理正抗滑桩设计说明书

理正抗滑桩设计说明书1第一章功能概述理正抗滑桩（挡墙）设计软件适用于公路、铁路、水利及其它行业等的滑坡分析计算及滑坡治理。⑴多种因素（地层条件、地下水、坡面荷载、地震作用等）的影响，采用递推公式分析计算滑坡的剩余下滑推力，为滑坡治理措施的选择及治理提供依据。⑵多种滑坡治理措施――抗滑桩、重力式抗滑挡土墙、垂直预应力式挡土墙、桩板式抗滑挡土墙供工程技术人员选择。⑶每一种抗滑措施均提供按剩余下滑力及主动土压力（利用库仑土压力理论计算）计算的结果。两种条件一次完成，减少劳动强度，提高设计效率。⑷对于抗滑桩，采用有限元方法分析桩的变形、内力及配筋。通过图示结果，客观地反应桩施加锚索对位移及内力的影响。2第二章快速操作指南2.1操作流程图2.1-1操作流程2.2快速操作指南2.2.1选择工作路径图2.2-1指定工作路径注意：此处指定的工作路径是所有岩土模块的工作路径。进入某一计算模块后，还可以通过按钮【选工程】重新指定此模块的工作路径。2.2.2选择计算项目选择抗滑桩的计算项目。有五个选项供选择：滑坡推力计算、抗滑桩、重力式抗滑挡土墙、垂直预应力式抗滑挡土墙、桩板式抗滑挡土墙。显示界面如图2.2-2为：3图2.2-2选择计算项目2.2.3增加计算项目点击【工程操作】菜单中的“增加项目”菜单或“增”按钮来新增一个计算项目。图2.2-3工程操作界面2.2.4编辑原始数据当计算项目为抗滑桩或抗滑挡墙时，须录入或选择如下参数：桩（墙）身尺寸、坡线与滑坡推力、物理参数等数据，交互窗口如图2.2-4。4图2.2-4抗滑桩数据交互对话框注意：1.集中的参数交互界面，即把几乎所有的参数置于一个界面上，操作简单，大大提高了人机交互的效率，这是理正岩土系列软件的一个共性特征。2.同时提供了有关参数的即时弹跳说明信息，方便用户理解参数的意义。2.2.5当前项目计算在数据交互对话框中设置好各项参数，点击【计算】按钮来进行当前题目的计算；或者单击【辅助功能】菜单的“计算”。2.2.6计算结果查询计算结果查询界面分为左右两个窗口，左侧窗口用于查询图形结果，右侧窗口用于查询文字结果。5图2.2-5计算结果查询窗口6第三章使用说明3.1关于计算例题的编辑3.1.1增加例题与删除当前例题1．通过【工程操作】菜单的“增加项目”和“删除当前项目”来增加一个新的例题或删除当前的例题。2．“增”或“删”按钮增加一个新的例题或删除当前的例题。点击“算”按钮打开当前模块的交互界面。3.1.2数据的读写通过【辅助功能】菜单的“读入数据文件”可以将原来保存好的数据读进来进行计算；通过【辅助功能】菜单的“数据存盘到文件”可以将当前例题的数据保存在磁盘上。3.1.3把典型例题加入例题模板库实际工程中会有一些具有一般代表性的典型例题，当完成该例题的数据交互后，可通过【辅助功能】菜单中的“将此例题加入模板库”把该例题存为例题模板，从而在每次新增例题时可以重复调用该例题的数据，在此基础上修改少量的数据进行计算。3.2计算简图辅助操作菜单在数据交互界面的左侧图形窗口单击鼠标右键，弹出图形显示快捷菜单，使用该菜单可有效的查看计算简图，可把计算简图存为DXF格式的文件，用AUTOCAD等图形编辑器进行编辑。73.3快速查询图形结果3.3.1选择输出图形结果1．当计算项目为重力式、垂直预应力锚杆式抗滑挡土墙时，图形查询输出如下结果：1）计算简图2）土压力①土压力（合力及两个方向分力）与破裂角关系曲线；②土压力Ea沿抗滑挡墙高度分布图；③破裂面与土压力简图；④力多边形简图。2．当计算项目为抗滑桩、桩板式挡墙时，图形查询输出如下结果：1）计算简图2）土压力①土压力（合力及两个方向分力）与破裂角关系曲线；②土压力Ea沿抗滑挡墙高度分布图；③破裂面与土压力简图；④力多边形简图。3）内力简图：包括位移、弯矩、剪力、土反力等曲线。3．当计算项目为滑坡推力计算时，图形查询窗口输出计算简图。通过在输出选项列表中选择相应的选项来输出对应的图形结果。8图3.3-1计算结果简图3.3.2通过辅助功能菜单查看图形结果单击【辅助功能】菜单中的“查看计算图形结果”项，可查看当前例题的图形结果。图3.3-2查询计算结果简图3.3.3图形查询辅助工具1．图形查询工具栏2．图形查询快捷菜单9在图形结果查询窗口单击鼠标右键，弹出图形查询快捷菜单，可以方便地查看图形。3．【图形查询】菜单3.4计算书的编辑修改1．当计算项目为滑坡推力计算，计算目标为“按指定滑面计算推力”时，计算书窗口输出各段的剩余下滑力。当计算项目为滑坡推力计算，计算目标为“自动搜索最危险滑面”时，输出按指定滑面计算推力时，计算书窗口输出自动搜索的最危险滑面和各段的剩余下滑力。2．当计算目标为重力式、垂直预应力式抗滑挡土墙时，计算书窗口输出如下结果：（1）土压力计算结果；（2）滑动稳定性验算结果；（3）倾覆稳定性验算结果；（4）地基应力及偏心距验算结果；（5）设置凸榫时，凸榫宽度验算；（6）墙身截面强度验算（不同截面）包括偏心距、压应力、拉应力及剪应力。3．当计算目标为抗滑桩、桩板式抗滑挡土墙时，计算书窗口输出如下结果：（1）土压力计算结果（2）各点的位移、弯矩、剪力、土反力（3）桩的配筋（4）挡土板的内力配筋103.5说明当计算目标为设计时：在其它参数确定的情况下，系统可自动设计：（1）墙顶宽。（2）扩展台阶宽高。（3）钢筋混凝土底板的悬挑长度和厚度。系统的设计过程为：假定墙顶宽最小为0.5米，然后采用变步长的搜索办法增加墙宽，直到找到满足计算条件的最小墙宽为止。注意：1.有时自动设计会失败，这是因为某些给定的条件不合理造成的；2.有时自动设计成功后，某些安全系数仍不满足。这是因为本程序自动设计时考虑了多种工况，程序自动设计对各种工况只进行一次，当满足最后一个工况的安全系数时，前面的各个工况有时会出现不满足的情况。在这种情况下，用户可参照程序设计结果手工调整。3.6数据和结果文件数据和结果文件位于用户设定好的工作目录下。滑坡推力计算、抗滑桩、重力式抗滑挡土墙、垂直预应力锚杆式抗滑挡土墙、桩板式抗滑挡土墙的数据文件格式分别为*.hptl、*.khz、*.zlkh、*.yylkh和*.zbkh，图形文件格式*.DXF，计算书格式为*.RTF。11第四章编制依据⑴铁道部第一勘测设计院，铁路工程设计技术手册《路基》，中国铁道出版社，1995年第3次印刷；⑵中华人民共和国交通部部标准《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）,人民交通出版社，1990年8月第一版，第一次印刷；⑶中华人民共和国交通行业标准《公路加筋土工程设计规范》（JTJ015-91）,《公路加筋土工程设计及施工规范汇编》人民交通出版社，1998年10月第1版，第4次印刷；⑷交通部第二公路勘察设计院主编：公路设计手册《路基》，人民交通出版社，1997年6月第2版，第2次印刷。12第五章编制原理理正抗滑桩（挡墙）计算软件可以完成滑坡推力计算，抗滑桩（挡墙）的设计和验算。系统采用两种方法计算土体对抗滑构件的作用力，即剩余下滑力和库仑土压力。5.1滑坡计算5.1.1基本假定（1）在顺滑动主轴方向的地质纵断面图上，按滑面的产状和岩土性质划分为若干铅直条块，由后向前计算各条块分界面上的剩余下滑力即是该部位的滑坡推力；（2）每段滑体的下滑力方向与其所在的条块的滑面平行；（3）横向按每米宽计算，略去两侧的摩擦阻力不计；（4）视滑体为连续而无压缩的介质，由后向前传递下滑力做整体滑动，不记滑体内部的局部应力作用；（5）作用在任一分界面上的推力分布图形，当滑体上层和下层的滑动速度大体一致时，可假定为矩形；对软塑体或流塑体滑坡，底部滑速往往大于其表层，其推力分布图形为三角形；介于上述两种情形之间为梯形。5.1.2滑体上的作用力滑体上的作用力分为基本力系和特殊力系两类（图5.1.2-1）。图5.1.2-1剩余下滑力计算示意图（1）基本力系：滑体自重Wi、自上一条块传递来的剩余下滑力Ei-1、下一条块产生的支撑力Ei、滑床反力Ni、滑面的抗滑力Ti；（2）特殊作用力（在可能出现的情况下才列入计算）：①作用在条块上的外部荷载P②动水压力Di（滑体饱水或其下部饱水且与滑带水相连通时考虑）③滑床上产生的浮托力：Ui④裂隙充水的静水压力：pwi、pw(i-1）⑤滑头水系有压头H0的承压时的浮托力S’i⑥地震力：Ehsis注：131.假定动水压力作用方向平行于滑动面,浮托力作用方向垂直滑动面。在系统中选择“总应力法”时，不考虑水的浮力作用，既令ui=0；2.假定地震力作用方向平行于滑动面，抗滑部分不考虑地震力的作用；3.Ti在图中表示第i滑块滑面的抗滑力（kN），方向平行于滑动面；4.Ni在图中表示第i滑块滑面的有效法向反力（kN），方向垂直于滑动面。5.1.3基本力系作用下的剩余下滑力计算（5.1.3-1）（5.1.3-2）（5.1.3-3）（5.1.3-4）（5.1.3-5）（5.1.3-6）式中：Ei——第i个条块滑体的剩余下滑力（kN/m），方向指向下滑方向并平行于第i个条块滑面；Ei≤0，在给定的安全系数下，不会发生滑动；Ei0，在给定的安全系数下，会发生滑动；E1——为本滑块体产生的下滑力（kN/m）；E2——第i-1块滑体产生的下滑力或上滑力（kN/m）；E3——本滑块体产生的抗滑力（kN/m）；E4——本滑块体滑面产生的粘聚抗滑力（kN/m）；Ei-1——第i-1个条块滑体的剩余下滑力（kN/m），方向平行于第i-1个条块滑面；K——抗滑计算时，考虑所需要的安全系数；Wi——第i个条块滑体的重量（kN/m）；αi——第i个条块滑面的倾角（度）；αi-1——第i-1个条块滑面的倾角（度）；φi——第i个条块所在滑面上的摩擦角（度）；ci——第i个条块所在滑面上的单位粘聚力（kPa）；li——第i个条块所在滑面的长度（m）；ψi——剩余下滑力传递系数。14注：系统提供由安全系数反算滑块i的抗剪强度指标c或φ的功能，反算时公式5.1.3-1式满足Ei＝0。5.1.4特殊作用力下的剩余下滑力计算1．外部荷载作用（5.1.4-1）（5.1.4-2）式中：Pxj——第i个条块滑体上作用的第j个水平外荷载（kN/m），正、负确定：方向向左为正，反之为负；Pyj——第i个条块滑体上作用的第j个竖直外荷载（kN/m），正、负确定：方向向下为正，反之为负。Klj——抗滑计算时，考虑所需要的安全系数；当外荷载产生作用的方向与整体滑坡的下滑方向相同时，取Klj=K；当外荷载产生作用的方向与整体滑坡的下滑方向相反时，取Klj=1；其它符号同前。注意：当坡面以上有水的作用，程序是按外荷载作用考虑的，同样分解成竖直和水平两个方向的作用力；竖直作用力值为水的重度乘以坡面外浸水面积（程序积分得到），水平向作用力直为竖直作用力值乘以第i条滑块的倾角的正切值。2．动水压力作用（5.1.4-3）（5.1.4-4）（5.1.4-5）（5.1.4-6）式中：K1——抗滑计算时，考虑所需要的安全系数；当动水压力产生作用的方向与整体滑坡的下滑方向相同时，取K1=K；当动水压力产生作用的方向与整体滑坡的下滑方向相反时，取K1=1；15Di——第i个条块滑体中动力水头产生的下滑力（kN/m）；Si——第i个条块滑体中动力水头在滑床上产生的浮托力（kN/m）；γw——水的重力密度（kN/m3）；Ωi——第i个条块滑体的饱水面积（m2）；ni——第i个条块滑体土的孔隙度；αi——第i个条块的滑面倾角（度）。3．裂隙水压力作用（暂未做）（5.1.4-7）（5.1.4-8）（5.1.4-9）（5.1.4-10）式中：K1——抗滑计算时，考虑所需要的安全系数；当（Pw(i-1)-Pwi）0时，取K1=K；当（Pw(i-1)-Pwi）0时，取K1=1；Pw(i-1)——第i-1个条块滑体与第i个条块滑体之间的裂隙静水压力（kN/m）；Pwi——第i个条块滑体与第i+1个条块滑体之间的裂隙静水压力（kN/m）；hw(i-1)——第i-1个条块滑体与第i个条块滑体之间裂隙静水