CN104612144B - 一种抗滑桩锚固段最小长度的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗滑桩锚固段最小长度的计算方法，其是先根据现场的地质资料和勘测结果计算滑坡推力，接着根据滑动面位置确定抗滑桩的受荷段长度，再计算锚固地层侧壁应力等于锚固地层最小侧壁容许应力的等压段的长度，计算锚固地层侧壁应力不等于锚固地层最小侧壁容许应力的非等压段的长度，最后计算滑动面以下锚固段的长度。本发明将抗滑桩的锚固段分为等压段和非等压段进行计算，使得计算出的锚固段的长度更加准确，在保证边坡稳定的前提下，大大缩短了桩体的长度，节省了工程投资，加快了施工进度。

Description

一种抗滑桩锚固段最小长度的计算方法

技术领域

本发明涉及滑坡或边坡治理中的抗滑桩受力分析方法，特别是涉及一种抗滑桩锚固段最小长度的计算方法。

背景技术

抗滑桩是依靠下部埋入滑动面以下的桩提供抗力的工作原理，阻止上部土体的滑动，有稳定边坡的作用。当滑坡体下滑时受到抗滑桩的阻抗，使桩前滑体达到稳定状态。根据滑体的厚薄、推力大小、防水要求及施工条件等选用木桩、钢桩、混凝土及钢筋混凝土桩。抗滑桩埋入地层以下深度，按一般经验，软质岩层中锚固深度为设计桩长的三分之一；硬质岩中为设计桩长的四分之一；土质滑床中为设计桩长的二分之一。当土层沿基岩面滑动时，锚固深度也有采用桩径的2～5倍。目前抗滑桩悬臂桩简化法，假定滑动面以下一定范围内的地层承载力相同进行锚固段长度计算，此种方法计算出的锚固段偏长，且与实际情况不能完全相符，经济效益差且施工难度大。

通过在网上检索，涉及到抗滑桩计算的发明专利申请只有一件，其申请号为201210024054.2，发明名称为h型抗滑桩桩身结构段分式计算方法，该方法是通过得出前、后排桩的滑坡推力分布形式和规律的基础上，采用变形协调方程，来计算后排桩与桩间土的相互作用力、以及桩间土与前排桩的作用力的量化关系。该方法没有涉及到抗滑桩锚固段的计算。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种抗滑桩锚固段最小长度的计算方法，以解决现有抗滑桩锚固段计算方法计算出的锚固段偏长，且与实际情况不能完全相符，经济效益差且施工难度大而存在的技术问题。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

一种抗滑桩锚固段最小长度的计算方法，包括以下步骤：

根据现场的地质资料和勘测结果计算滑坡推力；

根据滑动面位置确定抗滑桩的受荷段长度；

计算锚固地层侧壁应力等于锚固地层最小侧壁容许应力的等压段的长度；

计算锚固地层侧壁应力不等于锚固地层最小侧壁容许应力(线性变化)的非等压段的长度；

计算滑动面以下锚固段的长度。

所述的抗滑桩为刚性桩。

所述计算滑坡推力时，分别计算三角形分布的滑坡推力和矩形分布的滑坡推力。

所述步骤(3)中，先确定锚固地层等压段最小侧壁容许应力，再根据等压段的应力之和等于受荷段的荷载计算出等压段的长度。

所述步骤(4)中，先确定抗滑桩桩底处锚固地层最小侧壁容许应力以及滑动面处最小侧壁容许应力，将桩底处最小侧壁容许应力与滑动面处最小侧壁容许应力相比，根据所得比值将非等压段分为合力相等的两段进行计算。

所述锚固段的长度等于等压段长度与非等压段长度之和。

所述抗滑桩锚固段最小长度的计算方法适用于抵抗滑坡推力较大、覆盖层或土质边坡下部稳定的基岩或密实的土层埋藏较深的抗滑桩。

本发明的有益效果在于：本发明针对抵抗滑坡推力较大、覆盖层或土质边坡其下部稳定的基岩或密实的土层埋藏较深的抗滑桩，将抗滑桩的锚固段分为等压段和非等压段进行计算，并更进一步的将非等压段分为两段进行计算，使得计算出的锚固段的长度更加准确，在保证边坡稳定的前提下，大大缩短了桩体的长度，节省了工程投资，加快了施工进度。同时，本发明的计算方法较为简单。

附图说明

图1为本发明抗滑桩锚固段分配计算模型示意图。

图中：E₁-三角形分布的滑坡推力；k₁E₁-矩形分布的滑坡推力；h₁-受荷段长度；h₂-锚固段长度；σ-滑动面处锚固地层侧壁容许应力；kσ-桩底锚固地层侧壁容许应力；y_m-等压段长度；h₄-三角形荷载分布段Ⅰ；h₅-三角形荷载分布段Ⅱ。

具体实施方式

为了方便本领域的技术人员理解，下面将结合实施例和附图对本发明做进一步的描述。实施例仅仅是对该发明的举例说明，不是对本发明的限定，实施例中未作具体说明的步骤均是已有技术，在此不做详细描述。

实施例

如图1所示，一种抗滑桩锚固段最小长度的计算方法，首先根据现场的地质资料和勘测结果确定三角形分布的滑坡推力E₁、矩形分布的滑坡推力k₁E₁、滑动面所在的位置以及受荷段长度h₁；然后计算锚固地层侧壁应力等于锚固地层最小侧壁容许应力的等压段y_m的长度，先用试验来确定等压段侧壁容许应力，再根据等压段的应力之和等于受荷段的荷载(1+k₁)E₁，计算出等压段的长度；接着用试验来确定抗滑桩桩底处锚固地层最小侧壁容许应力，将桩底处最小侧壁容许应力与滑动面处最小侧壁容许应力相比，根据所得比值k将非等压段分为合力相等的两段h₄、h₅进行计算，h₄＝kh₅，且相对于O点，h₄段荷载等于h₅段荷载；锚固段的长度等于等压段长度与非等压段长度之和，计算出锚固段长度。所述的抗滑桩为刚性桩。所述抗滑桩锚固段的计算方法适用于抵抗滑坡推力较大、覆盖层或土质边坡下部稳定的基岩或密实的土层埋藏较深的抗滑桩。

具体的计算公式如下：

根据力的平衡，可得：

ΣH＝0

E₁+k₁E₁-σy_mB_P＝0

σB_Ph₄/2＝kσB_Ph₅/2

根据力矩平衡，可得：

ΣM＝0

$E_1^{\′}(\frac{h_1}{3}+y_m+h_4)+k_1{E}_1^{\′}(\frac{h_1}{2}+y_m+h_4)-{\mathrm{\σy}}_m{B}_p(\frac{y_m}{2}+h_4)-\frac{{\mathrm{\σB}}_p{h}_4^2}{3}-\frac{{\mathrm{k\σB}}_p{h}_5^2}{3}=0$

ΣM＝0

几何关系：

h₂＝y_m+h₄+h₅

令σ＝[σ](侧壁容许应力)，整理后得：

$(2\[\mathrm{\σ}\]B_P+\frac{2\[\mathrm{\σ}\]B_P}{k})h_4^2-\frac{3{(1+k_1)}^2{E}_1^{\′2}}{B_P\[\mathrm{\σ}\]}-(2+3k_1)E_1^{\′}{h}_1=0$

最小锚固段的长度为：

$h_4=\sqrt{\frac{\frac{3E_1^{\′2}{(1+k_1)}^2}{\[\mathrm{\σ}\]B_P}+(2E_1^{\′}+3k_1{E}_1^{\′})h_1}{2\[\mathrm{\σ}\]B_P+\frac{2\[\mathrm{\σ}\]B_P}{k}}}$

$h_{2\min }=\sqrt{\frac{\frac{3E_1^{\′2}{(1+k_1)}^2}{\[\mathrm{\σ}\]B_P}+(2E_1^{\′}+3k_1{E}_1^{\′})h_1}{2\[\mathrm{\σ}\]B_P+\frac{2\[\mathrm{\σ}\]B_P}{k}}}(1+\frac{1}{k})+\frac{(1+k_1)E_1^{\′}}{\[\mathrm{\σ}\]B_P}$

$\begin{array}{c}{y}_m=\frac{-\[h_1(2+3k_1)(k+1)+4{\mathrm{kh}}_2(k_1+1)\]}{2\×(k_1+1)(k+3)}\\ \frac{+\sqrt{{\[h_1(2+3k_1)(k+1)+4{\mathrm{kh}}_2(k_1+1)\]}^2-4\×(k_1+1)(k+3)\×2k(k_1+1)h_2^2}}{2\×(k_1+1)(k+3)}\end{array}$

以上所述，仅是本发明的较好实例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实例所作的任何简单修改、变换材料以及计算方法顺序上的变动等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种抗滑桩锚固段最小长度的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据现场的地质资料和勘测结果计算滑坡推力；

(2)根据滑动面位置确定抗滑桩的受荷段长度；

(3)计算锚固地层侧壁应力等于锚固地层最小侧壁容许应力的等压段的长度；

(4)计算锚固地层侧壁应力不等于锚固地层最小侧壁容许应力的非等压段的长度：先确定抗滑桩桩底处锚固地层最小侧壁容许应力以及滑动面处锚固地层最小侧壁容许应力，将桩底处锚固地层最小侧壁容许应力与滑动面处锚固地层最小侧壁容许应力相比，根据所得比值将非等压段分为合力相等的两段进行计算；

(5)计算滑动面以下锚固段的长度：锚固段的长度等于等压段长度与非等压段长度之和。

2.如权利要求1所述的抗滑桩锚固段最小长度的计算方法，其特征在于，所述的抗滑桩为刚性桩。

3.如权利要求1所述的抗滑桩锚固段最小长度的计算方法，其特征在于，所述计算滑坡推力时，分别计算三角形分布的滑坡推力和矩形分布的滑坡推力。

4.如权利要求1所述的抗滑桩锚固段最小长度的计算方法，其特征在于，所述步骤(3)中，先确定等压段锚固地层最小侧壁容许应力，再根据等压段的应力之和等于受荷段的荷载计算出等压段的长度。