预应力锚索抗滑桩的设计计算PPT课件
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抗滑桩工程01ppt课件(共81张PPT)
2、地基反力计算
地基弹性抗力系数
② m 法。地基系数随深度呈线性增加，即n=1。一般地，简化为 k=mx 。滑床为硬塑～半坚硬的砂粘土、碎石土或风化破碎成土状 的软质岩层。
2、地基反力计算
地基弹性抗力系数
③ C法。当
时，K值随深度为外凸的抛物线变化，我国公
路部门用试桩的实测资料，反算求得值在0.5、0.6之间，建议采用
地基弹性抗力系数 地基反力系数
式中： m——地基系数随深度变化的比例系数；
n——随岩土类别变化的常数，如0、0.5……
x——嵌固段距滑带深度(m)；
x。——与岩土类别有关的常数(m)。
2、地基反力计算
地基弹性抗力系数
地基系数的几种分布模式
2、地基反力计算
地基弹性抗力系数
① K 法。地基系数为常数k，即n=0。滑床为较完整的岩质和硬 粘土层。
——桩身对地层的侧压应力，kPa；
σp——桩前岩土体作用于桩身的被动土压应力(kPa)；
σa——桩后岩土体作用于桩身的主动土压应力(kPa)；
3、抗滑桩的长度
当锚固段地层为土层及严重风化破碎岩层时，桩身对地层的侧压 力应符合下列条件：
3、抗滑桩的长度
锚固长度：原则上由桩的锚固段传递到滑面以下地层的侧 向压应力不得大于该地层的容许侧向抗压强度、桩基底的压应 力不得大于地基的容许承载力来确定。
（一〕抗滑桩概念
（一〕抗滑桩概念
（一〕抗滑桩概念
（一〕抗滑桩概念
（一〕抗滑桩概念
（一〕抗滑桩概念
（一〕抗滑桩概念
（一〕抗滑桩概念
（二〕抗滑桩类型
施工方式
打入桩
钻孔桩 挖孔桩
截面形态 材料
圆形桩
预应力锚索抗滑桩简单的设计计算方法
预应力锚索抗滑桩简单的设计计算方法预应力锚索抗滑桩简单的设计计算方法一.引言本文档旨在介绍预应力锚索抗滑桩的简单设计计算方法。
预应力锚索抗滑桩是一种用于基础工程中增加地基抗滑能力的常用技术，通过预应力锚索的作用，能够有效地提高地基的稳定性和承载力。
本文将依次介绍预应力锚索抗滑桩的设计原理、计算方法以及实际案例分析。
二.设计原理2.1 预应力锚索的作用原理在地基工程中，由于土壤的自然力和外界荷载的作用，地基可能会发生滑动。
预应力锚索的作用是通过施加预应力，产生锚固力，抵抗地基滑动的力。
预应力锚索的锚固长度、预应力力值和预应力锚索的布置间距等参数将直接影响到抗滑桩的设计效果。
2.2 抗滑桩的设计要求根据地基的情况和设计要求，预应力锚索抗滑桩的设计需满足以下要求：（1）盐分浓度（2）安全系数（3）锚索的数量和布置（4）材料的选用三.计算方法3.1 地基力学分析在进行预应力锚索抗滑桩的设计计算之前，需要对地基的力学性质进行分析，包括地基的强度、稳定性等参数，这些参数将是后续设计计算的基础。
3.2 预应力锚索的设计3.2.1 锚固长度的确定根据地基的稳定性要求和预应力锚索的材料性能，可以通过一定的计算方法确定锚固长度。
3.2.2 预应力力值的确定根据设计要求和地基的力学性质，可以计算出预应力锚索的力值。
力值的确定应考虑荷载的作用和设计要求的安全系数。
3.2.3 锚索的布置根据地基的情况和设计要求，可以合理布置预应力锚索的数量和间距。
布置应满足均匀、合理和有效的原则。
四.实际案例分析本章节将以实际工程案例为例，对预应力锚索抗滑桩的设计计算方法进行分析和应用。
附录：1. 设计计算表格2. 实际工程案例图片法律名词及注释：1. 预应力锚索——指通过施加预应力力量的方式，使锚索产生锚固效果。
2. 抗滑桩——用于增加地基抗滑能力的桩基础工程。
3. 地基——指建筑物或工程的基础部分，承受和传递荷载的土层或岩石层。
4. 锚固长度——预应力锚索固定在地基中的长度。
预应力锚索抗滑桩技术
8.2.1 大型钢筋混凝土抗滑桩
❖ （2）桩体稳定条件分析
▪ 抗滑桩在外力作用下，既要保证本身足够的强度，又要保证
桩体不发生倾倒破坏。为使桩体稳定，必须满足下式所限制
的条件：
y max [ ]
（8-4）
▪ 式中，σymax为桩侧的最大压应力，MPa；[σ]为基岩极限承载 能力，MPa，并按下式计算：
8.3.2 预应力锚索抗滑桩的受力特点
❖ 抗滑桩属于被动受力结构。
▪ 抗滑桩工程完工后，并不立即起支挡作用，只有 滑坡推力作用在桩上，使桩产生位移和变形，形 成地基反力产生抵抗力矩时，才阻止滑坡的进一 步滑动，这种受力机制，对任何需要治理的滑坡， 特别是滑坡体上或前缘处有重要的建筑物时，都 不能很快地阻止滑坡变形、开裂。
普通抗滑桩：不直接承受外荷载的作用，而 是由于滑坡体在自重或其它外因作用下发生 变形或移动，而承受坡体由于变形而产生的 荷载作用。-----被动的支护，“被动桩”
普通抗滑桩和预应力锚索抗滑桩
预应力锚索抗滑桩：在 普通抗滑桩基础上发展 起来的，在普通抗滑桩 的桩顶或桩身一定位置 设计一排或多排预应力 锚索，借助于二者组成 的桩锚支挡体系(锚索提 供的锚固力和抗滑桩提 供的阻滑力)共同阻挡滑 坡的下滑。
（2）钢轨抗滑桩的设计要求
❖ 2）桩距和排距
▪ 桩距主要取决于桩的总数和岩体强度，加固后要防止软弱 岩体自桩间挤出。如滑坡推力较小，岩体强度又较大，则 桩距可适当大些。
▪ 粘土岩易被水浸润而软化，宜选用较大直径的钢轨桩或管 桩。随桩径增大，桩后易形成坚实的粘土岩楔（图8-2）， 起阻止桩间挤出的作用。
8.3.2 预应力锚索抗滑桩的受力特点
❖ 预应力锚索抗滑桩则属于主动式受力结构。
《抗滑桩设计》课件
3 钢筋设计
讨论抗滑桩的钢筋设计原则和计算方法。
实例分析
桥梁抗滑桩设计实例
以一座桥梁项目为例，展示抗滑桩设计在桥梁工程 中的应用和效果。
楼房抗滑桩设计实例
使用一栋楼房项目为案例，说明抗滑桩设计在楼房 建设中的重要性和价值。
设计注意事项
土壤力学参数的确定
强调土壤力学参数准确性对 抗滑桩设计的影响和需要注 意的细节。
抗滑桩钢筋的选取
讨论抗滑桩钢筋选取时需要 考虑的因素和相关设计准则。
施工工艺的考虑
重点强调施工工艺对抗滑桩 设计和实施的影响以及需要 注意的事项。
总结和展望
总结抗滑桩设计的要点，并展望未来在抗滑桩技术和方法上的发展方向。
《抗滑桩设计》PPT课件
抗滑桩设计的重要性和课程目标介绍。
抗滑桩的基本原理
1
滑移和滑移稳定性
讲解滑移现象以及抗的工作原理
介绍抗滑桩是如何抵抗土体侧向力和滑移力的。
抗滑桩设计的步骤
1 基础设计
详细解释抗滑桩基础的设计要点和考虑因素。
2 Slim处理
介绍Slim处理工艺在抗滑桩设计中的应用和优势。
讨论抗滑桩的钢筋设计原则和计算方法。
实例分析
桥梁抗滑桩设计实例
以一座桥梁项目为例，展示抗滑桩设计在桥梁工程 中的应用和效果。
楼房抗滑桩设计实例
使用一栋楼房项目为案例，说明抗滑桩设计在楼房 建设中的重要性和价值。
设计注意事项
土壤力学参数的确定
强调土壤力学参数准确性对 抗滑桩设计的影响和需要注 意的细节。
抗滑桩钢筋的选取
讨论抗滑桩钢筋选取时需要 考虑的因素和相关设计准则。
施工工艺的考虑
重点强调施工工艺对抗滑桩 设计和实施的影响以及需要 注意的事项。
总结和展望
总结抗滑桩设计的要点，并展望未来在抗滑桩技术和方法上的发展方向。
《抗滑桩设计》PPT课件
抗滑桩设计的重要性和课程目标介绍。
抗滑桩的基本原理
1
滑移和滑移稳定性
讲解滑移现象以及抗的工作原理
介绍抗滑桩是如何抵抗土体侧向力和滑移力的。
抗滑桩设计的步骤
1 基础设计
详细解释抗滑桩基础的设计要点和考虑因素。
2 Slim处理
介绍Slim处理工艺在抗滑桩设计中的应用和优势。
《抗滑桩设计与施工》课件
2
材料准备
螺旋桩杆、各种型号的连接件、钢筋混凝土或预应力混凝土桩体所需主要原材料。
3
方案评审
施工之前需对施工方案进行评审、讨论，制定详细的施工方案。
抗滑桩的施工工艺流程
抗滑桩的施工流程包括地面复核、开挖、桩长加长、搅拌、沉桩（或插桩）、测量标高等工序。
抗滑桩测量
测量精度应严格控制，以保 证施工的零误差。
抗滑桩的施工后处理
1 标高复核
施工后应对抗滑桩的 高程进行复核及相关 的纠错处理。
2 桩顶加固
因施工过程中和桩杆 的密合度等原因，需 要对桩顶进行加固， 确保桩顶的牢固性。
3 桩基灰浆喷涂
施工完成后，进行喷 涂施工，以达到美观 及保护作用。
抗滑桩的施工验收标准
抗滑桩的质量验收包括施工质量检验和试验，验收合格后方可放行。
抗滑桩的施工现场安全措施
抗滑桩的施工场所必须做好相关的安全防护工作，以防止人员伤亡和其他问题。
施工区域
在施工区域内对工作人员和施工机具进行有效的隔离，减少碰撞及其他危险事故的发生。
防护措施
如采用吊车，应对支撑精度及质量等方面进行严格把关和组织控制，防范脱落和撞击风险。
指导交底
需对施工人员进行交底，了解施工细节和风险防控措施。
抗滑桩的后期护
抗滑桩施工完成后应进行后期维修和检测，以延长其使用寿命。
桩基础检测
桩基础的检测包括桩顶标高、桩体下端是否受到破坏等方面的内容。
桩身防护
桩身混凝土抗冻融处理、混凝土腐蚀防护、钢筋防锈处理等一系列对桩身保护工作。
检测与维护
定期检测、维护抗滑桩系统以及桩顶杆件、加筋筋、支承杆件、防护材料等方面的内容。
抗滑桩的桩身形式可以根据桩的受力性能和实际施工要求进行选择。
预应力锚杆_索_抗滑桩的设计与计算
起锚索内力的改变 , 这种方法在理论上较第一种方 法更为合理, 但是其计算过程较为复杂 , 一般通过计 算机程序来完成。
3 结束语
确定预应力锚索抗滑桩锚索设计拉力有四种计 算方法, 其中预应力锚索抗滑桩的横向变形约束地 基系数法考虑了锚索与桩的变形协调条件, 用该方 法来求解锚索设计拉力和抗滑桩桩身内力更符合实 际工作状况, 因而在工程上得到了广泛应用。
收稿日期
2007- 11 - 13
31
. 11 N o . 6 GEOTECHN ICA L ENG I N EER ING WORLD VOL
4 /7 Q 0, 将 T 0 = 1 /2~ 4 / 7 Q 0 代入上述公式中即可求 得锚索设计拉力。
( 4) 静态设计方法 : 取适当的锚索张拉力 R, 可 使桩身锚固段顶端 0 点的弯矩为零 , 这样桩身的受 力就可以大大简化
E! A A 2
3
联立以上公式就可解出 A 值: E! L0 A = : + 1+ h L0 L0
QQ QM
1 锚索设计拉力的确定
一般情况, 确定锚索设计拉力的方法有四种: ( 1) 用控制桩顶位移法计算锚索设计拉力
[ 1]
+ h MM +
h
h
+ 2 QM + h MM +
E!
此方法由前苏联学者金布格和依申柯提出 , 他们假 设在锚索拉力 A 和滑坡推力 E ! 共同作用下, 容许桩 顶最终产生水平位移为 y 2, 并设 y 为在滑坡推力 E! 作 用下桩顶产生的水平位移 , y 为锚索拉力 A 作
参
[ 1] [ 2]
考
文
献
JI . R. 金布 格 , B. % . 依申 柯 [ 俄 ] . 锚杆抗 滑桩组 合结构 的计 算 . 滑坡文集 ( 第五集 ) . 北京 : 中国铁道出版社 . 1986 . 刘小丽 . 新型桩锚结构设计计算理论研 究 [ D ] . 西南交 通大学 博士研究生学位论文 . 2003 . 李海光 . 新型支挡结 构设计与 工程实 例 [ M ] . 北京 : 人 民交通 出版社 . 2004. 田景贵 , 范 草原 . 预应 力锚索 抗滑 桩的 机理 初步分 析及 设计 [ J] . 重庆交通学院学报 . 1998 ( 12) .
预应力锚索技术与设计ppt课件
应力往往为极限应力的60%~70%，因此钢绞线松弛造成的
预应力损失并不太大。
16
（4）地层压缩徐变所致预应力损失N4 地层的变形模量愈小，预应力损失也愈大。现场测试 表明，预应力一般在加载后20d~4mon内可趋稳定。 综上可知，锚索预应力损失仍是有限的和可弥补的， 预应力锚索加固松散滑体将是长期有效的。
（5）
（6）
1 2b
（7）
19
设B = -b, 则锚固段的剪应力（锚固力）之和F：
F a [ B (c d) d 1 B3 (c d)3 d3
B
1
1!
3
1 B5 (c d)5 d5 ]
2!
5
（8）
剪应力的平均值与峰值之比k： k = F / a c （9）
各实例的k值为0.62-0.72，平均为2/3，设计锚固段的安
13
（五）预应力锚索力学原理
加固滑坡时其原理为通过预应力的施加，增强滑体的 法向应力和减少滑坡下滑力，有效地增强滑坡体的稳定性。
预应力锚索通过张拉对锚固段产生拉力，锚固段则对 滑体产生反作力，并分解成垂直滑面的正压力Pn及沿滑动 面的抗滑反力Pr。
二者形成的总抗滑力P为： P=Pn·tanΦ+Pr=Pt[sin(α+β)tanΦ+cos(α+β)] （1） 此外，滑体及滑带土在长期处于双向受力状态下不断 密实，加上锚孔压浆的渗劈粘结作用，其物理力学性质也 不断改变。
9
3. 预应力锚索的主要问题 （1）预应力衰减问题。如前所述，加固松散体的锚索 的预应力衰减是有限的、可控的和可弥补的，在规范施工 的条件下，对预应力锚索的长期有效性的耽心是不必的。 （2）钢绞线腐蚀问题。对化学腐蚀，由于采用了钢绞 线防腐除锈、塑料套裹护、水泥砂浆裹护三道措施, 问题基 本解决。现最关注的是应力腐蚀，即钢绞线长期处于高拉 应力状态下产生缺损进而组成钢绞线的钢丝产生破断的问 题。由于预应力锚索面世仅数十年，作为百年大计的抗滑 工程, 尚未全程经受捡验，因此目前应以加大锚索钢绞线的 安全储备、规范张拉工艺来应对。
抗滑桩设计与计算PPT课件
原则上由桩的锚固深度传递到滑面以下地 层的侧向压应力不得大于该地层的容许侧向抗 压强度，桩基底的最大压应力不得大于地基的 容许承载力。
锚固深度不足，易引起桩效用的失败；但 锚固过深则将导致工程量的增加和施工的困难。 有时可适当缩小桩的间距以减小每根桩所承受 的滑坡推力，有时可调整桩的截面以增大桩的 相对刚度，从而达到减小锚固深度的目的。
第23页/共56页
（一）单一地层
现以桩身置于均质岩土 层中，滑面以上为同一 m值，桩底自由，滑面 处的弹性抗力系数A1及 A2，且各为某一数值的 情况为例，说明刚性桩 的计算方法，如图所示。 其中H为滑坡推力与剩 余 抗 滑 力 之 差 ； h0 为 H 作用点距滑面的垂直距 离。
第24页/共56页
(1>IL≥0.5)，粉砂
0
5
砾砂、角砾砂、 砾石土、碎石土、 卵石土
30000~800 00
3
硬塑粘性土 (0.5>IL>0),细砂、 中砂
10000~200 00
6
块石土、漂石土
80000~120 000
第10页/共56页
饱和极
序 号
限抗 压强度
R（
kPa）
较完整岩层的地基系数KV值
KV （ kN/m3 ）
（一）桩的平面位置及其间距 抗滑桩的平面位置和间距，一般应根据滑坡的地层性质、推力大
小、滑动面坡度、滑坡厚度、施工条件、桩截面大小以及锚固 深度等因素综合考虑决定。
第16页/共56页
1．滑体的上部，滑动面陡，拉张裂缝多，不 宜设桩；中部滑动面往往较深且下滑力大， 亦不宜设桩；下部滑动面较缓，下滑力较小 或系抗滑地段，经常是较好的设桩位置。
这种条件桩底可按自由支承处理即令2铰支承如图b所示当桩底岩层完整并较ab段地层坚硬但桩嵌入此层不深时桩底可按铰支承处理即令x3固定支承如图c所示当桩底岩层完整极坚硬桩嵌入此层较深时桩身b点处可按固定端处理即令x抗滑桩出现此种支承情况是不经济的故应少采用
锚固深度不足，易引起桩效用的失败；但 锚固过深则将导致工程量的增加和施工的困难。 有时可适当缩小桩的间距以减小每根桩所承受 的滑坡推力，有时可调整桩的截面以增大桩的 相对刚度，从而达到减小锚固深度的目的。
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（一）单一地层
现以桩身置于均质岩土 层中，滑面以上为同一 m值，桩底自由，滑面 处的弹性抗力系数A1及 A2，且各为某一数值的 情况为例，说明刚性桩 的计算方法，如图所示。 其中H为滑坡推力与剩 余 抗 滑 力 之 差 ； h0 为 H 作用点距滑面的垂直距 离。
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(1>IL≥0.5)，粉砂
0
5
砾砂、角砾砂、 砾石土、碎石土、 卵石土
30000~800 00
3
硬塑粘性土 (0.5>IL>0),细砂、 中砂
10000~200 00
6
块石土、漂石土
80000~120 000
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饱和极
序 号
限抗 压强度
R（
kPa）
较完整岩层的地基系数KV值
KV （ kN/m3 ）
（一）桩的平面位置及其间距 抗滑桩的平面位置和间距，一般应根据滑坡的地层性质、推力大
小、滑动面坡度、滑坡厚度、施工条件、桩截面大小以及锚固 深度等因素综合考虑决定。
第16页/共56页
1．滑体的上部，滑动面陡，拉张裂缝多，不 宜设桩；中部滑动面往往较深且下滑力大， 亦不宜设桩；下部滑动面较缓，下滑力较小 或系抗滑地段，经常是较好的设桩位置。
这种条件桩底可按自由支承处理即令2铰支承如图b所示当桩底岩层完整并较ab段地层坚硬但桩嵌入此层不深时桩底可按铰支承处理即令x3固定支承如图c所示当桩底岩层完整极坚硬桩嵌入此层较深时桩身b点处可按固定端处理即令x抗滑桩出现此种支承情况是不经济的故应少采用
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• 这类计算方法没有考虑锚索与桩体的变形协调及 其历时工况条件，认为锚索的拉力就是所施加的 预应力在工作过程中其值保持不变或最终设计拉 力状态。
• 这种方法计算较简单，但由于在滑坡推力作用下 未考虑锚索与桩的协调变形以及历时荷载作用过 程，必将存在工程经济或风险问题。
5
时步工况法
• 这类计算方法的主要特点是考虑或体现预 应力锚索与抗滑桩体的变形协调机制，即 桩头变位与锚索变形相一致。
预应力锚索抗滑桩的设计计算
中铁西北科学研究院 廖小平
1
目录
• 锚索桩的结构特点 • 主要设计计算方法及发展 • 锚索桩的工况条件 • 抗滑桩的全桩计算 • 桩头锚索的确定与优化 • 计算实例 • 要点提示
2
锚索桩的结构特点
• 预应力锚索抗滑桩是中铁西北科学研究院（原铁 道部科学研究院西北研究所）于20世纪80年代研 究开发的一种新型抗滑桩结构形式，其基本结构 改进是在普通抗滑桩的桩头部位设置一孔或多孔 预应力锚索。
换算锚索弹簧 初始拉力 Po
桩前地面
锁定水平
预应力Po
kp
桩后地面
y
锚索等效 弹性地基系数kp
桩前滑坡抗力 E2
抗 滑 桩
桩后滑坡推力
E1-1 E1-2
E1
前期 后期
滑动面
桩前地基K2 线弹性支座
桩后地基K1 线弹性支座
x（h）
13
关键技术
• 对于预应力锚索抗滑桩结构的实时工况计 算，其关键技术有如下两个方面：
8
成桩工况条件
• 抗滑桩桩身灌筑完成之后，桩 头锚索预应力施加之前，一般 不考虑滑坡推力的作用(显著变 形活动的滑坡体除外)，其桩身 外荷载为桩身前后两侧的静止
土压力荷载，如果桩身前后地
面高差明显，则存在不平衡土
压差，将产生桩体的小量变形
和桩侧反力，严格地说，会影
响下一时步的桩体变形和桩侧
反力分布。由于考虑这种土压
桩前地面 抗
桩前滑坡抗力 滑 桩
桩后地面
锁定预应力 前期
桩后滑坡推力 滑动面
地基线弹性支座
11
后期滑坡推力作用工况
• 当预应力锚索锁定作业完成以后， 预应力锚索抗滑桩还将承担后期滑 坡推力直至设计滑坡推力状态，并 与预应力锚索协调变形和共同作用。
• 在该时步工况条件下，其外荷载包 括后期滑坡推力、桩头锁定预应力 和前期滑坡推力与滑坡抗力，即全 部荷载作用；桩侧地基为滑面以下 桩段范围内的线弹性地基支座和预 应力锚索等效线弹性支座。如图4 所示。
差较小，且基本已在桩身护壁
施工期间通过护壁结构调整和
承担，故通常视该成桩工况条 件为空载条件。
桩前地面
桩后地面
桩前土压力
桩后土压力
桩坑护壁
抗 滑
桩
滑动面
地基线弹性支座
9
前期滑坡推力作用工况
• 抗桩桩身灌筑完成之后，桩头锚 索预应力施加之前，当滑坡病害存 在显著的变形活动，必须考虑前期 滑坡推力的作用，应该说是部分滑 坡设计推力的作用，此时可根据相 关工程经验或现场实测值确定外荷 载进行计算。
• 这种新型抗滑桩结构的突出特点是改变了普通抗 滑桩的悬臂锚固梁柱结构为近似弹性支座简支梁 柱结构，使其桩身受力状态更趋合理，并具有主 动加固滑坡体的作用和功能。
• 由于其结构优化、造价节省且工程效果显著，因 此在铁路、公路及其它工程建设领域滑坡病害治 理工程实践中获得了广泛的应用和发展。
3
锚索抗滑桩设计计算历史与现状
前期 桩后滑坡推力
滑动面
地基线弹性支座
10
预应力锚索锁定工况
• 抗滑桩桩身灌筑完成并达 到设计强度要求之后，即 可对桩头锚索进行张拉， 施加预应力，并按照设计 锁定拉力值进行锁定。
• 在该时步工况条件下，其 外荷载包括桩头锁定预应 力、桩前滑坡抗力和前期 桩后滑坡推力；桩侧地基 考虑为滑面上下全桩段范 围内的线弹性地基支座。
7
锚索桩的工况条件
• 根据预应力锚索抗滑桩的施工构筑工序、预应力 锚索的锁定步骤和滑坡推力的作用时步等桩身受 力状态，分析预应力锚索抗滑桩的工况历时条件 主要可以分为：
• 抗滑桩的成桩工况 • 前期滑坡推力作用工况 • 预应力锚索锁定工况 • 后期滑坡推力作用工况 • 滑坡推力波动和锚索预应力损失工况
滑动面
地基线弹性支座
12
锚索抗滑桩的实时工况
• 为了解算预应力锚索抗滑 桩实时桩身位移、内力及 桩侧应力等动态力学参数, 就需要建立一个实时工况 计算模式。作者基于预应 力锚索抗滑桩在预应力锚 索锁定前后的承受荷载和 桩侧地基反力特征，并通 过在锁定前后即锁定时建 立锚索等效弹簧间断和变 形连续条件，从而实现预 应力锚索抗滑桩的全过程 实时工况解。
• 对于预应力锚索抗滑桩结构的分析计算， 在工程实践中常用的方法可分为三类。
• 第一类计算方法，即简化工况法。 • 第二类计算方法，即时步工况法。 • 第三类计算方法，即实时工况法。
4
简化工况法
• 简化工况法是直接将锚索预应力作为外荷载施加 在桩头上，与滑坡推力一起按静力问题计算滑面 以上桩身内力及滑面处的剪力和弯矩，而滑面以 下桩体内力计算与普通抗滑桩有关计算相同。
• 其中需要明确的是，预应力锚索锁 定工况条件下，在滑面以上产生的 桩侧抗力部分是由后期滑坡推力平 衡所包含；另外，预应力锚索与桩 体的协调变形和耦合作用是通过在 相应锚头处作用的等效弹性支座处 理。
桩前地面 桩前滑坡抗力 抗
滑 桩
桩后地面
锚索线弹性支座 锁定预应力
后期桩后滑坡推力 （含前期滑坡推力）
• 按预应力锚索抗滑桩的施工顺序和承力步 骤计算预应力锚索抗滑桩在各相关工况历 时条件下的桩身变形、内力和桩侧应力等。
• 时步工况法又分为时步累进计算法和时步 叠加计算法。
6
实时工况法
• 实时工况计算法，是在时步工况计算法的 基础上，建立预应力锚索抗滑桩实时工况 计算模式，实现预应力锚索抗滑桩工作全 过程的实时动态解。
• 其一是桩侧地基抗力系数的问题。 • 其二是桩体或锚头锁定前后变形的间断和
连续问题，即锚索等效弹簧的间断和锚头 位移的连续。
• 在该时步工况条件下，其外荷载为 前期滑坡推力，即前期桩后滑坡推 力和桩前滑坡抗力；桩侧地基为滑 面以下桩段范围内的线弹性地基支 座。
• 其中需要明确的是，前期滑坡推力 作用仅当滑面以上桩后滑坡推力大 于桩前滑坡总抗力时才能产生作用， 即部分桩后滑坡推力用于平衡桩前 滑坡抗力。
桩前地面
桩后地面
桩前滑坡抗力 抗 滑 桩
• 这种方法计算较简单，但由于在滑坡推力作用下 未考虑锚索与桩的协调变形以及历时荷载作用过 程，必将存在工程经济或风险问题。
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时步工况法
• 这类计算方法的主要特点是考虑或体现预 应力锚索与抗滑桩体的变形协调机制，即 桩头变位与锚索变形相一致。
预应力锚索抗滑桩的设计计算
中铁西北科学研究院 廖小平
1
目录
• 锚索桩的结构特点 • 主要设计计算方法及发展 • 锚索桩的工况条件 • 抗滑桩的全桩计算 • 桩头锚索的确定与优化 • 计算实例 • 要点提示
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锚索桩的结构特点
• 预应力锚索抗滑桩是中铁西北科学研究院（原铁 道部科学研究院西北研究所）于20世纪80年代研 究开发的一种新型抗滑桩结构形式，其基本结构 改进是在普通抗滑桩的桩头部位设置一孔或多孔 预应力锚索。
换算锚索弹簧 初始拉力 Po
桩前地面
锁定水平
预应力Po
kp
桩后地面
y
锚索等效 弹性地基系数kp
桩前滑坡抗力 E2
抗 滑 桩
桩后滑坡推力
E1-1 E1-2
E1
前期 后期
滑动面
桩前地基K2 线弹性支座
桩后地基K1 线弹性支座
x（h）
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关键技术
• 对于预应力锚索抗滑桩结构的实时工况计 算，其关键技术有如下两个方面：
8
成桩工况条件
• 抗滑桩桩身灌筑完成之后，桩 头锚索预应力施加之前，一般 不考虑滑坡推力的作用(显著变 形活动的滑坡体除外)，其桩身 外荷载为桩身前后两侧的静止
土压力荷载，如果桩身前后地
面高差明显，则存在不平衡土
压差，将产生桩体的小量变形
和桩侧反力，严格地说，会影
响下一时步的桩体变形和桩侧
反力分布。由于考虑这种土压
桩前地面 抗
桩前滑坡抗力 滑 桩
桩后地面
锁定预应力 前期
桩后滑坡推力 滑动面
地基线弹性支座
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后期滑坡推力作用工况
• 当预应力锚索锁定作业完成以后， 预应力锚索抗滑桩还将承担后期滑 坡推力直至设计滑坡推力状态，并 与预应力锚索协调变形和共同作用。
• 在该时步工况条件下，其外荷载包 括后期滑坡推力、桩头锁定预应力 和前期滑坡推力与滑坡抗力，即全 部荷载作用；桩侧地基为滑面以下 桩段范围内的线弹性地基支座和预 应力锚索等效线弹性支座。如图4 所示。
差较小，且基本已在桩身护壁
施工期间通过护壁结构调整和
承担，故通常视该成桩工况条 件为空载条件。
桩前地面
桩后地面
桩前土压力
桩后土压力
桩坑护壁
抗 滑
桩
滑动面
地基线弹性支座
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前期滑坡推力作用工况
• 抗桩桩身灌筑完成之后，桩头锚 索预应力施加之前，当滑坡病害存 在显著的变形活动，必须考虑前期 滑坡推力的作用，应该说是部分滑 坡设计推力的作用，此时可根据相 关工程经验或现场实测值确定外荷 载进行计算。
• 这种新型抗滑桩结构的突出特点是改变了普通抗 滑桩的悬臂锚固梁柱结构为近似弹性支座简支梁 柱结构，使其桩身受力状态更趋合理，并具有主 动加固滑坡体的作用和功能。
• 由于其结构优化、造价节省且工程效果显著，因 此在铁路、公路及其它工程建设领域滑坡病害治 理工程实践中获得了广泛的应用和发展。
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锚索抗滑桩设计计算历史与现状
前期 桩后滑坡推力
滑动面
地基线弹性支座
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预应力锚索锁定工况
• 抗滑桩桩身灌筑完成并达 到设计强度要求之后，即 可对桩头锚索进行张拉， 施加预应力，并按照设计 锁定拉力值进行锁定。
• 在该时步工况条件下，其 外荷载包括桩头锁定预应 力、桩前滑坡抗力和前期 桩后滑坡推力；桩侧地基 考虑为滑面上下全桩段范 围内的线弹性地基支座。
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锚索桩的工况条件
• 根据预应力锚索抗滑桩的施工构筑工序、预应力 锚索的锁定步骤和滑坡推力的作用时步等桩身受 力状态，分析预应力锚索抗滑桩的工况历时条件 主要可以分为：
• 抗滑桩的成桩工况 • 前期滑坡推力作用工况 • 预应力锚索锁定工况 • 后期滑坡推力作用工况 • 滑坡推力波动和锚索预应力损失工况
滑动面
地基线弹性支座
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锚索抗滑桩的实时工况
• 为了解算预应力锚索抗滑 桩实时桩身位移、内力及 桩侧应力等动态力学参数, 就需要建立一个实时工况 计算模式。作者基于预应 力锚索抗滑桩在预应力锚 索锁定前后的承受荷载和 桩侧地基反力特征，并通 过在锁定前后即锁定时建 立锚索等效弹簧间断和变 形连续条件，从而实现预 应力锚索抗滑桩的全过程 实时工况解。
• 对于预应力锚索抗滑桩结构的分析计算， 在工程实践中常用的方法可分为三类。
• 第一类计算方法，即简化工况法。 • 第二类计算方法，即时步工况法。 • 第三类计算方法，即实时工况法。
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简化工况法
• 简化工况法是直接将锚索预应力作为外荷载施加 在桩头上，与滑坡推力一起按静力问题计算滑面 以上桩身内力及滑面处的剪力和弯矩，而滑面以 下桩体内力计算与普通抗滑桩有关计算相同。
• 其中需要明确的是，预应力锚索锁 定工况条件下，在滑面以上产生的 桩侧抗力部分是由后期滑坡推力平 衡所包含；另外，预应力锚索与桩 体的协调变形和耦合作用是通过在 相应锚头处作用的等效弹性支座处 理。
桩前地面 桩前滑坡抗力 抗
滑 桩
桩后地面
锚索线弹性支座 锁定预应力
后期桩后滑坡推力 （含前期滑坡推力）
• 按预应力锚索抗滑桩的施工顺序和承力步 骤计算预应力锚索抗滑桩在各相关工况历 时条件下的桩身变形、内力和桩侧应力等。
• 时步工况法又分为时步累进计算法和时步 叠加计算法。
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实时工况法
• 实时工况计算法，是在时步工况计算法的 基础上，建立预应力锚索抗滑桩实时工况 计算模式，实现预应力锚索抗滑桩工作全 过程的实时动态解。
• 其一是桩侧地基抗力系数的问题。 • 其二是桩体或锚头锁定前后变形的间断和
连续问题，即锚索等效弹簧的间断和锚头 位移的连续。
• 在该时步工况条件下，其外荷载为 前期滑坡推力，即前期桩后滑坡推 力和桩前滑坡抗力；桩侧地基为滑 面以下桩段范围内的线弹性地基支 座。
• 其中需要明确的是，前期滑坡推力 作用仅当滑面以上桩后滑坡推力大 于桩前滑坡总抗力时才能产生作用， 即部分桩后滑坡推力用于平衡桩前 滑坡抗力。
桩前地面
桩后地面
桩前滑坡抗力 抗 滑 桩