[发明专利]一种微型抗滑组合桩受荷段的结构设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及土建工程领域，特别涉及一种应用于滑坡或边坡治理中的微型抗滑桩的设计方法。

背景技术

微型抗滑桩是指桩径在90mm至300mm的机械钻孔灌注桩，桩体嵌入边坡稳定岩体，提供抗滑力支挡上部滑体，从而对边坡进行加固。其主要优点有：采用机械成孔，施工安全性高；施工机具小，对场地适应性强；对土层适应性强；施工振动小，对边坡土体扰动小；施工噪音小，适用环境公害受到严格控制区域；施工速度快，适合抢险工程。 

微型抗滑桩由于桩径小，抗滑刚度低，所以是实际工程中多以微型抗滑组合桩出现，即由两根以上微型桩，桩顶连接成整体，形成一个空间结构。目前，已有的微型组合桩大多桩径在100-150mm，由于桩径限制，配筋只能采用钢管或者钢筋束，对微型桩抗弯性能提高不大，因此，在微型抗滑桩设计时多只以抗剪能力为标准设计，实际抗弯能力很难满足。

这种空间结构的微型抗滑组合桩既要考虑桩土相互作用也要考虑组合结构效应，在边坡剩余下滑推力在桩间的分配，内力在结构中的调整等方面比单根抗滑桩复杂很多，如何在考虑边坡剩余下滑推力在桩间的分配、桩土相互作用和空间结构效应等因素下，同时满足抗弯和抗剪要求对微型抗滑组合桩进行结构设计显得尤为重要。而目前尚无科学、合理的微型抗滑组合桩受荷段的桩身结构设计方法。

 

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种因素考虑全面的科学、合理的微型抗滑组合桩受荷段的结构设计方法。

本发明微型抗滑组合桩受荷段的结构设计方法包括以下步骤：S1：现场地质调查，通过试验确定边坡岩土体的力学性质；S2：评价边坡稳定性，计算边坡剩余下滑推力；S3：考虑边坡剩余下滑推力在微型抗滑组合桩各桩间的调整和分配，确定各桩边坡剩余下滑推力的不均匀分配系数；S4：计算得到各桩承受的剩余下滑推力；S5：计算各桩受荷段的弯矩、剪力、转角、位移；S6：根据计算得到的弯矩值对微型抗滑桩进行配筋设计；S7：根据计算得到的剪力值对设计的配筋进行复核。本发明中，微型抗滑组合桩桩径在250-500mm；采用两根以上微型桩沿滑坡方向布置，前后桩最优间距为600-1200mm，桩顶横梁刚性连接，形成微型抗滑组合桩空间结构。

S3步骤中，通过物理模型试验确定边坡剩余下滑推力在各桩间的分配比例，得出各个桩承受的边坡剩余下滑推力不均匀分配系数η。其中双排桩前桩与后桩之间分担边坡剩余下滑推力比例为（36~40）%：（74~60）%。

所述步骤S4计算各桩承受的剩余下滑推力公式为：

                      （1）

式中：F_ni为第i排桩的实际受力；η为边坡剩余下滑推力的不均匀分配系数；F_n为边坡剩余下滑推力。

其中，步骤S5所述各桩受荷段的剪力、弯矩、转角、位移的计算，具体包括以下步骤：S51：将微型抗滑组合桩的计算，简化为各桩桩身受荷桩顶固定的微型抗滑组合桩与各桩桩身不受荷桩顶承受集中荷载的微型抗滑组合桩叠加；S52：进一步，简化为单桩桩身受荷两端固定微型抗滑桩模型与单桩桩顶承受集中荷载桩底固定桩顶滑动的微型抗滑桩模型的叠加；S53：分别计算各排桩在上述两种模型下的剪力、弯矩、转角、位移；S54：将两种模型得到的剪力、弯矩、转角、位移的结果叠加，得到各桩受荷段的剪力、弯矩、转角、位移。

进一步，所述S6步骤根据计算得到的弯矩值对微型抗滑桩进行配筋设计，其中采用钢筋笼结构配筋，主筋应大于4根，宜采用6根以上，沿桩周布置，配筋设计公式为： 

            

 式中：A为圆形截面面积； A_s为全部纵向普通钢筋的截面面积；r为圆形截面的半径；r_s为纵向普通钢筋重心所在圆周的半径；α为对应于受压区混凝土截面面积的圆心角(rad )与2π的比值；α_t为纵向受拉普通钢筋截面面积与全部纵向普通钢筋截面面积的比值，α_t=1.25-2α，当α大于0. 625时，取α_t=0。

进一步，所述S7步骤根据计算得到的剪力值对设计的配筋进行复核，公式为：