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1、第七章第七章 格构加固边坡的设计与施工格构加固边坡的设计与施工7.1 7.1 概述概述7.2 7.2 边坡格构加固设计边坡格构加固设计7.3 7.3 格构的施工格构的施工7.1 7.1 概述概述7.1.1 7.1.1 格构的作用、特点及适用条件格构的作用、特点及适用条件 格构加固技术是利用浆砌块石、现浇钢筋混凝格构加固技术是利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土进行边坡坡面防护，并利用土或预制预应力混凝土进行边坡坡面防护，并利用锚杆或锚索加以固定的一种边坡加固技术。锚杆或锚索加以固定的一种边坡加固技术。格构的主要作用是将边坡坡体的剩余下滑力或格构的主要作用是将边坡坡体的剩余下滑力或土压
2、力、岩石压力分配给格构结点处的锚杆或锚索，土压力、岩石压力分配给格构结点处的锚杆或锚索，然后通过锚索传递给稳定地层，从而使边坡坡体在然后通过锚索传递给稳定地层，从而使边坡坡体在由锚杆或锚索提供的锚固力的作用下处于稳定状态。由锚杆或锚索提供的锚固力的作用下处于稳定状态。7.1.2 7.1.2 格构的结构型式及其布置格构的结构型式及其布置（1）方型（2）菱形（3）人字型（4）弧型7.2 7.2 边坡格构加固设计边坡格构加固设计7.2.1 7.2.1 格构加固设计的一般要求格构加固设计的一般要求1.1.格构加固设计的一般要求格构加固设计的一般要求 （1 1）格格构构设设计计必必须须充充分分考考虑虑工
3、工程程的的服服务务期期限限，可可按按照照50-50-8080年服务期进行设计。年服务期进行设计。（2 2）对对于于整整体体稳稳定定性性好好，并并满满足足设设计计安安全全系系数数要要求求的的边边坡坡，可采用浆砌块石格构进行护坡。可采用浆砌块石格构进行护坡。（3 3）对对于于整整体体稳稳定定性性好好，但但前前缘缘出出现现溜溜滑滑或或坍坍滑滑的的公公路路滑滑坡坡，或或坡坡度度大大于于3535的的高高陡陡边边坡坡，宜宜采采用用现现浇浇钢钢筋筋混混凝凝土土格格构构进行护坡，并采用锚杆进行加固。进行护坡，并采用锚杆进行加固。（4 4）对对于于整整体体稳稳定定性性差差，且且前前沿沿坡坡面面须须防防护护和和美
4、美化化的的滑滑坡坡，宜宜采采用用现现浇浇钢钢筋筋混混凝凝土土格格构构与与预预应应力力锚锚索索进进行行防防护护。而而对对于于整整体体稳稳定定性性差差、滑滑坡坡推推力力过过大大，且且前前沿沿坡坡面面须须防防护护和和美美化化的的滑滑坡坡，宜采用预制预应力钢筋混凝土格构与预应力锚索进行防护。宜采用预制预应力钢筋混凝土格构与预应力锚索进行防护。2.边坡格构加固设计的内容 （1）边坡稳定性分析和荷载计算；（2）选择格构型式及加固方案；（3）拟定格构的尺寸、确定锚杆(索)的锚固荷载；（4）锚杆(索)的设计计算；（5）格构内力计算及结构设计；（6）加固后边坡的稳定性验算格构加固边坡断面示意图3.格构加固设计程
5、序流程7.2.2 7.2.2 锚固荷载的计算锚固荷载的计算 通通常常情情况况下下，计计算算锚锚固固荷荷载载应应根根据据边边坡坡的的破破坏坏类类型型确确定定方方法法。对对于于无无连连续续滑滑动动面面的的直直立立或或近近直直立立的的边边坡坡，在在采采用用锚锚杆杆(索索)挡挡墙墙加加固固时时，可可以以采采用用土土压压力力理理论论计计算算土土压压力力或或岩岩石石压压力力，然然后后确确定定锚锚固固荷荷载载，这这类类问问题题在在挡挡土土墙墙设设计计中中有有详详细细介介绍绍。而而对对于于具具有有连连续续的的潜潜在在滑滑动动面面的的边边坡坡，采采用用条条分分法法稳稳定性进行锚固荷载反算。定性进行锚固荷载反算。
6、7.2.3 7.2.3 格构的结构设计与计算格构的结构设计与计算格构内力计算模式 为了方便，将两个锚固点之间的格构梁简化为一个简支梁来计算其内力。通常按最不利原则，用锚索的最大设计荷载近似计算分布荷载，即：式中：l 两锚索之间格构梁的长度；T1，T2 格构梁两端锚索的设计荷载如果，则格构梁上的荷载均匀分布，有 为了保证锚索在超张拉或边坡变形过程中格构梁的安全性，在设计计算时，常将T1、T2乘以1.5的系数或直接采用极限荷载带入上式中进行计算。将格构梁视为弹性地基上的梁，锚固力作为梁上集中荷载，按照弹性地基梁假定计算梁内力。假定认为：土体表面任一点的压力强度与该点的沉降成正比，即式中k为基床系数
7、（3），s为沉降量。根据以上假定及计算模型，可推知弹性地基梁的挠曲微分方程为式中E、I为梁的弹性模量和惯性矩；b为梁宽（m），y为梁的变形，q(x)为梁上荷载。该方程的通解为：式中 为弹性地基梁的柔性指数（1），待定积分常数c14可由荷载位置及边界条件确定。节点荷载分配后，即可按弹性地基梁理论计算梁剪力和弯矩。格构梁根据荷载作用位置及梁的相对刚度对位移和内力的影响，大致可以分为3种：无限长梁（梁长L2/，荷载作用点与两端距离都大于/）半无限长梁（L/，荷载与一端的距离小于/，与另一端距离大于/）有限长梁（L2/，荷载与两端的距离都小于/）。实际工程中梁长通常均不超过30 m,荷载到梁端的距离一
8、般都小于/,因此实际遇到的多为有限长梁。式中I1i、I2i、I3i意义见文献。(1)正截面承载力计算正截面承载力计算 依依据据混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范（50010-2002）7.2.1-1公公式式，由于不存在预应力锚杆，可简化为由于不存在预应力锚杆，可简化为 依据本规范，混凝土受压区高度应按下列公式确定：依据本规范，混凝土受压区高度应按下列公式确定：式中式中 M弯矩设计值弯矩设计值,取计算值的取计算值的1.5倍；倍；正截面极限抵抗弯矩；正截面极限抵抗弯矩；a1系数，按混凝土结构设计规范第系数，按混凝土结构设计规范第7.1.3条的规定计算；条的规定计算；混混凝凝土土轴轴心心抗抗压压强
9、强度度设设计计值值，按按混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范表表4.1.4采用；采用；钢筋的抗拉强度设计值，按混凝土结构设计规范表4.2.3采用；受拉区纵向钢筋的截面面积；b 截面宽度；x 按等效矩形应力图计算的受压区高度；h0截面有效高度，h0h，为受拉钢筋合力点至截面受拉边缘距离，当为一排钢筋时，2，其中d为钢筋直径，c为混凝土保护层厚度。设相对有效高度 ，即 ，带入上式根据计算需要的截面面积选用钢筋直径，钢筋截面面积不应小于计算要求截面面积。同时配筋率r满足上式中和取值参考相关书籍，本设计参考混凝土结构（上）（武汉工业大学出版社）表4-1。（2)斜截面承载力计算斜截面承载力计算 矩形截面
10、的受弯构件，其受剪截面应符合下列条件：矩形截面的受弯构件，其受剪截面应符合下列条件：当当 时时 当当 时时 式中式中 V构件斜截面上的最大剪力设计值；构件斜截面上的最大剪力设计值；混凝土强度影响系数：当混凝土强度等级不超过混凝土强度影响系数：当混凝土强度等级不超过C50时，取时，取1.0；当混凝土强度等级不超过；当混凝土强度等级不超过C80时，取时，取0.8；其间按线性内；其间按线性内插法确定；插法确定；截面的腹板高度：对矩形截面，取有效高度。截面的腹板高度：对矩形截面，取有效高度。无预应力钢筋矩形截面的一般受弯构件，当仅配置箍筋时，其斜截面的受剪承载力应符合下列规定：式中V构件斜截面上的最大
11、剪力设计值；构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值；配置在同一截面箍筋各肢的全部截面面积：1，此外，n为在同一截面内箍筋的股数，1为单肢箍筋的截面面积；S沿构件长度方向的箍筋间距；箍筋抗拉强度设计值，按混凝土结构设计规范表4.2.3-1中的值采用。混凝土轴心抗拉强度设计值，按混凝土结构设计规范表4.1.4采用。7.2.4 7.2.4 格构的构造要求格构的构造要求 1.浆砌块石格构 各种型式格构水平间距均应小 于3.0m。浆砌块石断面设计以类比法为主，采用的断面高X宽一般不小于300200。浆砌块石格构边坡坡面应平整，坡度一般小于35。为了保证格构的稳定性，可根据岩土体结构和强度在格构节点设
12、置锚杆，长度一般3-5m，全粘结灌浆。若岩土体较为破碎和易溜滑时，可采用锚管加固，全粘结灌浆，注浆压力一般为0.51.0。2.现浇钢筋混凝土格构 方型和菱型格构水平间距均应小于5.0m，人字型和弧型格构水平间距均应小于4.5m。钢筋混凝土格构断面设计应 采用简支梁法进行弯矩计算，并采用类比法校核。一般断面hb不小于300 250。格构纵向钢筋应采用14以上直径的级螺纹钢筋，箍筋应采用6以上直径的钢筋。格构混凝土强度等级不应低于C25。7.3 7.3 格构的施工格构的施工7.3.1 7.3.1 浆砌块石格构的施工要点浆砌块石格构的施工要点 （1 1）浆浆砌砌块块石石格格构构应应嵌嵌置置于于边边坡
13、坡中中，嵌嵌置置深深度度大大于格构截面高度的于格构截面高度的2 23 3。（2 2）浆浆砌砌块块石石格格构构护护坡坡坡坡面面应应平平整整、密密实实，无无表表层溜滑体和蠕滑体。层溜滑体和蠕滑体。（3 3）格格构构可可采采用用毛毛石石或或条条石石，但但毛毛石石最最小小厚厚度度应应大大于于150150，强强度度应应大大于于3030，用用水水泥泥砂砂浆浆浆浆砌砌，砂砂浆浆强强度不应低于度不应低于M7.5M7.5。（4 4）格格构构每每隔隔1025m1025m宽宽度度设设置置伸伸缩缩缝缝，缝缝宽宽223 3，填塞沥青麻筋或沥青木板。，填塞沥青麻筋或沥青木板。7.3.2 7.3.2 现浇钢筋混凝土格构的施
14、工要点现浇钢筋混凝土格构的施工要点 （1）钢筋混凝土格构可嵌置于边坡中或上覆在边坡上。（2）钢筋混凝土格构护坡坡面应平整、夯实。无溜滑体、蠕滑体和松动岩块。（3）用于浇注格构的钢筋应专门建库堆放，避免污染和锈蚀；水泥一般使用425#普通硅酸盐水泥，避免使用受潮和过期水泥；砂石料的杂质和有机质的含量应符合混凝土结构工程施工及验收规范(50204-92)的有关规定。（4）应对边坡开挖的岩性及结构进行编录和综合分析，将开挖的岩性与设计对比，出入较大时，应进行变更处埋。（5）开挖的弃渣应按设计的要求堆放，不得造成次生灾害。思思 考考 题题p简述格构的特点和适用范围。简述格构的特点和适用范围。p如何计算锚固荷载？如何计算锚固荷载？p简述格构的构造要求。简述格构的构造要求。p简述浆砌块石格构与现浇钢筋混凝土格构简述浆砌块石格构与现浇钢筋混凝土格构 的施工要点的施工要点。