公路高边坡锚索设计

设计资料
某高速公路Ⅲ标4 号高边坡位于里程桩号YK 201+570 ～62 5 段，处于富溪河
右岸山脊中下部，开挖边坡长95 .m，坡斜高40 m，拟分五级开挖，每级梯段8m，
公路设计高程36 8.8m。

开挖边坡主要由强风化－全风化砂板岩，呈碎裂结构。

天然状态（工况1 ）暴雨状态下（工况 2 ）
C（KP ）Φ（°）重度（KN/m ） C （KP ）Φ（°）重度（KN/m ）1030728
坡体分条图
经过计算，天然工况，稳定性系数为，暴雨工况，稳定性
系数为。

安全系数取，设计滑坡推力为m 。

一，设计单宽锚固力
对于边坡整治工程，可以取设计值进行计算：
由CAD图形文件知，破碎岩层的厚度在10-13米之间，设内锚段长度为8米，自由段长度为10.9米，总长为18.9米。

α=31°,β=27°，折减系数λ取
单宽锚固力：
=M
式中，F－设计滑坡推力（kN/m）；
－设计（总）锚固力（kN/m）；
φ－滑面内摩擦角（°）；
α－锚索与滑动面相交处的滑面倾角（°）；β－锚索与水平面的夹角（°）
二，锚索初选
初选锚索为7钢绞线见下表
类别公称直径（mm）公称截面面积
（mm2）
理论重量Kg/m 1×7139.
F ptk=1860N/mm2
Pu=A S×F ptk=139×1860= KN
本工程边坡为普通地层，永久性锚固，根据表3-1得F S1=
整治每沿米滑坡所需的锚索钢绞线的根数：
1.7*1195.9
258.54
=
取值9根
n：整治每沿米滑坡所需的锚索钢绞线的根数
p T：每孔锚索的设计锚固力
p u ：单根钢绞线的极限张拉荷载
初拟锚索孔间距为4米，设计6排6孔锚索。

分别布置在一二三级台阶之上。

单孔锚固力：
4*1195.9
6p =
=
单根钢绞线锚固力=6=
计算锚固段长度：
（1）按照锚固段和钢绞线之间连接强度计算：
2*S T sa S U F P l d T π=
=3.97m
τu －采用砂浆强度为M30，接触强度按照砂浆强度的百分之十取值。

即3Mpa ds －张拉钢筋外表直径（束筋外表直径）（m ）；取80mm Fs 2－锚固设计安全系数。

根据本工程的情况参照表 3-1得，Fs 2=
（2）按照锚固段和钢绞线之间连接强度计算： 孔径按照120mm 取值
2*S T
a h F P l d T π=
=3.66m
dh － 锚固体直径（m ）；设计钻孔为130mm
τ－ 注浆体与地层界面极限剪应力，根据本工程的情况参照表 3-2得τ为~，
取2Mpa
Fs 2－锚固设计安全系数。

根据本工程的情况参照表 3-1得，Fs 2=
综上 取值为锚固段长度为8米，符合条件。

三．外锚格构设计
框格梁计算单元如图：
图1-1 框格梁计算单元
由于计算相对复杂，认为锚索锚固力平均作用在纵梁和横梁上，即都为
2
398.6h p
/KN m ，只计算纵梁，横梁结构与纵梁同。

于是可将框格梁的计算简化，利用简支梁计算
原理，计算简图如图：
根据设计要求做格构梁框架作为外锚支承。

地梁长度取4m 根据计算出的单孔锚固力，简化计算为简支梁。

如下图：
797.3
199.3/4q KN m ==
21
398.68M ql KN m ==⋅
398.62T
V KN
==
3、框格梁的配筋
（1）计算框格梁承受弯矩和剪力的设计值
0S R γ≤
0γ-结构重要系数；设安全等级为二级，0γ取1； S -载荷效益组合设计值。

R -构件抗力设计值。

11G GK Q Q S S S γγ=+
G γ-永久载荷分项系数，取；
1Q γ-第一个可变载荷分项系数，这里不记可变载荷。

max 1.2398.6478/M KN m =⨯=
max 1.2398.6478V KN =⨯=
结构的载荷设计值为：
1478478/M KN m =⨯= 1478478V KN =⨯=
（2）纵筋配置计算
由于计算使用了简化方法，与实际有出入，实际状况下，框格梁是一个多个支点的连续梁，所以在锚孔处弯矩并不为0，为了安全，应在框格梁的两面都布置钢筋。

按双筋矩形截面计算： 1.判断： 判断
20(10.5)b b c f bh M ξξ-<是否成立；
式中：
b ξ-相对界限受压区高度，用HRB400级纵向钢筋，为；
c f -混凝土轴心抗压强度设计值，用C30混凝土，为2/N mm ；
b -截面宽度，为300 mm ；
0h -截面有效高度，高度h 取550mm,0s h h a =-，其中s a 为保护层厚度35mm 。

代入数据：
20.517(10.50.517)14.3300465295.92360M KN m ⨯-⨯⨯⨯⨯=<=⋅
故在不修改截面情况下，应采用双筋截面。

2.取60s a mm =，，则
2
'
0''
0(10.5)()
b b
c s y s M f bh A f h a ξξ--=- ''
0b c y s s y
f bh f A A f ξ+=
s A 、's A -受拉和受压钢筋的截面面积（2mm ）
y f 、'y f -钢筋抗拉和抗压压强度设计值，'2478/y y f f N mm ==；
s a 、's a -受拉钢筋保护层厚度取60mm （受拉钢筋假定双排布置），则050060440s h h a mm =-=-=；受压钢筋保护层厚度取35mm 。

代入数据：
62
'
2
478100.517(10.50.517)14.3300440360(44035)
1095.7s A mm ⨯-⨯-⨯⨯⨯⨯=
⨯-= 20.51714.33004404781095.7
478
3137s A mm ⨯⨯⨯+⨯=
= 3.选钢筋
受压钢筋4φ20（'21256s A mm =）；受拉钢筋4φ25（2
11520s A mm =）布置第一排，4φ25（221964s A mm =）。

（2
123484s s s A A A mm =+=）
（3）箍筋配置计算
选用HRB335型钢筋，故支座边缘处截面剪应力最大值360V KN =。

1.复核截面尺寸
20440w h h mm ==
440
1.474300
w h b ==<，属一般梁，且 1.0c β=，则 00.250.2514.3300440471.9360c f bh KN V KN =⨯⨯⨯=>=
截面尺寸满足要求。

2.可否按构造配箍
t 00.70.7 1.43300440132.13360f bh KN V KN =⨯⨯⨯=<=
t 0 1.43300440188.76360f bh KN V KN =⨯⨯=<=
式中：
t f -混凝土轴心抗压强度设计值，使用C30混凝土，为2/N mm ，故不能按构造配箍，
使用公式配置腹筋，且肯定满足配筋率大于最小配筋率。

3. 腹筋计算
仅配腹筋，不弯起钢筋。

t 0
yv
0.71.25sv A V f bh S f h -= 式中：
yv f -箍筋抗拉强度设计值，选用HRB335型钢筋，为3002/N mm ；
sv A -箍筋的截面面积2mm 。

4780000.7 1.43300440
2.011.25300440
sv A S -⨯⨯⨯==⨯⨯ 选用双肢箍筋，直径取φ12，2
2113.1226.2sv A mm =⨯=；
则226.2
112.52.01
S mm ≤
=，取160S mm =。

为了箍筋安置方便，设置φ18的腰筋，配置方式如下图。

框格梁配筋示意图：
前期处理
为防止裸露的坡体被风化和雨水冲刷，同时减小因雨水进入坡体引起自稳力下降，坡面从上往下挂45 mm ×45 mm 聚乙烯土工网 (网筋直径为4 mm)。

接头地
段为20c m，用20#铁丝绑扎。

验算坡面承载力：
单节框架底面积为×4=1.4m2
承受压力为T=742KN
荷载值=742/=530 KPa
经查表坡面碎岩的承载力为1200KPa,符合要求。

施工中应注意的事项：
1、每20米预留20mm伸缩缝。

2、若局部梁体悬空，采用混凝土支墩或浆砌片石支墩
3、浇注框格梁与张拉台座应同时进行
4、应在每级台阶前设置排水沟。