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1、北京交通大學(xué)邊坡支護(hù)課程設(shè)計(jì)土木建筑工程學(xué)院巖土工程系巖石力學(xué)教研室2015-11-25邊坡支護(hù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)任務(wù) 銅(陵)湯(口)高速公路0904(K144+017K144+080段)路塹高邊坡位于安徽省黃山市黃山區(qū)太平湖鎮(zhèn)廣陽鄉(xiāng)境內(nèi)高速公路線路右側(cè),為開挖形成的路塹巖質(zhì)高邊坡,邊坡高約30m,長(zhǎng)63m。為了保證該邊坡的長(zhǎng)期穩(wěn)定和高速公路運(yùn)營(yíng)安全,需要對(duì)該邊坡進(jìn)行加固整治。要求采用預(yù)應(yīng)力錨索與格構(gòu)梁組合方式加固整治,并按建筑邊坡工程設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50330-2013)進(jìn)行設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)資料(1)地形地質(zhì)平面圖和橫剖面圖(見附件一、附件二)(2)邊坡工程地質(zhì)條件與水文地質(zhì)條件 地形地貌
2、與氣象邊坡所在地區(qū)地貌屬皖南低山丘陵,地勢(shì)起伏較大,地面高程90170m,植被發(fā)育,以喬木、灌木為主。工作區(qū)屬北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),具有氣候溫和濕潤(rùn)、雨量充沛、日照充足、無霜期長(zhǎng)、四季分明等特點(diǎn)。區(qū)內(nèi)年平均氣溫為15.416.0,極端最高氣溫42,極端最低氣溫-13.5,七、八月份氣溫最高,月平均氣溫達(dá)2729,一月份氣溫最低,月平均氣溫為2.63.5,年平均無霜期234天。區(qū)內(nèi)雨量充沛,多年平均降水量1673.5mm,最大為2525.7mm,最小為627.9mm,區(qū)內(nèi)平均年蒸發(fā)量為1216.51483.9mm。地層巖性 邊坡及附近出露的地層主要為第四系坡積層(Q4cl+dl),基巖為志留系下統(tǒng)
3、霞鄉(xiāng)組粉砂巖(S1x)。地層巖性由新至老如下: 第四系(Q4 el+dl)坡積層:為含角礫亞粘土,灰黃色,可塑,中密,散體結(jié)構(gòu),主要坡頂及坡腳地帶,坡面厚度小于0.5m,最大厚度5.65m。志留系下統(tǒng)霞鄉(xiāng)組強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖:灰黃色、灰褐色,粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu),層狀構(gòu)造,巖層產(chǎn)狀為295300/4450,節(jié)理裂隙發(fā)育,層厚521m。弱風(fēng)化粉砂巖:灰黃色、灰褐色,粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu),層狀構(gòu)造,巖層產(chǎn)狀為295300/4450,節(jié)理裂隙發(fā)育,層厚516m。微風(fēng)化粉砂巖:青灰色,粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu),層狀構(gòu)造,巖層產(chǎn)狀為295300/4450,節(jié)理發(fā)育。地質(zhì)構(gòu)造高邊坡路段地層呈單斜產(chǎn)出,巖層產(chǎn)狀較穩(wěn)定,為295300/4450,偶
4、夾有規(guī)模較小的層間小撓曲。巖體中結(jié)構(gòu)面發(fā)育,發(fā)育的主要結(jié)構(gòu)面有: 2030/7580的張扭性結(jié)構(gòu)面,平直,貫通,間距2030cm,最大間距為2m,局部呈張開狀,充填少量泥化物,具過水痕跡,為與線路平行的邊坡產(chǎn)生變形的主要依附面;29/4045的扭性結(jié)構(gòu)面;125130/7982的彎張面;180/5565的張扭性結(jié)構(gòu)面;90/70壓扭性結(jié)構(gòu)面;115130/4045的張扭性結(jié)構(gòu)面。其中、兩組結(jié)構(gòu)面是走向與線路平行的邊坡產(chǎn)生崩塌的主要依附面;、是走向垂直線路邊坡產(chǎn)生坍塌的控制面。地震工作區(qū)屬揚(yáng)州銅陵地震帶,黃山區(qū)地震基本烈度為度區(qū)。根據(jù)中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖(GB183062001),本場(chǎng)地的地震動(dòng)
5、峰值加速度為0.05g,相當(dāng)于原地震基本烈度度。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建筑抗震設(shè)計(jì)(GB500112001)的規(guī)定,屬于抗震不利地段,應(yīng)按地震基本烈度提高一度進(jìn)行抗震設(shè)防。邊坡巖體分類按照建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范中的邊坡巖體分類標(biāo)準(zhǔn),904邊坡巖體屬于類巖體。(3)邊坡地形地質(zhì)平面圖(見附件一)、邊坡橫剖面圖(見附件二)(4)邊坡巖體和滑動(dòng)面物理力學(xué)參數(shù)如下: 邊坡巖體為中風(fēng)化粉砂巖,重度為25kN/m3;滑動(dòng)面的粘聚力C為5kPa,摩擦角為28,地基抗力系數(shù)k為150000kN/m3。(5)混凝土的力學(xué)參數(shù)請(qǐng)根據(jù)所確定的混凝土等級(jí)參照有關(guān)規(guī)范查找。(6)鋼絞線、鋼筋的規(guī)格及力學(xué)參數(shù)見課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。(
6、7)計(jì)算中所需的其他材料力學(xué)參數(shù)請(qǐng)參照相關(guān)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)。 三、設(shè)計(jì)要求(1)按照建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范確定邊坡的安全等級(jí)和安全系數(shù);(2)以邊坡中部的橫剖面為代表,采用極限平衡分析方法,計(jì)算開挖后邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù),據(jù)此評(píng)價(jià)該路塹邊坡的穩(wěn)定程度;(3)計(jì)算邊坡的剩余下滑力E和穩(wěn)定邊坡所需的錨固力T;(4)根據(jù)邊坡的高度與長(zhǎng)度、需要提供的錨索力T、滑動(dòng)面的位置和傾角等,初步擬定錨固方案,確定所需的預(yù)應(yīng)力錨索數(shù)量,進(jìn)一步計(jì)算每根錨索需要分擔(dān)的錨固力設(shè)計(jì)值;(5)預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)計(jì)算與設(shè)計(jì),確定錨索的張拉荷載和鎖定荷載;(6)初步擬定格構(gòu)梁的布置方式與梁的幾何尺寸;(7)格構(gòu)梁的結(jié)構(gòu)計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);(8)
7、加固后邊坡的穩(wěn)定性驗(yàn)算;(9)工程量計(jì)算;(10)擬定邊坡加固的施工方法與程序;四、分組及各組設(shè)計(jì)任務(wù) 本次課程設(shè)計(jì)共分7個(gè)小組(分組情況見下表),除了剖面圖中滑動(dòng)面略有區(qū)別外,各個(gè)小組的設(shè)計(jì)內(nèi)容基本相同。每個(gè)小組均包含8名同學(xué),雖然組內(nèi)所有同學(xué)的設(shè)計(jì)內(nèi)容相同,并允許相互討論,但要求每個(gè)同學(xué)應(yīng)獨(dú)立完成,并單獨(dú)提交設(shè)計(jì)成果。小組編號(hào)起始學(xué)號(hào)結(jié)束學(xué)號(hào)剖面圖編號(hào)1113010061223108112122310851223111023122311111223115534122311651223120645122312071223123856122312441223127867122312801227
8、30477五、設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容(1)封面(題目、專業(yè)、年級(jí)、姓名、學(xué)號(hào))(2)目錄(附頁次)(3)設(shè)計(jì)說明書正文應(yīng)包括以下主要內(nèi)容: 1)設(shè)計(jì)任務(wù)及邊坡的性質(zhì)和用途 .2)基本設(shè)計(jì)資料 3)邊坡安全等級(jí)確定與安全系數(shù)的選擇及依據(jù) 4)邊坡穩(wěn)定性分析與穩(wěn)定性評(píng)價(jià) 5)加固方案選擇及依據(jù)分析 6)加固設(shè)計(jì)計(jì)算 7)支擋結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計(jì) 8)預(yù)應(yīng)力張拉值與鎖定值的確定及依據(jù) 9)施工順序與注意事項(xiàng)10)主要工程量計(jì)算(4)設(shè)計(jì)說明書應(yīng)采用計(jì)算機(jī)編寫,并以A4紙打印五、設(shè)計(jì)圖紙要求(1)邊坡加固橫剖面圖(含主要工程量表)(2)錨索結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖(3)格構(gòu)梁構(gòu)造圖(4)圖紙應(yīng)采用A3紙打印附件一:邊坡地形平面圖
9、附件二:邊坡剖面圖邊坡加固課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書一、概述本課程設(shè)計(jì)是深基坑與邊坡課程中邊坡部分教學(xué)的配套實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),目的是為了讓學(xué)生通過設(shè)計(jì)實(shí)踐鞏固課堂所學(xué)知識(shí),熟悉并掌握邊坡常用支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法和要求,培養(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力和分析問題、解決問題的能力,初步掌握邊坡和滑坡治理設(shè)計(jì)的基本方法,為畢業(yè)設(shè)計(jì)和今后從事此類專業(yè)工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。工程中遇到的邊坡類型繁多,地質(zhì)條件復(fù)雜程度差別較大,沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)加固方法可供利用,每一個(gè)具體的邊坡病害整治工程或加固工程都會(huì)涉及到很多方面,因此,需要綜合全面考慮,充分運(yùn)用所學(xué)知識(shí),包括其他相關(guān)課程知識(shí),并發(fā)揮獨(dú)立思考和獨(dú)創(chuàng)精神,提出最合理的加固方法。本設(shè)計(jì)以
10、建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范(GB50330-2013)為依據(jù)。設(shè)計(jì)成果應(yīng)包括:設(shè)計(jì)說明書和施工圖二、邊坡穩(wěn)定性分析2.1 基本規(guī)定(1)下列建筑邊坡應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià):1)選作建筑物場(chǎng)地的自然斜坡;2)由于開挖或填筑形成、需要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算的邊坡;3)施工期出現(xiàn)新的不利因素的邊坡;4)運(yùn)行期條件發(fā)生變化的邊坡。(2)計(jì)算沿結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)的穩(wěn)定性時(shí),應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)面形態(tài)采用平面或折線形滑面。計(jì)算土質(zhì)邊坡、極軟巖邊坡、破碎或極破碎巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性時(shí),可采用圓弧形滑面。(3)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算時(shí),對(duì)基本烈度為7度及7度以上地區(qū)的永久性邊坡應(yīng)進(jìn)行地震工況下邊坡穩(wěn)定性校核。(4)塌滑區(qū)無重要建(構(gòu))筑物的邊坡采用剛體極限平
11、衡法和靜力數(shù)值計(jì)算法計(jì)算穩(wěn)定性時(shí),滑體、條塊或單元的地震作用可簡(jiǎn)化為一個(gè)所用于滑體、條塊或單元重心處、指向坡外(滑動(dòng)方向)的水平靜力,其值應(yīng)按下列公式計(jì)算: (1) (2)式中,Qe,Qei滑體、第i計(jì)算條塊或單元單位寬度地震力(kN/m); G,Gi滑體、第i條塊或計(jì)算單元單位寬度自重含坡頂建(構(gòu))筑物作用(kN/m); W邊坡綜合水平地震系數(shù),由所在地區(qū)地震基本烈度按表1確定。 (5)當(dāng)邊坡可能存在多個(gè)滑動(dòng)面時(shí),對(duì)各個(gè)可能的滑動(dòng)面均應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。水平地震系數(shù) 表1地震基本烈度7度8度9度地震峰值加速度0.10g0.15g0.20g0.30g0.40g綜合水平地震系數(shù)0.0250.038
12、0.0500.0750.1002.2 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(1)除校核工況外,邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)分為穩(wěn)定、基本穩(wěn)定、欠穩(wěn)定和不穩(wěn)定四種狀態(tài),可根據(jù)邊坡穩(wěn)定性系數(shù)按下表確定。邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)劃分 表2邊坡穩(wěn)定性系數(shù)FsFs1.001.00Fs1.051.05FsFst邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)不穩(wěn)定欠穩(wěn)定基本穩(wěn)定穩(wěn)定 (2)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)Fst應(yīng)按下表確定,當(dāng)邊坡穩(wěn)定性系數(shù)小于邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)時(shí)應(yīng)對(duì)邊坡進(jìn)行處理。邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)Fst 表3 邊坡工程安全等級(jí)邊坡類型與工況一級(jí)二級(jí)三級(jí)永久邊坡一般工況1.351.301.25地震工況1.151.101.05臨時(shí)邊坡1.251.201.15 注:1. 地震工況時(shí),安全
13、系數(shù)僅適用于塌滑區(qū)內(nèi)無重要建(構(gòu))筑物的邊坡; 2. 對(duì)地質(zhì)條件很復(fù)雜或破壞后果很嚴(yán)重的邊坡工程,其穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)適當(dāng)提高。 2.3 邊坡穩(wěn)定性分析方法 邊坡穩(wěn)定性分析通常采用較為實(shí)用的極限平衡方法,因此,土質(zhì)邊坡可采用瑞典條分法、畢肖普法進(jìn)行分析。巖質(zhì)邊坡可用單平面、雙平面滑動(dòng)破壞的計(jì)算方法,任意滑面形狀的邊坡,可采用不平衡力傳遞系數(shù)法。具體方法可參見有關(guān)教材或講義。三、錨固工程設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 錨桿設(shè)計(jì)的基本原則(1)設(shè)計(jì)錨桿的使用壽命應(yīng)不小于邊坡或被服務(wù)建筑物的正常使用年限,一般使用期限在兩年以內(nèi)的工程錨桿應(yīng)按臨時(shí)錨桿設(shè)計(jì),使用期限在兩年以上的錨桿應(yīng)按永久性錨桿進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于永久性錨桿的錨
14、固段不應(yīng)設(shè)在有機(jī)質(zhì)土、液限大于50或相對(duì)密度小于0.3的土層中。(2)當(dāng)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形量容許值要求較高、或巖層邊坡施工期穩(wěn)定性較差、或土層錨固性能較差、或采用了鋼絞線和精軋鋼筋時(shí),宜采用預(yù)應(yīng)力錨桿。但預(yù)應(yīng)力作用對(duì)支承結(jié)構(gòu)的加載影響、對(duì)錨固地層的牽引作用以及相鄰構(gòu)筑物的不利影響應(yīng)控制在安全范圍之內(nèi)。(3)設(shè)計(jì)的錨桿必須達(dá)到所設(shè)計(jì)的錨固力要求,防止邊坡滑動(dòng)剪斷錨桿,錨桿選用的鋼筋或鋼絞線必須滿足有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn),特別是預(yù)應(yīng)力鋼絞線,必須保障鋼筋或鋼絞線有效防腐,以避免銹蝕導(dǎo)致材料強(qiáng)度降低。3.2 錨桿的設(shè)計(jì)程序?qū)吰洛^桿加固設(shè)計(jì)首先必須對(duì)邊坡工程地質(zhì)調(diào)查,在掌握地質(zhì)情況的基礎(chǔ)上,對(duì)邊坡的破壞方式進(jìn)行判
15、斷,并分析采用錨桿方案的可行性和經(jīng)濟(jì)性,如果采用錨桿方案可行,開始計(jì)算邊坡作用在支擋結(jié)構(gòu)物上的側(cè)壓力,根據(jù)側(cè)壓力的大小和邊坡實(shí)際情況選擇合理的錨桿型式,并確定錨桿數(shù)量、布置形式、承載力設(shè)計(jì)值。根據(jù)承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算錨筋截面、選擇錨筋材料和數(shù)量,計(jì)算錨固段長(zhǎng)度。如果采用預(yù)應(yīng)力錨桿還要確定預(yù)應(yīng)力張拉值和鎖定值,最后進(jìn)行外錨頭和防腐構(gòu)造設(shè)計(jì)并給出施工建議、試驗(yàn)、驗(yàn)收和監(jiān)測(cè)要求。在邊坡錨桿加固中要選擇合理的錨桿型式,必須結(jié)合被加固邊坡的具體情況,根據(jù)錨固段所處的地層類型、工程特征、錨桿承載力的大小、錨桿材料、長(zhǎng)度、施工工藝等條件綜合考慮進(jìn)行選擇。表4給出了土層、巖層中的預(yù)應(yīng)力和非預(yù)應(yīng)力常用錨桿類型的有關(guān)
16、參數(shù),可供邊坡錨桿加固選型使用。常用邊坡錨桿型式 表4錨桿類別錨筋選料承載力(kN)錨桿長(zhǎng)度應(yīng)力狀態(tài)注漿方式錨固體形式適用條件土層錨桿鋼筋(、級(jí))45010m預(yù)應(yīng)力壓力灌漿二次高壓灌漿連續(xù)球型、擴(kuò)孔型土層錨固性較差;邊坡允許變性值小鋼絞線600160010m預(yù)應(yīng)力同上同上同上巖層錨桿鋼筋(、級(jí))45010m預(yù)應(yīng)力常壓灌漿壓力灌漿圓柱型邊坡穩(wěn)定性交差鋼絞線600200010m預(yù)應(yīng)力常壓灌漿壓力灌漿圓柱型同上3.3 錨桿的布設(shè)要求錨桿的布置原則上應(yīng)根據(jù)實(shí)際地層情況以及錨桿與其他支擋結(jié)構(gòu)聯(lián)合使用的具體情況確定,一般有如下基本要求:(1)錨索間距應(yīng)以所設(shè)計(jì)的錨固力能對(duì)邊坡提供最大的張拉力為標(biāo)準(zhǔn),一般情
17、況下,錨桿水平與垂直間距宜采用36m,不得小于1.5m,以免群錨效應(yīng)發(fā)生而降低錨固力。(2)錨桿上覆地層厚度應(yīng)不小于5m,以避開車輛反復(fù)荷載的影響,也避免由于采用高壓注漿使上覆土層隆起。(3)錨固段與相鄰基礎(chǔ)或地下設(shè)施的距離應(yīng)小于3m。(4)在施工中應(yīng)考慮施工偏差而造成錨索的相互影響。(5)錨桿的鉆孔直徑除必須滿足錨桿的拉力設(shè)計(jì)值外,鉆孔內(nèi)的預(yù)應(yīng)力鋼絞線面積應(yīng)不超過鉆孔面積的15。(6)錨桿的傾角宜避開與水平向成-10+10的范圍,10范圍內(nèi)錨桿的注漿應(yīng)采取保證漿液灌注密實(shí)的措施。(7)原則上預(yù)應(yīng)力錨桿安設(shè)角度宜采用最優(yōu)錨固角,實(shí)際采用的安設(shè)角度可根據(jù)潛在滑動(dòng)體的實(shí)際情況和施工條件調(diào)整。最優(yōu)錨
18、固角可按下式計(jì)算。 (1)式中,最優(yōu)錨固角,為預(yù)應(yīng)力錨桿與水平面之間的夾角(正值為仰角,負(fù)值為俯角);滑動(dòng)面(軟弱結(jié)構(gòu)面)的傾角; 滑動(dòng)面的摩擦角。3.4 錨桿錨固設(shè)計(jì)荷載的計(jì)算對(duì)于用于滑坡治理的錨桿,錨桿錨固設(shè)計(jì)荷載的確定應(yīng)根據(jù)邊坡的推力大小和支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型綜合確定。先計(jì)算邊坡的不平衡推力或側(cè)壓力,然后根據(jù)錨桿的布置形式計(jì)算該邊坡要達(dá)到穩(wěn)定需要錨桿提供的加固力。根據(jù)加固力和錨桿數(shù)量便可確定出每根錨桿平均承擔(dān)的錨固荷載大小,該荷載的大小作為錨筋截面計(jì)算和錨固體設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。(1)單一滑面破壞邊坡使邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)達(dá)到許用值時(shí)所需施加的錨固力用下式計(jì)算: (2)式中,T作用于邊坡滑體上的由錨索
19、提供的加固力; 作用在滑塊底面上的水的浮托力;張拉裂縫中的水壓力; 錨桿與水平面之間的夾角;L滑動(dòng)面的長(zhǎng)度;F邊坡的安全系數(shù)。 圖1 邊坡平面破壞受力分析 圖2 邊坡雙畫面滑動(dòng)的受力分析(2)雙滑面破壞邊坡邊坡達(dá)到許用安全系數(shù)值時(shí)所需的加固力為: (3)式中,分別為滑塊1和滑塊2的自重;,分別為滑塊1和滑塊2的水壓力;,分別為滑塊1和滑塊2的粘聚力;,分別為滑塊l和滑塊2的摩擦角;,分別為滑塊1和滑塊2的滑面長(zhǎng)度;,分別為滑塊1和滑塊2的滑面傾角。(3)多滑面破壞邊坡多滑面破壞邊坡的穩(wěn)定分析比較復(fù)雜,如前面所述,目前工程上大都采用傳遞系數(shù)法近似確定邊坡的穩(wěn)定性。當(dāng)計(jì)算出的最底部滑塊的不平衡推力
20、大于零時(shí),說明邊坡的穩(wěn)定性不能保證。若采用預(yù)應(yīng)力錨桿(索)加固滑坡時(shí),錨桿應(yīng)提供的錨固力可以近似地按照邊坡的平衡條件用下式確定。 (4)式中,E 滑坡推力,計(jì)算推力時(shí)應(yīng)考慮一定的安全儲(chǔ)備; 錨索與滑動(dòng)面相交處滑動(dòng)面傾角; 滑動(dòng)面內(nèi)摩擦角; 錨索與水平面的夾角,以下傾為宜,不易大于45,一般為1530。3.5 錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值的確定式(2)、式(3)、式(4)計(jì)算得到的是每延米邊坡所需的加固力,該加固力為一個(gè)橫剖面上錨桿的設(shè)計(jì)總錨固力。根據(jù)邊坡的規(guī)模進(jìn)行錨桿的布置,確定出錨桿的水平間距和豎向間距后,即可計(jì)算出整個(gè)邊坡加固所需的錨桿數(shù)量。這樣就可以用下式計(jì)算單根錨桿所需提供的設(shè)計(jì)錨固力N。 (5
21、)式中,N單根錨桿的軸向設(shè)計(jì)錨固力; L邊坡的長(zhǎng)度; 錨桿的總根數(shù)。設(shè)計(jì)錨固力N應(yīng)小于容許錨固力,即。鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(TB10025-2001)中規(guī)定,對(duì)于錨固鋼材容許荷載應(yīng)滿足表5要求。錨固鋼材容許荷載 表5項(xiàng)目永久性錨固臨時(shí)性錨固設(shè)計(jì)荷載作用時(shí)或0.75或0.8張拉預(yù)應(yīng)力時(shí)或0.85或0.85預(yù)應(yīng)力鎖定時(shí)或0.9或0.9注:Pu為極限張拉荷載(kN),Py為屈服荷載(kN)。3.6 錨桿錨筋的設(shè)計(jì)在確定出錨桿軸向設(shè)計(jì)荷載后,需要對(duì)錨桿進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的第一步就是根據(jù)錨桿軸向設(shè)計(jì)荷載計(jì)算錨桿的錨筋截面,并選擇合理的鋼筋或鋼絞線配置錨筋;在配置錨筋后可由錨筋的實(shí)際面積和錨筋的抗
22、拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算出錨桿承載力設(shè)計(jì)值,然后方能進(jìn)行錨桿體和錨固體的設(shè)計(jì)計(jì)算。(1)錨桿錨筋的截面積計(jì)算錨桿要達(dá)到設(shè)計(jì)荷載Nak所需的錨筋截面需滿足以下公式的要求:普通錨筋錨桿: (6)預(yù)應(yīng)力錨索錨桿: (7)式中,Nak相應(yīng)于作用的標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)錨桿所受軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值; As錨桿鋼筋或預(yù)應(yīng)力錨索截面面積; fy,fpy普通鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼絞線的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值; Kb錨桿桿體抗拉安全系數(shù),應(yīng)按表6取值。錨桿桿體抗拉安全系數(shù) 表6邊坡工程安全等級(jí)安全系數(shù)臨時(shí)性錨桿永久性錨桿一級(jí)1.82.2二級(jí)1.62.0三級(jí)1.41.8(2)錨筋的選用根據(jù)錨筋截面計(jì)算值,對(duì)錨桿進(jìn)行錨筋的配置,要求實(shí)際的錨筋配置截面面積大
23、于所需的截面面積。配筋的選材應(yīng)根據(jù)錨固工程的作用、錨桿承載力、錨桿的長(zhǎng)度、數(shù)量以及現(xiàn)場(chǎng)提供的施加應(yīng)力和鎖定設(shè)備等因數(shù)綜合考慮。對(duì)于棒式錨桿,都采用鋼筋做錨筋。如果是普通非預(yù)應(yīng)力錨桿,由于設(shè)計(jì)軸向力一般小于450kN,長(zhǎng)度最長(zhǎng)不超過20m,因此,錨筋一般選用普通熱軋鋼筋;如果是預(yù)應(yīng)力錨桿可選用預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋。預(yù)應(yīng)力材料可分為金屬材料和復(fù)合型材料。金屬材料是目前國內(nèi)廣泛應(yīng)用的材料,它包括高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線、精軋螺紋鋼筋等,其中尤其以高強(qiáng)度低松馳鋼絞線應(yīng)用量最多、最廣泛。復(fù)合型材料是預(yù)應(yīng)力金屬高強(qiáng)材料經(jīng)深加工后的產(chǎn)品,包括無粘結(jié)筋、環(huán)氧涂層鋼絞線、鋼絲等,其中無粘結(jié)筋應(yīng)用量逐年增加。 對(duì)于長(zhǎng)度較長(zhǎng)、錨
24、固力較大的預(yù)應(yīng)力錨桿應(yīng)優(yōu)先選用鋼絞線、高強(qiáng)鋼絲,這樣不但可以降低錨桿的用鋼量,最大限度地減少鉆孔和施加預(yù)應(yīng)力的工作量,還可以減少預(yù)應(yīng)力的損失。因?yàn)殇摻g線的屈服應(yīng)力一般是普通鋼筋的近7倍,如果假定鋼材的彈性模量相同,它們達(dá)到屈服點(diǎn)的延伸率鋼絞線是鋼筋的7倍。換言之,在同等地層徐變量的條件下,采用鋼絞線的錨桿的預(yù)應(yīng)力損失僅為普通鋼筋的1/7。鋼絞線、預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋以及普通螺紋鋼筋規(guī)格參數(shù)如表7、表8、表9所示。 鋼絞線抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm2) 表7種類直徑(mm)抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(fpy)屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(fpyk)極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(fptk)13三股8.612201410172010.81
25、3201670186012.913901760196017七股9.512201540172012.713201670186015.213901760196017.812201590172021.6132016701860 預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm2) 表8種類直徑(mm)符號(hào)抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(fpy)屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(fpyk)極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(fptk)預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋18,25,32,40,50PSB785650785980PSB9307709301030PSB108090010801230 普通螺紋鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm2) 表9種類直徑(mm)抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值
26、(fpy)屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(fpyk)極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(fptk)熱軋鋼筋HRB335HRBF335650300335455HRB400HRBF400RRB400650360400540HRB500HRBF5006504355006303.7 錨固體設(shè)計(jì)為達(dá)到錨固力標(biāo)準(zhǔn)值,圓柱形錨桿錨固體與巖土層間的接觸長(zhǎng)度,即錨固體長(zhǎng)度應(yīng)滿足下式的要求: (8)式中,La錨固體長(zhǎng)度;K 錨桿錨固體抗拔安全系數(shù),按表10取值;D 錨桿錨固體(即鉆孔)直徑;frbk錨固體表面與周圍巖土體之間的極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,它與鉆孔方法、巖土性質(zhì)、滲透性、抗剪強(qiáng)度、錨桿上覆地層厚度、注漿壓力等因素有關(guān),工程上一般由試驗(yàn)確定。無
27、試驗(yàn)資料時(shí)也可參照表11推薦值選用。 巖土錨桿錨固體抗拉安全系數(shù) 表10邊坡工程安全等級(jí)安全系數(shù)臨時(shí)性錨桿永久性錨桿一級(jí)2.02.6二級(jí)1.82.4三級(jí)1.62.2 土體與錨固體間的極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 表11巖土種類巖土的狀態(tài)frbk(kPa)粘性土軟 塑2040可 塑4050硬 塑5065堅(jiān) 硬65100砂土稍密100140中密140200密實(shí)200280碎石土稍 密120160中 密160220密 實(shí)220300巖石極軟巖270360軟巖360760較軟巖7601200較硬巖12001800硬巖18002600 注: 適用于注漿強(qiáng)度等級(jí)為M30。以上是按錨桿錨固體與地層粘結(jié)強(qiáng)度來確定錨固力
28、和設(shè)計(jì)有效錨固長(zhǎng)度。然而,錨桿桿體與錨固體材料之間的錨固力一般高于錨固體與土層間的錨固力,因此土層錨桿錨固段長(zhǎng)度計(jì)算結(jié)果一般均為式(8)。極軟巖和軟質(zhì)巖中的錨固破壞一般發(fā)生于錨固體與巖層間,硬質(zhì)巖中的錨固端破壞可發(fā)生在錨桿桿體與錨固體材料之間,因此巖石錨桿錨固段長(zhǎng)度應(yīng)分別按式(8)和下式計(jì)算,取其中大值。 (9)式中,d錨筋直徑;n 桿體(鋼筋、鋼絞線)根數(shù);fb鋼筋與錨固砂漿間的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,其值取決于鋼桿表面形狀和水泥砂漿的粘結(jié)和抗剪強(qiáng)度,一般應(yīng)由試驗(yàn)確定。當(dāng)缺乏試驗(yàn)資料時(shí)可按表12取值。 鋼筋、鋼絞線與砂漿之間的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa) 表12錨桿類型水泥漿或水泥砂漿強(qiáng)度等級(jí)M25M3
29、0M35水泥砂漿與螺紋鋼筋間的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2.102.402.70水泥砂漿與鋼絞線、高強(qiáng)鋼絲間的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2.752.953.40 注: 1 當(dāng)采用二根鋼筋點(diǎn)焊成束的做法時(shí),粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)乘以0.85折減系數(shù); 2 當(dāng)采用三根鋼筋點(diǎn)焊成束的做法時(shí),粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)乘0.7折減系數(shù); 3 成束鋼筋的根數(shù)不應(yīng)超過3根,鋼筋截面總面積不應(yīng)超過錨孔面積的20%。當(dāng)錨固段鋼筋和注漿材料采用特殊設(shè)計(jì),并經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證錨固效果良好時(shí),可適當(dāng)增加錨桿鋼筋用量。 永久型錨桿抗震驗(yàn)算時(shí),其安全系數(shù)應(yīng)按0.8折減。我國建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范根據(jù)大量錨桿試驗(yàn)結(jié)果及錨固段設(shè)計(jì)安全度及構(gòu)造需要,規(guī)定錨固段的設(shè)計(jì)計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)滿足以下要
30、求:(1) 錨桿錨固段長(zhǎng)度應(yīng)按式(8)、式(9)計(jì)算,并取其中大值。同時(shí),土層錨桿的錨固段長(zhǎng)度不應(yīng)小于4m,并不宜大于10m;巖石錨桿的錨固段長(zhǎng)度不應(yīng)小于3m,且不宜大于45D和6.5m;預(yù)應(yīng)力錨索不宜大于55D和8m.(2) 位于軟質(zhì)巖中的預(yù)應(yīng)力錨索,可根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定最大錨固長(zhǎng)度。(3) 當(dāng)計(jì)算錨固段長(zhǎng)度超過構(gòu)造要求長(zhǎng)度時(shí),應(yīng)采取改善錨固段巖土體質(zhì)量、壓力灌漿、擴(kuò)大錨固段直徑、采用荷載分散型錨桿等,提高錨桿承載能力。錨桿總長(zhǎng)度為錨固段、自由段及外錨頭的長(zhǎng)度之和。錨桿自由段(張拉段)長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)錨桿與滑裂面和邊坡坡面的交點(diǎn)的距離而定,為了有利于被錨固地層的穩(wěn)定性和錨固可靠性,錨桿自由段長(zhǎng)度應(yīng)為
31、外錨頭到潛在滑裂面的長(zhǎng)度;預(yù)應(yīng)力錨桿自由段長(zhǎng)度應(yīng)不小于5.0m,且應(yīng)超過潛在滑裂面1.5m。3.8 錨桿的構(gòu)造設(shè)計(jì)1.錨孔錨桿的鉆孔直徑應(yīng)保證:鉆孔內(nèi)的錨桿鋼筋面積不超過鉆孔面積的20%;鉆孔內(nèi)的錨桿鋼筋保護(hù)層厚度,對(duì)永久性錨桿不應(yīng)小于25mm,對(duì)臨時(shí)性錨桿不應(yīng)小于15mm。 錨孔的傾角宜采用1035,并應(yīng)避免對(duì)相鄰構(gòu)筑物產(chǎn)生不利影響。2.對(duì)中支架對(duì)中支架是保證張拉段的錨索束體在孔中居中,從而使錨索體可被一定厚度的注漿體覆蓋。在設(shè)置對(duì)中支架時(shí)要符合下述要求:(l)所有錨索均應(yīng)沿錨索張拉段全長(zhǎng)設(shè)置對(duì)中支架;(2)對(duì)中支架應(yīng)保證其所在位置處錨索束體的注漿體覆蓋層厚度不小于10mm,永久工程不宜小于
32、20mm;(3)波紋管內(nèi)對(duì)中支架應(yīng)保證其所在位置處錨索束體的注漿體覆蓋層厚度不小于5mm;(4)對(duì)中支架的間距一般根據(jù)錨索組裝后的剛度確定,應(yīng)確保兩相鄰對(duì)中支架中點(diǎn)處錨索體或波紋管的注漿體覆蓋層厚度不小于5mm;(5)軟弱地層中的對(duì)中支架應(yīng)避免陷入孔壁地層中,其接觸面積應(yīng)相應(yīng)擴(kuò)大。3. 隔離支架設(shè)置隔離支架的作用是使錨固段的各根鋼絞線相互分離,并使錨索體居中,隔離支架的設(shè)置要符合下述要求:(l)所有鋼絞線組成的錨索體,在錨固段均應(yīng)使用隔離支架;(2)隔離支架應(yīng)在保證其有效工作的同時(shí),確保注漿體能順利通過;(3)隔離支架應(yīng)具有足夠的剛度,當(dāng)錨索受力時(shí)不允許產(chǎn)生過大變形;(4)隔離支架應(yīng)能使鋼絞線
33、可靠分離,使每股鋼絞線之間的凈距應(yīng)大于5mm,且使隔離支架處錨索體的注漿體厚度大于10mm;(5)每根錨索的錨固段最少應(yīng)安裝3個(gè)隔離支架,其間距一般由現(xiàn)場(chǎng)組裝情況確定。4. 錨頭設(shè)計(jì)錨頭的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和形狀尺寸應(yīng)根據(jù)錨桿的設(shè)計(jì)荷載、地層條件、支擋結(jié)構(gòu)和施工條件而定,并保證有足夠的強(qiáng)度和剛度,不得產(chǎn)生有害的變形,有效地保持錨桿預(yù)應(yīng)力值的恒定。錨桿頭部一般由臺(tái)座、承壓板及緊固器三部分組成(圖3、圖4、圖5)。臺(tái)座通常由鋼筋混凝土或鋼板組成,其中放置承壓板的外表面必須設(shè)計(jì)成與錨桿垂直。承壓板需用高強(qiáng)度鋼板制成,不至因錨桿預(yù)拉應(yīng)力而使之變形過大,導(dǎo)致臺(tái)座表面不均勻受力而發(fā)生破壞。緊固器又稱為錨具,對(duì)于預(yù)應(yīng)
34、力鋼筋的錨具普遍使用的是螺母。螺母的尺寸應(yīng)根據(jù)鋼筋的直徑、螺紋規(guī)格和預(yù)應(yīng)力大小來確定。對(duì)于鋼鉸線錨具,國內(nèi)常用的有JM(夾片式錨具體系)系列、QM(直開縫三片式群錨體系)系列、OVM(直開縫二片式群錨體系)系列,根據(jù)使用鋼鉸線根數(shù)的多少可分為4孔、7孔、9孔、12孔、15孔等不同型式。部分OVM錨具基本參數(shù)見表13,供設(shè)計(jì)時(shí)參考。圖3 錨桿頭部結(jié)構(gòu)示意圖((a) 鋼筋混凝土,(b) 鋼板)圖4 大噸位錨索外錨頭曲型結(jié)構(gòu)圖 圖5 小噸位錨索外錨頭典型結(jié)構(gòu)1錨索孔壁;2孔口管;3墩座;4自由段注漿管; a)鋼筋混凝土制作; b)鋼板制作5排氣管;6墩座二期混凝土;7束體;8錨板;9墊板;10承力鋼
35、筋網(wǎng)圖6 混凝土墩最小厚度OVM錨具的基本參數(shù) 表13OVM錨具鋼絞線直徑(mm)鋼絞線根數(shù)錨墊板(mm)邊長(zhǎng)厚度內(nèi)徑錨板(mm)直徑厚度波紋管(mm)外徑內(nèi)徑OVM15-6、715.215.76根、7根210160108135607770OVM15-1215.215.712根270210140175709790OVM15-1915.215.719根210250174217901071005. 預(yù)應(yīng)力錨桿的張拉與鎖定荷載對(duì)于錨桿,原則上可按錨桿設(shè)計(jì)軸向力(工作荷載)作為預(yù)應(yīng)力值加以鎖定,但鎖定荷載應(yīng)視錨桿的使用目的和地層性狀而加以調(diào)整。(1)錨桿張拉宜在錨固體強(qiáng)度大于20MPa并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的
36、80%后進(jìn)行。(2)錨桿張拉順序應(yīng)避免相近錨桿相互影響。(3)錨桿張拉控制應(yīng)力不宜超過0.65倍鋼筋或鋼絞線的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。(4)錨桿進(jìn)行正式張拉之前,應(yīng)取0.10倍0.20倍錨桿軸向拉力值,對(duì)錨桿預(yù)張拉1次2次,使其各部位的接觸緊密和桿體完全平直。(5)宜進(jìn)行錨桿設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力值1.05倍1.10倍的超張拉,預(yù)應(yīng)力保留值應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求;對(duì)地層及被錨固結(jié)構(gòu)位移控制要求較高的工程,預(yù)應(yīng)力錨桿的鎖定值宜為錨桿軸向拉力特征值;對(duì)容許地層及被錨固結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定變形的工程,預(yù)應(yīng)力錨桿的鎖定值宜為錨桿設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力值的0.75倍0.90倍。(6)邊坡坡體有明顯蠕變且預(yù)應(yīng)力錨桿與抗滑樁相結(jié)合,或因坡體地層松散引起的變形
37、過大時(shí),應(yīng)由張拉試驗(yàn)確定鎖定荷載。通常這種情況下將鎖定荷載取為設(shè)計(jì)錨固力的50%80%。(7)當(dāng)邊坡具有崩滑性時(shí),鎖定荷載可取為設(shè)計(jì)錨固力的3070。(8)當(dāng)錨固地層有明顯的徐變時(shí),可將錨桿張拉到設(shè)計(jì)拉力值的1.21.3倍,然后再退到設(shè)計(jì)錨固力進(jìn)行鎖定,這樣可以減少地層的徐變量引起的預(yù)應(yīng)力損失。四、格構(gòu)加固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)格構(gòu)加固技術(shù)是利用漿砌塊石、現(xiàn)澆鋼筋混凝土或預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土進(jìn)行邊坡坡面防護(hù),并利用錨桿或錨索加以固定的一種邊坡加固技術(shù)。格構(gòu)技術(shù)一般與公路環(huán)境美化相結(jié)合,利用框格護(hù)坡,同時(shí)在框格之內(nèi)種植花草可以達(dá)到極其美觀的效果。圖7 預(yù)應(yīng)力錨索與格構(gòu)梁加固系統(tǒng)示意圖格構(gòu)的主要作用是將邊坡坡體的剩
38、余下滑力或土壓力、巖石壓力分配給格構(gòu)結(jié)點(diǎn)處的錨桿或錨索,然后通過錨索傳遞給穩(wěn)定地層,從而使邊坡坡體在由錨桿或錨索提供的錨固力的作用下處于穩(wěn)定狀態(tài)。格構(gòu)僅僅是一種傳力結(jié)構(gòu),而加固的抗滑力主要由格構(gòu)結(jié)點(diǎn)處的錨桿或錨索提供(見圖7)。格構(gòu)加固技術(shù)特別適用于坡度較陡、坡體巖土均勻且較堅(jiān)硬的公路邊坡或公路滑坡。但應(yīng)當(dāng)注意,對(duì)于不同穩(wěn)定性的邊坡應(yīng)采用不同的格構(gòu)形式和錨固形式的組合進(jìn)行加固或坡面防護(hù)。例如,當(dāng)邊坡定性好,但因前緣表層開挖失穩(wěn)出現(xiàn)塌滑時(shí),可采用漿砌塊石格構(gòu)護(hù)坡,并用錨桿錨固;如果邊坡穩(wěn)定性差,可用現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)加錨桿(索)進(jìn)行加固;而對(duì)于穩(wěn)定性差、下滑力大的滑坡,可用現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)加預(yù)
39、應(yīng)力錨桿(索)進(jìn)行加固;所有這些錨桿(索)都必須穿過滑動(dòng)面并使錨固段位于穩(wěn)定可靠的地層中,方能起到阻滑的作用。4.1 格構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式及布置根據(jù)格構(gòu)采用的材料不同,格構(gòu)可分為漿砌塊石格構(gòu)、現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)和預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土格構(gòu)(又稱PC格構(gòu))。目前我國在邊坡工程中主要使用漿砌塊石和現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu),格構(gòu)的常用型式有:(l)方型:指順邊坡傾向和沿邊坡走向設(shè)置方格狀格構(gòu)。格構(gòu)水平間距對(duì)于漿砌塊石格構(gòu)應(yīng)小于3.0m,對(duì)于現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)應(yīng)小于5.0m。(2)菱型:沿平整邊坡坡面斜向設(shè)置格構(gòu)。格構(gòu)間距對(duì)于漿砌塊石格構(gòu)應(yīng)小于3.0m,對(duì)于現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)應(yīng)小于5.0m。(3)人字型:按順邊坡傾向設(shè)
40、置漿砌塊石條帶,沿條帶之間向上設(shè)置人字型漿砌塊石拱或鋼筋混凝土。格構(gòu)橫向或水平間距對(duì)于漿砌塊石格構(gòu)應(yīng)小于3.0m,對(duì)于現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)應(yīng)小于4.5m。(4)弧型:按順邊坡傾向設(shè)置漿砌塊石或鋼筋混凝土條帶,沿條帶之間向上設(shè)置弧型漿砌塊石拱或鋼筋混凝土。格構(gòu)橫向或水平間距對(duì)于漿砌塊石格構(gòu)應(yīng)小于3.0m,對(duì)于現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)應(yīng)小于4.5m。4.2 格構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算在預(yù)應(yīng)力與框架梁的復(fù)合結(jié)構(gòu)中,框架梁除表層固坡作用外,還有傳力作用??蚣芰浩鸬藉^墩的作用,由于框架梁與坡面的有效接觸面積大,坡體在錨索作用下的變形得到限制。因此,預(yù)應(yīng)力錨索框架梁的內(nèi)力計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮錨索對(duì)框架梁的影響。對(duì)于采用格構(gòu)加固
41、的高陡邊坡設(shè)計(jì),首要的問題是計(jì)算錨固荷載。通常情況下,計(jì)算錨固荷載應(yīng)根據(jù)邊坡的破壞類型確定計(jì)算方法。對(duì)于具有連續(xù)的潛在滑動(dòng)面的邊坡,可采用前述的錨桿加固力的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。1.格構(gòu)梁上錨索力的拆分對(duì)格構(gòu)梁,按縱、橫梁之間為鉸支連接的假設(shè),將框架“拆解”分開,拆分為縱梁和橫梁?jiǎn)为?dú)進(jìn)行受力分析,將錨索作用力在節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行縱、橫兩方向的一次分配,為簡(jiǎn)單起見,不考慮節(jié)點(diǎn)處存在的微小轉(zhuǎn)角和相鄰荷載傳遞影響。錨索力的分配必須滿足變形協(xié)調(diào)條件和靜力平衡條件。根據(jù)以上的假設(shè)與方法,錨索力在節(jié)點(diǎn)上沿橫梁、縱梁的分配計(jì)算公式分別為: 中間節(jié)點(diǎn) (10)邊節(jié)點(diǎn) (11) 式中,Pi作用在第i個(gè)結(jié)點(diǎn)上的垂直于坡面方向
42、上的錨索分力(kN);Pix,PiyPi在結(jié)點(diǎn)處分配給橫、縱梁上的分力(kN);bx,by橫、縱方向的梁寬(m);Sx,Sy橫、縱梁的彈性特征長(zhǎng)度(m),;EIx,EIy縱,橫梁的剛度(kNm2);k地基反力系數(shù)(kNm-3);若節(jié)點(diǎn)沿x、y方向均有外伸相似長(zhǎng)度的懸臂梁段,則荷載分配公式亦與中間結(jié)點(diǎn)相同。 圖10 格構(gòu)梁的3種節(jié)點(diǎn)類型示意圖2. 格構(gòu)梁內(nèi)力計(jì)算格構(gòu)梁的內(nèi)力在不同的工作階段并不相同,計(jì)算時(shí)應(yīng)分別按照張拉階段和正常工作階段分別計(jì)算其內(nèi)力,并按最不利原則進(jìn)行格構(gòu)梁的配筋。(1)張拉階段地梁內(nèi)力計(jì)算為簡(jiǎn)化分析,考慮最大外荷作用,采用張拉剛剛完成的時(shí)刻進(jìn)行分析。以縱梁上作用3孔錨索為例,此時(shí)地梁上的外力為:錨索張拉力Pi,梁下巖土體反力px,地梁自重G以及坡面摩擦力T,如
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