【正文】 技術(shù)經(jīng)濟效益的目的 樁一網(wǎng)復(fù)合地基設(shè)計步驟 1 求樁間距 或樁距徑比用樁數(shù)量 工后沉降量關(guān)系曲線 2 按工后沉降控制值初定樁間距 或樁距徑比用樁數(shù)量 3 驗算實際工后沉降量 4 驗算承載力 5 驗算穩(wěn)定性 具體設(shè)計過程見本章第二節(jié) 42 深層水泥土攪拌樁的設(shè)計 由于該段路基軟土層厚度較小故設(shè)計時將樁打到硬土層進行計算時可只計算軟土層厚度最大點其它地段參照此方法偏安全的設(shè)計由工程地質(zhì)圖確定出該處各土層厚度依次為 第一層粉質(zhì)黏土 41m 第 二層淤泥質(zhì)黏土 36m 第三層細(xì)圓礫土 34m 已屬硬土 設(shè)計參數(shù) 1 樁型與樁徑 深層水泥攪拌樁采用單頭噴漿攪拌樁徑為 500mm 2 樁長 地質(zhì)資料表明從現(xiàn)狀地面至飽和軟粘土底的厚度范圍為 1m10m 因此樁長設(shè)計為打入粉質(zhì)粘土層土層厚度較小的區(qū)段達到硬土層樁長范圍為 15105m 3 樁位布置 設(shè)計樁間距待定呈正方形布置樁位布置見附錄中 05 號圖紙 4 水泥漿液配方及要求 1 水泥 425 普通硅酸鹽水泥水泥摻入比 15 2 水灰比 045050外加劑早強減水復(fù)合添加劑 FDN5水泥用量 05石膏摻入比15 3 90d 室內(nèi)水泥土強度 20MPa 復(fù)合泊松比抗拉剛度土工格室的抗拉模量土工格室采用雙層鋪網(wǎng)符合墊層厚度 6 攪拌工藝 1 攪拌機具單頭轉(zhuǎn)盤式攪拌機 2 2 噴 4 攪工藝預(yù)攪下沉噴漿提升預(yù)攪下沉噴漿提升 41 42 圖 41 計算荷載圖示 各參數(shù)意義如上圖中所示 結(jié)合相應(yīng)鐵路規(guī)范各參數(shù)取值如下 路堤面寬度取 88m 路堤填土高度為 5m 加筋墊層厚 03m 路堤填土容重 20 另外地基處理寬度應(yīng)由路堤底面寬度向兩邊各延伸 15m 作為護堤以增加穩(wěn)定性 另外應(yīng)力擴散角度數(shù) kPa kPa 計算不同樁間距下的樁土應(yīng)力比 1 求解網(wǎng)材應(yīng)變 1 計算跨撓比 43 式中樁間距工后沉降限值此處取 01m 2 計算網(wǎng)材單元承受工作荷載伸長后長度為公式如下 44 45 2 求解樁土應(yīng)力比 計算公式如下 46 式中樁間土承載力此處取為 70kPa 網(wǎng)材的抗拉模量取 120kNm 根據(jù)經(jīng)驗與 實測分析所得的應(yīng)力比調(diào)整系數(shù)此處取為 10 路堤填土總高度 m 取 8m 樁間土的承載力發(fā)揮系數(shù)取 10 填土容重取為 20kNm3 3 計算結(jié)果 編寫程序運行結(jié)果如圖 42 根據(jù)工程上的經(jīng)驗水泥攪拌樁的樁土應(yīng)力比取值范圍一般為 330 根據(jù)本次設(shè)計由沉降控制設(shè)計的思想樁間距的確定還要有接下來的步驟確定 從中取出應(yīng)力比符合要求的樁間距相關(guān)數(shù)值如表 41所示表 41 樁間距與應(yīng)力比之間的關(guān)系 樁間距 l 08 1 12 15 2 22 25 徑跨比 ld 1 6 2 24 3 4 44 5 置 換比 m 307 196 136 87 49 41 31 n 6 9 14 21 38 46 59 圖 42 樁土應(yīng)力比與樁間距的關(guān)系曲線 計算不同樁間距下的沉降 由于復(fù)合地基樁土加固區(qū)的下臥層為硬土層故不需對下臥層的沉降進行驗算僅考慮加固區(qū)的沉降即可 加固區(qū)的沉降采用樁身壓縮量法樁身模量法是指在荷載作用下假定樁體不會產(chǎn)生樁底端刺入下臥層的沉降變形通過模量比求出樁承擔(dān)的荷載再假定樁側(cè)摩阻力的分布形式則可通過材料力學(xué)中求壓桿變形的積分方法求出樁體的壓縮量并以此作為 假定樁側(cè)摩阻力為均勻分布時樁 體的壓縮量的計算式如下 47 式中應(yīng)力集中系數(shù) 復(fù)合地基平均應(yīng)力 樁端應(yīng)力 樁身材料變形模量 依據(jù)樁網(wǎng)復(fù)合地基的樁網(wǎng)土協(xié)同特性建立薄板網(wǎng)單元模型再依據(jù)工后沉降的薄板撓曲變形理論解得出加固區(qū)沉降實用計算公式 D 48 49 式中 D 薄板抗彎剛度由式計算得到復(fù)合彈性壓縮模量取 100000kN 樁間土的地基剛度系 數(shù)取為 3000kN復(fù)合泊松比取 015 沉降綜合經(jīng)驗修正系數(shù)取為 16 復(fù)合網(wǎng)墊厚度取 03mmnHl 的取值同前將以上數(shù)值代入公式所得結(jié)果如下表所示 410 411 1 由第一個公式計算 式中樁身強度折減系數(shù)可取 50取 03與水泥攪拌樁樁身加固土配比相同的室內(nèi)加固土試塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下 90d 齡期的無側(cè)限抗壓強度平均值試塊是邊長為 707mm 或 50mm 的立方體也可根據(jù)方便采用適當(dāng)高徑 比 12 的圓柱狀試樣本例中攪拌樁取 18 單樁橫截面面積此處 0196m2 將以上數(shù)據(jù)代入公式 計算得 106kPa 2 第二個公式計算 式中樁周長此處 314179。 1631 77 eh 013831 00445 查表得 078 A 078179。1159 156465kNm 截面面積 A 1179。133 1159 0887m 偏心距 e b2x 20520887 0138m 受壓構(gòu)件的承載力按下式計算 39 按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合求得軸向壓力設(shè)計值 N 135179。052576179。19 76kNm 作用點到截面前緣的水平距離 2179。19 399kNm 1179。4179。21179。202040kNm2 按軸向受壓 p 218330 210917kNm2 f200kNm2 滿足要求 采用 MU20 毛石混合砂漿強度等 級 M25 砌體抗壓強度設(shè)計值 440kNm2 驗算擋土墻半高處截面的抗壓強度 該截面以上的水平土壓力 179。 603116 3179。 1 3116kN 對基底中點偏心距 e MN 20838143116 06687m b4 314 0775 滿足要求 又 e b6 38 式中上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向力值 20179。m 所有豎向壓力之和 N 76179。101179。21179。 151 14 179。 x2y 179。8179。8179。3179。64 108kN 3 267m 25505583 459m 016179。 0160179。 tan 8179。 tantan tan675176。 83 2 44m2 K 255179。35008179。230337179。03 015m2 0000509015 000382 001 根據(jù)規(guī)定取 001 06654 混凝土構(gòu)件剛度 202000000 25500000 7843 短期剛度 13709m2 長期剛度 B 7202m2 撓度計 算 進行裂縫寬度驗算 構(gòu)件受力特征系數(shù) 21 主筋凈保護層厚度 c 35mm 縱向受力鋼筋換算直徑 18mm 取 10 最大裂縫開展寬度 21179。 32179。481512 18kNm 荷載彎矩準(zhǔn)永久值 18179。016179。016 48kNm 恒載引起的水平土壓力 bH 05179。20179。025179。025 300kN V 73494kN 故截面尺寸滿足要求 混凝土抗剪承載力 07 07179。9600179。498 6778kN 截面尺寸檢算 02505 05 4 025 025179。 5 498kN 10179。 9300300000 0000494m2 采用 218 0000509m2 0000494m2 可 0407 02 故配筋率滿足要求 ②斜截面承載力計算 混凝土承受的最大剪力位于板跨端點 05qL 05179。 05179。1361179。016 3984kNm2 同樣板的厚度 b 取為 05m 高度取為 m 則分布荷載為 q b 05179。920179。16001 202000000 022mm 03mm 滿足要求 4 架立鋼筋及縱向構(gòu)造鋼筋的設(shè)計 架立鋼筋及縱向構(gòu)造鋼筋的設(shè)計完全根據(jù)規(guī)范要求來配置采取和箍筋一樣的鋼筋共布置四根鋼筋的具體分布見附錄中的相應(yīng)的鋼筋分布圖 2 B 型板的設(shè)計 B 型板的設(shè)計和 A 型板的設(shè)計方法完全相同只是設(shè)計荷載不同現(xiàn)設(shè)計 如下 1 作用在板上土壓應(yīng)力的計算 同樁的懸臂端的受力情況相同見 由計算簡圖可見距樁頂 9m 處土的壓應(yīng)力最大取為設(shè)計值 21179。 19179。05818179。 328 1689 受拉鋼筋不均勻系數(shù) 193 172kNm2 bh 05179。 8 1444 荷 載的短期效應(yīng) 4884 132kNm 荷載彎矩標(biāo)準(zhǔn)值 132179。5 84kNm 荷載的長期荷載 參照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》準(zhǔn)永久系數(shù)取 06 06 06179。21179。3179。 02 0126 r 為箍筋半徑 得 r 032m 故箍筋取為 3 撓度及裂縫開展驗算 撓度及裂縫開展寬度檢算采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用的影響 可變荷載引起的水平土壓力 b 05179。179。 024179。025179。025 300kN V 45144kN 故截面尺寸滿足要求 混凝土抗剪承載力 07179。9600179。33 45144kN 截面尺寸檢算 02505 05 4 025 025179。5 33kN 10179。 9300300000 0000322m2 采用 216 000040m2 0000322m2 可 0322 02 故配筋率滿足要求 ②斜 截面承載力計算 混凝土承受的最大剪力位于板跨端點 05179。 05179。 1368179。 016 264kNm2 根據(jù)經(jīng)驗及施工條件板的厚度 b 取為 05m 高度取為 03m 則分布荷載為 q b 05179。520179。 HRB335 級 300 000 1 A 型板的設(shè)計 1 作用在板上土壓應(yīng)力的計算同樁的懸臂端的受力情況相同見 由計算簡圖可見距樁頂 5m 處土的壓應(yīng)力最大取為設(shè)計值 21179。m 設(shè)截面有效高度 h00600775 2500600775 23625m 1 1 01351 鋼筋直徑采用 28 設(shè)計強度為 300 000kPa 鋼筋面積 00205 ㎡ 根數(shù) n 336 考慮到施工方便取 n 35 根 由于錨固段的剪力設(shè)計值小于懸臂段的剪力設(shè)計值而懸臂段的斜截面檢算是根據(jù)構(gòu)造要求來配筋的故錨固段也只需根據(jù)構(gòu)造要求配筋即可也就是說和懸臂段的箍筋配置完全相同 3 架立鋼筋及縱向構(gòu)造鋼筋的設(shè)計 架立鋼筋及縱向構(gòu)造鋼 筋的設(shè)計完全根據(jù)規(guī)范要求來配置為方便施工所用鋼筋種類同箍筋另外在縱向受力筋的布置方面由于樁的懸臂段需 20 根錨固段需35根但考慮到計算樁懸臂所需鋼筋根數(shù)時 20根偏小故縱向受力筋的截斷位置應(yīng)比地面稍高一點鋼筋的具體分布見附錄中 0203 號圖擋土板采用矩形預(yù)制擋板其設(shè)計按均布荷載作用下的簡支梁來進行計算根據(jù)擋土板所放位置的不同其所受土壓力大小差別很大為節(jié)省材料現(xiàn)將擋土板分為兩類來設(shè)計 A型板和 B型板樁間距樁頂 05m采用 A型板距樁頂 59m采用 B型板擋土板的設(shè)計所用材料及其相應(yīng)各參數(shù)如下表所示 255179。 m 最大剪力 2020kN 計算方法同樁懸臂段的配筋計算 ①正截面設(shè)計 M 135179。 2179。 1100210000 0126 箍筋配筋率 4179。 2425 3836kN 所以只需按構(gòu)造要求配置箍筋 根據(jù)構(gòu)造要求箍筋間距取為 400mm 雙肢 又最小配筋率 024179。 1130179。2179。10179。1361179。6438 8762kN178。 m 最大剪力 2256kN ①正截面設(shè)計 M 10179。 抗拉 1100 熱軋鋼筋 HRB235 級 210 000 2179。 077314179。 m 6438 4400 2789 1588 780 348 177 75 22 3 剪力 kN 2256 1822 1403 1002 617 249 133 75 33 8 2 樁身錨固段的內(nèi)力計算 同樣將樁身分為 10 段按下列公式分別計算 34 35 式中樁的變形系數(shù)本設(shè)計中矩形樁取 10 單位剪力彎矩本設(shè)計中取值即 為各個截面的剪力彎矩具體計算見分