信阳高中边坡预应力锚索+框架梁设计

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1、信阳高中操场边坡预应力锚索+框架梁设计计算书一、工程概况河南省信阳高中新校址位于信阳市西南贤山脚下。新建田径场为半挖半填场地，因开挖在场地西南侧形成一高边坡，坡坡高10米至25米不等，坡纵长150米，分二至三级切坡，坡率1:0.75。为防止边坡的失稳破坏，需采取工程措施对其进行治理。对第一级切坡（自拟建操场的地面114.00m高程至122.00m高程）拟采用预应力锚索+钢筋混凝土框架梁进行治理，以控制斜坡可能沿断层破碎带滑动。梁截面400×700mm，梁沿坡面纵横向间距均为4.5m，三跨为一榀，相临两榀梁之间设20mm缝，缝内充填沥清麻丝。预应力锚索沿坡面分三排布设

2、，长度分别为11m、13m、19m，锚固段长均为6.0m，每根锚索由9根纲绞线组成，锚孔直径130mm，设计锚固力为1800KN，设计张拉预应力为1000KN，超张拉至1100KN。框架梁内进行客土喷播并结合挂三维土工网。但是由于目前地质资料不够详实，部分设计基于经验，施工过程中应加强监测和施工勘察，并根据监测及补勘结果进一步调整设计，不断对方案进行优化。这也体现了信息化设计施工的思想。二、锚索设计本设计主要依据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）进行设计。每根锚索的轴向拉力设计值取为：每根锚索的轴向拉力标准值取为：2.1钢绞线根数的确定美国标准（A

3、STMA416－90a）270级公称直径15.24mm的钢绞线屈服荷载234.6KN，每个锚索孔9根钢绞线能够提供的抗拉力为2111.4KN，大于锚索设计锚固力值1800KN，因而满足要求。112.2钢绞线与砂浆体间的锚固长度的确定根据经验资料，暂取锚固段长度为6m。根据国标GB50330-2002第7.2.4条及规范条文说明第7.2.4条，钢绞线与砂浆体间的锚固长度应满足下式要求：对本设计，取，，，，，，由此可得：。本设计中取锚固段长度为，满足要求。2.3锚索的锚固体与地层的锚固长度的确定锚索孔直径取定为，灌浆材料采用M30水泥砂浆。根据有关资料，水泥砂浆体与白云

4、石英片岩的粘结强度特征值取为，根据国标GB50330-2002第7.2.3条及规范条文说明第7.2.3条，锚固体与地层间的锚固长度应满足下式要求：对永久性锚索，取，从而可得最小锚固段长度为4.24m，本设计取定为6m，满足要求。故锚索锚固段长度取为。三、框架梁设计3.1设计原理本次设计采用常用的Winkler弹性地基模型，并进行如下基本假定：（1）坡面土满足Winkler假定，土体表面任一点的压力强度与该点的沉降成正比，即（1－1）式中为基床系数（kN/m3）；（2）钢筋砼梁为弹性材料；（3）锚索预应力作为集中力作用在格构梁上。11格构梁的横梁与纵梁共同承担锚索锚固

5、力，按地基上交叉梁与土的共同作用来讨论。为简化计算，将格构梁简化为地基上正交交叉梁系，分离为两个方向的地基上梁，根据静力平衡和变形协调条件，对交叉点处荷载进行分配，然后分别按纵、横两个方向的地基梁来计算。锚索锚固力可分配为（1－2）式中、分别表示结点处、方向（即纵、横方向）梁上的竖向分力（kN）。根据变形协调条件，可知中间荷载作用点及角荷载作用点处的、：（1－3）边荷载作用点处结点荷载可分解为：（1－4）式中、分别为纵、横梁在、方向上的宽度，m；、分别为沿、方向梁的特征长度，即，，m；、分别为、方向梁惯性矩，m4。锚索预应力作为集中力经分配后将垂直于梁方向的分力作用

6、在格构梁上，当梁上有个锚索作用时，根据Winkler假定，可推导出梁的变形和内力为：11式中为弹性地基梁的弹性特征（1/m），Eb、Ib为梁的弹性模量和惯性矩，I1、I2、I3分别为：a、b确定见图1。图中x值是从梁端A向右起算，若计算点xa时，则上式中a、b位置互换，且x从B点向左起算。图1集中荷载作用下有限长梁计算简图2、设计参数本设计的设计参数为：梁截面尺寸为400mm×70mm；砼强度等级为C30，Ec=3×104N/mm2；纵筋为HRB335；软片岩的地基系数k=0.06×106kPa/m。各节点上锚索锚固力P均为1800kN。考虑纵

7、横梁共同作用，纵横向按变形协调条件分担荷载，其中中间、角节点处：Pix=Piy=900kN边节点处，横梁：Pix=4/5P=1440kN，Piy=1/5P=360kN纵梁：Pix=1/5P=360kN，Piy=4/5P=1440kN故可将格构梁的受力状况分为四种情况：（1）边纵梁，各节点上计算设计力分别为900kN、1440kN、900kN；（2）中间纵梁，各节点上计算设计力分别为360kN、900kN、360kN；（3）边横梁，各节点上计算设计力分别为900kN、1440kN、1440kN、900kN；（4）中间横梁，各节点上计算设计力分别为360kN、900