毕业设计计算书模板 - 图文

毕业设计计算书

（2008~2009学年）

设计题目 某高速公路边坡设计

学院名称 土 木 与 水 利 工 程 学 院

专业班级

学生姓名

学 号

指导老师

起讫日期

某高速公路边坡设计计算书

一、 本次毕业设计的主要内容

1. 2. 3. 4. 5.

路基挡土墙设计 边坡稳定性计算 边坡加固计算 边坡防护设计 支护施工图设计

二、 本次设计的基本资料

1. 工程概况

该公路属国家重点公路阿（荣旗）深（圳）公路（粤境段），

上（陵）埔（前）高速公路上陵至合水段。该段路堑高边坡加固方案设计由中铁西北科学研究院设计。根据广东粤赣高速公路有限公司关于粤赣高速公路复杂边坡防护加固设计的要求，确立“建绿色通道，走环保之路”的设计理念，贯彻动态设计的思想，力求做到稳定可靠，技术先进、经济合理、简洁美观、绿色环保的前提下，建设一条高质量的高速绿色通道。

粤赣高速公路上陵至合水段位于南岭山系东端，东北走向九连山脉中西段与罗浮山脉北缘相接，线路总走向为S15°~30°W，地形总趋势北高南低。线路主要穿越山—丘陵地貌单元。共有以下标段，K0+055~K0+255,坡高47m，坡向右，稳定程度差；K0+550~K0+770,坡高39m，坡向左，稳定程度差；K1+809~K0+906,坡高45m，坡向右，稳定程度差；K2+600~K2+760.坡高53m,坡向右，不稳定；K3+295~K3+410,坡高34m,坡向右，稳定程度差等。

设计范围：K0+055~K0+255段右侧挖方边坡，长170m。

2. 场地地质条件

（一） 地形地貌

该公路处于地山丘陵地貌，高程280~320m，相对高差约40m，山坡坡度20°~30°，地表被欠佳，灌木、杂草丛生。坡面上多为坡残积层所覆盖，覆盖0~2m。深挖方点中心挖深约19m，坡高47m。

（二） 地层岩性

上覆第四残坡积层（Q4dl+el）粘土；下伏基岩为下古生（Pz1 ）板岩夹变质砂岩。各岩土层的工程地质特性如下：

1) 粘土（Q4dl+el）

褐色、灰黄色，硬塑，质地不均，含10~30%不等的碎石角砾，无分选，局部为角砾土，层厚0~2m，局部5m，分布于斜坡表层，属Ⅱ级普通土。 2）全分化板岩夹变质砂岩（Pzl）

灰黄、褐黄色坚硬土状或碎石角砾状，原岩结构清晰，层厚10~40m， 属Ⅲ级硬土。

3）强分化板岩夹变质砂岩（Pzl）

褐黄、灰色，板状结构，板理清晰，节理裂缝发育，裂隙面多锈色，

第 2页

呈碎块状，层厚10~15m，属Ⅳ级软石。 4）弱分化板岩夹变质砂岩（Pzl）

灰、深灰色，板状结构，板理清晰，节理裂缝发育，裂隙面少许锈色， 岩体较完整，局部板岩具炭化现象，岩质较坚硬，属Ⅴ级次坚石。 (三)地质构造及地震 1）地质构造

下古生界板岩夹变质砂岩，地层为单斜，板理产状N20°E/N W62°、 N10° W/S W57°。 2）地震

据《中国地震动参数区划图》对应的地震基本烈度为Ⅵ度。 （四）水文地质条件

丘坡泄水条件好，无储水构造，基岩全分化层厚，具粘性土特征， 基本不含水，挖方段地下水甚微或无水。 （五）不良地质现象

左侧挖方边坡存在顺层，倾角大于45°，可顺层请方。但基岩全风 化层厚，质软，易受雨水冲刷、产生工程滑坡或坍塌现象。

3.

稳定性评价

坡基本上由全风化板岩夹变质砂岩层组成的土质边坡，边坡较高，虽岩层反倾，但节理裂隙发育，有倾向线路的不利构造结构面，岩土体强度低，边坡易产生坡面坍塌或边坡变形破坏，边坡稳定性差。

三、公路挡土墙的设计与计算

本次设计，公路挡土墙设计选定了三个可供比选方案，具体的计算设计如下：

相关设计参数，墙高H=5~6m，填土为砂土：c=0，??30°~38°，重度=18~20kN/m3，基础底面与地基的摩擦系数为?=0.4~0.6,地基承载力特征值f=300kN/ m2。

（一） 重力式挡土墙

重力式挡土墙可以用块石、片石、混凝土预制块作为砌体，或者采用片石混凝土、混凝土进行整体浇注、重力式挡土墙由墙身及基础组成。按墙背常用线形，可分为倾斜式、垂直式、俯斜式、凸折式，台阶式等等。

本次设计的重力式挡土墙，为方便计算，拟采用垂直式：

垂直式重力挡土墙示意图如下所示：

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垂直式挡土墙1. 重力式挡土墙的一般构造：

(1) 重力式挡土墙、半重力式挡土墙应按照规范设定伸缩缝和沉降缝。 (2) 护栏级排水设施的设置应符合公路挡土墙的相关规范。

(3) 重力式挡土墙的墙顶宽度，当墙身为混凝土浇筑时，不应小于0.4m；当为浆砌垮

工时，不应小于0.5m；当为干砌垮工时，不应小于0.6m。

(4) 应根据墙址地形情况以及经济比较，合理选择重力式挡土墙的墙背坡度。俯斜式

挡土墙或衡重式、凸折式挡土墙的上墙，墙背俯斜坡度常用值为1;0~1:0.4;俯斜式挡土墙、衡重式挡土墙的下墙，墙背俯斜坡度不宜缓与1：0.25。

(5) 基础以上的挡土墙墙面坡度应与墙背的坡度相配合。地面横坡较陡时，墙面坡度

可采用1：0~1：0.20；地面横坡平缓时，墙面坡度可较缓，但不宜缓于1：0.30。

(6) 位于不良地质区的重力式挡土墙，在地基土内可能出现滑动面或发生地基不均匀

沉陷时，应验算包括地基在内的整体稳定性，并应采取其他措施防止挡土墙随地

基滑动体滑动。

挡土墙整体滑动示意图如下：

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粘土层（）粘土层（）

（7）重力式挡土墙、半重力式挡土墙宜采用明挖基础，其基础扩展部分的刚性角应按规范设置，当受地基承载力特征值控制或稳定性要求时，可采用钢筋混凝土条形扩展基础。 （8）挡土墙基础砌筑在稳定坚硬的岩石斜坡地基上时，垂直墙长方向基础可做成台阶形，台阶的高（h）宽（b）比值不宜大于2，台阶宽度不宜小于0.5m。

沿挡土墙长方向的地面有纵坡时，挡土墙的纵向基地纵坡不宜大于5%，当为岩石地基，基地纵坡大于5%时，墙的纵向基地可按台阶形布置。 岩石地基上的台阶基础示意图如下：

（9）浆砌垮工挡土墙的墙顶应用M7.5水泥砂浆抹平，或用较大石块砌筑并勾缝。干砌挡土墙顶面以下0.5米高度内，宜用M5水泥砂浆砌筑。路肩式挡土墙及路堑式挡土墙宜设置

第 5页

粗料石或混凝土帽石，帽石出檐宽度宜为0.5m高度内，应采用强度等级不低于C20的混凝土浇注，并预埋护栏或栏杆的锚固件。

2.重力式挡土墙的设计与计算 （1）基本尺寸的拟定，如下：

（2）土压力的计算

为了简便起见，本设计计算采用朗肯主动土压力计算。 具体的计算图示如下：

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m=tan（45°—?），?取30°，则m=tan30°=0.58，距o点=2.05—0.76=1.29m 由于埋土为砂性土，c=0，重度?取20kN/m3,那么Ea=

121?m2H2=0.5*20*0.582*52=84.1Kn 2

（3）求解挡土墙自重

挡土墙浇注混凝土，其容重为25kN/m3

每延米挡土墙的自重为G=（0.8+2.25）*5*0.5*25*1=178.125kN 取1m长的挡土墙为计算对象，G=178.125kN

（4）挡土墙稳定性验算 1）抗滑稳定性验算

挡土墙与埋土之间的最大静摩擦力为：

fmax=G*?=178.125*0.6=106.875kN>Ea=84.1kN 故挡土墙的抗滑稳定性满足要求！

2）抗倾覆稳定性验算

对于墙脚点o作为倾覆点验算，

抗倾覆弯矩:M1=G*1.29=178.25*1.29=229.78kN·m 倾覆弯矩:M2=Ea*H/3=84.1*5*

1=140.17kN 3 故M1>M2,且稳定系数为K=1.53,即抗倾覆稳定性满足要求！

3）基地应力以及合力偏心距验算

为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力，应进行基底应力的验算；同时，未来避免挡土墙不均匀沉降，控制作用于挡土墙基底的合力偏心距。 基底底面的应力：

很明显，作用于基础底面的偏心荷载为：e=M/N1=140.17/178.125=0.79m

由于基础宽度为B=2.05m，故所以，e>

B=0.68m 6B，此情况，可以不考虑地基拉应力，而压力重新分布如下： 61Pmax=2N1/3c=2*178.15、3*（*2.05—0.79）=2740kpa

6

Pmin=0

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且对于中砂性地基条件，e0?B/4

4)地基承载力的抗力值

地基应力的设计值应满足地基承载力的抗力值要求，即满足以下各式： 当偏心荷载作用时，

p?1.2f，即 p=N1/A=178.125/1*2.25=86.89kpa

1.2f=1.2*300=360kpa 故p<<1.2f，满足要求！

由于基础宽度小于3m，但基础埋深大于0.5m（基础埋深去1m），除岩石地基外，地基承载力抗力值按下式计算：

f=fk+k1?1（b—3）+k2?2（k—0.5）

f=300+3*20*（3—3）+4.4*20*（1—0.5） =300+44=344kN

（f值可以根据不同荷载组合值予以提高！）

（5）墙身截面强度验算

为了保证墙身具有足够的强度，应根据验算选择1~2个控制截面进行验算，如墙身底部，1/2墙高处，上下墙交界处。 本设计验算主要取1/2墙高处进行验算 1）强度验算 Nj=?0*（?G*NG +?Q1*NQ1+

??Qi*?i*NQi）

=1.0*（1.0*178.125+84.1*1.4）=295.865kN

?k=

1?256(e0/B)8=0.87

1?12(e0/B)8?k*A*Rk/?k=(2.05*1)*9.2*103*0.87/1.54>>Nj=295.865kN

故满足要求！ 2）稳定性计算

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Nj??k*?k*Rk/?k

?k=1/1??s?s(?s?3)?1?16(e0/B)??

??s=2H/B=2*15/2.05=4.88

?s=0.002

所以?k=0.88，即稳定性计算的结果仍然满足要求！

3）本次设计的荷载组合采用施工荷载的作用组合 即容许偏心矩0.33B=0.33*2.05=0.68m

即e0>0.33B,故可以利用弯曲抗拉极限强度Rwl进行验算或确定截面尺寸！

BRwl=2.25*1.54*103/(6*0.79/2.05—1)*1.54>Nj

(6e0?1)?k故计算满足要求！

（6）增加挡土墙稳定性的措施 1）增加抗滑稳定性的方法 设置倾斜基底 采用凸榫基础

2）增加抗倾覆稳定性的方法 展宽墙趾

改变墙面及墙背坡度 改变墙身断面类型

（二）悬臂式挡土墙

1.悬臂式挡土墙的相关规定 （1）悬臂式挡土墙采用钢筋混凝土结构， 宜在石料缺乏或地基承载力较低的路堤地段使用。墙高不宜超过5m，当墙高超过5m，宜采用扶臂式挡土墙。 （2）悬臂式挡土墙宜采用符合现行国家标准：《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB13013—91），牌号Q235(?级)；《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1449—1998），牌号HRB335（Ⅱ级）的钢筋，混凝土强度等级不应低于C20。

（3）悬臂式挡土墙的钢筋混凝土构件设计计算时，荷载效应组合中，应按照规范计入结构重要系数?0。

（4）悬臂式挡土墙钢筋混凝土构件的承载能力极限状态计算、整惨使用极限状态验算及构造要求等，除宜按规定执行外，其他未列内容按照《公路钢筋混凝土级预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG024—85）的相关规定执行。

2.悬臂式挡土墙的一般构造

（1）悬臂式挡土墙由立臂级底板组成（包括前趾板与后踵板组成），立壁的顶宽不

应小于0.2m，立壁外侧表面可设1：0.02~1:0.1的仰坡，内侧面坡度宜为竖直。前趾板与后踵板的端部厚度不应小于0.3m。

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立壁2-后踵板3-前趾板（2）伸缩缝的设置及与两端构筑物的联结，以及泄水孔的设置应按规范严格设定。 （3）配置于悬臂式挡土墙中的主钢筋，直径不宜小于12mm，主钢筋间距不应大于0.2m。前趾板上缘、后踵板下缘，应对应配置不小于50%主筋面积的构造钢筋。挡土墙外侧墙面应配置分布钢筋，直径不应小于8mm，每延米墙长上，每米墙高需配置的钢筋总面积不宜小于500mm2，钢筋间距不应大于300mm。 （4）悬臂式挡土墙中，钢筋的混凝土保护层应符合以下规定：

立壁外侧钢筋与立壁外侧表面的净距不应小于35mm；立壁内侧受力主筋与内侧表面的净距不应小于50mm；后踵板受力主筋与后踵板顶面的净距不应小于50mm；前趾板受力主筋与趾板底面的净距不应小于75mm。

位于侵蚀性气体区或海洋大气环境下，刚劲的混凝土保护层应适当加大。

3．悬臂式挡土墙的设计与计算

（1）悬臂式挡土墙的构造与适用条件

钢筋混凝土悬臂式挡土墙是由立壁和底板组成，具有三个悬臂，即立壁、趾板和踵板，同时固定在中间夹板上。墙的稳定性依靠墙身自重和踵板上的填土重量案例保证，而趾板的设置明显地增加了抗倾覆力矩的力臂，因此结构形式比较经济。悬臂式挡土墙的构造简单，施工方便，能适应较松软地基，墙高一般在6~9m之间。当墙高较大时，力臂下部的弯矩大，钢筋与混凝土用量剧增，影响这种结构形式的经济效果，此时可采用扶臂式挡土墙。

（2）基本尺寸的拟定

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（3）土压力的计算 对于悬臂式挡土墙，通常采用朗肯土压力理论来计算通过墙踵的竖直向上的土压力，然后结合位于该竖直面与墙背之间的土重，得到作用于墙上的总压力。 其总压力为：E=K=cos?1?H2K 222cos??cos2??cos2?cos??cos??cos?埋深1 式中——K为朗肯土压力系数，可由相关手册差得 当地面为水平时，?=0 K=tan2（45°—

1?），土压力的方向平行于地面 2本设计按?=0时计算，?取20kN/m3, ?=30° E=

11*20*6*6*tan2（45°—*30°）=120kN/m(方向向右 ) 22

（4）底板宽度计算 1）踵板宽度

踵板宽度受滑动稳定控制，要求

?Kc? Ex=f*?N

式中：Kc—滑动稳定系数，对加设凸榫的挡土墙，在未设凸榫前，要求满足Kc?1.0 本设计?Kc?取1.2

?N—底板上所承受的垂直荷载等于?G+?y

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本设计按路肩墙计算，当胸坡垂直，顶面有均布荷载h0时，当用朗金方法计算土压力时，活载均按路基面全宽换算分布宽度，以简化计算。 ?G暂按下式计算：

?G=（B2+B3）(H+h0) ??

式中：?——填料重度（kN/m3）

?——重度修正系数，由于计算?G中计入趾板及其上部土重，故须近似地将其重度加以修正

在本设计中，摩擦系数f取0.5，?取20 kN/m3，从而可得?=1.06

?Kc?Ex=f?N ? ?N =?Kc?Ex/f=1.2*120/0.5=288kN

活载q0可取20kpa，即等效换算高度h0=q0/q=20/20=1m 则B2+B3= ?N/(H+h0) ? ?=288/7*20*1.06=1.94m

2）趾板宽度

趾板宽度B,除高墙受倾覆稳定系数K0控制外，一般由地基应力或偏心距e来决定，要求墙踵不出现拉应力，即

e??B/6

当e=?B/2—Zn=?B/6

则Zn=?B/3=

My?M0

?N将My=?N(

B2?B1+B1)代入上式得： 2?B=

3(My?M0)3(B2?B3?2B1)3M0?==B1+B2+B3

?N2?N已知?N=?Kc?Ex/f,代入上式得： B1=

1.5M0f—0.25（B2+B3）

?Kc?ExH2对于路肩墙，M0=(3? 0+?H)

6?1?H(3???H)f?(B2?B3)? B1=?4?KcEx???20式中：? 0=

? h0K,

?H =?HK,Ex=

H(2?2 0+

?H) ?? 0=20*1*0.33=6.6,

?H=20*6*0.33=40

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则B1=

1?6?6?(40?6.6)????1.94?=0.8m 4?1.02?159.6?3）底板宽度

?B=B1+B2+B3=1.94+0.8=2.74m

（5）底板厚度计算

主要取决于结构要求和截面强度要求

结构要求：趾板与踵板同厚（指与中间夹块连接处，趾板端部不宜小于30cm，踵板顶面要求水平）。

强度计算：主要根据配筋率及构件裂缝宽度控制板的厚度。 1）趾板的弯矩和剪力

趾板的弯矩和剪力计算图如下：

趾前埋深为h，取计算截面为A——A 剪力Q1=N1—G1—G2

1B1?? =??1B1?(?1??2)?B1h??B1(h?hj)? ?2?B??2pjh =B1??1?hpj?h?(h?hpj)????1B1? (?1??2)?2?B?第 13页

弯矩M1=

B11B1?B11B11??1?B1(?1??2)???h1??(h2?h1)B1??(h?h1)??(h2?h)B0?26?B?2626?222222hh

式中：?1，?2——墙趾和墙踵处的地基应力 hpj——趾板平均厚度，hpj=（h1+h2）/2 ?h——钢筋混凝土重度 ?——填土重度 ?1=?2=20?6=120kpa

hpj=（h1+h2）/2=（0.4+0.6）/2=0.5m ?h=25kN/m3，?=20 kN/m3 故Q1=78kN

M1=31.26kN/m

2）踵板的弯矩和剪力 剪力Q3=

11B2?H1B3??B3tan???hB3h3?EB3sin??(?1??2)22?B22

?1??2???B3??(H1?h0)??h3??2?0.5B3(??tan???EB3sin??B??h且B2取0.4m，故B3=1.9m

Q3=294.5kN

弯矩M3：

B3B31B31M3??H1??H0??B3tan??EB3zsin???2?(?1??2)

223262222 =63.175kN/m

(6)稳定性及基地应力验算 1）抗滑稳定性验算

fmax= ?N??=288 ?0.5=144kN 而主动土压力为Ex=120kN/m

倾覆力矩M1=Ex?H/3=120?2=240kN/m 抗倾覆力矩M2=?N?(0.2+0.8)=288kN/m

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由于M2>M1，且

M2=K?1.2 M1故抗倾覆稳定性满足要求！

3）基底应力以及合力偏心距验算

由于受偏心荷载的作用，基底的合力偏心距e应由下式计算：

e=M/N1

M=M1+M2=31.26+63.175=94.435kN?m N1=288kN ?e=0.33m

且B/6=0.46m，即e?Pmax=

B时， 6N16e(1?)=181.1kpa ABN16e(1?)=29.2kpa Pmin=AB

基底应力分布图如下所示：

基底应力分布图

4）地基承载力

由于B=2.74m<3m，当埋深为1m时

f=fk+k2?2(h?0.5)=300+4.4?20?0.5=344kpa

由此可见，地基基底应力是小于地基承载力的，故计算满足要求！

（三）加筋土式挡土墙

加筋土挡土墙是利用加筋土技术修建的支挡结构物。加筋土是一种在土中加入拉筋的复合土，它利用拉筋与土之间的摩擦作用，改善土体的变形条件和提高土体的工程性能，从而达到稳定土体的目的，加筋土挡土墙由填料、在填料中布置的拉筋以及墙面板三部分组成。基本结构如下：

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填料墙面板拉筋加筋土挡土墙基本结构公路工程中，常见的挡土墙有下列几种形式： 单面式加筋土挡土墙

双面式加筋土挡土墙，双面式中又分为分离式、交错式以及对拉式加筋土挡土墙 台阶式加筋土挡土墙 无面板加筋墙

加筋土的基本原理是借助于拉筋而提高填土的抗剪强度，从而保证土体平衡，通常用摩擦加筋原理或准粘聚原理加以解释。 1.加筋土挡土墙的构造

加筋体墙面的平面线形可采用折线和曲线，相邻墙面的内夹角不宜小于70°。加筋体筋带一般应水平布设并垂直于面板，当一个结点有两条以上筋带时，应扇状分开。当相邻墙面的内夹角小于90°时，宜将不能垂直布设的筋带逐渐斜放，必要时在角隅处增设加强筋带。加筋体的横断面形式一般应采用矩形(下图a)。当受地形、地质条件限制时。也可采用下图b或c所示的形式。断面尺寸由计算确定，底部筋带长度不应小于3m，同时不小于0.4H。

加筋土挡土墙的构造形式如下图所示：

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（）（）

加筋体填料压实度：

（)

填土范围 路槽地面以下深度 （m） 0~80 压实度（%） 高速、一级公路 二、三、四级公路 ?96 >94 ?94 >93 距面板1m以外 80以下 距面板1m以内 全部增高 ?93 ?92

本设计根据要求，加筋体填料的压实度可取95%

2．加筋土挡土墙的设计与计算

1)根据风速、填料、地基、施工方法、筋带的种类以及两点的断面图，初步拟定加筋土挡土墙的面，纵断面以及横断面的形式。

根据本设计的要求，横断面的形式采取如下：

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>0.7，取4横断面形式2）确定有关设计参数

? 根据填土材料以及筋带的种类，通过试验或现有经验确填料的重度和计算摩擦角，筋带的容许应力以及土与筋带之间的视摩擦系数。

本设计的填料采用非粘土，使用碎石土，其重度??20kN/m3，计算摩擦角??38° 筋带的容许应力为fr=135Mpa，土与筋带的摩擦系数??0.4（以上均为在H?6m时查相关表格所得）

Ⅱ 根据地基土的性质和状态，确定地基土的性质和状态，确定地基土的天然重度为18kN/m3，内摩擦角及粘聚力待定。

Ⅲ 确定加筋体与地基间的摩擦系数以及黏聚力，可设定摩擦系数为0.5

3）内部稳定验算

采用楔体平衡分析法，它的基本假定：

a） 加筋体填料为非粘性土

b） 加筋体墙面顶部能够产生足够的侧向位移，从而使墙面后达到主动极限

平衡状态（即加筋体的墙面绕面板底端旋转），在加筋体内产生与垂直面成?角的破裂面，将加筋体分为活动区与稳定区

c） 加筋体中形成的楔体相当于刚体，面板与填料之间的摩擦忽略不计。作

用于面板上的侧压力为主动土压力，压力强度呈线形分布

d） 筋带的拉力随深度成直线比例增长。在筋带长度方向上，自由端拉力为

零，沿长度逐渐增加至墙面处为最大。

e） 只有破裂面后，稳定区内的筋带与土的相互作用产生抗拔阻力

根据以上假定，以库伦理论为基础，采用重力式挡土墙计算土压力的方法，按加筋体上填土表面的形态和车辆荷载的分布情况不同，并考虑加筋土通常??0 ??0的特点。加筋体上局部荷载（包括路堤填土）所产生的侧压力在墙面板上的影响范围，近似地沿平行于破裂面的方向传递至墙背，从而绘制压力分布图形，根据压力分布图形，推求出加筋土挡土墙沿墙高各单元节点处的侧压力，再确定各计算单元上筋带所承受的拉力。

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? 本设计假定破裂面交于内边坡，如下所示：

破裂角?，由重力式挡土墙推得： tan（?+?）=—tan（?—?）??tan(???)?cot(???)??tan(???)?tan?? 其中?取38°，?取15°，由此计算可得：

?+?=57°??=42°

?sin?sin(???)?Ⅱ 侧土压力系数：Ka?cos?/?1?? =0.28

cos???22

Ⅲ 加筋体任一深度h的土压力?i绘制侧压应力图形，并由图形求任意深度hi处的土压力

?i，因为?0=0，?H=?1H/Ka，于是?i=?1h1/Ka

Ⅳ 第i层筋带受的拉力 Ti=?iSxSy

式中：Sx Sy——筋带水平与垂直方向的计算距离

Ⅳ筋带断面计算

根据不同深度筋带所承受的最大拉力计算筋带断面，当采用扁钢筋带并用螺栓连接时，还应验算螺栓连接处的截面和螺栓的抗剪强度。筋带断面按下式计算： Ai=1000Ti/???i?22

第 19页

Ai——第i筋带单元断面积，mm2

?——筋带容许应力提高系数

??i?——筋带容许拉应力，Mpa

Ⅴ 筋带抗拔稳定性验算

各个单元结点筋带抗拔能力是利用该点筋带所具有的抗拔力Si与它所受到的拔出力之比来反映，该比值称为抗拔安全系数Kf，要求Kf??Kf? Kf=Si/Ti??Kf?

其中锚固长度lei为主动土压力以后的长度。

各层筋带的抗拔力Si作用于锚固长度范围内的垂直荷载大小进行计算。

?1?Si?2bif??2(ai?a)(b?Loi)??2a(Li?b)??1Leihi?(Li>b)

?2?

?1?Si?2bif??2(ai?Litan?)??1Leihi?(Li?b)

?2?上式中：f——筋带与土的视摩擦系数

第 20页

Lei——第i结点处的稳定去筋带长度 Lei=Li—Loi

Loi——第i结点处稳定区筋带长度 L oi=（H—hi）tg? 求得Si后，将Si带入式计算，Kf=Si/Ti，并与?Kf?比较分析其稳定性。

4）外部稳定性分析

加筋挡土墙的外部稳定性分析中的视加筋体为刚体，其中分析项目一般包括基底滑移与倾覆稳定性验算，基础底面地基承载能力验算，必要时还应对整体滑动和地基下部进行验算。 ? 土压力计算

根据加筋土挡土墙墙后填土的不同边界条件，采用库伦公式计算作用于筋体的主动土压力。 本设计采用路肩式挡土墙，墙后破裂面交于路面上 具体的计算图如下：

破裂面交于路面上

计算过程如下：

Ea?1H?(H?2hc)Ka=0.5?20?5?（5+2.22）?0.3=108.3kN 2hc?q/r，q取20kpa，则hc=1.11m

Ka?tg?cos(???)/sin(?????')=0.65?0.45/0.98=0.30

Eax?Eacos?'则Eay?Easin?'

tg???tg(???')?可推得 Eax=1o1.5kN

?tg(???')?cot??tg(???')第 21页

Eay=28.16kN

tan?=0.65??=33° Ⅱ滑移稳定性分析

验证加筋体在总水平力的作用下，加筋体与地基产生的摩阻力抵抗其滑移的能力，用抗滑稳定性系数Kc为

Kc=f?N/?T??Kc?

?N——竖向力总和‘ ?T——水平力总和

f——加筋体底面与地基土之间的摩擦系数 其计算简图如下：

123滑移、稳定性分析图示基础底面地基承载力验算图示?N=400+532.8+28.16=960.96kN ?T=Eax=105.1kN

故Kc=

f?N=960.9 ?0.5/105.1=4.57>?Kc? ?T(f取0.5，为砂性土)

Ⅲ 倾覆稳定性分析

为了保证加筋土挡土墙抗倾覆稳定性，必须算它抵抗墙身绕墙趾倾覆的能力，用抗倾覆稳定系数K0表示，即对于墙趾总的稳定力矩?My与总的倾覆力矩?M0之比 K0=?My/?M0??K0?=4.77，可见远远满足要求！

第 22页

11?My??1H??Ltg??EAyL=1016.32kN/m

232321?M0?EaxH'=213kN/m

3(其中?N=W1+W2+Eay’ ?T=Eax’

?1=400kN/m W1=Zdy?H? W2=

1Zay?cot???2=532.8kN/m) 22Ⅳ 验证地基承载力验算

验证加筋体总垂直力作用下，基底压应力是否小于地基容许承载力，由于加筋体承受偏心荷载，故基底压应力按梯形分布考虑。

?max??N6e(1?)???? LL经计算，?max小于地基承载力特征值为300kN/m,故验算满足要求！

四 边坡的稳定性分析

边坡处治，首先要进行稳定性分析。边坡稳定分析的方法很多，目前在工程中广为应用的是传统的极限平衡理论。一般说来，不同的边坡类型，不同的分析目的以及可获得的基本资料情况，应采用与之相适应的计算理论和稳定分析方法。

1 边坡稳定性概念

边坡一般是指具有倾斜坡面的土体或岩体，由于破表面倾斜，在破题本身重力及其他外力作用下，整个坡体有从高处向低处滑动趋势，同时，由于坡体土自身有一定的强度和人为的工程措施，它会产生组织坡体下滑的抵抗力。一般来说，如果边坡土体内部某一个面上的滑动力超过了土体抵抗滑动的能力，边坡将产生滑动，即失去稳定；如果滑动力小于抵抗力，则认为边坡是稳定的。

在工程设计中。判断边坡稳定性的大小习惯上采用边坡稳定安全系数来衡量。毕肖普定义了土坡稳定安全系数的定义：

?fFs=?

?式中：?f——沿整个滑裂面上的平均抗剪强度

?——沿整个滑裂面上的平均剪应力

Fs——边坡稳定安全系数

按照上述边坡稳定性概念，显然，Fs>1，土坡稳定；Fs<1，土坡失稳；Fs=1，土坡处于临界状态。

第 23页

2 影响边坡稳定性的因素

边坡的稳定是一个比较复杂的问题，影响边坡稳定性的因素较多，简单归纳起来有以下几方面：

（1）边坡体自身材料的物理力学性质

边坡体材料一般为土体、岩体、岩土及其他材料混合堆积或混合填筑体，其本身的物理力学性质对边坡的稳定性影响很大，如抗剪强度（内摩擦角?，凝聚力c），容重（包括天然容重和饱和容重等）。 （2）边坡的形状和尺寸

这里指边坡的断面形状、边坡坡度、边坡总高度等。一般来说，边坡越陡，边坡越容易失稳，坡度越缓，边坡越稳定；高度越大，边坡越容易失稳，高度越小，边坡越稳定。 (3)边坡的工作条件

边坡的工作条件主要是指边坡的外部荷载，包括边坡和边坡顶上的荷载、边坡后传递的荷载，如公路路堤边坡顶上的汽车荷载、人行荷载等，储灰场后方堆灰传递的荷载，水坝后方水压力等。

边坡体后方的水流及边坡体中水位变化情况是影响边坡稳定的一个重要因素，它除自身受对边坡产生作用外，还影响 边坡体材料的物理力学指标。 （4）边坡的加固措施

边坡的加固是采取人工措施将边坡的滑动传送或转移到另一部分稳定体中，使整个边坡达到一种新的稳定平衡状态，加固措施的种类不同，对边坡稳定的影响作用也不同，但是应保证边坡的稳定。

3 边坡稳定性分析基本理论和假定 边坡稳定分析的方法比较多，但总的说来可分为两大类，即以极限平衡理论为基础的条分法和以弹塑性理论往日基础的数值计算方法。

条分法以极限平衡理论为基础，由瑞典人彼得森在1916年提出，20世纪30~40年代经过费伦扭思和泰勒等人的不断改进，直至1954年简布提出了普遍条分法的基本原理，1955年毕肖普明确了就突破稳定安全系数，使该方法在目前的工程界成为普遍采用的方法。 条分法实际上是一种缸体极限平衡分析法。其基本思路是：假定边坡的岩体破坏是由于边坡内产生了滑动面，部分坡体沿滑动面而滑动造成的。滑动面上的坡体服从破坏条件。假设滑动面已知，通过考虑滑动面形成的隔离体的静力平衡，确定沿滑动面发生滑动时的破坏荷载，或者说判断滑动面上的滑体的稳定状态或稳定程度。该滑动面是认为确定的，其形状可以是平面、圆弧面、对数螺旋面或其他不规则曲面。隔离体的静力平衡可以是滑动面上的平衡或力矩的平衡。隔离体可以是一个整体，也可以由若干认为分隔的竖向土条组成。由于滑动面是人为假定的，我们只有通过系统地求出一系列滑动面发生滑动时的破坏荷载，其中最小的破坏荷载要求的极限荷载与之相应的滑动面是可能存在的最危险滑动面。 条分法的基本假定如下：

把滑动土体竖向分为n个土条，在其中任取1条记为i，如下图a所示，在该土条上作用的已知力有：土条自身的重力Wi，水平作用力Qi（如地震产生的水平惯性力等），作用于土条两侧的空隙水压力Ui及Ui+1,作用于土条底部的孔隙水压力Udi。土条上的力矢多边形如下图b所示。当滑动面形状确定后，土条的有关几何尺寸也可确定，如底部坡角?i，底弧长li，滑动面上的土体强度c'i,tg?i'也已确定。要使整个土体达到力的平衡，其未知力还有：每一土条底部的有效法向反力N’i，共n个；两相邻土条分界面上的法向条间力Ei，共

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n-1个，切向条间力Xi，共n-1个；两相邻土条间力Xi及Ei合力作用点位置Zi，共n-1个；每一土条底部切向力Ti以及Ni的合力作用点位置?i，共n个。另外，滑动体的安全系数Fs一个。

作用于土条上的力 （）土条的力矢多边形 （）综合上述分析，我们得到共计有5n—2个未知量，我们得到的只有各土条水平方向及垂直方向力的平衡以及土条的力矩平衡共计3n个方程。因此，边坡的稳定性分析实际上是一个求解高次超静定问题。如果土条比较薄（bi比较小），Ti与Ni的合力作用点可近似认为在土条底部的中点，ai变为已知，未知量变为4n—2个。与已有的方程数相比，还有n—2个未知量无法求出，要使问题有唯一解就必须建立新的条件方程。解决的途径有两个：一个是利用变形协调条件，引进土体的应力~应变关系，另一个是作出各种简化假定以减少未知量或增加方程数。

假定n-1个Xi值，更简单地假设所有Xi=0，这就是常用的毕肖普方法。 假定Xi与Ei的交角或条间力的方向，而有不平衡推力传递法。

考虑条间力合力作用点的位置，可以使稳定安全系数得到提高，但有两点必须注意：一是土条分界面上不能违反土条破坏准则，即切向条间力得出的平均剪应力应小于分界面上土体的平均抗剪强度；二是不允许条间出现拉应力，如果这两点不能满足，就必须修改原来的假定，或采用别的计算办法。

本设计中主要采用不平衡推力以及毕肖普法来计算边坡的稳定性！

4 具体的边坡计算过程

（1）运用朱大勇院长的CSF程序找出最危险的边坡滑动面，计算图如下：

第 25页

程序计算用图此设计中，不考虑地下水的影响，并且滑动土质为单层，重度??18kN/m3，内摩擦角等于30°，抗剪强度等于24kpa，所编的txt文档如下，由此编入CSF程序便可计算出最危险滑动面，具体的txt文档如下：

第 26页

0,1.1 (初始安全系数) -1,0.0001,0.05 （向左滑，安全系数精度，lambta初始值） 0.,0.,0. （地震影响系数，地下水影响系数） 50,40,4,0.25,-45.（条块数，滑动面数，条块细分倍数） 1,1 （材料数，计算块） 1,'m1',18,18,24,30,0,0,0,0（材料参数，饱和容重，抗剪强度，内摩擦角） 1,'m1',1,0,0（计算块所对应的材料号） 1,4,2,3,4,5（从左到右，底折线节点个数） 701,10,2,1,12,11,10,9,8,7,6,5（边坡表面折线节点编号） 702,0,0,0 （地下水位线编号） 703,0,0 （边坡出入段分界点号） 704,4,2,3,4,5 （边坡底线） 13,1,1 （总结点数，放大倍数） 1,0,0 （每个节点号，及其坐标） 2,-20,0 3,-20,-30 4,76,-30 5,76,47 6,56,47 7,44.25,35.25 8,41.25,35.25 9,29.5,23.5 10,26.5,23.5 11,14.75,11.75 12,11.75,11.75 13,150,150 （CSF运行的txt源程序）

由此导入后，计算出的最危险滑动面的示意图如下：

第 27页

=1.013计算出的危险滑动面示意图

找到了危险滑动面以后，运用AUTOcad画出它的样图，并在样图上进行计算，样图如下：

m=1:15 找到最危险的滑动面以后开始用条分法计算安全系数： （1）运用不平衡推力法：

在滑体中取第i块土条，假定第i-1块土条传来的推力Pi-1的方向平行于第i-1块土条的底滑面，而第i快土条传送给第i+1块土条的推力Pi平行于第i块土条的底滑面。即是说，假定每一分界上推力的方向平行于上一土条的底滑面，第i块土条承受的各种作用力示意图如下：

第 28页

H=47m传递系数法图示

将各作用力投影到底滑面上，其平衡方程如下：

?ciLi(Wicos?i?uiLi?Qisin?i)tg?i'?Pi?(Wi?Qicos?i)????Pi?1?i?1（1） ?Fs??式中

?i?1?cos(?i?1??)?i?i'Fssin(?i?1??)（2）

i式（1）中表示土条的下滑力，第二项表示土条的抗滑力，第三项表示上一土条传下来的不平衡下滑力的影响，?i?1称为传递系数。在进行计算分析时，需利用（1）式进行试算。即假定一个Fs值，从边坡顶部第一块土条算起求出它的不平衡下滑力P1（求P1时，式中右端第三项为零），即为第一和第二块土条之间的推力。再计算第二块土条在原有荷载和P1作用下的不平衡下滑力P2，作为第二块土条与第三块土条之间的推力。依此计算到第n块（最后一块），如果该块土条在原有荷载及推力Pn-1作用下，求得的推力Pn刚好为零，则所设的Fs即为所求的安全系数。如果Pn不为零，则重新设定Fs值，按上述步骤重新计算，直到满足Pn=0时为止。一般可取3个Fs同时计算，求出对应的3个Pn值，作出Pn-Fs曲线，从曲线上找出Pn=0时的值，该Fs即为所求。

为了使计算公式简化，现实中采用简化的公式如下所示：

ciLi?Wicos?itan?i?P?i

Fstan?isin(???) 其中?i?cos(???)?FsPi?Wisin?i?i?1i?1ii?1i运用以上简化的公式，计算过程如下表： （内摩擦角的正切值为0.58）

（土的各项参数为土的各项参数为：重度18 kN/m3,内摩擦角30°, 黏聚力20kpa）

第 29页

不平衡推力法计算表

附表1

计算块 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 面积 14.92 22.06 23.32 26.6 27.94 32.36 35.51 34.08 32.09 27.26 31.34 32.42 28.58 24.33 18.13 19.5 18.79 13.3 7.28 2.11 ?18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 Wi 268.56 397.08 419.76 478.8 502.92 582.48 639.18 613.44 577.62 490.68 564.12 583.56 514.44 437.94 326.34 351 338.22 239.4 131.04 37.98 R ?i30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 xi 85.78 82.19 79.34 76.14 73.12 70.11 67.03 64.11 61.07 58.33 55.24 52.09 49.36 46.33 43.22 40.19 37.13 35.04 32.13 29.02 102

附表2（从右端接上表）

不平衡推力法计算表

sini a?icosi aLi 7.96 Ci 20 Li*Ci 159.2 Wi*sinai 225.8536941 0.84098 0.999093 0.541066 第 30页

0.805784 0.936999 0.592209 0.777843 0.891227 0.628458 0.746471 0.842742 0.665418 0.716863 0.799292 0.697214 0.687353 0.757838 0.726324 0.657157 0.717041 0.753754 0.628529 0.679661 0.777786 0.598725 0.641909 0.800954 0.571863 0.608775 0.820349 0.541569 0.572302 0.840657 0.510686 0.535983 0.859767 0.483922 0.50513 0.875111 0.454216 0.471492 0.890892 0.423725 0.437554 0.905791 0.39402 0.405001 0.919102 0.36402 0.37258 0.931391 0.343529 0.350672 0.939142 0.315 0.320457 0.949092 0.28451 0.288495 0.958673

附表3（从右端接上表）

5.08 4.46 4.53 4.32 4.31 3.98 3.86 3.75 3.35 3.57 3.49 3.42 3.36 2.99 3.27 3.22 3.18 3.03 3.22 101.6 89.2 90.6 86.4 86.2 79.6 77.2 75 67 71.4 69.8 68.4 67.2 59.8 65.4 64.4 63.6 60.6 64.4 319.9608353 326.5074353 357.4101176 360.5246118 400.3693412 420.0415235 385.5650824 345.8358176 280.6016118 305.5096941 298.0160824 248.9486118 198.9192176 138.2785765 138.3008824 123.1187118 82.24094118 41.2776 10.80568235 不平衡推力法计算表

ai-1_ai 空值 0.06209398 0.045772163 0.04848437 cos（ai-1_ai） 空值 0.998072788 0.998952637 0.998824863 sin（ai-1_ai） 空值 0.062054086 0.045756182 0.048465377 ?tan *Q 空值 0.03599137 0.026538586 0.028109919 第 31页

0.043449984 0.041453871 0.040797717 0.037379532 0.037752106 0.033134186 0.03647279 0.036319135 0.0308524 0.033638764 0.033937294 0.032553431 0.032420946 0.021907525 0.030215797 0.031961592

附表4（从右端接上表）

0.999056198 0.999140911 0.999167889 0.999301467 0.999287474 0.999451113 0.999334942 0.999340533 0.999524102 0.99943427 0.999424185 0.999470184 0.999474487 0.99976004 0.999543538 0.999489272 0.043436313 0.041441999 0.040786401 0.037370828 0.037743139 0.033128123 0.036464705 0.03631115 0.030847506 0.03363242 0.03393078 0.032547682 0.032415267 0.021905773 0.030211199 0.031956151 0.025193062 0.02403636 0.023656112 0.02167508 0.02189102 0.019214311 0.021149529 0.021060467 0.017891553 0.019506804 0.019679852 0.018877655 0.018800855 0.012705348 0.017522495 0.018534568 不平衡推力法计算表 ?i K*Wi*sini 406.5366494 575.9295035 587.7133835 643.3382118 648.9443012 720.6648141 a ?iCi*Li+Wi*Cosai*tan 243.4789745 237.9895501 242.2050029 275.3893542 289.7729543 331.5799941 Pi 90.5876 275.0345 459.7041 651.2023 834.413 1030.643 空值 0.963598 0.973533 0.9719 0.974925 0.976118 第 32页

0.976509 0.97854 0.978319 0.981047 0.979077 0.979168 0.982387 0.98075 0.980574 0.981388 0.981466 0.98759 0.98276 0.981736

由以上计算，P20=0，即 P20=

756.0747424 694.0171482 622.5044718 505.0829012 549.9174494 536.4289482 448.1075012 358.0545918 248.9014376 248.9415882 221.6136812 148.0336941 74.29968 19.45022824 359.0349417 353.9324606 343.3353885 300.4668215 346.4540777 360.8009119 329.511531 293.4911372 231.2455188 252.5107921 247.108793 194.0017337 132.7340041 85.51803519 1227.01 1389.614 1514.58 1599.549 1679.117 1741.708 1776.917 1778.579 1753.837 1719.212 1673.184 1626.882 1566.371 1501.058 FsWsin??(Cl?Wcos?tan?)+

2020202020 ?19?FsWsin??191919(cl?1919Wco?s19t?an?+ )1919 ?????? ?1?2?????FsW1sin?1?c(l1?1W1c?os1?? 1)?tan0将以上数据带入计算可得，Fs的近似值为1.093，它的值小于1.25，所以需要采取锚固措施！

（2）运用毕肖普条分法计算：

毕肖普法在求解时，补充了两个假设条件：忽略了土条间的竖向剪切力Xi及Xi+1的作用：对滑动面上的切向力Ti的大小作了规定 简化的毕肖普法计算公式如下所示：

1?m?(Witan?i?cili) K??Wisin?ini?1ini?1式中：

m?cos?i?ai1tan?isin?i K毕肖普法的计算需用迭代法来计算，即先假定一个K值求得mai值，代入上式中，若此K值与假定不相符，再用此K值重新计算得出新的K值，如此反复迭代，直至假定的K值与求得的K值相近为止。具体的计算见下表：

毕肖普法计算表

附表一

第 33页

土条编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ai 0.999093 sinai 0.84098 li/m Wi/kN wi*sinai 7.96 5.08 4.46 4.53 4.32 4.31 3.98 3.86 3.75 3.35 3.57 3.49 3.42 3.36 2.99 3.27 3.22 3.18 3.03 3.22 268.56 225.853694 397.08 319.960835 419.76 326.507435 478.8 357.410118 502.92 360.524612 582.48 400.369341 639.18 420.041524 613.44 385.565082 577.62 345.835818 490.68 280.601612 564.12 305.509694 583.56 298.016082 514.44 248.948612 437.94 198.919218 326.34 138.278576 351 138.300882 338.22 123.118712 239.4 82.2409412 131.04 41.2776 37.98 10.8056824 ?wi*tan i 155.7648 230.3064 243.4608 277.704 291.6936 337.8384 370.7244 355.7952 335.0196 284.5944 327.1896 338.4648 298.3752 254.0052 189.2772 203.58 196.1676 138.852 76.0032 22.0284 ci*li 159.2 101.6 89.2 90.6 86.4 86.2 79.6 77.2 75 67 71.4 69.8 68.4 67.2 59.8 65.4 64.4 63.6 60.6 64.4 0.936999 0.805784 0.891227 0.777843 0.842742 0.746471 0.799292 0.716863 0.757838 0.687353 0.717041 0.657157 0.679661 0.628529 0.641909 0.598725 0.608775 0.571863 0.572302 0.541569 0.535983 0.510686 0.50513 0.483922 0.471492 0.454216 0.437554 0.423725 0.405001 0.37258 0.320457 0.288495 0.39402 0.36402 0.315 0.28451 0.350672 0.343529

（内摩擦角的正切值为tan?i=0.58）

附表2（接上表右端）

毕肖普法计算表 ci*li*cosai K=1.2 86.13764301 60.16844642 56.0584959 60.28690798 60.23931704 62.60909209 59.998806 60.04506514 60.07157235 54.96340419 mai K=1.19 0.9509552 0.98494433 1.007575297 1.029244411 1.046609605 1.061335932 1.074048786 1.084127884 1.092770083 1.099072335 0.947539453 0.981671537 1.004415991 1.026212528 1.043697978 1.058544162 1.071379661 1.081575034 1.090338285 1.096749643 ?(wi*tan i+ci*li*cosai)/mai K=1.2 K=1.19 255.2953782 295.8982059 298.2024368 329.3576123 337.1980444 378.3002225 402.0266779 384.4765756 362.356507 309.6037517 254.3783799 294.9149892 297.2674069 328.3874114 336.2599725 377.3051303 401.0275992 383.5712292 361.5501362 308.9494598 第 34页

60.02287711 60.01174613 59.85761792 59.8679256 54.16628111 60.10927301 59.98159873 59.72942602 57.51495526 61.73854962 1.102414712 1.106598836 1.109006798 1.110429332 1.110591308 1.109544844 1.107334095 1.105181134 1.101341671 1.096186203 总和值 1.104614361 1.108673052 1.110972306 1.112274185 1.112312322 1.111145204 1.108812606 1.106576422 1.102621083 1.097341775 351.2403027 360.0912392 323.0213003 282.6592532 219.2016806 237.6553542 231.3206103 179.6822438 121.232274 76.4167159 5735.236386 350.5408683 359.4175447 322.4498181 282.1904255 218.8625231 237.3130641 231.0121632 179.4556816 121.0916038 76.33624414 5722.281651 由上计算可知，毕肖普法计算得出的K=1.2与K=1.19的结果相近，故安全系数可取1.19！ 即计算出的Fs=1.19<1.25，故该边坡需要进行加固！

6 边坡的锚索加固

（1）设计锚固力的计算

由不平衡推力法中，P0=0，依次迭代，得到P20=1501kN（具体的计算见不平衡推力法的计算表，此处不详述），由于P20的剩余力全部由锚索承受，因此锚索在倾角?20方向上的分力之和应大于1501kN（1m宽度所受的力）。

锚固体设计主要是确定锚索锚固段长度、孔径、锚固类型。锚固体的承载能力由三部分强度控制，即锚固体与锚孔壁的抗剪强度、钢绞线束与水泥砂浆的粘结强度以及钢绞线强度，取其小值。

安全系数：在进行锚固设计时，由于存在许多不确定因素，如地质条件、锚固材料、施工方法等均会对锚固的承载能力产生较大的影响，因此，设计时应考虑一定的安全储备。锚固设计时的安全系数见下表：

锚固设计安全系数

类 型 永久性锚固 钢绞线Fs1 1.8 注浆体与锚孔壁界面Fs2 2.5 注浆体与钢绞线Fs2 2.5

（2）确定锚索钢绞线的规格

根据（GB/T5223——95，GB/T5224——95）要求，采用T丝标准形钢绞线参数如下表：

钢绞线参数表 公称直径mm 12.70 破坏荷载kN 公称面积mm2 98.7 屈服荷载kN 每1000m理论质量kG 774 伸长率% 理论级别N/mm2 1860 70%破坏荷载1000h低松弛 第 35页

184 156 3.5 2.5 本设计采用?12.7mm，截面面积为98.7mm2,抗拉强度为1860mpa的钢绞线，每根钢绞线的极限抗拉强度为：

Pu=184kN

（3）锚索设置位置以及设计倾角的确定 锚索布置在滑坡前缘，一般要求如下：

1） 锚索上覆地层厚度应不小于4.0m，避免由于高压注浆导致上覆土层隆起 2） 锚杆水平与竖直间距宜不大于2.5m，以免应力集中

3） 锚杆安设角度，一般锚杆俯角不小于15°，不大于45°

本设计中，锚索与滑动面相交处滑动面的倾角取平均值34.4°，采用10孔锚索相互平行，锚索自由段长度15m，锚固段长度暂取8m，锚固段长度与自由段长度之比

A=8/15=0.53

则可确定锚索设计倾角

452A?1???????

A?12(A?1)o

?452?0.5?31??30?34. 30.5?31?2(0.?531) =15.31°，按上述要求，取整后为16°！ （4）设计锚固力与锚索间距的确定 采用预应力锚索整治滑坡时，锚索提供的作用力主要有沿滑动面产生的抗滑力及锚索在滑动面产生的法向阻力，该滑坡选用10孔锚索，则：

P=P总/N

设锚索的横向间距为3m，则P总=1501 ?3=4503kN，取P总=4600kN P=4600/10=460kN Pt=

PP110?= =554kN cos?cos(?19??)cos(8?16)根据锚索设计的锚固力Pt和所选的钢绞线强度，计算整治滑坡每孔锚索所需锚索钢绞线的根数n，则

n?Fs1?Pt1.8?554??5.4 Pu184取n=6，按照10排每孔6束钢绞线进行设计，每排见下图：

第 36页

锚索加固位置（单位：）

（5）锚固体设计计算

设计采用锚索钻孔直径dh=0.18mm，单根钢绞线直径d=0.0127mm；注浆材料采用M35水泥砂浆，锚索张拉材料与水泥砂浆的极限粘结应力?u=2340kpa；锚索锚固段置于砂土状风化石英片中，锚孔对砂浆的极限剪应力?=600kpa，锚索锚固段设计为枣核状，锚固体设计系数为Fs2=2.5

1）按水泥砂浆与锚索张拉钢材粘结强度确定锚固段lsa：

Fs2?Pt

3.14nd?u=2.5 ?554/6 ?3.14 ?0.0127 ?2340

lsa=

=2.47m

2）按锚固体与孔壁的抗剪强度确定锚固段长度la： la=

Fs2?Pt2.5?554= =4.68m

3.14nd?3.4?0.18?600锚索的锚固段长度应采用lsa和la中较大值4.58m，取整为5m 锚固体的示意图如下所示：

第 37页

*内锚段8000预应力锚束（单位：）

（6）外锚结构设计

根据被加固滑体情况，采用地梁作为外锚结构，锚头固定在地梁上。每根地梁设置的两孔锚索，锚索间距为

48=5.7m，按照简支梁进行内力计算。地梁设为=11.3m，地基承sin45sin45载为240kpa，则梁宽为：

2?554?0.41m

240?11.3取宽度为0.5m！

梁的厚度采用40cm，承压钢垫板选用普通钢板，选用边长为200mm，厚度为30mm的正方形钢垫板。

锚索地梁布置图如下所示：

第 38页

被加固边坡钢筋混凝土地梁钢筋混凝土地梁锚索锚索地梁布置图

7 抗滑桩设计 （1）设计资料

如下图所示，滑体为砂土状强风化长石石英片岩结构层，自上而下变形增大，

?1=19kN/m3，?1=32°。滑动面以下的滑床为弱风化长石石英片岩层，按密实土层考虑，?2=21 kN/m3，?1=36°。

抗滑桩前后滑体厚度基本相同，滑动面处的地基系数A=A1=A2=1.0?105 kN/m3

滑坡推力En=546kN/m，桩前剩余抗滑力En’=273 kN/m，滑动面以下地基系数的比例，m=60000kN/m4

抗滑桩剖面示意图如下所示;

第 39页

滑动面抗滑桩剖面图(2)桩的规划设计

某桩长10m，其中h1=5m，锚固段h2=5m，桩间距为L=6m 桩截面面积：F= b?a=6m2

11ba3= ?2 ?3 ?3=4.5m4 12121桩的截面模量：1ba= ?2?32=3m3

66桩的混凝土（C20）弹性模量：E=2.6?104Mpa 桩的抗弯刚度：EI=2.6 104?4.5=1.17?108kN·mm2

桩截面惯性矩：I=

2桩的计算宽度：Bp=b+1=3m 桩的变形系数：??5mBp6000?3??0.274m-1

EI1.17?1058桩的计算深度：?h2?0.274?5?1.37m?2.5m，属于刚性桩！

桩底边界条件，按自由段考虑！

（3）外力计算

每根桩上承受的滑坡推力：Er=En·L=546?6=3276kN；按三角形分布，其

b?q?Er3276?=1310kN/m 0.5h10.5?5

桩前被动土压力计算：

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