2?3.6?y?12??2 ?23.33y4?42y3?136y0?272.85y?545.81

锚固段桩侧应力、桩身剪力及弯矩计算汇总如下 表4-5 锚固段桩侧应力计算表 y?m? 0 ???Kpa? 1088.64 0.45 1111.32 1 1077.44 1.5 987.84 2 842.24 2.5 640.64 3 383.04 y 3.5 69.44 4 -300.16 4.5 -725.76 5 -1207.16 5.5 -1744.96 6 -2338.56 ?? 表4-6 锚固段桩身剪力计算表 y?m? 0 0.5 1345.28 4 -4198.90 1 -28.30 4.5 -3561.73 1.5 -1324.78 5 -2357.10 2 -2474.10 5.5 -514.97 2.5 -3406.23 6 2034.70 3 -4051.10 Qy?KN? 2725.90 3.6 -4347.15 y?m? Qy?KN?

表4-7 锚固段桩身弯矩计算表 y?m? 0 0.5 6470.91 4 1 6798.93 4.5 1.5 6456.86 5 2 5500.68 5.5 2.5 4021.38 6 3 2144.93 My?KN.m?5451.80 y?m? 3.6 My?KN.m?32.31 -2120.52 -4082.59 -5587.95 -6335.64 -5989.72 根据桩的应力和内力的计算结果，绘出桩的受力图，如下所示：

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