抗滑桩原设计长度为15米,桩基埋入承台深度为4.5米,桩基另侧采用万能杆件支撑(见附后图)。由于承台基坑开挖较深,在承台施工时万能杆件横向支撑干扰较大,给施工带来很大的不便。为此提出抗滑桩防护修改方案:1、取消万能杆件横向支撑;2、加大抗滑桩入土埋置深度,由4.5米增至9米,总桩长增至19米;3、在桩顶部设1.2m×0.8m系梁连接所有抗滑桩,加强桩顶部的整体稳定性。具体验算如下:
一、桩长及桩身最大弯矩计算
开挖深度10米,桩下土层为新黄土和圆砾土,土的内摩擦角取
35°,土的重度γ=18KN/m3,无地下水,采用人工挖孔灌注桩支护。取1米为计算单元,计算桩入土深度及最大弯矩。
顶部车辆荷载P=10KN/m2。
1、桩的入土深度
由m,n值查图(布氏理论曲线)得:
故挖孔桩总长为10+8.=18.9m(按19m施工)
2、桩的最大弯矩计算
设桩中心距按1.5米布置
则每根桩最大弯矩为1746.8×1.5=2620KNm
最大弯矩在承台底2.96m处。
二、桩身配筋验算:
桩直径取1.25m,钢筋净保护层厚度取5.5cm;纵向钢筋20根,直径20mm,fy=310N/mm2;桩身混凝土C30,fcm=16.5N/mm2;
三、挠度、变形计算
(一)按挠度基本公式简单计算主动土压力作用下桩顶挠度
C30混凝土的有关参数:Eh=3.0×10^4MPa
(假设桩身半截面承压)
钢筋的有关参数:Eg=2.0×10^5MPa
X=0.006m
I0=Ig+Ih=0.0863m4
桩的抗弯刚度取0.8Eh*I0=2071546875N*m2
桩间距按1.5米计,主动土压力简化为直角三角形得:
承台底面以上桩荷载图式如下:
1.假定桩在承台底为刚节点,顶部自由,计算得桩顶挠度为2.9cm最大弯矩为-2620KN·m;
2、其他条件相同,顶部系梁水平力为50KN,计算得桩顶挠度为1.9cm,最大弯矩为-2060KN·m;
3、其他条件相同,顶部系梁水平力为100KN,计算得桩顶挠度为0.9cm,最大弯矩为-1540KN·m;
(二)承台底土压缩变形计算:
忽略承台底以下的桩变形、主动土压力及承台底0.84m范围内的被动土压力,承台底以下的被动土压力简化为对顶的两个三角形,假定土的变形与土压力成正比例关系。计算图式如下(1.5m宽):
由得(E为土压力):
Ep1=259.13/1.5=172.75KN/m
Ep2=168.72/1.5 =112.48 KN/m
由无粘性土被动土压力计算公式:
2.28<2.96(可)
根据上面假定,以顶部土压力计算土的压缩变形:
因桩整排布置,不计土压力水平扩散角,只计向下的扩散角。
土的分层厚度取0.4×1.25=0.5m,计算深度取3米
黄土的压缩木量取10MPa,沉降经验系数取0.2
则承台底以下0.84m处的压缩变形为:
根据前面图式,桩绕底部以上3.17m发生转动
得桩顶位移为:0.016m,
则桩顶总位移为4.5cm~2.5cm。为了减小桩顶位移,必须增大系梁水平方向的惯性矩(加大系梁宽度)。
(三)桩顶系梁位移计算:
因为桩顶采用系梁连接,桩在承台两侧基本堆成布置,假设系梁在角点刚结,不发生位移,采用变形控制检算受力大小,不计钢筋对变形的影响。
系梁采用C30混凝土,Eh=3.0×10^4MPa
截面尺寸取宽1.2m,高0.8m。
0.8EI/2=13824×10^5 N*m2
5米长系梁端部水平位移控制在1cm内。
计算图式如下:
假定荷载图:
结果弯矩图:
计算得自由端水平位移为1cm;
假定荷载图:
结果弯矩图:
计算得自由端水平位移为0.63cm;
(四)桩顶系梁配筋计算:
选用材料
选用C30,,采用HRB335级钢筋,。
确定截面尺寸(系梁拐角处)
取,b=800mm,则
混凝土保护层厚度取40mm,,则
,实际取,截面有效高度。
计算钢筋截面面积和选择主钢筋
由式得
,(舍去)
代入式得
在系梁外侧面拐角处配13根Φ16钢筋,,系梁内侧配置7根Φ16钢筋,在远离角点第二根桩以外处内外侧均配置7根Φ16钢筋
箍筋、弯起钢筋计算略,按计算可不配置箍筋,实际施工时,将桩头钢筋调直后,直接将侧面钢筋与桩身纵向钢筋绑扎固定。每桩之间可加一道φ8mm箍筋。
四、说明及要求
桩顶部设1.2m×0.8m系梁连接所有抗滑桩,加强桩顶部的整体稳定性,作为桩承载力的安全储备及减小桩顶水平位移,在系梁拐角处截面加宽到1.6m,不另设支撑。在承台基坑开挖后马上采用垫层封底,不得有水浸泡,并迅速组织后续钢筋、混凝土施工。
根据现场实际情况,当承台底与高速公路坡脚水平距离大于5米时,不再设抗滑桩防护,抗滑桩施工前,必须采取有效的防水措施,防止路面上及周围地表水流向抗滑桩附近区域。
因土压力不确定因素很多,承台开挖过程中应安排专人观测路堤及桩顶系梁的变形及位移。发现位移量大于计算变形时应及时汇报,并采取有效措施支撑。
原设计抗滑桩施工方法
抗滑桩设计桩长15米,间距离1.5米布置,直径D=125㎝钢筋混凝土C30,人工挖孔采用C15混凝土护壁,施工时露出地面50㎝,伸入承台底4.5米。
824.13m(827.23m))下载本文