【正文】 對于單筋矩形截面梁可以進(jìn)行計算簡化，由此便可以建立平衡方程，如下： 單筋矩形截面梁計算簡圖 ， （） ， （）或 （）式中 ——計算截面上產(chǎn)生的彎矩設(shè)計值；——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；——鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；——縱向受拉鋼筋的截面面積；——截面寬度；——混凝土受壓區(qū)高度；——截面有效高度，即受拉鋼筋合力作用點到截面受壓區(qū)邊緣的距離，其值為，為縱向受力鋼筋合力作用點到截面受拉邊緣的距離。此時裂縫寬度增大、撓度增加，而混凝土尚未發(fā)生破壞。（3）適筋梁破壞，縱向受拉鋼筋配置適量，受拉區(qū)混凝土開裂后，應(yīng)力由鋼筋來承受。受壓區(qū)混凝土首先被壓壞，而此時，鋼筋尚未屈服。（2）超筋梁破壞，與少筋梁相反，超筋梁是縱向受拉鋼筋配置過多，受拉區(qū)混凝土開裂后，應(yīng)力由鋼筋來承受。從《鋼筋混凝土設(shè)計原理》中，我們可以知道鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面破壞形式主要有：（1）少筋梁破壞，縱向受力鋼筋配置過少，受拉區(qū)混凝土開裂后，受拉鋼筋的應(yīng)力突然增大，當(dāng)應(yīng)力增加超過鋼筋的屈服強(qiáng)度時，鋼筋會屈服發(fā)生破壞。由（）得： （）聯(lián)立（）和（），解得： （） （）（3）角柱節(jié)點，在、方向都將梁視為半無限長梁，由（）得： （）聯(lián)立（）和（），解得： （） （）當(dāng)角柱節(jié)點在兩個方向的梁均無外伸時。此時，橫梁和縱肋應(yīng)該滿足靜力平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件，用公式表達(dá)為： （） （）式中 ——橫梁和縱肋節(jié)點處的豎向荷載；——方向（橫梁）分擔(dān)節(jié)點處的豎向荷載；——方向（縱肋）分擔(dān)節(jié)點處的豎向荷載；——節(jié)點處在作用下方向的產(chǎn)生的豎向變形；——節(jié)點處在作用下方向的產(chǎn)生的豎向變形； 節(jié)點荷載的分配方法（1）內(nèi)柱節(jié)點，當(dāng)節(jié)點間距較大時，可以將橫梁和縱肋看做是受單個集中力作用的無限長梁，由（）得： （）聯(lián)立（）和（），求解得： （） （）式中 ——地基土的基床系數(shù)；、——、方向梁的寬度；、——、方向梁的特征長度，、。本次計算主要采用彈性地基梁模型，下面主要介紹其方法。實際計算時，通?？紤]框架本身的對稱性，對框架梁進(jìn)行簡化，根據(jù)梁的節(jié)點力的平衡、連續(xù)條件、邊界條件等建立方程組，解得作用于橫梁和縱肋上的力。（1）按水泥砂漿與錨索張拉鋼材黏結(jié)強(qiáng)度確定錨固段長度，即 （）當(dāng)錨索錨固段為棗核狀時， （）（2）按錨固體與孔壁的抗剪強(qiáng)度確定錨固段長度，即 （）式中 ——錨固體拉拔安全系數(shù)，對于臨時性錨固采用，永久性錨固采用；——單孔錨固力設(shè)計值；——張拉鋼材外表直徑（m）；——單根張拉鋼材直徑（m）；——錨固體（即鉆孔）直徑（m）；——錨索張拉鋼材與水泥砂漿的極限黏結(jié)應(yīng)力，按砂漿標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度的10%取值（kPa）；——錨孔壁對砂漿的極限剪應(yīng)力（kPa）。當(dāng)錨固段的計算長度超過10m時，通常采用增大孔徑或減小錨索的間距或增加錨索孔數(shù)等來調(diào)節(jié)。拉力型錨索錨固段的破壞通常是從靠近自由段處開始的，灌漿材料與地基之間的黏結(jié)力逐漸被剪切破壞。 錨固體的設(shè)計對于拉力型錨索，錨索的錨固段長度取值一般在4～10m間。另一種方法按以下經(jīng)驗公式計算最優(yōu)錨固角： （）規(guī)范規(guī)定錨索設(shè)計下傾角為15176。預(yù)應(yīng)力錨索與水平面的夾角稱為錨固角，從施工工藝方面考慮，認(rèn)為錨索設(shè)置方向以水平向下傾為宜。設(shè)計時還應(yīng)該考慮施工偏差而造成錨索的相互影響。但如果錨索間距過小時，受群錨機(jī)制的影響，單根錨索的承載力會降低。（3）同一孔位下的錨固力是平均分配到該孔位下每根預(yù)應(yīng)力錨索上的。因此，可以做出結(jié)論：作用在同一框架上的總錨固力可以近似的平均分配到各個節(jié)點上的預(yù)應(yīng)力錨索上。實際上，路塹邊坡的水平推力對邊坡才具有破壞作用，豎向推力對路塹邊坡的破壞作用很小，故錨索設(shè)計錨固力可以簡化計算： （）式中 為邊坡下滑力的水平分量，為錨索與水平面的夾角。）；——錨索與水平面的夾角。對邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性計算的時候，錨固力可以簡化為作用于坡面上的一個集中力，由《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》確定的方法計算可按下式： 錨固力的簡化計算 （）式中 ——滑坡下滑力（kN）；——設(shè)計總錨固力（kN）；——滑動面內(nèi)摩擦角（176。要使預(yù)應(yīng)力錨索框架梁發(fā)揮作用，必須將預(yù)應(yīng)力錨索錨固在穩(wěn)定的地層中，其次還要保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。 結(jié)構(gòu)特點預(yù)應(yīng)力錨索框架梁在工程中得到了廣泛的應(yīng)用，自然跟其自身的特點密不可分，其特點主要有：（1）預(yù)應(yīng)力錨索框架梁體系充分利用了邊坡巖體自身的強(qiáng)度；（2）結(jié)構(gòu)容易和其他抗滑結(jié)構(gòu)如抗滑樁等組合使用；（3）結(jié)構(gòu)布置位置靈活，不受地形的限制，適用于高陡邊坡的加固；（4）易于改善邊坡土體的受力狀態(tài)，使邊坡土體趨向處于三向受力狀態(tài)；（5）減少邊坡開挖量，有效降低了邊坡的開挖高度；（6）施工簡便，技術(shù)風(fēng)險較低；（7）結(jié)構(gòu)輕便，施工速度較快，施工造價低。 變形體的受力示意圖預(yù)應(yīng)力錨索產(chǎn)生的錨固力主要是使破裂面上的法向力增加，從而使得破裂面上的摩擦力增大，相當(dāng)于增大了抗滑力。預(yù)應(yīng)力錨索框架的作用機(jī)理就是在此基礎(chǔ)上通過錨索拉力共同作用在框架梁上，與破裂面上的摩擦力和法向力共同作用，平衡邊坡下滑產(chǎn)生的下滑力。 作用機(jī)理由土體極限平衡理論得知，邊坡變形后邊坡變形部分在重力作用下，會沿著破裂面向下成滑動趨勢。其中，主體結(jié)構(gòu)是承受邊坡變形產(chǎn)生的外力的主要受力構(gòu)件，主要由預(yù)應(yīng)力錨索、框架和邊坡巖土共同組成；附屬結(jié)構(gòu)是指為保證主體結(jié)構(gòu)正常工作、發(fā)揮主要功能的一些附屬設(shè)施，其中包括為了保證土體穩(wěn)定和綠化美化而設(shè)置的植被防護(hù)結(jié)構(gòu)，排水設(shè)施，以及為了保證梁頂平臺穩(wěn)定的頂梁。該結(jié)構(gòu)是將鋼筋混凝土框架和預(yù)應(yīng)力錨索這兩種可以單獨使用的結(jié)構(gòu)組合在一起，通過預(yù)應(yīng)力錨索、框架和邊坡巖土的相互作用，共同承受邊坡變形時產(chǎn)生的外力。推力計算時，就不該乘以安全系數(shù)。通常情況下，在鐵路支擋規(guī)范中，出于安全考慮，要通過增大下滑力來提高安全系數(shù)，考慮安全系數(shù)后，設(shè)計推力應(yīng)為： （）（1）若為正值，說明邊坡具有下滑力，是不穩(wěn)定的，應(yīng)該傳遞給下一個滑體；若為負(fù)值，說明第塊滑體是穩(wěn)定的，不能傳遞，下一塊計算時按無上一塊推力考慮。也就是說，假定每一分界面上推力的方向平行于上一土條的底滑面。計算時將滑體沿滑面變坡點垂直分塊，然后由上至下逐塊計算推力。計算推力時假定：滑坡體是不可壓縮的介質(zhì)，不考慮滑體的局部壓縮變形，塊體間只傳遞推力而不傳遞拉力。，將土體分為若干土條，土條的寬度越小，計算精度就越高，盡量選擇滑體外形變化點和土層分界點作用界限。條分法假定不計條間力的影響，將土條兩側(cè)的條間力的合力看做大小相等、方向相反、作用在同一直線上。其中，最為常用的就是瑞典條分法。對于的砂性土坡，公式又可以簡化為 （）從上式我們可以看出，當(dāng)時，值最小，此時邊坡表面土體最容易發(fā)生滑動，有 （） 圓弧破裂面邊坡穩(wěn)定性分析據(jù)大量觀測表明，黏性土山坡、人工填筑或開挖的邊坡在發(fā)生破壞時，其破裂面多呈圓弧狀，由于黏性土黏聚力的存在，黏性土邊坡在破壞時，滑動面近似于圓柱面。，坡體重，坡角，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)為、破裂面傾角為，滑面長度，沿邊坡長度方向取單位長度作為平面分析。這里主要介紹一下極限平衡法在工程中的運用，根據(jù)邊坡失穩(wěn)時破裂面的形狀又可分為：直線破裂面和圓弧狀破裂面。因此有限元法也被廣泛應(yīng)用于邊坡穩(wěn)定分析。由于簡化假定的引入，使得分析計算工作量大大的簡化，因而在工程中獲得廣泛應(yīng)用。極限平衡方法的基本特點是只考慮了靜力平衡條件和土的摩爾庫侖破壞準(zhǔn)則，也就是說通過分析土體在破壞時的力的平衡來求解。結(jié)構(gòu)面的粗糙情況，也是影響邊坡穩(wěn)定性的一個主要因素。外傾結(jié)構(gòu)面傾角越是接近時，邊坡越容易產(chǎn)生滑動，因而這是一個最不利的傾角，此時巖體的穩(wěn)定性最差。對傾向與邊坡傾向相同，走向與邊坡走向的夾角小于的結(jié)構(gòu)面稱為外傾結(jié)構(gòu)面。其中最主要的影響因素是巖體的完整性、結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度與結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀，水對邊坡穩(wěn)定性的影響與邊坡巖體性質(zhì)有關(guān)，有時是主要影響因素，有時又影響不大。 影響邊坡穩(wěn)定性的因素影響邊坡穩(wěn)定性的因素主要有地理條件、地質(zhì)條件、氣候條件、水文和水文地質(zhì)條件、土的類別等。傾倒，是指陡傾的巖體由于其他外力作用，繞著底部的某點向臨空方向傾倒的現(xiàn)象，它可以發(fā)展轉(zhuǎn)化為崩塌或滑塌，也可以停止在傾倒變形階段?；侵感逼律系膸r體或土體，在重力和其他外力作用下，沿坡體內(nèi)新形成的滑面發(fā)生整體向下以水平滑移為主的現(xiàn)象。整個過程中巖石（或土體）猛烈的翻滾、跳躍、相互撞擊，最后堆積于坡腳，原巖石（或土體）結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重的破壞。 邊坡破壞形式邊坡廣義的破壞形式包括有崩塌、坍塌、滑塌、傾倒等，下面簡單講解下其含義。（2）邊坡的滑面特征無論是土質(zhì)邊坡還是巖質(zhì)邊坡，在坡體沒有開挖或填筑之前，坡體內(nèi)不存在明顯滑面，即使坡體中存在軟弱土夾層或軟弱結(jié)構(gòu)面，也不能視作滑面，因為它們沒有滑動的趨勢。對于地下水較多、雨水豐沛的地區(qū)，土體重度增加，發(fā)生滑坡的危險增大。由于高陡邊坡容易發(fā)生滑動，因此必須設(shè)置支擋工程才能保持其穩(wěn)定。由于自然邊坡的地層巖性、地下水分布、地質(zhì)構(gòu)造和風(fēng)化程度的不同，在自然力作用下形成了不同的形態(tài)，如有直線坡、凸形坡、臺階狀坡等。③永久邊坡，長期使用的邊坡，如鐵路路塹邊坡。（3）按邊坡使用年限分：①臨時邊坡，一般只在施工期間存在的邊坡，如基坑邊坡。②高邊坡，巖質(zhì)邊坡總高度大于30m，土質(zhì)邊坡總高度大于15～20m。③巖土混合邊坡，邊坡下部為巖層，而上部為土層的邊坡結(jié)構(gòu)。第3章 基本理論 邊坡的類型和特征 邊坡類型（1）按構(gòu)成邊坡的物質(zhì)種類分：①土質(zhì)邊坡，整個邊坡主要由土體所構(gòu)成，按土體的種類通常又可分為粘性土邊坡、黃土邊坡、膨脹土邊坡、堆積土邊坡、填土邊坡?？蚣芰簝?nèi)力計算“倒梁法”，并進(jìn)行配筋計算。）泊松比μ泥巖夾砂巖強(qiáng)風(fēng)化層232622泥巖夾砂巖中風(fēng)化層3028其它設(shè)計參數(shù)邊坡坡率安全系數(shù)1: 設(shè)計原則本邊坡工程為永久性支護(hù)，邊坡等級為一級。多集中于69月，常有春旱。活動積溫6570℃。 氣候條件該地區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，℃，℃，℃。區(qū)內(nèi)總體水文地質(zhì)條件簡單。 水文地質(zhì)區(qū)內(nèi)第四系松散土層孔隙潛水具淺埋藏，短流徑，緩流速之特點。遇水易崩解軟化，暴露易風(fēng)化剝落，具飽脫水風(fēng)化特征。1422泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖夾煤層中風(fēng)化層：綠灰、灰、灰黑色，薄中層狀，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)為主，泥質(zhì)膠結(jié)，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層產(chǎn)狀145176。已風(fēng)化呈碎塊石狀。三疊系上統(tǒng)須家河組（）1421泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖夾煤層強(qiáng)風(fēng)化層：褐黃色，青灰色，薄中層狀，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)為主，泥質(zhì)膠結(jié)，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層產(chǎn)狀120176。 地質(zhì)概況根據(jù)鉆孔揭露及野外工程地質(zhì)測繪，勘察區(qū)出露的地層主要有：新生界第四系全新統(tǒng)殘坡積層（）、三疊系上統(tǒng)須家河組（）。坡體內(nèi)灌木叢生，植被繁茂；坡頂?shù)貏輰捑徠教?。該邊坡為永久性邊坡，邊坡工程重要性等級為一級。在未來，高輕型支擋結(jié)構(gòu)的理論研究、應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)必將得到進(jìn)一步的發(fā)展。我國在這方面既沒有計算公式可依，也沒有自主知識產(chǎn)權(quán)的計算程序，僅依靠大量施工經(jīng)驗來設(shè)計，理論研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工程實踐。但是，這種方法忽略了巨大錨索力作用下框架的變形，引起了底部反力的不均勻分布。目前，對預(yù)應(yīng)力錨索框架梁的計算方法多是采用一般地基梁的算法，將錨索框架梁拆分為橫梁和縱肋來計算，在若干假設(shè)的基礎(chǔ)上建立起來的分析計算。在我國的相關(guān)設(shè)計規(guī)范中，還沒有對其具體設(shè)計計算原則和方法做出相應(yīng)的規(guī)定和說明。但是這種新型支擋結(jié)構(gòu)的使用條件、設(shè)計計算方法等方面的理論研究已經(jīng)明顯落后于生產(chǎn)實踐。因此，在邊坡治理方面，預(yù)應(yīng)力錨索框架梁的應(yīng)用空間會隨著科技的不斷進(jìn)步變得越來越廣。這幾種形式相比于一般支擋結(jié)構(gòu)而言，由于采用了預(yù)應(yīng)力錨索，使得樁（板、框架）的受力形式發(fā)生改變，使得樁（板、框架）的內(nèi)力分布更加合理，從而極大地發(fā)揮了材料和結(jié)構(gòu)的性能。 高輕型支擋結(jié)構(gòu)高輕型支擋結(jié)構(gòu)是指在一般支擋結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上使用了新材料、新技術(shù)、新工藝的結(jié)構(gòu)形式，專指高度大于12m的支擋工程，目前在我國現(xiàn)行的公路、鐵路規(guī)范中還沒有明確規(guī)定的一類支擋結(jié)構(gòu)物。因此需要開發(fā)使用高輕型支擋結(jié)構(gòu)，以降低工程造價，下面簡單介紹這兩種支擋結(jié)構(gòu)： 一般支擋結(jié)構(gòu)一般的支擋結(jié)構(gòu)包括各種類型的擋土墻和其他具有承重能力的支撐結(jié)構(gòu)，主要形式有：重力式擋土墻、錨索（桿）擋土墻、錨定板擋土墻、抗滑樁、土釘支護(hù)、樁板式擋土墻等等。 常見支擋結(jié)構(gòu)類型隨著我國交通運輸基礎(chǔ)建設(shè)的不斷發(fā)展，支擋結(jié)構(gòu)在邊坡工程中的運用是變得越來越廣泛。第三階