如何正确预估最大抗滑承载力Vu
首先应了解在【土质边坡稳定性分析】模块,抗滑桩的作用就是提供一个抗力,这个力对计算结果的影响主要在于它的大小和作用点位置。本文着重说明抗力大小的影响,不介绍力的作用点的影响。
抗滑桩支护结构是有桩间距的,并非连续结构。所以在整体稳定性安全系数的计算过程中,需要考虑桩间距的影响,抗滑桩对于边坡稳定性贡献的大小取决于它可以提供给边坡的每延米的最大抗力Vu,最大抗力是由「最大抗滑承载力」除以「桩间距」得到的,因此边坡稳定性安全系数计算结果和「最大抗滑承载力」、「桩间距」有关,此处和桩的截面尺寸无关,桩的截面参数只有在调用【抗滑桩设计】模块进一步分析的时候才起作用。
对于滑面确定的坡体而言,使用抗滑桩支护时,能够确定其嵌固段,在输入抗滑桩参数时,抗滑桩承载力沿桩身分布可选择均匀分布,施加在滑面上的抗滑力可以采用桩身最大承载力(抗剪力)Vc。为什么最大抗滑承载力要用受剪承载力公式来计算?因为用受剪承载力进行估算相对简单,好确定。而抗弯承载力计算复杂,桩的抗弯主要还是看配筋量,在截面纵向配筋没有明确的时候不好进行预估。真实的抗剪与抗弯验算在【抗滑桩设计】的【截面强度验算】里都需要进行。
根据《混凝土结构设计规范GB50010-2010》6.3.4条,桩的受剪承载力计算公式如下:
(6.3.4-2)
式中:混凝土提供的抗剪力,一般受弯构件,而是箍筋提供的抗剪承载力。
在没有分析桩身受力前,我们并不知道是否需要配置剪力筋,保守起见我们先拿也就是混凝土提供的抗剪力去估算,如果采用后计算的安全系数满足要求,可以调用【抗滑桩设计】进行进一步分析。如果不满足要求,我们可以反过来,适当放大Vu数值,一般桩都是有配剪力筋的,所以你在土坡模块里面填入的Vu数据可以稍微大一点,再去计算安全系数!软件对于输入的Vu会进行校核,如果说Vu预估的高了,在调用【抗滑桩设计】进行【截面强度验算】会有提醒。
注:只有安全系数满足要求以后,再调用抗滑桩模块去进一步设计,否则安全系数不满足要求,整个设计也是不满足要求的!
举例:桩截面尺寸1.8mX2m,采用C30的混凝土。ft=1.43N/mm2,fc=14.3N/mm2。因为是估算最大抗滑承载力值,所以计算没有必要非常精确,这里不考虑保护层厚度,h0近似按h取值,如下:Vc=0.7*1.43*1800*2000/1000=3603.6kN,通常我们建议还是按千数量级去预估Vu这里我们输入Vu=5000KN,如下图:
软件会对输入的Vu进行验算,如果满足要求,软件默认不提醒。当不满足时会有警告提示,如下图:
此时,我们在保证稳定性安全系数满足要求的前提下,可以去【土质边坡稳定性分析】模块里【抗滑桩】对话框中减小Vu的数值,或者在【抗滑桩设计】模块的【截面强度验算】一栏,增加剪力筋。提高抗滑桩抗剪承载力。
至此,你是否会有疑问,既然可以放大数值,那就按大的取!越大越好!这样的想法是不可取的!
因为有的时候桩的位置不合理,或者其他一些原因,会导致抗力增加到一定程度之后,再增加对提高稳定性几乎没有作用。
其次,桩的抗剪承载力是有限值的,
原因如下:
1. 不可能无限制的去配置箍筋来增大抗剪承载力,所以Vcs有限值;
2. 设计得按照《混凝土结构设计规范GB50010-2010》6.3.1条满足截面限制条件!V不得大于按下式计算出来的Vmax,具体如下: