理正挡土墙设计详解

理正挡土墙设计详解1第一章功能概述挡土墙是岩土工程中经常遇到的土工构筑物之一。为了满足工程技术人员的需要，理正开发了本挡土墙软件。下面介绍挡土墙软件的主要功能：⑴包括13种类型挡土墙――重力式、衡重式、加筋土式、半重力式、悬臂式、扶壁式、桩板式、锚杆式、锚定板式、垂直预应力锚杆式、装配式悬臂、装配式扶壁、卸荷板式；⑵参照公路、铁路、水利、市政、工民建等行业的规范及标准，适应各个行业的要求；可进行公路、铁路、水利、水运、矿山、市政、工民建等行业挡土墙的设计。⑶适用的地区有：一般地区、浸水地区、抗震地区、抗震浸水地区；⑷挡土墙基础的形式有：天然地基、钢筋砼底板、台阶式、换填土式、锚桩式；⑸挡土墙计算中关键点之一是土压力的计算。理正岩土软件依据库仑土压力理论，采用优化的数值扫描法，对不同的边界条件，均可快速、确定地计算其土体破坏楔形体的第一、第二破裂面角度。避免公式方法对边界条件有限值的弊病。尤其是衡重式挡土墙下墙土压力的计算，过去有延长墙背法、修正延长墙背法及等效荷载法等，在理论上均有不合理的一面。理正岩土软件综合考虑分析上、下墙的土压力，接力运行，得到合理的上、下墙的土压力。保证后续计算结果的合理性；⑹除土压力外，还可考虑地震作用、外加荷载、水等对挡土墙设计、验算的影响；⑺计算内容完善――土压力、挡土墙的抗滑移、抗倾覆、地基理正挡土墙设计详解2强度验算及墙身强度的验算等一起呵成。且可以生成图文并茂的计算书，大量节省设计人员的劳动强度。理正挡土墙设计详解31第二章快速操作指南1.1操作流程图2.1-1操作流程1.2快速操作指南1.2.1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。理正挡土墙设计详解41.2.2选择行业及挡墙形式1．适用于公路、铁路、水利及其它行业。2．挡土墙的计算项目有十三种供选择：重力式、衡重式、加筋土式、半重力式、悬臂式、扶壁式、桩板式、锚杆式、锚定板式、垂直预应力锚杆式、装配式悬臂、装配式扶壁及卸荷板式挡土墙。图2.2-2选择计算项目1.2.3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工程操作界面理正挡土墙设计详解51.2.4编辑原始数据当计算项目为重力式挡土墙时，须录入或选择如下参数：墙身尺寸、坡线土柱、物理参数、基础、整体稳定性等数据，交互窗口如图2.2-4。图2.2-4挡土墙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。1.2.5当前挡墙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”。1.2.6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。理正挡土墙设计详解6图2.2-5计算结果查询窗口理正挡土墙设计详解72第三章使用说明2.1关于计算例题的编辑2.1.1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。2.1.2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。2.1.3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。2.2计算简图辅助操作菜单理正挡土墙设计详解8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。2.3快速查询图形结果2.3.1选择输出图形结果1．当计算项目为重力式、衡重式、半重力式、悬臂式、扶壁式、卸荷板式、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．当计算项目为加筋土式时，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。理正挡土墙设计详解93）整体稳定结果图3．当计算项目为桩板式时，图形查询窗口输出计算简图。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。4．当计算项目为锚定板式、锚杆式时，图形查询窗口输出计算简图。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）立柱计算简图：包括荷载、截面尺寸、弯矩、剪力、配筋等图形。理正挡土墙设计详解10图3.3-1衡重式挡土墙计算结果简图图3.3-2加筋土式挡土墙计算结果简图理正挡土墙设计详解11图3.3-3桩板式挡土墙计算结果简图图3.3-4锚杆式挡土墙计算结果简图2.3.2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。理正挡土墙设计详解12图3.3-5查询计算结果简图2.3.3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】菜单理正挡土墙设计详解132.4计算书的编辑修改1．当计算目标重力式、衡重式、半重力式、卸荷板式、垂直预应力锚杆式抗滑挡土墙时，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，凸榫强度验算、宽度设计；（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；（7）基础强度验算包括悬挑部分主拉应力及剪应力。注意：公路挡墙增加以下结果的输出：1）滑动稳定方程验算、倾覆稳定方程验算结果；2）墙截面验算采用极限状态法时强度、稳定验算结果。2．当计算目标为加筋土式挡土墙时，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）内部稳定性验算；（6）外部稳定性验算；注意：公路挡墙外部稳定验算增加滑动稳定方程验算、倾覆稳定方程验算结果。理正挡土墙设计详解143．当计算目标为桩板式挡土墙时，计算书窗口输出如下结果：（1）土压力计算结果（2）桩的内力（包括弯矩、剪力、土反力）、位移及配筋计算；（3）挡土板的内力配筋4．当计算目标为悬臂式、扶壁式抗滑挡土墙时，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）墙身截面强度验算包括墙面板、墙趾板、墙踵板及肋板（扶壁式）；（6）裂缝宽度验算注意：公路挡墙增加滑动稳定方程验算、倾覆稳定方程验算结果。5．当计算目标为锚杆式、锚定板式挡土墙时，计算书窗口输出如下结果：（1）土压力计算结果（2）挡土板、肋柱及锚杆内力结果；（3）挡土板、肋柱配筋结果；（4）锚杆式：锚杆设计（包括锚杆截面面积及长度计算）；锚定板式：锚定板内力及配筋计算。6．当计算目标为装配式悬臂式、装配式扶壁式抗滑挡土墙时，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；理正挡土墙设计详解15（5）墙身截面强度验算包括墙面板、墙趾板、墙踵板及肋板（扶壁式）；（6）裂缝宽度验算注意：1.四种标准的计算书中均输出了各组合最不利结果；2.桩板式挡墙、锚杆式挡墙和锚定板式挡墙不做最不利结果输出；3.公路挡墙的计算输出为采用极限状态法的计算结果。2.5说明2.5.1参数编辑1．加筋土式挡墙须交互自身的计算参数。2．重力式挡土墙、衡重式挡土墙、卸荷板式挡土墙须交互基础类型及相应参数，基础的类型有：天然基础、钢筋混凝土底版、台阶式基础、换填土式、锚桩式基础。2.5.2计算1．本系统对铁路、公路、水利及其它专业的挡墙验算分别采用理正挡土墙设计详解16不同的规范和规定，详细区别在各专业挡土墙编制原理中说明。2．重力式挡土墙、衡重式挡土墙、加筋土式挡墙在挡土墙、垂直预应力锚杆式挡土墙计算时，其计算目标既可以是验算，也可以是设计。其它类型的挡土墙仅做验算。3．重力式挡土墙、衡重式挡土墙、半重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、卸荷板式挡土墙的基底可设置防滑凸榫。4．系统未考虑由于墙高的增加而提高安全系数这一因数，用户在设计计算时，要注意到这一点，保证挡土墙设计的可靠性和安全性。5．用户须根据有关规范自行考虑挡土墙有关构件的构造要求。2.5.3关于自动设计的说明1．重力式挡土墙自动设计对于重力式挡墙，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。（4）台阶式基础的高度，阶数，各阶的宽高。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。当抗倾覆稳定验算满足，地基承载力不满足时，系统优先采用扩展台阶的方案。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。这是因为本系统自动设计时考虑了多种工况，系统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，用户可参照系统设计结果手工调整。2．衡重式挡土墙自动设计对于衡重式挡墙，在其它参数确定的情况下，系统可自动设计：理正挡土墙设计详解17（1）上墙背坡坡度；（2）衡重台宽；（3）扩展台阶宽高；（4）钢筋混凝土底板的悬挑长度和厚度；（5）台阶式基础的高度，阶数，各阶的宽高。系统的设计过程为：假定衡重台宽最小为0.0米，然后采用变步长的搜索办法增加台宽，直到找到满足计算条件的最小台宽为止。或者假定上墙背坡坡度最小为0.0，然后采用变步长的搜索办法增加坡度，直到找到满足计算条件的最小坡度为止。当抗倾覆稳定验算满足，地基承载力不满足时，系统优先采用扩展台阶的方案。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.当采用设计衡重台宽的自动设计方案时，上墙截面强度不会因衡重台宽度增加而增大，因此在这种情况下，系统将不验算上墙截面宽度；3.有时自动设计成功后，某些安全系数仍不满足。具体原因同重力式。3．加筋土挡土墙自动设计对于加筋土挡墙，在其它参数确定的情况下，系统可自动设计各层筋带的宽度。系统根据抗拉设计承载力给出筋带最小宽度，并验算抗拔安全系数。2.6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。重力式挡土墙、衡重式挡土墙、加筋土式挡土墙、半重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、桩板式挡土墙、锚杆式挡土墙、锚定板式挡土墙、垂直预应力锚杆式挡土墙、装配式悬臂挡墙、装配式扶壁挡墙及卸荷板式挡土墙的数据文件格式分别为*.zl、*.hz、*.jjt、*.bzl、*.xb、*.fb、*.zb、*.mg、*.mdb、*.yyl、*.zpxb、*.zpfb和*.xhb，图形文件格式*.DXF，计算书格式为*.RTF。理正挡