锦屏水电站专用公路滑坡微型钢管桩的内力计算
锦屏水电站专用公路滑坡微型钢管桩的内
力计算
桩;弹性地基梁;应急加固;反算法
中圈分类号:TU473.1;TU473.1’2文献标识码:A文章编号:1006—3951(2011)05一OO36—05
DOI:10.3969/j.i锄.1006—3951.2011.05.009
TheInternalForceCalculationofASpecialR0adLandslideMicro—
SteelPipePileforConstructionofJinpingHydropowerProject
XUXun’
,wUTa02,LIUYd
(1.ChengduUniversityofScienceandTechnology,Chen~u610059,Sichuan.China;2.ChinaArchitect
ure
SouthwesternSurveyDesignandResearchInstituteCo.,Ltd.Chengdu610081,Sichuan,ChiIla)
Abstract:Thepracticalinternalforcethatagroupofmicro—pilescouldprovidewagcalculatedandtheexactvalueof
thrustagainstslidingWagobtainedusingtheanti—-inferencemethodaccordingtothespecialaccessroadlandslidetreat?
meritworksforconstructionofJinpingHydropowerProjectbyapplyingthetheoryoflateralcompressiv
ebeamonelastic
foundation.Thejointreinfo~oementofthelandslidebymicro—steelpipepilesandpre—stressedanchoragecableshas
achieveddesirableresults.
Keywords:JinpingHydropewerPlant;groupsofmicro—-steelpipepiles;beamOilelasticfoundation;emergencyrein?-
foreement;anti—-inferencemethod
1引言
微型钢管桩具有安全可靠,工程造价低,工期
短,应用范围广等特点,因而越来越多的被应用于边
坡治理中.微型钢管桩,一般指桩径70,300innl,
采用钻孔,强配筋,压力注浆工艺施工的灌注桩.微
型桩是20世纪50年代初由意大利fondedile公司首
先开发应用的,早期用于地基加固,近年来不断用于
滑坡治理,边坡加固等工程,但其设计理论很不成
熟,由于微型桩作用机理是桩身与岩土体共同作用
形成的抗滑体来抵抗滑坡推力的,有别于一般的抗
滑桩,更不同于上部结构中的梁柱构件.在工程实
际中,许多重要参数往往是通过试桩实验或参照其
他工程经验取得的.
对于微型桩的理论计算,有的学者认为要考虑
破坏机制,按滑面抗剪进行稳定性验算,换算截面积
和惯性矩进行内力计算.有的学者认为可将微型桩
的力学和位移边界条件等效为滑面以上桩与桩之间
弹性连接,将微型桩体系和桩周围岩土体视为桩和
岩土体复合结构,并采用弹性地基梁理论计算.
文中根据目前理论研究成果,结合实际的公路
滑坡应急治理措施,按照横向约束的弹性地基梁理
论,给出了在该段滑坡应急治理中微型钢管桩的内
力计算值.实际的工程效果证明了该计算理论有一
定的合理性.
2工程概述
锦屏水电站对外交通专用公路k48+722.O0,
k48+800.O0段内侧为腊窝乡村路,外侧为里庄乡村
路,路线通过区域为缓坡坡积,残积土夹碎块石层,
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
层耕植土较为松散,下伏三叠系上统白果湾组黑
?收稿日期:2011—04—10
作者简介:徐勋(1983一),男,湖北武汉人,硕士研究生,研究方向岩土工程专业.
徐勋,吴涛,刘亚锦屏水电站专用公路滑坡微型钢管桩的内力计算37
色板岩夹变质砂岩,为减少对自然坡体及乡村路的
影响,采用半挖半填方式通过,内侧设置路堑挡土墙
防护,外侧采用路肩挡土墙.2010年8月30日暴雨
后,k48+775.00涵洞两侧里庄乡村路路基出现明显
滑动裂缝,8月31日电站对外公路路面,路肩挡土
墙,路堑挡土墙发现裂缝,腊窝乡村路路基出现明显
滑动裂缝,初步分析为8月3013暴雨造成k48+
775.00涵洞出水沟冲刷深切和雨水下渗致里庄乡
村路路基及外侧坡体滑动,内侧电站对外公路及腊
窝乡村路受此影响随后产生次级滑动,变形监测资
料表明,坡体滑动仍在持续;根据目前滑坡监测变形
状况,设计与各方充分协调沟通后提出电站对外交
通专用公路k48+722.00,k48+800.00段腊窝滑坡
应急处理
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
.
1)k48+740.00,k48+794.00段路肩挡土墙外
1.0,3.0133范围采用微型钢管桩加固,控制电站对
外公路路基变形,根据现有设备及
材料
关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料
,微型钢管桩
采用133×6mln钢管(钢管桩长按嵌入岩石4m考
虑,钢管桩上部1II1以下设注浆孔,间排距25cm,间
错布置),内置3声28nlln钢筋加强,微型钢管桩按间
排距1nl布置,钢管桩间隔施工间距不小于4m,管
桩上部双向设置28mrll钢筋焊接连接,并在路肩
挡土墙外0.75,3.25m范围浇筑50131’11厚(225钢筋
混凝土承台(承台设置上下层~22rtlnl钢筋网,间排
距20咖),微型钢管桩灌注M20水泥砂浆,注浆压
力一般为0.5MPa.微型桩布置见图1.
2)加劲梁及锚索布置.在微型钢管桩加固的
基础上,对k48+729.34一k48+789.34段路肩挡土
墙衡重台以下1m位置设1排加劲梁1000kN预应
力锚索(每段挡土墙2根锚索,锚索长度40m,锚索
间距3—4m)~JIJ固,控制路肩挡土墙变形,并对路肩
挡土墙裂缝灌注M10水泥砂浆.
图1微型桩的布置图
3)框格梁及锚索布置.对k48+722.00,
k48+800.00段路堑挡土墙设2排框格梁1000kN
预应力锚索(每段挡土墙2根锚索,锚索长度40m,
锚索间距3.5m,锚索排距3rtl,下排锚索置于路面
以上0.5m)加固,控制公路内侧坡体及路堑挡土墙
变形,并对路堑挡土墙裂缝灌注M10水泥砂浆.
3工程地质及水文地质条件
斜坡区由基岩,覆盖层组成.基岩出露零星,露
头主要散见于陡壁,冲沟沟底等部位,覆盖层则广泛
分布于斜坡.
根据现场对基岩露头的调查,结合1:20万金矿
地质
报告
软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载
,基岩主要为三叠系白果湾组()和燕山
期中,酸性侵入岩(yK52).前者岩性为灰色板岩
夹炭质板岩,石英砂岩,抗风化能力较弱,总体产状
为N20o,50.E,NW~25.,45.,分布于斜坡的中上
部;后者经室内薄片鉴定主要为浅灰色中细粒含石
英闪长岩,细粒花岗斑岩及中细粒绿帘石石英岩,抗
风化能力较强,分布于斜坡中下部.两者接触关系
不详,接触界线总体走向N20o,30.w.
覆盖层主要为第四系残坡积物(砌),厚度变
化较大.山梁,陡坡部位较薄(沟底部位甚至基岩裸
露),缓坡,平台及负地形部位厚度较大.根据地面
调查,结合钻孔,钢管桩孔揭示,一般厚度2—31’/1,
在K48+722—800段专用公路,里庄路第1道之间
的地带,厚度可达7,8m.根据钻孔,钢管桩孔揭
示,残坡积土从从上向下可分为3层.
上部:黄褐色,灰色砾质粉土或碎石土.砾石粒
径一般1,10e/’11,含量30%一60%,成分主要为板
岩碎片,花岗岩.潮湿,松散,较密实,厚度15
mo
中部:灰褐色,棕红色砾质粘土;砾石粒径一般
1—10em,含量40%,50%,成分主要为板岩碎片,
花岗岩.潮湿,较密实,厚度2,41”1”1.
下部(接触带土):灰黑色(黑褐色),含砾粘土,
染手,软塑,可塑,砾石含量20%,30%,成分主要
为板岩碎片.该层分布较连续,厚度0,1.5m.遇
水易软化,性状较差.
根据地面调查,结合钻孔及钢管桩孔揭示,整个
研究区斜坡内并无统一的地下水位,结合地形条件,
斜坡内地下水位较为低平.但是,由于炭质板岩,以
及接触带土的阻水作用,在斜坡的强风化带基岩,残
坡积层内,雨季局部存在上层滞水.
4微型钢管桩的计算
方法
快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载
关于微型钢管桩内力及其抗滑能力的计算,采
一ooo,
一ooo一
,(二)oo,
,..,,,...
L,.
厂
云南水力发电2011年第5期
用考虑横向约束的弹性地基梁理论进行计算.基本
假定如下:
1)桩身嵌入基岩,视滑面处为固定端.
2)滑面以上微型钢管桩承受的滑坡推力假设
为均布荷载,集度为q.
3)各微型钢管桩桩顶的联接为固定连接,与桩
相比,顶梁连系梁为刚性构件.假设顶梁只发生水
平位移,且各桩顶在顶梁处的水平位移相等.
将微型桩群的横向一榀简化为平面钢架模型,
见图2.
按照结构力学可以得出该结构的弯矩,剪力和
影响线见图3.单根桩计算模型见图4.
Y
?弯矩影响线
ACE
?
:I:
:l
:?
-
_
BD
一
b——一6一
围2微型桩结构计算简图
图3微型桩结构弯矩,剪力和影响线图
假设地基基床系数为k,桩的抗弯冈0度为E1,
计算宽度为b,弹性地基系数为K=k×b,弹性特征
值口=4kb
,根据弹性地基梁理论,图2所示的微
型桩力学模型的饶度),,截面转角,弯矩M和截面
剪力Q公式分别为:
,,=一
车Q.景q
一:一Q.,+
M=t+Q.1
:一
Q=一Mo口+Qo一:
其中
k=ch(aX)cos()
2=ch(ttX)si~()+sh(aX)cos(aX)
3=sh(aX)sin(aX)
4=ch(aX)sin(aX)一sh(~X)cos(aX)
M=mq
m=
裘
尸一
图4单根桩计算模型
n一2ma3+1—92
V.一叩
4
工程实例中,桩的抗弯刚度肼由g133啪×6
mm钢管的抗弯刚度及M20水泥砂浆的抗弯刚度2
部分组成(不计3根插筋),其中钢管的弹性模量曰
取210GPa,M20水泥砂浆的弹性模量取25.5
GPa,可分别求得2部分的截面惯性矩,为967.432
cIn4.2104.464c1.
则每根桩的抗弯刚度=2.6048×1o3kN?,
计算宽度取钢管外径133-珊,基床系数取5000
4r—
kN,,则可求出弹性特征值口=?kb=0.504
ITI,
,上式Mo=m?q中,取X=9in时的对应值(
为钢管扣除嵌入基岩以内的长度)带入公式求得
m=一2.0620601,对应的Q0=2.03982524q
对于图(4)(a)
将数据分别带人饶度,转角,弯矩和剪力公式则
有:
饶度Y=[0.0015699一O.0015439,*+
0.0015(1—I)]q
截面转角0=(O.00078992一O.00155293+
徐勋,吴涛,刘亚锦屏水电站专用公路滑坡微型钢管桩的内力计算39
0.00075644)q
弯矩M=(一2.062o6l+2.02765932—
1.976214~o3)q
剪力Q=(1.037216q~4+2.0398252l一
0.994036~37861)q
从弯矩图及剪力图可知AB,CD,EF3根桩构成
的一榀钢架产生的最大弯矩M,最大剪力Q都在
AB桩上,即可由AB桩的内力来控制一榀钢架的内
力.
由力学模型可知AB杆件下端固定处B即X=0
处,为弯矩的最大值,此时I=1,,,,都为0,
弯矩方程变为:
一
=一2.12541q
由剪力影响线知道AB杆件最大剪力在下端固
定处B即=0处,同理剪力方程变形为:
Q一=2.0776852q
AB杆件的最大饶度在AB跨中即X:4.5m
处,最大饶度可表示为:
y一=一0.001425q
假设跨中饶度容许值为H/200=9/200=0.045
m,则可求得相应的q值:
q=0.045/0.001425(kN/m)=31.58(1d~/m)
在一榀钢架中,由顶梁的弯矩分布可知,AB,CD
为受拉杆件,EF为受压杆件,而AB,CD杆件中,CD
杆的轴力大于AB杆,因此将CD杆的轴力来验算这
一
榀钢架的抗拔力,见表1..
将微型钢管桩组合结构中各杆件内力最大值分
别求出,用均布荷载集度4表示,计算出各内力设
计允许最大值,从而可求出各个内力允许的最大荷
载集度,在对应求出的4个最大荷载集度中取最小
的1个即为微型钢管桩组合结构所能提供的单宽最
大抗力一.
5结语
1)从该工程实际应急效果来看,微型钢管桩+
预应力锚索联合加固模式达到了预期的效果,治理
措施实施后,滑坡稳定性得到明显改善,应急加固措
施实施过程中监测显示,滑坡开始出现减速迹象.
2)从计算结果看,这种联合加固模式中起主导
因素的还是预应力锚索,但微型钢管桩群及混凝土
顶梁在改善路基岩土体结构,加固路基方面还是起
到一定的积极作用.
3)横向约束的弹性地基梁理论在计算有刚性
顶梁固定的微型钢管桩组合结构中,可以得出较为
加云南水力发电2011年第5期
内力最大值
AB桩设计内力值
集度q(kNIm)
单宽抗力qH(kN/m)
,,一=0.001425q
(中部)
摄H?
=0.0l5m
31.6
2g4.2
肘,=2.12541g
(底端)
25kN?In
(不计插筋)
11.8
1晒.9
Q一=2.0776852q
(底端)
328kN
(不计插筋)
157.9
l420.8
内力最大值y衄=
(顶端)
0.001
顶
1.
端49;=(顶1.端499)
CD,?桩设计内力值
集度q/(kN/m)
单宽抗力g日
,(kN,m)
稳定性计算用单宽抗力/(1d~/m)
=2.06208q
(CD桩,拉)
?一=2.236635q
(EF桩,压)
嵌入强风化板岩3m,取[r]:
60kPa,侧摩阻力75l【N
36.5
328.3
参考文献:
[1]周德培,王焕龙,孙宏伟.微型桩组合抗滑结构及设计理论[J].
岩石力学与工程学报.2OO9,28(7).
[2]刘凯,刘晓丽,苏媛媛.微型抗滑桩的应用发展研究现状[J].
(上接第17页)
现场掺改性PVA纤维混凝土单位用水量增加2k
左右,按大坝A区0.41水胶比计算增加胶材5
m3左右.
2)现场掺改性PVA纤维与未掺改性PVA纤维
混凝土7d,28d,90d和180d抗压强度略有提高,
28d劈拉强度掺改性PVA纤维混凝土较未掺改性
PVA纤维混凝土提高8.3%左右.
3)现场掺改性PVA纤维与未掺改性PVA纤维
混凝土7d,28d,90d,180d极限拉伸值(与2008年
和2009年现场抽检的未掺PVA纤维混凝土极限拉
伸平均值相比)分别提高10%,10.3%,11.8%和
4.8%,掺纤维对提高混凝土早期抗裂有利.
4)现场掺改性PVA纤维与未掺改性PVA纤维
混凝土自生体积变形同龄期(270d)自生体积变形
岩土力学.2OO8,28(11).
[3]冯君,周德培,江南,等.微型桩体系加固顺层岩质边坡的
内力计算模式[J].岩石力学与工程学报,2OO6,25(2).
减少收缩约20×10一,掺改性1WA纤维对提高溪洛
渡高拱坝混凝土的抗裂安全指标是有利的.
5)掺改性PVA纤维后大坝混凝土施工存在不
同程度的泌水,在混凝土坍落度控制在20,401111”11
范围内基本能保证浇筑过程中无泌水产生.室内试
验验证掺改性PVA纤维后可适当降低混凝土砂率
0.5%一1.0%,不但可以降低混凝土的单位用水量,
同时可以提高混凝土的抗压强度,也不影响混凝土
的其余各项性能指标.
鉴于掺改性PVA混凝土的各项试验数据及施
工数据较少,尚需要更多的施工和试验的数据验证.
但从目前试验结果可知掺改性PVA纤维可提高混
凝土的极限拉伸值及混凝土的自生体积变形性能,
对坝体混凝土的抗裂安全性是有利的,建议在有较
高抗裂安全性的混凝土工程中掺改性PVA纤维.
?一一一=岫