西南交大路基及支挡结构课程设计
课程名称:铁路路基及支挡结构
设计题目: 抗滑桩设计计算 专 业: 年 级: 2011级 姓 名: 学 号: 设计成绩:
指导教师 (签章)
西南交通大学峨眉校区2014 年 6 月
设 计 任 务 书
专 业 铁道工程 姓 名 学 号
开题日期:2014 年 5 月 14 日 完成日期:2014 年 6月19 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;
2.通过实际操作,了解滑坡稳定性分析及其整治; 3.能运用所学路基及支挡结构、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。 (参考) 二、设计的内容及要求
1.绘制滑坡主轴断面图及滑坡稳定性分析; 2.常见的滑坡治理措施; 3.通过比选确定应选择何种加固方案; 4.抗滑桩尺寸拟定、桩型选择; 5.抗滑桩的作用力计算; 6.抗滑桩桩身内力、变位计算; 7.抗滑桩地基强度校核;
8. 绘制滑坡推力曲线图、桩身内力变位图等。 三、指导教师评语
四、成 绩 指导教师 (签章)
年 月 日
目录
一、设计目的 . ....................................................... 3 二、设计内容 . ....................................................... 3 三、设计资料 . ....................................................... 3 四、设计及计算要求 . ................................................. 3 五、参考《路基及支挡结构》教材第一章算例1-1~1-5 .................. 4 六.计算桩受荷段所受作用力 . ......................................... 4 6.1判断滑坡稳定性 .................................................. 4 6.2计算桩的刚度 .................................................... 5 6.3外力计算 ........................................................ 5 七.桩的锚固段受力计算 . ............................................. 7 7.1滑面到旋转中心的距离 ............................................ 7 7.2桩的转角 ...................................................... 7 7.3桩侧抗力(水平抗力) ............................................ 7 7.4侧向抗力最大点位置 .............................................. 7 7.5桩身各点的剪力 .................................................. 7 7.6桩身各点的弯矩 .................................................. 7 八.地基应力的检算 . ................................................. 8 九.附图 . ........................................................... 8
一、设计目的
本课程设计的目的是使学生能综合应用《铁路路基及支挡结构》课程所学知识,并熟悉路基支挡结构设计的基本过程。
二、设计内容
1. 滑坡稳定性分析;2. 滑坡的治理(抗滑桩);
三、设计资料
见PPT
四、设计及计算要求
1. 绘制滑坡主轴断面图;
2. 滑坡稳定性分析,并绘制滑坡推力曲线图; 3. 选择滑坡治理措施;
4. 抗滑桩的布置、拟定断面尺寸、桩型选择等; 5. 桩上作用力计算;
6. 抗滑桩内力、变位及抗力的检算; 7. 地基强度校核;
8. 绘制主轴断面及滑坡推力曲线图、桩身外力图、桩身内力变位及抗力图等。 9. 应交文件:
说明书、计算单及附图、附表并装订成册。
附:课程设计要求
1. 注意自己拟定尺寸、桩型(弹性、刚性)、桩身断面(矩形、方形)、地基系数(K 法、m 法); 2.用时8学时;
3.若有抄袭现象(即两人一样)→均以50分计;
4.应交文件:说明书(电子版和打印版)、计算单及附图、附表并装订成册。
五、参考《路基及支挡结构》教材第一章算例1-1~1-5
六.计算桩受荷段所受作用力
6.1判断滑坡稳定性
表一 滑坡推力计算表
由表一可知,E 10=118.6kN >0, 所以滑坡不够稳定,需要采取加固措施,本设计采取设置抗滑桩的方法进行加固。在8号土体后设置抗滑桩。抗滑桩采用C20钢筋混凝土,E n =26.5⨯106kPa ,桩断面为4m ⨯2.5m, 惯性矩I=13.3m4;相对刚度系数EI=0.8En I=282⨯106kN·m 2, 装的间距l =6m;桩的计算深度B p =2.5+1=3.5m,桩的埋深为11m 。
6.2计算桩的刚度
本设计采用”m ”法,地基系数A=80000KN/m3;比例系数m=40000KN/m4 变形系数α=
5
m·BpEI
α·h=2.398
6.3外力计算
滑动面以上桩前的滑体抗力,可由极限平衡时(K=1.00)滑坡推力曲线或由桩前被动土压力确定。设计时选用其中小值。
由表一,知E′=436.8KN . 桩前被动土压力计算
K p =tan 2(45︒+
ϕ1
2
) =1.43
E p =
1
γ1h 12K p +2c 1h 1K p =0.5⨯20⨯12.5^2⨯1.43+2⨯5⨯12.5⨯ 2
=2383.8kN/m
桩前被动土压力大于桩前剩余抗滑力,故桩前抗力按剩余抗滑力控制。 每根桩前剩余抗滑力P=436.8⨯6=2620.8 kN/m 每根桩所受的水平推力T=856.1⨯6=5136.6KN 滑坡体在第八块的坡度较小,接近水平。 滑坡推力和剩余抗滑力均按三角形分布时, 滑面处的剪力 Q 0=5136.6-2620.8=2515.8KN
滑面处的弯矩 M0=5136.6⨯(12.5/3)-2620.8⨯(12.5/3)=10484.4KN·m q0=5136.6⨯2/12.5=821.9KN
′q0=2620.8⨯2/12.5=419.3KN
Qy=(821.9-419.3)/( 12.5⨯2) y2=16.104y2 My=(821.9-419.3)/( 12.5⨯2⨯3) y3=5.368y3 计算结果如下表二、附图一、附图二
表二 桩的受荷段剪力弯矩表
七.桩的锚固段受力计算
7.1滑面到旋转中心的距离
0000
y0=2 3A 2M+Qℎ +mℎ 3M+2Qℎ
ℎ 2A 3M+2Qℎ +mℎ 4M+3Qℎ
7.2桩的转角ϕ
ϕ=
12 3A 2M0+Q0H +mh 3M0+2Q0ℎ
rad
Bpℎ 6A+mℎ +mℎ
7.3桩侧抗力(水平抗力)
σy=(y0-y )(A+my)ϕ=176.1241+64.8775 y-11.5933y2 计算结果见表2
7.4侧向抗力最大点位置
64.8775-2⨯11.5933⨯ y =0, y=2.7981
7.5桩身各点的剪力
Qy=Q 0-6Bpm ϕy2(3y0-2y)-2BpA ϕy(2y0−y) =2515.8-616.4336 y-113.5332y2+13.5254y3 计算结果见表三、附图一
1
1
7.6桩身各点的弯矩
My=M0+Q 0 y-6Bp Aϕy2(3y0−y)-12BPm ϕy3(2y0−y) =10484.4+2515.8 y -308.2168y2-37.8441y3+3.3814y4 计算结果见表三、附图二
1
1
八.地基应力的检算
σ≤cos φ γ1H1+γ2y tanφ+c]= cos 30⨯11+19y)tan30°+20] 计算结果见表三、附图三
表三 锚固段受力表
4
4
九.附图
附图一 桩的剪力图
附图二 桩的弯矩图
附图三 桩的侧向抗力图