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1、边坡工程课程设计 目目 录录 一、课程设计资料.1 二、分析边坡未支护前的稳定状态1 三、下滑力计算3 四、拟采用的支护方案.7 五、锚杆设计8 六、格构梁内力计算.8 （1）静力平衡法.9 （2）倒梁法12 （3）ACI 方法17 八、工程量统计24 九、施工监测26 十、心得体会26 十一、依据及参考资料.27 边坡工程课程设计 1 一一 课程设计资料课程设计资料 题目：边坡工程课程设计 已知参数： 某建筑场地整平需要， 形成人工边坡， 边坡的长度约 140m， 开挖高度近 30m 为挖方边坡。坡面与水平夹角为 60。坡顶水平。上层近似水平分布，从上到 下为:土层 1，杂填土;土层 2，粉
2、质黏土;土层 3，黏土;土层 4，砂上状强风化 片岩;土层 5，碎块状强风化片岩。 土层厚度天然重 度 饱和重 度 天然快 剪粘聚 力 天然快 剪内摩 擦角 饱和快 剪粘聚 力 饱和快 剪内摩 擦角 一2.516.817.314.010.013.09.0 二6.018.418.818.016.017.015.0 三22.019.219.520.518.019.417.0 四5.021.022.031.521.829.420.1 五36.521.52.647.629.044.327.5 二二 分析边坡未支护前的稳定状态分析边坡未支护前的稳定状态 1.用瑞典圆弧法计算稳定状态 如图 1 所示的人工
3、边坡，边坡开挖高度 30 米，长度 140 米左右，要是发生 边坡工程课程设计 2 安全事故，肯定会造成很危险的后果，重要程度高，可以将它归类为一级边 坡。圆弧 AC 即为边坡滑动面，B 点为边坡的顶部，圆心 O 点如图所示。角 AOC 是 72。 1.1 列出瑞典法计算表 按照瑞典圆弧法，为了方便计算，将滑动面分 9 条，分别如图一所示，因为 不能均匀的等分，也是为了方便计算，所以第 1 块水平间距为 2.25m，其余 8 条 的水平间距分别是 5.01m，每块土条的编号如图 1 所示。 计算数据如下表所示 1.2 滑动圆弧弧长的计算 CAD 量出圆弧的中心角为 72，计算滑动圆弧弧长 m2
4、54.5597.4372 180 L 1.3 计算安全系数 杂填土中滑裂面长度 瑞典法计算表（圆心编号：O，H：30m，第一块土条宽 2.25m，其余土条宽：5.01m） 土条编号 11.9310.017182.592 27.9350.0870.996767.612 315.86120.2080.9871528.972 423.18190.3260.9462211.378 525.54260.4380.8992402.636 622.68330.5450.8392127.527 718.8420.6690.7431754.783 813.46510.7770.6291240.636 95.17
5、640.8990.438462.634 边坡工程课程设计 3 m302. 2254.55 72 3 1L 粉质粘土中滑裂面长度 m209. 9254.55 72 12 2L 黏土中滑裂面长度 m743.43209. 9302. 2254.553L m722.10945 .20743.4318209. 914302. 2 CL 杂填土粘聚力 14kpa,粉质粘土粘聚力 18kpa，黏土粘聚力 20.5kpa。 根据公式： 可得775. 0 811.5872 722.1094030.3459 K 计算方法一级边坡二级边坡三级边坡 平面滑动法1.351.301.25 折线滑动法1.351.301.2
6、5 圆弧滑动法1.301.251.20 因为查上表，可知圆弧滑动法一级边坡的安全系数是 1.30,，而通过计算可 得 K=0.775，不满足一级边坡的安全系数，因此边坡稳定性不符合要求，需要进 行边坡支护措施，拟定采用预应力锚索格构梁。 三三 下滑力的计算下滑力的计算 1.用不平衡推力法计算土压力 用 CAD 计算出各个滑块与水平面的夹角，标注如下图。 边坡工程课程设计 4 图二 滑块的水平夹角 滑块与水平面夹角各个角度的值和对应的正弦值，余弦值，以及对应土层的 天然快剪内摩擦角，摩擦角对应的正切值，列在表 1 中。 滑条编号 110.0171.00018.0000.325 250.0870.
7、99618.0000.325 3120.2080.97818.0000.325 4190.3260.94618.0000.325 5260.4380.89918.0000.325 6330.5450.83918.0000.325 7420.6690.74318.0000.325 8510.7770.62918.0000.325 9640.8990.43814.9020.266 表 1 备注：第 9 块滑块取加权天然快剪内摩擦角,计算方法： 902.14 84. 165 . 2 1884. 16165 . 210 边坡工程课程设计 5 表 2：滑块 CL 值 备注：第 9 块有三层土，因此 CL
8、 为三层土对应土层的 C 值与对应滑裂面长度 L 的乘积，第一层 2.78m，第二层 6.68m，第三层 2.05m。计算出 CL=182.7 根据不平衡推力传递系数公式： 瑞典条分法计算时，标号是从左到右，但是现在采用不平衡推力法，需要计 算最左边的下滑力，所以为了方便计算，p1 代表第 9 块，p2 代表第 8 块.p9 代表第一块.以此类推。 第九块土体下滑力： kn648.240 35. 1 266. 0438. 0634.462 35. 1 7 .182 899. 0634.4621 ）（P 滑块编号123456789 CL 值40.589.28 93.42 95.22 100.26
9、108120.6144182.7 边坡工程课程设计 6 第八块土体下滑力： kn839.890920. 0648.240 35. 1 325. 0629. 0636.1240 35. 1 144 777. 0636.1240 920. 035. 1/5164sin18tan5164cos 2 1 ）（ ）（）（ P 第七块土体下滑力： kn034.1617950. 0839.890 35. 1 325. 0743. 0783.1754 35. 1 6 .120 669. 0783.1754 950. 035. 1/4251sin18tan4251cos 3 2 ）（ ）（）（ P 第六块土体下
10、滑力： kn963.2185950. 0034.1617 35. 1 325. 0839. 0527.2127 35. 1 108 545. 0527.2127 950. 035. 1/3342sin18tan3342cos 4 3 ）（ ）（）（ P 第五块土体下滑力： kn178.2563963. 0963.2185 35. 1 325. 0899. 0636.2402 35. 1 26.100 438. 0636.2402 963. 035. 1/2633sin18tan2633cos 5 4 ）（ ）（）（ P 第四块土体下滑力： kn095.2615963. 0178.2563 35
11、. 1 325. 0946. 0378.2211 35. 1 22.95 326. 0378.2211 963. 035. 1/1926sin18tan1926cos 6 5 ）（ ）（）（ P 第三块土体下滑力： kn175.2407963. 0095.2615 35. 1 325. 0978. 0972.1528 35. 1 42.93 208. 0972.1528 963. 035. 1/1219sin18tan1219cos 7 6 ）（ ）（）（ P 第二块土体下滑力： kn316.1983963. 0175.2407 35. 1 325. 0996. 0612.767 35. 1
12、28.89 087. 0612.767 963. 035. 1/512sin18tan512cos 8 7 ）（ ）（）（ P 边坡工程课程设计 7 第一块土体下滑力： kn432.1896981. 0316.1983 35. 1 325. 01592.85 35. 1 5 .40 017. 0592.82 963. 035. 1/15sin18tan15cos 9 8 ）（ ）（）（ P 所以剩余土体的下滑力为 1896.432kn。 四四 拟采用的支护方案拟采用的支护方案 边坡支护方案确定预应力锚索格构梁方案。锚杆水平间距 3m，竖直间距 2.6m,总共 11 根锚杆， 锚杆类型选取预应力
13、锚索锚杆， 倾角为 15， 如下图所示。 格构梁 3mx3m（实际是横梁 3m，竖梁 3.002m），梁的截面积 400mm400mm。 钢绞线为 1*7 股预应力钢绞线，公称直径 21.6mm，极限强度标准值 1860N/mm ，抗拉强度设计值 1320N/mm，通过锚具施加预应力。注浆强度等级为 M30， 注浆体直径 140mm，注浆体长度经过计算确定。 锚杆布置图简图： 边坡工程课程设计 8 五五 锚杆设计锚杆设计 由不平衡推力法可得，第 1 块土体的最终下滑力是 1896.432kn，为了边坡的 稳定性达到要求，现在需要用支护结构提供至少 1896.432kn 的抗力，第一块土 体水平
14、夹角是 1。 现需要水平方向抗力： kn143.18961cos432.1896cos19PP 锚杆水平拉力标准值： kn143.18961cos432.1896cos19tkPPH 单根锚杆轴向拉力标准值： kn373.535 15con11 144.18963 15 3 ncon H N tk ak 2 ak 288.892 1320 373.5352 . 2 mm f NK A py b S 根。，取 3436. 2 6 .21 288.8924 d 4 2 2 SA n 锚杆杆体与锚固砂浆间的锚固长度： ）。（ 1m319. 2 95. 26 .213 373.5356 . 2 b a
15、k a dfn KN l 锚杆锚固体与岩土层间的长度： ）。（ 2m099.21 150140 373.5356 . 2 rbk ak a Df KN l 根据建筑边坡工程技术规范 GB50330-2013，锚固段长度取（1）式，（2） 式中最大值 21.099m。 六六 格构梁内力计算格构梁内力计算 将锚杆轴向力分解成垂直破面的力计算格构梁荷载： 边坡工程课程设计 9 kn131.51715cos373.535NF 格构梁的总长度 34.641m。X 轴方向的格构梁跟 Y 轴方向的格构梁受力: knpppyx566.2585 . 0 采用五跨法计算，先根据静力平衡法，倒梁法，ACI 法等三种方法分别求出格构 梁各个部分的剪力和弯矩，并画出相对应的剪力图和弯矩图。 （1 1）静力平衡法）静力平衡法 1.竖梁 净反力： 。kn040.79 628.19 6566.258 y L P P 剪力计算（向上为正）： kn503.182566.258063.76kn063.
