理正擋土墻設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例

1、    理正擋土墻設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例    張茜摘要：北京理正軟件設(shè)計(jì)研究所編制的擋土墻計(jì)算軟件深受廣大設(shè)計(jì)人員的喜愛(ài)。該款軟件數(shù)據(jù)界面直觀、操作方便，計(jì)算過(guò)程中為設(shè)計(jì)人員節(jié)省了大量的工作時(shí)間，本文借助工程實(shí)例向大家介紹一下該款軟件的使用方法。關(guān)鍵詞：理正、懸臂式擋墻、穩(wěn)定中圖分類(lèi)號(hào)： tu476+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a正文：擋土墻是巖土工程中經(jīng)常遇到的土工構(gòu)筑物之一。北京理正軟件設(shè)計(jì)研究所編制的擋土墻計(jì)算軟件深受廣大設(shè)計(jì)人員的喜愛(ài)。該款軟件數(shù)據(jù)界面直觀、操作方便，具有以下幾點(diǎn)有點(diǎn)：包括13種類(lèi)型擋土墻；參照公路、鐵路、水利、市政、工民建等行業(yè)的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，適

2、應(yīng)各個(gè)行業(yè)的要求；適用的地區(qū)廣；擋土墻基礎(chǔ)的形式種類(lèi)多；該軟件依據(jù)庫(kù)侖土壓力理論，采用優(yōu)化的數(shù)值掃描法，對(duì)不同的邊界條件，均可快速、確定地計(jì)算其土體破壞楔形體的第一、第二破裂面角度。避免公式方法對(duì)邊界條件有限值的弊病。尤其是衡重式擋土墻下墻土壓力的計(jì)算，過(guò)去有延長(zhǎng)墻背法、修正延長(zhǎng)墻背法及等效荷載法等，在理論上均有不合理的一面。本軟件綜合考慮分析上、下墻的土壓力，接力運(yùn)行，得到合理的上、下墻的土壓力。保證后續(xù)計(jì)算結(jié)果的合理性；除土壓力外，還可考慮地震作用、外加荷載、水等對(duì)擋土墻設(shè)計(jì)、驗(yàn)算的影響；計(jì)算內(nèi)容完善土壓力、擋土墻的抗滑移、抗傾覆、地基強(qiáng)度驗(yàn)算及墻身強(qiáng)度的驗(yàn)算等一起呵成，且可以生成圖文并茂

3、的計(jì)算書(shū)。綜合以上優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員在計(jì)算過(guò)程中采用該軟件，可以節(jié)省大量的計(jì)算時(shí)間，降低工作強(qiáng)度。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)計(jì)算中，確定擋土墻的計(jì)算類(lèi)型，根據(jù)理正擋土墻軟件的操作流程進(jìn)行計(jì)算，能很快的得到計(jì)算結(jié)果。工程實(shí)例：1、項(xiàng)目背景g104是國(guó)家級(jí)干線公路之一，是北京連接天津、河北、江蘇、安徽、浙江和福建省福州市的一條重要國(guó)道干線，總長(zhǎng)約2420km。g104天津段是天津西部一條重要的南北向通道。g104改建工程（津霸公路靜霸公路段）位于天津市西青區(qū)，本工程與津晉高速相交的點(diǎn)位采用了下穿地道的形式，為了滿足5米凈空的要求，保護(hù)津晉高速兩側(cè)的承臺(tái)，輔道與非機(jī)動(dòng)車(chē)道相交的位置需要修筑擋土墻，擋墻高度小于5米，

4、結(jié)合場(chǎng)地情況，擬定修建混凝土懸臂式擋土墻。2、運(yùn)用理正擋土墻進(jìn)行計(jì)算：2.1  選擇工作路徑圖2.1  指定工作路徑注意：此處指定的工作路徑是所有巖土模塊的工作路徑。進(jìn)入某一計(jì)算模塊后，還可以通過(guò)按鈕【選工程】重新指定此模塊的工作路徑。2.2  選擇行業(yè)及擋墻形式1本工程適用于公路。2擋土墻的計(jì)算項(xiàng)目為懸臂式擋土墻。圖2.2  選擇計(jì)算項(xiàng)目2.3  增加計(jì)算項(xiàng)目點(diǎn)擊【工程操作】菜單中的“增加項(xiàng)目”菜單或“增”按鈕來(lái)新增一個(gè)計(jì)算項(xiàng)目。圖2. 3  工程操作界面2.4  編輯原始數(shù)據(jù)當(dāng)計(jì)算項(xiàng)目為懸臂式擋土墻時(shí)，須錄入或選擇如下參

5、數(shù)：墻身尺寸、坡線土柱、物理參數(shù)、整體穩(wěn)定、荷載組合等數(shù)據(jù)，交互窗口如圖2.2-4。圖2. 4  擋土墻數(shù)據(jù)交互對(duì)話框注意：1. 集中的參數(shù)交互界面，即把幾乎所有的參數(shù)置于一個(gè)界面上，操作簡(jiǎn)單，大大提高了人機(jī)交互的效率，這是理正巖土系列軟件的一個(gè)共性特征。2. 同時(shí)提供了有關(guān)參數(shù)的即時(shí)彈跳說(shuō)明信息，方便用戶理解參數(shù)的意義。2.5  當(dāng)前擋墻計(jì)算在數(shù)據(jù)交互對(duì)話框中設(shè)置好各項(xiàng)參數(shù)，點(diǎn)擊【擋土墻驗(yàn)算】按鈕來(lái)進(jìn)行當(dāng)前題目的計(jì)算；或者單擊【輔助功能】菜單的“擋土墻計(jì)算”。2.6  計(jì)算結(jié)果查詢計(jì)算結(jié)果查詢界面分為左右兩個(gè)窗口，左側(cè)窗口用于查詢圖形結(jié)果，右側(cè)窗口用于查詢文字結(jié)

6、果。圖2. 5  計(jì)算結(jié)果查詢窗口2.7  計(jì)算結(jié)果整理1、計(jì)算簡(jiǎn)圖2、墻身尺寸:墻身高: 4.600(m)墻頂寬: 0.400(m)面坡傾斜坡度: 1: 0.000背坡傾斜坡度: 1: 0.100墻趾懸挑長(zhǎng)dl: 1.800(m)墻趾跟部高dh: 0.500(m)墻趾端部高dh0: 0.500(m)墻踵懸挑長(zhǎng)dl1: 0.800(m)墻踵跟部高dh1: 0.500(m)墻踵端部高dh2: 0.500(m)加腋類(lèi)型:背坡加腋背坡腋寬yb2: 0.300(m)背坡腋高yh2: 0.300(m)鋼筋合力點(diǎn)到外皮距離: 50(mm)墻趾埋深: 1.500(m)3、 物理參數(shù):混凝

7、土墻體容重: 25.000(kn/m3)混凝土強(qiáng)度等級(jí): c35縱筋級(jí)別: hrb400抗剪腹筋等級(jí): hpb235裂縫計(jì)算鋼筋直徑: 20(mm)4、擋土墻類(lèi)型: 抗震區(qū)擋土墻地震烈度: 設(shè)計(jì)烈度7度水上地震角: 1.50水下地震角: 2.50水平地震系數(shù): 0.10重要性修正系數(shù): 1.70綜合影響系數(shù): 0.25抗震基底容許偏心距:b/6公路等級(jí)及工程類(lèi)別: 1級(jí)公路抗震重點(diǎn)工程土壓力計(jì)算方法: 庫(kù)侖5、 坡線土柱:坡面線段數(shù): 2折線序號(hào)水平投影長(zhǎng)(m)豎向投影長(zhǎng)(m)換算土柱數(shù)1 2.000 0.0201第1個(gè): 距離0.000(m),寬度2.000(m),高度0.167(m) 20

8、04路基規(guī)范擋土墻人群荷載2 1.160 0.0111第1個(gè): 距離0.000(m),寬度1.160(m),高度0.167(m) 2004路基規(guī)范擋土墻人群荷載坡面起始距墻頂距離: 0.000(m)地面橫坡角度: 1.000(度)墻頂標(biāo)高: 0.000(m)擋墻分段長(zhǎng)度: 15.000(m)6、第 1 種情況:組合1組合系數(shù): 1.0001. 擋土墻結(jié)構(gòu)重力 分項(xiàng)系數(shù) = 0.900 2. 填土重力 分項(xiàng)系數(shù) = 1.200 3. 填土側(cè)壓力 分項(xiàng)系數(shù) = 1.200 4. 車(chē)輛荷載引起的土側(cè)壓力 分項(xiàng)系數(shù) = 1.200 5. 地震作用力 分項(xiàng)系數(shù) = 1.000 土壓力計(jì)算 計(jì)算高度為 4

9、.600(m)處的庫(kù)侖主動(dòng)土壓力無(wú)荷載時(shí)的破裂角 = 32.470(度)按假想墻背計(jì)算得到:第1破裂角： 32.040(度)ea=100.251 ex=67.295 ey=74.308(kn) 作用點(diǎn)高度 zy=1.603(m)因?yàn)楦┬眽Ρ常枧袛嗟诙屏衙媸欠翊嬖?，?jì)算后發(fā)現(xiàn)第二破裂面不存在墻身截面積 = 4.361(m2)重量 = 109.025 kn整個(gè)墻踵上的土重 = 32.818(kn) 重心坐標(biāo)(0.978,-2.705)(相對(duì)于墻面坡上角點(diǎn))墻踵懸挑板上的土重 = 11.427(kn) 重心坐標(biāo)(1.293,-3.438)(相對(duì)于墻面坡上角點(diǎn))墻趾板上的土重 = 32.400(k

10、n) 相對(duì)于趾點(diǎn)力臂=0.900(m)全墻地震力=8.043(kn) 作用點(diǎn)距墻頂高度=3.063(m)(一) 滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算基底摩擦系數(shù) = 0.500滑移力= 75.338(kn)抗滑力= 124.275(kn)滑移驗(yàn)算滿足: kc =1.650 > 1.300滑動(dòng)穩(wěn)定方程驗(yàn)算：滑動(dòng)穩(wěn)定方程滿足: 方程值 = 51.621(kn) > 0.0(二) 傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算驗(yàn)算擋土墻繞墻趾的傾覆穩(wěn)定性傾覆力矩= 120.223(kn-m)抗傾覆力矩= 573.935(kn-m)傾覆驗(yàn)算滿足: k0 = 4.774 > 1.300傾覆穩(wěn)定方程驗(yàn)算：傾覆穩(wěn)定方程滿足: 方程值 = 41

11、1.407(kn-m) > 0.0(三) 地基應(yīng)力及偏心距驗(yàn)算基礎(chǔ)為天然地基，驗(yàn)算墻底偏心距及壓應(yīng)力作用于基礎(chǔ)底的總豎向力 = 248.551(kn) 作用于墻趾下點(diǎn)的總彎矩=453.712(kn-m)基礎(chǔ)底面寬度 b= 3.680 (m) 偏心距 e = 0.015(m)基礎(chǔ)底面合力作用點(diǎn)距離基礎(chǔ)趾點(diǎn)的距離 zn = 1.825(m)基底壓應(yīng)力: 趾部=69.145踵部=65.937(kpa)最大應(yīng)力與最小應(yīng)力之比 = 69.145 / 65.937 = 1.049作用于基底的合力偏心距驗(yàn)算滿足: e=0.015 <= 0.167*3.680 = 0.613(m)墻趾處地基承載力驗(yàn)算滿足:壓應(yīng)力=69.145 <= 750.000(kpa)墻踵處地基承載力驗(yàn)算滿足:壓應(yīng)力=65.937 <= 812.500(kpa)地基平均承載力驗(yàn)算滿足:壓應(yīng)力=67.541 <= 625.000(kpa)結(jié)語(yǔ)：理正擋土墻計(jì)