岩质陡坡椅型桩板结构路基设计计算方法分析.doc

岩质陡坡椅型桩板结构路基设计计算方法分析【摘要】受我国经济建设发展的需要，大量的公路要经过地形复杂 的山区，这在促进山区经济发展的同时，也造成了施工方面的困难由于 山区地质复朵，大量的岩质陡坡存在，使得在路基设计建设方曲要格外注 意为了保证工程质量，提高山区道路的使用寿命，保证交通安全，本人 对某一山区道路具体的施工技术进行了一些探讨，确定采用椅形桩板结构 路基设计技术能够很好的解决这一问题关键词】岩质陡坡；椅形桩板；路基；计算方法在山区进行道路施工建设时，由于受地质地貌和线路要求的影响，进 行陡坡路基工程非常常见这对路基的稳定性和环保方面的要求非常高 在当前岩质陡坡地形的具体施工过程中，路慕不稳、沉降变形的现象十分 严重由于缺乏科学系统的施工技术指导，在施工设计方面很多时候都依 赖个人经验，具有很大的局限性和个人依赖性为了有效地解决这一状况, 很多专家学者都在设计分析和施工技术等方面对这一问题进行了深入地 研究，并取得了一些成就在陡坡路基设计过程中，如果抗滑稳定系数小 于规范规定值，那么就应该采取改善基底条件或设置路肩桩基托梁、路肩 桩板墙结构等支挡结构来保证路基稳定并且，通过耍采用加人支挡结构 截血尺寸，将软弱土体挖除并进行填补，复合地基处理等措施对路基进行 加固，以便控制路基沉降变形。

然而实际上不均匀沉降、耐久性不足、经 济性差等问题仍然存在随着国家基础设施建设的迅速发展，山区铁路和 公路建设工程不断增加，尤其是高速铁路和高速公路的大量兴建，对陡坡 路基工程的平顺性、安全性和耐久性提岀了更高的要求为此科研设计人 员提出了用于岩质陡坡地段的新型椅型桩板结构，但是其结构形式、设计 方法等需耍进行进一步的研究确定本文对陡坡路基椅型桩板结构的设计 计算方法等进行了一些分析，希望能够为我国山区交通设施建设提供一些 帮助1椅型桩板结构路基椅型桩板结构路基是一种根据陡坡地段的实际情况设计的路基稳定 加固技术它由钢筋混凝土桩基、横梁、承载板与挡土板以及路基填土组 成，能够起到支撑路基面板，承挡斜坡沉降下滑变形的作用所以在具体 的施工设计上，它结合了桩板墙支描技术和传统桩板技术的特点在运用 该技术的路基建设时，来口于路基上部的压力会通过承载板和横梁传递到 桩体，进而通过桩体将压力分散于岩层Z中横梁不单可以起到承重作用, 而且还可以将前后桩基良好的连接起来，对垂直方向的压力和水平推力起 到良好的抵抗作用由于三者之间的联合，可以实现三者负荷之间的传导 分散，从而大大减小各部位收到的压力而但，通过这样而设计，可以减 小桩体结构上部的土层厚度，使得土层分布更加均匀，对道路使用过程中 路基沉降现象起到良好的控制效果。

同时，因为轨道结构处于路基填土上 方，在填土的作用下，可以人人的扩人桩版不均匀沉降的范围，降低轨道 结构部分对桩版结构沉降变形的反应速率所以，椅型桩版结构在承载和 控制沉降方面都有其他施工技术所没有的优点，是解决岩质陡坡路基设计 难题的最佳选择2椅型桩板结构分析模型通过对椅型桩版结构及其工作原理的分析可以知道它在陡坡路集中 首先起到承载支挡的作用在实际受力过程中，载荷通过表层填土传递到 承载板，在横梁的连接作用以及前后桩体的分散作用下，桩基受到的压力 有了很大程度的削弱，之后再将剩余符合转嫁到土层之中在对椅型桩板 结构路基进行数学分析时，可以采用数学建模的方式，模型可以分为的陡 坡基岩地面线的上下两个部分在具体的计算过程中，我们可以假设在理 想的状态下，岩质陡坡性状稳定，岩石整体性和强度都较好，路基施工材 料不会与挡土板产生摩擦阻力，路面负荷均匀在对椅型桩板结构受力分 析过程中，要综合计算挡土板、承载板和桩基、横梁的受力状况受力力 分析内容包括前桩悬臂段侧向土压力、前桩固接段侧向土压力和横梁上下 侧土压力将桩版结构的上半部分当做受竖向压力和横向推力的结合体， 由于物体间力的作用是相互的，通过相关的计算分析可以得出该构造的支 撑反作用力，这种作用力会传导到桩体结构的下半部分，形成两种力间的 连接现象，可采用弹性地基梁分析模型分别计算。

最后，上下两个部分整 合起来，就可以完成对整个椅型桩板结构的计算分析过程3工地地质条件分析3.1场地的地形条件由于木道路的施工地段属于山地丘陵地区，地形构造较为复杂地质 多为岩质构造，山体分布呈自西向东趋势，地势南而高，北而低海拔在 500米左右，山体坡度大多在45度到50度之间山坡较长，植被茂盛， 大多为杂草灌木公路拟建于半山坡，为了便于施工，道路分布顺应山体 分布状况在地势较低的路段，采取填土措施，在地势较高的地段尽量采 取迂回攀升的施工方案3. 2工地水文气候条件分析木区属亚热带海洋性季风气候区，长年温热湿润，雨量充沛，基本无 冬季年平均气温为在20度以上，年最大降雨量为2200毫米，年最小降 雨量1200毫米，多年平均降雨量1800毫米，口最大降雨量322毫米西 部地区日照时间春秋长夏冬短每年3〜7月为雨季，7~10月常有台风袭 击当地山体岩层受雨水冲刷严重3.3施工沿线的岩层特征道路施工沿线岩土层较为简单，上部为第四系坡积含砾粉质粘土及风 化层，公路附近为修筑公路的人工填土，下部基岩为泥质粉砂岩这种岩 石的主要性状和成分如下：（1）素填土（Q尹）：多为褐红色、紫灰色、灰 黄色，质地松散，水分较高。

主要由粘性土和少量角砾碎块组成，为近期 开挖堆填堆填时间小于10年ZK6孔深8.40〜8.50M有水流迹象，粘粉 粒为主，软塑状也是边坡主要滑动界面2）坡残积含砾粉质粘土： 土 色为褐红色或者浅灰黄色，水分含量较高，具有硬塑性成分以粉粘粒为 主，切面较光滑，无摇震反应，韧性较强含少量角砾，角砾直径2~20ram 为主，含量一般20%〜25%,局部含量较少；含少量碎石；成分为强风化泥 质粉砂岩3）砂土状强风化泥质粉砂岩：这种岩石多为浅灰色或者褐红 色和青灰色粉砂状结构，岩芯呈砂土状，夹少量碎块状岩芯 4椅型桩板结构设计计算方法4.1结构上半部分计算根据上述分析模型，椅型桩板结构内力计算可分为上下两部分分别计 算，上半部分的计算图式如图1所示其中，P1为前桩悬臂段对侧向填土 的压力，将其视作梯形分布；P2为由承载板传递到横梁上部的垂直方向的 填土土压力，按矩形分布考虑，在实际计算中不用考虑路基下部土地在垂 直方面的支撑作用于是根据图1所示的线分布力作用下的底端固定的平 面刚架结构计算图式，用结构力学方法求出结构内力和支撑反作用力4. 2结构下半部分计算下半部分的计算为典型的桩基计算，作用于前桩顶部、后桩顶部的力 矩、剪力、轴力为根据上半部分计算获得的相应支撑反作用力。

于是，可 按照弹性地层中的弹性桩的方法计算出各桩的内力及桩侧地层反作用力， 从而得到椅型桩板结构下半部分的解答5椅型桩板结构计算分析5.1计算方案及参数在结构稳定的岩质陡坡上的半填半挖双线路基中使用椅型桩板结构，该结构位于低洼地势填补的路段陡坡坡角计算范围为40度〜70度，前 桩悬臂比例系数为0. 2-0. 60椅型桩板结构的承载板与扌当土板的设计可根 据传统桩板结构的承载板和桩板墙支挡结构的扌当土板进行椅型桩板结构 的桩基与横梁截面尺寸为52的方形，采用C40混凝土浇筑；线路纵向桩 之间的距离为6M,横梁的长度与前桩悬臂比例系数之间存在着一定的关 系路基填料为砂性土，内摩擦角为20度，填土重度为18KN/M，填土的 泊松比为0.3,路面荷载换算均布荷载为30KP/Mo5. 2实例计算分析根据图1所示的计算图式，可得到椅型桩版结构的内力，从而进一步 计算得到下半部分的桩顶荷载椅型桩板结构的弯矩极大值和剪力极大值 基本上都出现于桩基与横梁的交接部位以及桩基与基岩的交接面附近，是 该结构设计计算配筋的控制截面图1椅型桩板结构上半部分计算图式5. 3关键参数分析椅型桩板结构在不同陡坡坡角条件下施工过程中，它的横梁实际设置 高度对整个结构的内力大小和分布具有重要的影响。

本文对陡坡坡角40~ 70度，悬臂比例系数0. 2-0. 6条件下的多组结构模型的内力和变形进行 了计算，并将计算结果进行了对比分析，结果如图2和图3所示通过这 两个图我们可以知道椅型桩板结构桩基与横梁的交接面弯短、剪力与悬臂 比例系数之间存在着反比例关系，桩基与基岩的交换面弯矩、剪力与悬臂 比例系数间存在着正比例关系坡角为60度的陡坡上，前桩悬臂系数为 0.41左右时该结构的内力值较为集中且数值较小因此，坡角为60度的 稳定岩质陡坡椅型桩版结构的最优悬臂比例系数为0. 41图2结构弯矩与悬臂系数的关系曲线（图3结构剪力与悬臂比例系数的关系曲线（9二60在山区道路施工建设的过程中，对椅型桩版结构设计进行良好的计算 分析可以有效的解决路基出现不均匀沉降变形的问题他可以显著增强路 基及其边缘的稳定性，保证施工作业保质保量完成同时，它能够很好的 保证山区道路在使用过程中的安全，减少维修护理费用，使得道路在现代 经济建设中，能够充分的起到与外界进行沟通的桥梁作用参考文献：[1] 邓亚雄•轮高速公路斜坡桥桥基及陡坡路基的设计[J] •城市建设 理论研究，2012 (13)・[2] 廖光平•某斜坡路基的稳定性分析与评价[J] •西部探矿工程，2012(03)・[3] 陈云•斜坡路基基地台阶的数学模型分析[J]•路基工程，2011(03)・[4] 白皓，苏谦，郑键斌，胡会星•岩质陡坡椅型桩板结构路基设计计算方法分析[J]•铁道建设，2013 (01).。