圆截面抗滑桩非均布配筋计算方法

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第21卷第4期桂林工学院学报Vn121No42O01年10月JOURNALOFGUILININSTITUTEOFTECHNOLOGYOct2001文章编号：1006—544X(2001)04—0366—05圆截面抗滑桩非均布配筋计算方法陈富坚，姜宏，韦韬，包惠明(桂林工学院土术工程系，广西桂林541004)摘要：根据滑坡治理中使用的抗滑桩的受力特点，以钢筋砼正截面受力分析理论和等效钢环法为基础，推导了悬臂受力的圆截面抗滑桩非对称均布配筋的设计计算公式，计算示僦表

2、明与均布配筋相比、非对称均布配筋的圆截面抗滑桩具有明显的优越性，且计算简便、实用。关键词：圆截面抗滑桩；非均布配筋；滑坡治理中圄分类号：U443．159文献标识码：A在滑坡治理工程中，随着治理的滑坡的规模越来越大，所使用的抗滑桩的截面也越来越大，如日本大阪府的龟之濑滑坡采用直径5m，深50-60m的大型抗滑桩，桩周身均布配筋Ⅲ1J。还有深基坑支护中的护坡桩、加固工程中承受侧向压力的挡土桩等，传统上一直采用桩周身均布配筋的方法，然而根据它们的受力特点可知，其所承受侧向压力是定向，因而弯矩作用亦是定向，这类桩如果

3、按沿周边均匀配筋，往往含筋率过大，且受压区钢筋无法充分发挥作用，无疑是很大的经济损失。若沿桩周非均匀对称地配筋，虽然国内已有学者_2，推导了相应的配筋计算方法，但这些公式过于复杂，计算繁琐，不便于推广应用。因此，寻求一种简便实用的非均布配筋计算方法以用于设计圆截面抗滑桩就很有必要。本文以钢筋砼正截面受力分析理论和等效钢环法为基础_4】，推导出圆截面抗滑桩非均匀对称布筋的计算公式，并以实例说明此法的优越性。1圆截面抗滑桩非对称配筋计算方法1．1基本假定在推导圆截面抗滑桩悬臂受弯配筋公式时采用下列基本假定l4]：

4、0受压区混凝土最外边缘纤维的极限应变取eh=0．033；②构件截面变形符合平截面假定；◎忽略受拉区混凝土的抗拉强度；④假定钢筋为理想弹塑性材料，亦即当其应变值小于屈服应变时钢筋为理想弹性材料；当其应变大于屈服应变时，视为理想塑性材料，应力一律按其屈服应力取用。1．2截面应力分布抗滑桩的破坏是由于受拉钢筋首先达到屈服导致受压区混凝土压坏，其承载力主要取决于受拉钢筋。因此，宜增如受拉区的钢筋面积，而受压区钢筋面积不变，即采用非对称均布配筋。由材料力学可知，若钢筋离中和轴越远，其抵抗弯矩的作用就越大，因此在设计时宜

5、将增加的钢筋布置在离中和轴较远的塑性区，结合抗滑桩的受力特点，本文按9O。夹角布置。如图1所示。截面的配筋由两部组成，A为沿桩周按构造均匀配筋时等代钢环面积，Ag2为90。夹角内增加的钢弧面积。为]，简化计算，忽略桩自重对截面应力的影响，应力分布如图1所示。收稿日期：2000—12—05；修订日期：2001—04—19作者简介：陈富坚(1974一)，男，广西梧州^．硬士，助教，路桥专业。维普资讯http://www.cqvip.com第2l卷第4期陈富坚等：圆截面抗滑桩非均布配筋计算方法1．3截面强度计算基本

6、公式根据静力平衡条件，得如下基本方程式rZNⅢ-0Dh+D+D-=0(1)．三M=0M．≤Mh+M+MⅢ-0(2)式中：Db．Mb一受压区圆弧面积混凝土应力的合力和合力矩；1，Md一等效钢环应力的合力和7_合力矩；D，M一增加的等效钢弧(1／4钢环)应力的合力与合力矩根据图1，对DI1，M⋯1，M4．D，图1截面应力分布图M分别计算如下．F培．1SⅡ∞sdistributionofclos~secn【m1．3．1混凝土截面强度受压区圆弧截面混凝土应力的合力DDh：rb．．R．z．R．，(3)式中：Dr一受压区

7、弓形面积合力；A=(2sin2~)／2；r一桩的半径；rb，，R一分别为构件工作条件系数、混凝土安全系数、棍凝土抗压设计强度；日h—A所对应的圆心角之半；受压区圆弧面积混凝土应力的合力矩Mh为：Mh=Dh-zh式中，z一弓形受压区混凝土合力作用点至重心轴的距离，按下式计算：鼽z=争~in30h·r，Mh=一号sins0h·R-r3=-R-Br3，(4)式中系数B为：B=寺sIn30h．1．3．2等效钢环及等效钢弧的强度①等效钢环、钢弧的几何性质．设等效钢环的中面半径为为方便计算，等效钢弧的中面半径也为即有r昱

8、=r。g1=r—ag2=gr，(5)式中：r一桩半径；n1，n一钢环、钢弧中面(即单根钢筋截面中心)至构件最近混凝土边缘的距离；g一钢筋所在位置(钢环中面)与外半径相对系数．即g-r／r则，等效钢环、钢弧的平均厚度分别为‘皿一一且2丌一一，(6)一垒一’(7)式中：一截面按构造均匀布筋的含筋率．②等效钢环、钢弧上任意点处的应力．设以钢环中面的应力代表沿钢环宽度的平均应力并根据前述基本假定，由图1，得