水运工程桶式基础结构抗滑稳定性验算

桶式基础结构滑移可能出现三种情况：第一种是沿桶底面滑移；第二种是沿破裂角到土层交界滑移；第三种是沿破裂角滑移。下面按三种情况分别进行验算。

7.3.3.1　沿桶底面滑移

桶式基础结构在荷载作用下沿着桶体底面滑动，计算示意如图7-15所示。

图7-15　桶底面滑移计算简图

将波浪荷载和抗力换算成断面延米受力，并将相关参数代入式（3-5），可得

验算结果表明结构抗滑稳定性满足要求。

7.3.3.2　沿破裂角到土层交界滑移

桶式基础结构在荷载作用下，由于竖向荷载小，可能沿着沿破裂角到土层交界滑移，其计算示意如图7-16所示。

图7-16　交界面滑移计算简图

验算稳定性前，应先计算滑移路径。由图7-16可知，每个隔仓有3段路径，即b1、b2和b3，b1和b3每个隔仓都相同，b2通过隔仓尺度进行计算。

1）粉质黏土层滑移路径

（1）按主、被动破裂面计算。粉质黏土摩擦角为20°，主动破裂面路径b1和被动破裂面路径b3计算结果如下：

b1＝0.45／sin（45°＋20°／2）＝0.549m

b3＝0.45／sin（45°－20°／2）＝0.784m

（2）桶内3个隔仓粉质黏土土层中剪切面总长度为

0.549×3＋0.784×3＝3.999m

2）交界面滑移路径

桶式基础的有效宽度应扣除3个隔仓的主动破裂面路径b1和被动破裂面路径b3，计算得桶内淤泥层中剪切面总长度如下：

25.7－0.45／tan（45°＋20°／2）×3－0.45／tan（45°＋20°／2）×3－0.3×4＝21.627m

3）抗滑力计算

（1）桶式基础内土体自重在粉质黏土剪切面上产生的摩阻力，其中自重按平均值计算，计算结果如下：

（6×10.05＋8.6×0.45／2）×tan20°×3.999＝90.58kN

（2）桶式基础结构内土体在粉质黏土剪切面上的黏聚力为

24×3.999＝95.976kN

（3）桶式基础内土体在交界面上的摩阻力，按淤泥层内摩阻力计算，计算结果如下：

6×10.05×tan2.74°×21.627＝62.41kN

（4）桶式基础内土体在交界面上的黏聚力，按淤泥层内黏聚力计算，计算结果如下：

5.56×21.627＝120.18kN

（5）桶式基础与粉质黏土之间的摩阻力为(www.xing528.com)

26000×tan20°／20＝473.16kN

4）稳定性验算

验算结构表明，将波浪荷载和抗力换算成断面延米受力，并将相关参数代入式（3-5），可得

1.0×1.3×874.25＝1136.5kN＞1.0×（473.16＋90.58＋62.41）＋1.0×（95.976＋120.18）＋（1.0×495.95×0.7－1.0×247.45）＝942.03kN

沿破裂角到土层交界滑移稳定性验算不满足，但极限滑移稳定性还是满足的。

7.3.3.3　沿破裂角滑移

桶式基础结构在荷载作用下，由于竖向荷载相对更小，可能沿着破裂角滑移，计算示意如图7-17所示。

图7-17　破裂角滑移计算简图

1）计算滑移路径

（1）验算稳定性前应先计算滑移路径。由图7-17可知，每个隔仓有4段路径，即b1、b2、b3和b4，b1和b3每个隔仓都相同，b2和b4通过隔仓尺度进行计算。根据几何关系求出以下方程：

求出b1、b2、b3和b4：b1＝0.549m，b2＝3.691m，b3＝3.872m，b4＝0.784m。

（2）桶内粉质黏土层中剪切面总长度为

0.549×3＋0.784×3＝3.999m

（3）桶内淤泥层中剪切面总长度为

2×5.550＋2×5.822＋3.691＋3.872＝30.307m

2）抗滑力计算

（1）桶式基础内土体自重在粉质黏土剪切面上产生的摩阻力，自重按平均值计算，计算结果如下：

（6×10.05＋8.6×0.45／2）×tan20°×3.999＝90.58kN

（2）桶式基础内土体在粉质黏土剪切面上的黏聚力为

24×3.999＝95.976kN

（3）桶式基础内土体在淤泥层内摩阻力计算结果如下：

6×［10.05－5.55×sin（45°＋2.74°／2）＋5.55×sin（45°＋2.74°／2）／2］×tan2.74°×（2×5.550＋2×5.822）＋6×［10.05－3.691×sin（45°＋2.74°／2）＋3.691×sin（45°＋2.74°／2）／2］×tan2.74°×（3.691＋3.872）＝71.443kN

（4）桶式基础内土体在淤泥层内黏聚力计算结果如下：

5.56×30.307＝168.507kN

（5）桶式基础与粉质黏土之间的摩阻力为

26000×tan20°／20＝473.16kN

3）稳定性验算

将波浪荷载和抗力换算成断面延米受力，并将相关参数代入式（3-5），可得

1.0×1.3×874.25＝1136.5kN≤1.0×（473.16＋90.58＋71.443）＋1.0×（95.976＋168.507）＋（1.0×495.95×0.7－1.0×247.45）＝999.38kN

验算结果表明，沿破裂角滑移稳定性验算不满足，但极限滑移稳定性还是满足的。