理正抗滑樁設(shè)計(jì)分析說(shuō)明書(shū)模板

...wd......wd......wd...理正抗滑樁設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第一章功能概述理正抗滑樁〔擋墻〕設(shè)計(jì)軟件適用于公路、鐵路、水利及其它行業(yè)等的滑坡分析計(jì)算及滑坡治理。⑴多種因素〔地層條件、地下水、坡面荷載、地震作用等〕的影響，采用遞推公式分析計(jì)算滑坡的剩余下滑推力，為滑坡治理措施的選擇及治理提供依據(jù)。⑵多種滑坡治理措施――抗滑樁、重力式抗滑擋土墻、垂直預(yù)應(yīng)力式擋土墻、樁板式抗滑擋土墻供工程技術(shù)人員選擇。⑶每一種抗滑措施均提供按剩余下滑力及主動(dòng)土壓力〔利用庫(kù)侖土壓力理論計(jì)算〕計(jì)算的結(jié)果。兩種條件一次完成，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，提高設(shè)計(jì)效率。⑷對(duì)于抗滑樁，采用有限元方法分析樁的變形、內(nèi)力及配筋。通過(guò)圖示結(jié)果，客觀地反響樁施加錨索對(duì)位移及內(nèi)力的影響。第二章快速操作指南2.1操作流程圖2.1-1操作流程2.2快速操作指南2.2.1選擇工作路徑圖2.2-1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。2.2.2選擇計(jì)算工程選擇抗滑樁的計(jì)算工程。有五個(gè)選項(xiàng)供選擇：滑坡推力計(jì)算、抗滑樁、重力式抗滑擋土墻、垂直預(yù)應(yīng)力式抗滑擋土墻、樁板式抗滑擋土墻。顯示界面如圖2.2-2為：圖2.2-2選擇計(jì)算工程2.2.3增加計(jì)算工程點(diǎn)擊【工程操作】菜單中的“增加工程〞菜單或“增〞按鈕來(lái)新增一個(gè)計(jì)算工程。圖2.2-3工程操作界面2.2.4編輯原始數(shù)據(jù)當(dāng)計(jì)算工程為抗滑樁或抗滑擋墻時(shí)，須錄入或選擇如下參數(shù)：樁〔墻〕身尺寸、坡線與滑坡推力、物理參數(shù)等數(shù)據(jù)，交互窗口如圖2.2-4。圖2.2-4抗滑樁數(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。2.2.5當(dāng)前工程計(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【計(jì)算】按鈕來(lái)進(jìn)展當(dāng)前題目的計(jì)算；或者單擊【輔助功能】菜單的“計(jì)算〞。2.2.6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)果。圖2.2-5計(jì)算結(jié)果查詢窗口第三章使用說(shuō)明3.1關(guān)于計(jì)算例題的編輯3.1.1增加例題與刪除當(dāng)前例題1．通過(guò)【工程操作】菜單的“增加工程〞和“刪除當(dāng)前工程〞來(lái)增加一個(gè)新的例題或刪除當(dāng)前的例題。2．“增〞或“刪〞按鈕增加一個(gè)新的例題或刪除當(dāng)前的例題。點(diǎn)擊“算〞按鈕翻開(kāi)當(dāng)前模塊的交互界面。3.1.2數(shù)據(jù)的讀寫通過(guò)【輔助功能】菜單的“讀入數(shù)據(jù)文件〞可以將原來(lái)保存好的數(shù)據(jù)讀進(jìn)來(lái)進(jìn)展計(jì)算；通過(guò)【輔助功能】菜單的“數(shù)據(jù)存盤到文件〞可以將當(dāng)前例題的數(shù)據(jù)保存在磁盤上。3.1.3把典型例題參加例題模板庫(kù)實(shí)際工程中會(huì)有一些具有一般代表性的典型例題，當(dāng)完成該例題的數(shù)據(jù)交互后，可通過(guò)【輔助功能】菜單中的“將此例題參加模板庫(kù)〞把該例題存為例題模板，從而在每次新增例題時(shí)可以重復(fù)調(diào)用該例題的數(shù)據(jù)，在此根基上修改少量的數(shù)據(jù)進(jìn)展計(jì)算。3.2計(jì)算簡(jiǎn)圖輔助操作菜單在數(shù)據(jù)交互界面的左側(cè)圖形窗口單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出圖形顯示快捷菜單，使用該菜單可有效的查看計(jì)算簡(jiǎn)圖，可把計(jì)算簡(jiǎn)圖存為DXF格式的文件，用AUTOCAD等圖形編輯器進(jìn)展編輯。3.3快速查詢圖形結(jié)果3.3.1選擇輸出圖形結(jié)果1．當(dāng)計(jì)算工程為重力式、垂直預(yù)應(yīng)力錨桿式抗滑擋土墻時(shí)，圖形查詢輸出如下結(jié)果：1〕計(jì)算簡(jiǎn)圖2〕土壓力=1\*GB3①土壓力〔合力及兩個(gè)方向分力〕與破裂角關(guān)系曲線；=2\*GB3②土壓力Ea沿抗滑擋墻高度分布圖；=3\*GB3③破裂面與土壓力簡(jiǎn)圖；=4\*GB3④力多邊形簡(jiǎn)圖。2．當(dāng)計(jì)算工程為抗滑樁、樁板式擋墻時(shí)，圖形查詢輸出如下結(jié)果：1〕計(jì)算簡(jiǎn)圖2〕土壓力=1\*GB3①土壓力〔合力及兩個(gè)方向分力〕與破裂角關(guān)系曲線；=2\*GB3②土壓力Ea沿抗滑擋墻高度分布圖；=3\*GB3③破裂面與土壓力簡(jiǎn)圖；=4\*GB3④力多邊形簡(jiǎn)圖。3〕內(nèi)力簡(jiǎn)圖：包括位移、彎矩、剪力、土反力等曲線。3．當(dāng)計(jì)算工程為滑坡推力計(jì)算時(shí)，圖形查詢窗口輸出計(jì)算簡(jiǎn)圖。通過(guò)在輸出選項(xiàng)列表中選擇相應(yīng)的選項(xiàng)來(lái)輸出對(duì)應(yīng)的圖形結(jié)果。圖3.3-1計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)圖3.3.2通過(guò)輔助功能菜單查看圖形結(jié)果單擊【輔助功能】菜單中的“查看計(jì)算圖形結(jié)果〞項(xiàng)，可查看當(dāng)前例題的圖形結(jié)果。圖3.3-2查詢計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)圖3.3.3圖形查詢輔助工具1．圖形查詢工具欄2．圖形查詢快捷菜單在圖形結(jié)果查詢窗口單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出圖形查詢快捷菜單，可以方便地查看圖形。3．【圖形查詢】菜單3.4計(jì)算書(shū)的編輯修改1．當(dāng)計(jì)算工程為滑坡推力計(jì)算，計(jì)算目標(biāo)為“按指定滑面計(jì)算推力〞時(shí)，計(jì)算書(shū)窗口輸出各段的剩余下滑力。當(dāng)計(jì)算工程為滑坡推力計(jì)算，計(jì)算目標(biāo)為“自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)滑面〞時(shí)，輸出按指定滑面計(jì)算推力時(shí)，計(jì)算書(shū)窗口輸出自動(dòng)搜索的最危險(xiǎn)滑面和各段的剩余下滑力。2．當(dāng)計(jì)算目標(biāo)為重力式、垂直預(yù)應(yīng)力式抗滑擋土墻時(shí)，計(jì)算書(shū)窗口輸出如下結(jié)果：〔1〕土壓力計(jì)算結(jié)果；〔2〕滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果；〔3〕傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果；〔4〕地基應(yīng)力及偏心距驗(yàn)算結(jié)果；〔5〕設(shè)置凸榫時(shí)，凸榫寬度驗(yàn)算；〔6〕墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算〔不同截面〕包括偏心距、壓應(yīng)力、拉應(yīng)力及剪應(yīng)力。3．當(dāng)計(jì)算目標(biāo)為抗滑樁、樁板式抗滑擋土墻時(shí)，計(jì)算書(shū)窗口輸出如下結(jié)果：〔1〕土壓力計(jì)算結(jié)果〔2〕各點(diǎn)的位移、彎矩、剪力、土反力〔3〕樁的配筋〔4〕擋土板的內(nèi)力配筋3.5說(shuō)明當(dāng)計(jì)算目標(biāo)為設(shè)計(jì)時(shí)：在其它參數(shù)確定的情況下，系統(tǒng)可自動(dòng)設(shè)計(jì)：〔1〕墻頂寬?！?〕擴(kuò)展臺(tái)階寬高?！?〕鋼筋混凝土底板的懸挑長(zhǎng)度和厚度。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程為：假定墻頂寬最小為0.5米，然后采用變步長(zhǎng)的搜索方法增加墻寬，直到找到滿足計(jì)算條件的最小墻寬為止。注意：1.有時(shí)自動(dòng)設(shè)計(jì)會(huì)失敗，這是因?yàn)槟承┙o定的條件不合理造成的；2.有時(shí)自動(dòng)設(shè)計(jì)成功后，某些安全系數(shù)仍不滿足。這是因?yàn)楸境绦蜃詣?dòng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮了多種工況，程序自動(dòng)設(shè)計(jì)對(duì)各種工況只進(jìn)展一次，當(dāng)滿足最后一個(gè)工況的安全系數(shù)時(shí)，前面的各個(gè)工況有時(shí)會(huì)出現(xiàn)不滿足的情況。在這種情況下，用戶可參照程序設(shè)計(jì)結(jié)果手工調(diào)整。3.6數(shù)據(jù)和結(jié)果文件數(shù)據(jù)和結(jié)果文件位于用戶設(shè)定好的工作目錄下?；峦屏τ?jì)算、抗滑樁、重力式抗滑擋土墻、垂直預(yù)應(yīng)力錨桿式抗滑擋土墻、樁板式抗滑擋土墻的數(shù)據(jù)文件格式分別為*.hptl、*.khz、*.zlkh、*.yylkh和*.zbkh，圖形文件格式*.DXF，計(jì)算書(shū)格式為*.RTF。第四章編制依據(jù)⑴鐵道部第一勘測(cè)設(shè)計(jì)院，鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)《路基》，中國(guó)鐵道出版社，1995年第3次印刷；⑵中華人民共和國(guó)交通部部標(biāo)準(zhǔn)《公路工程抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTJ004-89〕,人民交通出版社，1990年8月第一版，第一次印刷；⑶中華人民共和國(guó)交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路加筋土工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTJ015-91〕,《公路加筋土工程設(shè)計(jì)及施工標(biāo)準(zhǔn)匯編》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設(shè)計(jì)院主編：公路設(shè)計(jì)手冊(cè)《路基》，人民交通出版社，1997年6月第2版，第2次印刷。第五章編制原理理正抗滑樁〔擋墻〕計(jì)算軟件可以完成滑坡推力計(jì)算，抗滑樁〔擋墻〕的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。系統(tǒng)采用兩種方法計(jì)算土體對(duì)抗滑構(gòu)件的作用力，即剩余下滑力和庫(kù)侖土壓力。5.1滑坡計(jì)算5.1.1根本假定〔1〕在順滑動(dòng)主軸方向的地質(zhì)縱斷面圖上，按滑面的產(chǎn)狀和巖土性質(zhì)劃分為假設(shè)干鉛直條塊，由后向前計(jì)算各條塊分界面上的剩余下滑力即是該部位的滑坡推力；〔2〕每段滑體的下滑力方向與其所在的條塊的滑面平行；〔3〕橫向按每米寬計(jì)算，略去兩側(cè)的摩擦阻力不計(jì)；〔4〕視滑體為連續(xù)而無(wú)壓縮的介質(zhì)，由后向前傳遞下滑力做整體滑動(dòng)，不記滑體內(nèi)部的局部應(yīng)力作用；〔5〕作用在任一分界面上的推力分布圖形，當(dāng)滑體上層和下層的滑動(dòng)速度大體一致時(shí)，可假定為矩形；對(duì)軟塑體或流塑體滑坡，底部滑速往往大于其表層，其推力分布圖形為三角形；介于上述兩種情形之間為梯形。5.1.2滑體上的作用力滑體上的作用力分為根本力系和特殊力系兩類〔圖5.1.2-1〕。圖5.1.2-1剩余下滑力計(jì)算示意圖〔1〕根本力系：滑體自重Wi、自上一條塊傳遞來(lái)的剩余下滑力Ei-1、下一條塊產(chǎn)生的支撐力Ei、滑床反力Ni、滑面的抗滑力Ti；〔2〕特殊作用力〔在可能出現(xiàn)的情況下才列入計(jì)算〕：=1\*GB3①作用在條塊上的外部荷載P=2\*GB3②動(dòng)水壓力Di〔滑體飽水或其下部飽水且與滑帶水相連通時(shí)考慮〕=3\*GB3③滑床上產(chǎn)生的浮托力：Ui=4\*GB3④裂隙充水的靜水壓力：pwi、pw(i-1〕=5\*GB3⑤滑頭水系有壓頭H0的承壓時(shí)的浮托力S’i=6\*GB3⑥地震力：Ehsis注：1.假定動(dòng)水壓力作用方向平行于滑動(dòng)面,浮托力作用方向垂直滑動(dòng)面。在系統(tǒng)中選擇“總應(yīng)力法〞時(shí)，不考慮水的浮力作用，既令ui=0；2.假定地震力作用方向平行于滑動(dòng)面，抗滑局部不考慮地震力的作用；3.Ti在圖中表示第i滑塊滑面的抗滑力〔kN〕，方向平行于滑動(dòng)面；4.Ni在圖中表示第i滑塊滑面的有效法向反力〔kN〕，方向垂直于滑動(dòng)面。5.1.3根本力系作用下的剩余下滑力計(jì)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個(gè)條塊滑體的剩余下滑力〔kN/m〕，方向指向下滑方向并平行于第i個(gè)條塊滑面；Ei≤0，在給定的安全系數(shù)下，不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)；Ei>0，在給定的安全系數(shù)下，會(huì)發(fā)生滑動(dòng)；E1——為本滑塊體產(chǎn)生的下滑力〔kN/m〕；E2——第i-1塊滑體產(chǎn)生的下滑力或上滑力〔kN/m〕；E3——本滑塊體產(chǎn)生的抗滑力〔kN/m〕；E4——本滑塊體滑面產(chǎn)生的粘聚抗滑力〔kN/m〕；Ei-1——第i-1個(gè)條塊滑體的剩余下滑力〔kN/m〕，方向平行于第i-1個(gè)條塊滑面；K——抗滑計(jì)算時(shí)，考慮所需要的安全系數(shù)；Wi——第i個(gè)條塊滑體的重量〔kN/m〕；αi——第i個(gè)條塊滑面的傾角〔度〕；αi-1——第i-1個(gè)條塊滑面的傾角〔度〕；φi——第i個(gè)條塊所在滑面上的摩擦角〔度〕；ci——第i個(gè)條塊所在滑面上的單位粘聚力〔kPa〕；li——第i個(gè)條塊所在滑面的長(zhǎng)度〔m〕；ψi——剩余下滑力傳遞系數(shù)。注：系統(tǒng)提供由安全系數(shù)反算滑塊i的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c或φ的功能，反算時(shí)公式5.1.3-1式滿足Ei＝0。5.1.4特殊作用力下的剩余下滑力計(jì)算1．外部荷載作用〔5.1.4-1〕〔5.1.4-2〕式中：Pxj——第i個(gè)條塊滑體上作用的第j個(gè)水平外荷載〔kN/m〕，正、負(fù)確定：方向向左為正，反之為負(fù)；Pyj——第i個(gè)條塊滑體上作用的第j個(gè)豎直外荷載〔kN/m〕，正、負(fù)確定：方向向下為正，反之為負(fù)。Klj——抗滑計(jì)算時(shí)，考慮所需要的安全系數(shù)；當(dāng)外荷載產(chǎn)生作用的方向與整體滑坡的下滑方向一樣時(shí)，取Klj=K；當(dāng)外荷載產(chǎn)生作用的方向與整體滑坡的下滑方向相反時(shí)，取Klj=1；其它符號(hào)同前。注意：當(dāng)坡面以上有水的作用，程序是按外荷載作用考慮的，同樣分解成豎直和水平兩個(gè)方向的作用力；豎直作用力值為水的重度乘以坡面外浸水面積〔程序積分得到〕，水平向作用力直為豎直作用力值乘以第i條滑塊的傾角的正切值。2．動(dòng)水壓力作用〔5.1.4-3〕〔5.1.4-4〕〔5.1.4-5〕〔5.1.4-6〕式中：K1——抗滑計(jì)算時(shí)，考慮所需要的安全系數(shù)；當(dāng)動(dòng)水壓力產(chǎn)生作用的方向與整體滑坡的下滑方向一樣時(shí)，取K1=K；當(dāng)動(dòng)水壓力產(chǎn)生作用的方向與整體滑坡的下滑方向相反時(shí)，取K1=1；Di——第i個(gè)條塊滑體中動(dòng)力水頭產(chǎn)生的下滑力〔kN/m〕；Si——第i個(gè)條塊滑體中動(dòng)力水頭在滑床上產(chǎn)生的浮托力〔kN/m〕；γw——水的重力密度〔kN/m3〕；Ωi——第i個(gè)條塊滑體的飽水面積〔m2〕；ni——第i個(gè)條塊滑體土的孔隙度；αi——第i個(gè)條塊的滑面傾角〔度〕。3．裂隙水壓力作用〔暫未做〕〔5.1.4-7〕〔5.1.4-8〕〔5.1.4-9〕〔5.1.4-10〕式中：K1——抗滑計(jì)算時(shí)，考慮所需要的安全系數(shù)；當(dāng)〔Pw(i-1)-Pwi〕0時(shí)，取K1=K；當(dāng)〔Pw(i-1)-Pwi〕<0時(shí)，取K1=1；Pw(i-1)——第i-1個(gè)條塊滑體與第i個(gè)條塊滑體之間的裂隙靜水壓力〔kN/m〕；Pwi——第i個(gè)條塊滑體與第i+1個(gè)條塊滑體之間的裂隙靜水壓力〔kN/m〕；hw(i-1)——第i-1個(gè)條塊滑體與第i個(gè)條塊滑體之間裂隙靜水位到滑面的高度〔m〕；hwi——第i個(gè)條塊滑體與第i+1個(gè)條塊滑體之間裂隙靜水位到滑面的高度〔m〕；其它符號(hào)同前。4．承壓水壓力作用僅在〔5.1.3-1〕式右側(cè)第三項(xiàng)中增加承壓水作用荷載，表達(dá)式如下：〔5.1.4-11〕〔5.1.4-12〕式中：Si——第i個(gè)條塊滑體所受的承壓水的浮托力，方向與滑體的反力相反〔kN/m〕；Hw0——第i個(gè)條塊滑體所受的承壓水頭的高度〔m〕；l0——有效的滑動(dòng)面長(zhǎng)度〔m〕；其它符號(hào)同前。5．地震荷載作用僅在〔5.1.3-1〕式右側(cè)第一項(xiàng)增加地震作用荷載，表達(dá)式如下：〔5.1.4-13〕〔5.1.4-14〕式中：K1——抗滑計(jì)算時(shí)，考慮所需要的安全系數(shù)；當(dāng)Ehsi0時(shí)，取K1=K；當(dāng)Ehs<0時(shí)，取K1=1；Ehs——作用第i個(gè)條塊滑體的地震力〔kN/m〕；Ci——第i個(gè)條塊滑體地震力計(jì)算的重要性系數(shù)，由用戶交互；Cz——第i個(gè)條塊滑體地震力計(jì)算的綜合影響系數(shù)，取Cz=0.25；Kh——水平地震系數(shù)；Gi——第i個(gè)條塊滑體的重力〔kN〕，有地下水時(shí)，采用飽和重度；其它符號(hào)同前。注：1.E1、E2、E3、E4的定義是本系統(tǒng)做的；2.參考鐵路工程技術(shù)手冊(cè)《路基》第十二章第三節(jié)；3.地震作用Eshi按《公路工程抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTJ004-89〕第三章第3.1.3條中的3.1.3式計(jì)算，水平地震系數(shù)Kh引自《公路工程抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTJ004-89〕表1.0.7。5.1.5最不利滑面的計(jì)算根據(jù)用戶確定的計(jì)算不利滑動(dòng)面的段〔在圖形窗口中該段顯示紅色〕，在數(shù)據(jù)交互窗口輸入不利滑動(dòng)面段可變化的點(diǎn)數(shù)〔要求點(diǎn)數(shù)小于4〕和相應(yīng)的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，系統(tǒng)將自動(dòng)搜索并確定最不利的滑動(dòng)面。5.1.6反算滑動(dòng)面的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)由用戶給定滑動(dòng)面上的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c或φ值，根據(jù)下滑力為零的條件通過(guò)試算法反算滑面上的φ或c值。本系統(tǒng)提供了兩種功能：c反算φ、φ反算c。同時(shí)求解c、φ的情況需要提供兩組不同的滑動(dòng)面，本版本中暫時(shí)沒(méi)有考慮。注意：1.輸入“0〞可以反算所有滑面的綜合φ或c指標(biāo)；2.輸入滑面邊號(hào)可以反算此滑面的φ或c值。5.2系統(tǒng)土壓力理論本系統(tǒng)土壓力采用庫(kù)侖理論計(jì)算。除特別說(shuō)明外，均不考慮墻前被動(dòng)土壓力作用。5.2.1庫(kù)侖土壓力理論5.2.1.1庫(kù)侖土壓力的根本假定1．墻后填料為勻質(zhì)散粒體，僅有內(nèi)摩擦力，而無(wú)粘聚力〔按無(wú)粘性土考慮〕。2．當(dāng)墻身向外移動(dòng)或繞墻趾外傾時(shí)，墻背填料內(nèi)會(huì)出現(xiàn)一通過(guò)墻踵的破裂面，假設(shè)此破裂面為一平面，豎向夾角θ叫做破裂角〔如圖5.2.1-1〕。圖5.2.1-1破裂角簡(jiǎn)圖3．破裂面上的土楔，視為剛性土體，根據(jù)靜力平衡條件，土楔在自重W、墻背反力Ea和破裂面反力R的作用下維持靜力平衡。由于土楔與墻背及土體間具有摩阻力，故Ea與墻背法線成δ角、R與破裂面法線成φ角，并均偏向阻止土楔滑動(dòng)的一側(cè)。4．通過(guò)墻踵，假定假設(shè)干個(gè)破裂面，其中使主動(dòng)土壓力最大的那個(gè)破裂面即為最危險(xiǎn)的破裂面。根據(jù)這一條件，求得破裂面的位置和主動(dòng)土壓力值。5．假設(shè)土壓力沿墻高呈分段線性分布，其形狀與坡面線疊加超載后的形狀相似，作用點(diǎn)位置位于此分布力圖形的重心。當(dāng)墻后土坡為一直線時(shí)，土壓力呈線性分布，作用于墻上下三分點(diǎn)處。5.2.1.2有關(guān)第二破裂面的根本假定1．俯斜墻背〔或假想墻背〕的坡度平緩時(shí)，墻后填料內(nèi)有可能出現(xiàn)第二破裂面，土楔不沿墻背或假想墻背滑動(dòng)，而沿著第二破裂面滑動(dòng)〔如圖5.1-2〕。2．必須滿足以下條件，才可出現(xiàn)第二破裂面：墻背的傾角必須大于第二破裂面的傾角。作用于墻背或假想墻背上的土壓力對(duì)墻背法線的傾角應(yīng)該小于等于墻背摩擦角。圖5.2.1-2破裂角簡(jiǎn)圖圖中：θ——第一破裂角〔度〕；α——第二破裂角〔度〕。5.2.2本系統(tǒng)中土壓力計(jì)算根本方法在本系統(tǒng)中，從最根本的土壓力計(jì)算原理出發(fā)，充分利用計(jì)算機(jī)快速運(yùn)算的優(yōu)勢(shì)，采用優(yōu)化的數(shù)值掃描法計(jì)算第一、第二破裂面及相關(guān)的土壓力，計(jì)算方法如下：5.2.2.1第一破裂面當(dāng)只有第一破裂面時(shí)，土壓力只為第一破裂角函數(shù)，利用計(jì)算機(jī)搜索第一破裂角角度與土壓力關(guān)系。尋找其中最大的土壓力Ea即為所求的土壓力，相應(yīng)的角度為第一破裂角。在搜索過(guò)程中，為了提高計(jì)算速度，我們采用了優(yōu)化的方法尋找此極值點(diǎn)，計(jì)算結(jié)─果說(shuō)明，此種方法非常有效。圖5.2.2-1為土壓力隨破裂角度變化圖。圖5.2.2-1第一破裂角變化時(shí)土壓力變化曲線圖中：θ——擋土墻土楔體的第一破裂角〔與鉛垂線的夾角〕〔度〕；Ea——作用擋土墻上的土壓力〔kN〕；Ex——作用擋土墻上土壓力的水平分力〔kN〕；Ey——作用擋土墻上土壓力的豎向分力〔kN〕。5.2.2.2第二破裂面當(dāng)俯斜墻背〔或假想墻背〕的坡度比擬平緩時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)第二破裂面。此時(shí)土壓力為第一、第二破裂角的函數(shù)，利用計(jì)算機(jī)求出第二破裂角及第一破裂角角度與土壓力的變化關(guān)系，搜索到最大的水平土壓力Ex即為所求的土壓力，相應(yīng)的角度為第二破裂角及第一破裂角。5.2.2-2圖為土壓力隨第二破裂角角度變化圖。圖5.2.2-2第二破裂角變化時(shí)土壓力變化曲線圖中：α——擋土墻土楔體的第二破裂角〔與鉛垂線的夾角〕〔度〕；Ea——作用擋土墻上的土壓力〔kN〕；Ex——作用擋土墻上土壓力的水平分力〔kN〕；Ey——作用擋土墻上土壓力的豎向分力〔kN〕。5.2.3浸水擋墻土壓力浸水擋墻土壓力計(jì)算原理與非浸水時(shí)一樣，只是求算破裂楔體的重力G時(shí)，浸水局部采用浮重度，其它計(jì)算原理與普通擋土墻一樣。5.2.4抗震擋墻土壓力抗震區(qū)擋墻的地震力影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：1.用庫(kù)侖理論計(jì)算土壓力時(shí)破壞楔體要考慮地震力的作用，參見(jiàn)5.2.4.1、5.2.4.2節(jié)；2.在計(jì)算墻體受力時(shí)要考慮墻體所受的地震作用，參見(jiàn)第5.2.4.3節(jié)。5.2.4.1計(jì)算方法計(jì)算抗震地區(qū)擋墻土壓力時(shí)，在力平衡多邊形中，需要增加一個(gè)水平地震力E，E的大小等于G乘地震角的正切即：〔5.2.4-1〕其它計(jì)算原理與普通擋土墻一樣。如圖5.2.4-1所示：圖5.2.4-1地震力參與計(jì)算簡(jiǎn)圖圖中：θ——擋土墻土楔體的第一破裂角〔與鉛垂線的夾角〕〔度〕；α——擋土墻土楔體的第二破裂角〔與鉛垂線的夾角〕〔度〕；R——上墻土楔體對(duì)下墻計(jì)算土楔體的作用力〔kN〕；G——下墻計(jì)算土楔體的自重重力〔kN〕；R1——下墻計(jì)算土楔體的第一破裂面的反力〔kN〕；Ea——作用擋土墻上的主動(dòng)土壓力的反力〔kN〕；E——作用計(jì)算土楔體上的水平地震力〔kN〕；ζ——地震角，按表5.2.4-1取值；G上——上墻計(jì)算土楔體的自重重力〔kN〕；E上——作用上墻計(jì)算土楔體上的水平地震力〔kN〕；E上a——作用擋土墻上墻的主動(dòng)土壓力的反力〔kN〕。5.2.4.2地震角地震角度的計(jì)算按下表確定：地震角表5.2.4-1基本烈度類別789非浸水1o30'3o6o浸水2o30'5o10o注：1.本表摘自《公路加筋土工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTJ-015-91〕附錄一中附表1.4；2.抗震設(shè)計(jì)與非抗震設(shè)計(jì)在安全系數(shù)的取值、截面與基底合力的容許偏心距的取值是不同的；3.抗震設(shè)計(jì)同時(shí)要考慮地基土承載力的提高、截面強(qiáng)度的提高。5.2.4.3擋土墻墻身水平地震力擋土墻第i驗(yàn)算截面墻身地震力計(jì)算公式：(5.2.4.3-1)式中：Eihw——第i截面以上墻身重心處的水平地震荷載(kN)；α——墻身地震力調(diào)整系數(shù)；Ci——重要性修正系數(shù)，按表5.2.4-2取值；Cz——綜合影響系數(shù)，一般取0.25；Kh——水平地震系數(shù)，按表5.2.4-3取值；φiw——水平地震荷載沿墻高的分布系數(shù)，按表5.2.4-4取值；Giw——截面以上圬工重(kN)，包括墻身自重及墻踵以上填土自重。重要性修正系數(shù)Ci表5.2.4-2公路等級(jí)及工程類別重要性修正系數(shù)Ci高速公路和一級(jí)公路上的抗震重點(diǎn)工程1.7高速公路和一級(jí)公路上的一般工程、二級(jí)公路上的抗震重點(diǎn)工程1.3二級(jí)公路上的一般工程、三級(jí)公路上的抗震重點(diǎn)工程、四級(jí)公路上的梁端支座1.0三級(jí)公路的一般工程、四級(jí)公路上的抗震重點(diǎn)工程0.6注：1.本表摘自《公路工程抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTJ004-89〕表1.0.4；2.位于根本烈度為9度地區(qū)的高速公路和一級(jí)公路上的抗震重點(diǎn)工程，其重要性系數(shù)也可用1.5。水平地震系數(shù)Kh表5.2.4-3根本烈度〔度〕789水平地震系數(shù)Kh0.1〔0.15〕0.2〔0.3〕0.4注：1.括號(hào)外的值摘自《公路工程抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTJ004-89〕表1.0.7；2.括號(hào)內(nèi)的值摘自《建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50011-2001〕表3.2.2。水平地震作用沿墻高的分布系數(shù)Φiw表5.2.4-4公路等級(jí)墻高〔m〕高速公路一、二級(jí)三、四級(jí)公路重力式擋土墻Φiw計(jì)算簡(jiǎn)圖H≤12φiw=1φiw=1H>12φiw=Hiw/H+1φiw=1注：1.本表摘自《公路工程抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTJ004-89〕表3.1.5；2.H為擋土墻高度，m；3.Hiw為驗(yàn)算第i截面以上墻身重心至墻底的高度，m。注意：1.墻底截面驗(yàn)算取全墻地震力，分布系數(shù)按表5.2.4-4計(jì)算；2.臺(tái)頂截面驗(yàn)算取擴(kuò)展臺(tái)階以上擋墻高度計(jì)算地震力，分布系數(shù)按表5.2.4-4計(jì)算。5.2.5地基應(yīng)力驗(yàn)算在基底傾斜時(shí)可按兩種情況計(jì)算地基強(qiáng)度與偏心距驗(yàn)算時(shí)，對(duì)基底寬度有兩種考慮方法：一種是按斜底寬度考慮，另一種是按水平投影長(zhǎng)度考慮，當(dāng)然計(jì)算結(jié)果也不一樣，用戶可根據(jù)自己的習(xí)慣選用。5.2.6墻頂有覆土的情況在墻頂有覆土的情況下，土壓力計(jì)算采用延長(zhǎng)墻背法〔如圖5.2.6-1〕，以AB’為假想墻背，用庫(kù)侖理論計(jì)算土壓力。圖5.2.6-1延長(zhǎng)墻背法計(jì)算簡(jiǎn)圖5.3抗滑樁系統(tǒng)考慮滑坡土體對(duì)樁身作用的方法有二，滑坡推力和庫(kù)侖土壓力。且內(nèi)力計(jì)算時(shí)，滑坡推力、庫(kù)侖土壓力已乘分項(xiàng)〔安全〕系數(shù)。5.3.1抗滑樁的內(nèi)力、位移計(jì)算抗滑樁是一種大截面的側(cè)向受荷樁。在本系統(tǒng)中樁的內(nèi)力、位移采用彈性計(jì)算方法，根據(jù)在滑動(dòng)面以下的土反力計(jì)算所采用的土反力系數(shù)的方法不同分為以下幾種：“m〞法、“c〞法、“K〞法。1．土反力計(jì)算〔5.3-1〕〔5.3-2〕式中：p——滑坡面以下樁的彈性土抗力〔kPa〕；k——彈性土抗力系數(shù)；Δ——滑坡面以下樁的位移〔m〕；a、n——計(jì)算系數(shù)；h——滑坡面以下任意點(diǎn)到滑坡面的豎向距離〔m〕。根據(jù)計(jì)算系數(shù)a、n的不同，形成不同的計(jì)算方法：n=1，a=m時(shí)，稱為“m〞法；n=0.5，a=c時(shí)，稱為“c〞法；n=0，a=K時(shí)，稱為“K〞法；2．有限元計(jì)算方程〔5.3-3〕式中：[KZ]——抗滑樁的彈性剛度矩陣；[KT]——滑坡面以下土體的彈性剛度矩陣；[KT0]——滑坡面以下土體的初始彈性剛度矩陣；{δ}——抗滑樁的位移矩陣；{p}——抗滑樁的荷載矩陣。將樁的位移邊界條件代入上述方程，求解就可得到樁各點(diǎn)的位移及內(nèi)力。根據(jù)樁嵌入土層的情況，樁底點(diǎn)的邊界條件可分三種情況：自由、簡(jiǎn)支、嵌固。抗滑樁一般設(shè)置于滑坡的前部且滑面比擬平滑的的地段，滑坡推力可假定與滑面平行。對(duì)于液性指數(shù)較小，剛度較大和較密實(shí)的滑體，從頂層至底層的滑動(dòng)速度常是大體一致的，鼓可假定滑面以上土體作用于樁上部受力段反面的推力分布圖形為矩形；對(duì)液性指數(shù)較大、剛度較小和密實(shí)度不均勻的塑性滑體，其靠近滑面的滑動(dòng)速度較大而滑體表層的滑動(dòng)速度則較小，滑坡推力分布圖形可假定為三角形；介于上述二者之間的情況可假定推力分布圖形為三角形。圖5.3.1-1彈性方法計(jì)算模型簡(jiǎn)圖注意：系統(tǒng)容許布置多道錨索并計(jì)算樁身內(nèi)力、位移。5.3.2抗滑樁的配筋計(jì)算參考5.4.4.2節(jié)。5.4樁板式抗滑擋土墻樁板式抗滑擋土墻計(jì)算包括：土壓力計(jì)算、穩(wěn)定性驗(yàn)算〔暫無(wú)〕、樁板內(nèi)力計(jì)算、樁板強(qiáng)度〔配筋〕計(jì)算、裂縫寬度驗(yàn)算。5.4.1土體作用力按滑坡推力計(jì)算剩余下滑力，作用于樁板式抗滑擋墻上。假定墻背為臂板頂點(diǎn)的內(nèi)側(cè)與墻踵點(diǎn)的連線，采用5.2節(jié)的庫(kù)侖土壓力理論計(jì)算土壓力，作用于樁板式抗滑擋墻上。在內(nèi)力計(jì)算時(shí)，滑坡推力、庫(kù)侖土壓力已乘分項(xiàng)〔安全〕系數(shù)。5.4.2穩(wěn)定性驗(yàn)算暫無(wú)。5.4.3樁板內(nèi)力計(jì)算5.4.3.1板的內(nèi)力計(jì)算1．計(jì)算假定1〕板上的土壓力取同一跨內(nèi)該類型板〔由于分段設(shè)置不同類型的板塊〕最下面板塊底邊緣的水平土壓力，作為該類型板上的荷載。且滑坡推力、庫(kù)侖土壓力已乘分項(xiàng)〔安全〕系數(shù)；2〕按簡(jiǎn)支板計(jì)算內(nèi)力。2．內(nèi)力計(jì)算〔單位板寬〕1〕彎矩〔kN-m〕〔5.4-1〕2〕剪力〔kN〕〔5.4-2〕式中：M——板的跨中彎矩設(shè)計(jì)值〔kN/m〕；V——板各端的剪力設(shè)計(jì)值〔kN〕；K1——土壓力荷載分項(xiàng)系數(shù)，見(jiàn)輸入界面中的荷載系數(shù)，一般為1.2；σxi——第i類板塊計(jì)算的水平土壓力〔kPa〕；l——板的水平計(jì)算跨長(zhǎng)〔兩肋之間的間距〕〔m〕。注：參考鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)《路基》第二十三章第六節(jié)中的“五〞。5.4.3.2樁的內(nèi)力及位移計(jì)算樁身內(nèi)力的計(jì)算采用彈性計(jì)算方法，根據(jù)樁在嵌固段土反力計(jì)算系數(shù)的不同分為以下幾種：“m〞法、“c〞法、“K〞法。1．土反力計(jì)算〔5.4.3-1〕〔5.4.3-2〕式中：p——滑坡面以下樁的彈性土抗力〔kPa〕；k——彈性土抗力系數(shù)；Δ——滑坡面以下樁的位移〔m〕；a、n——計(jì)算系數(shù)；h——滑坡面以下任意點(diǎn)到滑坡面的豎向距離〔m〕。根據(jù)計(jì)算系數(shù)a、n的不同，形成不同的計(jì)算方法：n=1，a=m時(shí)，稱為“m〞法；n=0.5，a=c時(shí)，稱為“c〞法；n=0，a=K時(shí)，稱為“K〞法；2．計(jì)算方程〔5.4.3-3〕式中：[KZ]——抗滑樁的彈性剛度矩陣；[KT]——滑坡面以下土體的彈性剛度矩陣；[KT0]——滑坡面以下土體的初始彈性剛度矩陣；{δ}——抗滑樁的位移矩陣；{p}——抗滑樁的荷載矩陣。圖5.4.3-1彈性方法計(jì)算模型簡(jiǎn)圖將樁的位移邊界條件代入上述方程，求解就可得到樁各點(diǎn)的位移及內(nèi)力。樁底點(diǎn)的邊界條件有：自由、簡(jiǎn)支、嵌固。程序共輸出50個(gè)點(diǎn)的樁的內(nèi)力、位移及土的反力。5.4.4樁板強(qiáng)度〔配筋〕計(jì)算5.4.4.1板的強(qiáng)度〔配筋〕計(jì)算1．抗剪計(jì)算1〕截面驗(yàn)算〔5.4.4-1〕式中：V——擋土墻計(jì)算截面處的剪力設(shè)計(jì)值〔kN〕；α——系數(shù)；當(dāng)hw/b≤4時(shí)，α=0.25；當(dāng)hw/b≥6時(shí)，α=0.2；當(dāng)4<hw/b<6時(shí)，α=0.25-(hw/b-4)/40；hw——截面腹板高度〔mm〕；板構(gòu)件取hw=h0；βc——混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過(guò)C50時(shí)，取βc=1.0，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80時(shí)，取βc=0.8，其間按線性內(nèi)插；b——擋土墻板計(jì)算截面處的截面寬度〔mm〕〔b=1000mm〕；h0——擋土墻板計(jì)算截面處的有效高度〔mm〕；〔5.4.4-2〕h——擋土墻板計(jì)算截面處的高度〔mm〕；as——板計(jì)算截面處的鋼筋形心到構(gòu)件外皮的距離〔mm〕；fc——板的混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值〔N/mm2〕。注：當(dāng)該式不滿足時(shí)，應(yīng)加大板厚或提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)、或改變擋土墻的形式及尺寸。2〕抗剪配筋計(jì)算〔5.4.4-3〕式中：V——截面作用的剪力設(shè)計(jì)值〔kN〕；fyv——箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值〔N/mm2〕；ft——混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值〔N/mm2〕；Asv——抗剪箍筋面積〔mm2〕；s——箍筋間距〔mm〕。3〕抗剪構(gòu)造配筋按一般受彎構(gòu)件構(gòu)造要求配筋，滿足以下規(guī)定：〔5.4.4-4〕〔5.4.4-5〕式中：ρsv——箍筋配筋率。2．抗彎計(jì)算程序按單筋計(jì)算。根本公式：〔5.4.4-6〕〔5.4.4-7〕〔5.4.4-8〕式中：fc——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值〔N/mm2〕；fy——鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值〔N/mm2〕；α1——系數(shù)。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過(guò)C50時(shí)，α1取為1.0；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80時(shí)，α1取為0.94，其間按線性內(nèi)插法確定；fy’——鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值〔N/mm2〕；M——截面作用彎矩設(shè)計(jì)值〔kN.m〕，由用戶交互；As——受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積〔mm2〕；As’——受壓區(qū)縱向鋼筋截面面積〔mm2〕；b——截面寬度〔mm〕，由用戶交互；h0——截面有效高度〔mm〕；h——截面高度〔mm〕，由用戶交互；as——受拉鋼筋的重心到截面受拉區(qū)外邊緣的距離〔mm〕；x——截面受壓區(qū)高度〔mm〕。計(jì)算過(guò)程：〔5.4.4-9〕〔5.4.4-10〕判別αs與αsmax的大小：①αs≤αsmax〔5.4.4-11〕〔5.4.4-12〕最后比擬計(jì)算配筋面積與最小配筋面積的大小，兩者取大?！?.4.4-13〕〔5.4.4-14〕式中：αs——截面抵抗矩系數(shù)；αsmax——最大截面抵抗矩系數(shù)；Asmin——按最小配筋率計(jì)算得到的受拉鋼筋面積〔mm2〕；ρmin——受拉鋼筋最小配筋率；ξ——相對(duì)受壓區(qū)高度；〔5.4.4-15〕x——混凝土受壓區(qū)高度〔mm〕；ξb——界限相對(duì)受壓區(qū)高度；〔5.4.4-15〕〔5.4.4-16〕Es——鋼筋彈性模量〔N/mm2〕；β1——系數(shù)。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過(guò)C50時(shí)，β1取為0.8，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80時(shí)，β1取為0.74，其間按線性內(nèi)插法確定；εcu——正截面的混凝土極限壓應(yīng)變，當(dāng)處于非均勻受壓時(shí)，按公式〔5.4.4-8〕計(jì)算，如果計(jì)算的值大于0.0033，取為0.0033；fcu,k——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；Asmin——按最小配筋率計(jì)算得到的受拉鋼筋面積〔mm2〕；ρmin——受拉鋼筋最小配筋率。②αs>αsmax表示單筋不夠，有超筋信息提示；應(yīng)加大截面尺寸、提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)或改變擋土墻的形狀。5.4.4.2樁的強(qiáng)度〔配筋〕計(jì)算樁配筋計(jì)算分為兩種：圓樁的均勻配筋和非均勻配筋及方樁的配筋。1．圓樁的均勻配筋〔5.4.4-17〕〔5.4.4-18〕圖5.4.4-1均勻配筋圖示式中：M——截面彎矩設(shè)置值〔kN.m〕；A——圓形截面面積〔mm2〕；As——全部縱向鋼筋截面面積〔mm2〕；γ——圓形截面的半徑〔m〕；γs——縱向鋼筋重心所在圓周的半徑〔m〕；αt——計(jì)算深度z處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值〔kPa〕；αt＝1.25-2×α，當(dāng)α>0.625時(shí)，取αt＝0；α——對(duì)應(yīng)于受壓區(qū)混凝土截面面積的圓心角〔rad〕與2π的比值；α1——系數(shù)。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過(guò)C50時(shí)，α1取為1.0；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80時(shí)，α1取為0.94，其間按線性內(nèi)插法確定；fc——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值〔N/mm2〕；fy——普通鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值〔N/mm2〕。注：1.計(jì)算公式引自《混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50010-2002〕第7.3.8條；2.適用截面內(nèi)縱向鋼筋數(shù)量不少于6根；3.當(dāng)縱向鋼筋面積小于0.4%A時(shí)，按0.4%A計(jì)算縱向鋼筋面積。構(gòu)造配筋最小配筋率ρ計(jì)算〔5.4.4-19〕注意：1.當(dāng)縱筋級(jí)別為HRB400、RRB400時(shí)，ρmin=0.5%；2.當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C60及以上時(shí)，ρmin=0.7%；3.計(jì)算配筋面積為全截面縱筋配筋；4.用戶交互選筋級(jí)別時(shí)，鋼筋的計(jì)算面積按下式計(jì)算：〔5.4.4-20〕式中：As1——程序按樁配筋計(jì)算界面交互的鋼筋級(jí)別〔對(duì)應(yīng)強(qiáng)度為fy1〕自動(dòng)選筋結(jié)果；As2——根據(jù)樁選筋界面用戶交互的鋼筋級(jí)別〔對(duì)應(yīng)的鋼筋強(qiáng)度為fy2〕計(jì)算的選筋結(jié)果。2．圓樁的非均勻配筋圖5.4.4-2非均勻配筋圖示〔5.4.4-21〕〔5.4.4-22〕混凝土受壓區(qū)圓心半角的余弦應(yīng)符合以下要求〔5.4.4-23〕式中：M——截面彎矩設(shè)置值〔kN.m〕；A——圓形構(gòu)件截面面積〔mm2〕；Asr、A’sr——均勻配置在圓心角2παs、2πα’s內(nèi)沿周邊的縱向受拉、受壓鋼筋截面面積〔mm2〕；γ——圓形截面的半徑〔m〕；γs——縱向鋼筋重心所在圓周的半徑〔m〕，γs=γ-0.0125m；fc——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值〔N/mm2〕；fy——普通鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值〔N/mm2〕；αs——對(duì)應(yīng)于周邊均勻受拉鋼筋的圓心角〔rad〕與2π的比值，程序取0.25；α’s——對(duì)應(yīng)于周邊均勻受壓鋼筋的圓心角〔rad〕與2π的比值，程序取α’s=0.5×α；α——對(duì)應(yīng)于受壓區(qū)混凝土截面面積的圓心角〔rad〕與2π的比值；α1——受壓區(qū)混凝土矩形應(yīng)力圖的應(yīng)力值與混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的比值；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過(guò)C50時(shí)，α1取為1.0；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80時(shí)，α1取為0.94，其間按線性內(nèi)插法確定；計(jì)算的受壓區(qū)混凝土截面面積的圓心角(rad)與的比值α宜符合以下條件：〔5.4.4-24〕當(dāng)不符合上述的條件時(shí)，其正截面受彎承載力可按下式計(jì)算：〔5.4.4-25〕注意：1.滿足受拉區(qū)的縱向鋼筋最小配筋率≥0.2％；2.考慮了偏心矩放大系數(shù)；3.計(jì)算公式引自《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》〔JGJ120-99〕附錄D。3．方樁的對(duì)稱配筋〔5.4.4-26〕判別αs與αsmax的大小：①αs≤αsmax則受壓鋼筋取構(gòu)造配筋〔5.4.4-27〕然后按受壓鋼筋，計(jì)算拉區(qū)鋼筋面積?！?.4.4-28〕〔5.4.4-29〕〔5.4.4-30〕判別Mc的大小a.Mc>0，按作用的彎矩為Mc的單筋矩形截面計(jì)算受拉鋼筋A(yù)s1。單筋計(jì)算詳見(jiàn)第5.4.4.2節(jié)。b.Mc≤0，按Mc=0處理，取As1=0。則受拉鋼筋總面積As〔5.4.4-31〕最終的配筋面積比擬As與最小配筋面積?。骸?.4.4-32〕②αs>αsmax〔5.4.4-33〕〔5.4.4-34〕〔5.4.4-35〕〔5.4.4-36〕判別As’的大小As’≤A’smin，取As’=A’smin；按受壓鋼筋面積As’，計(jì)算受拉鋼筋面積As2及As1，計(jì)算方法同上；As’>A’smin，取As’=As’；按下式計(jì)算受拉鋼筋面積As2?！?.4.4-37〕則全部的受拉鋼筋總面積As為：〔5.4.4-38〕再與最小配筋面積比擬取大，即〔5.4.4-39〕式中：As1——與受壓區(qū)砼壓力對(duì)應(yīng)的受拉鋼筋面積〔mm2〕；As2——與As’對(duì)應(yīng)的受拉鋼筋面積〔mm2〕；as’——受壓鋼筋合力點(diǎn)至受壓截面邊緣的距離〔mm〕；fy’——受壓鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值〔N/mm2〕；Ms1——受壓鋼筋A(yù)’s與受拉鋼筋A(yù)s2承受的彎矩設(shè)計(jì)值〔kN.m〕；A’smin——按最小配筋率計(jì)算得到的受壓鋼筋面積〔mm2〕；ρ'smin——受壓鋼筋最小配筋率；按第2.9節(jié)受壓鋼筋最小配筋率取值；根據(jù)是否抗震，分別取抗震與非抗震受壓鋼筋最小配筋率。4．樁的抗剪計(jì)算將樁的圓形截面簡(jiǎn)化成內(nèi)接正方形后〔b=1.76r，h0=1.6r〕，按矩形截面抗剪計(jì)算。計(jì)算同5.4.4.1節(jié)“抗剪計(jì)算〞。5.4.5裂縫寬度驗(yàn)算暫無(wú)。5.4.6場(chǎng)地環(huán)境影響對(duì)于考慮地下水和地震作用等場(chǎng)地環(huán)境的影響時(shí)，僅僅考慮對(duì)土壓力計(jì)算和滑坡推力計(jì)算的影響，參照5.1節(jié)和5.2節(jié)。5.5重力式擋土墻重力式擋土墻驗(yàn)算包括：滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算，傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算，地基應(yīng)力及偏心距驗(yàn)算，截面強(qiáng)度驗(yàn)算。在做上述計(jì)算時(shí)，分別按庫(kù)侖土壓力和滑坡推力兩種方法計(jì)算土體對(duì)擋墻的作用力。圖5.5-1抗滑擋墻5.5.1滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算5.5.1.1水平基底的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc計(jì)算重力式擋土墻沿基底的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc〔如圖5.5.1-1〕，分別按式〔5.5.1-1〕：圖5.5.1-1抗滑穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖〔5.5.1-1〕式中：Kc——沿基底的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù),一般情況取Kc=1.30；當(dāng)有地震力參與計(jì)算時(shí)，取Kc=1.10；W——擋土墻的自重重力〔kN〕；Ey——擋土墻承受的土壓力豎向分力〔kN〕；f——擋土墻墻底摩擦系數(shù)；Ex——擋土墻承受的土壓力〔或滑坡推力〕的水平分力〔kN〕。注：1.參考公路設(shè)計(jì)手冊(cè)《路基》第三篇第三章第二節(jié)中的〔3-3-1〕式；2.附加力指波浪沖擊力、凍脹壓力和冰壓力、溫度應(yīng)力。5.5.1.2傾斜基底時(shí)的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc如圖5.5.1-2所示，把基底設(shè)置成傾斜就是保持墻面高度不變，而使墻踵下降一定高度。與水平基底相比，可以減小滑動(dòng)力，增大抗滑力，從而增強(qiáng)抗滑穩(wěn)定性。這時(shí)，不僅要作沿基底的抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算，同時(shí)，還要驗(yàn)算地基土沿墻踵平面的抗剪穩(wěn)定性驗(yàn)算?？够€(wěn)定性按式5.5.1-2計(jì)算。圖5.5.1-2傾斜基底抗滑穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖1．沿斜基底面滑動(dòng)〔5.5.1-2〕式中：Kc——沿傾斜基底的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù),一般情況取Kc=1.30；當(dāng)有地震力參與計(jì)算時(shí)，取Kc=1.10；WN——擋土墻的自重重力在傾斜基底法線方向的分力〔kN〕；EN——擋土墻承受的土壓力在傾斜基底法線方向的分力〔kN〕；f——擋土墻墻底摩擦系數(shù)；ET——擋土墻承受的土壓力在傾斜基底切線方向的分力〔kN〕；WT——擋土墻的自重重力在傾斜基底切線方向的分力〔kN〕；W——擋土墻的自重重力〔kN〕；E——擋土墻承受的土壓力或滑坡推力〔kN〕；η——擋土墻傾斜基底面與水平面的交角〔度〕，逆時(shí)針為正，順時(shí)針為負(fù)；σ——鉛垂線與擋土墻背坡面的交角〔度〕，逆時(shí)針為正，順時(shí)針為負(fù)；δ——擋土墻背坡面與擋土墻反面填土之間的內(nèi)摩擦角〔度〕。注：公路設(shè)計(jì)手冊(cè)《路基》第三篇第三章第二節(jié)中的〔3-3-2〕式。2．地基土抗剪穩(wěn)定性驗(yàn)算地基土的抗剪穩(wěn)定性驗(yàn)算按式5.5.1-3計(jì)算：〔5.5.1-3〕式中：Kc2——沿基底面水平方向地基土抗剪強(qiáng)度的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)；一般情況取Kc2=1.30；當(dāng)有地震力參與計(jì)算時(shí)，取Kc2=1.10；W——擋土墻的自重重力〔kN〕；Ey——擋土墻承受的土壓力〔或滑坡推力〕在豎直方向的分力〔kN〕；γ——傾斜根基底下三角形土楔體的容重〔kN/m3〕；B4——傾斜根基底下三角形土楔體的寬度〔m〕；h4——傾斜根基底下三角形土楔體的高度〔m〕；f4——傾斜根基底下地基土的摩擦系數(shù)；Ex——擋土墻承受的土壓力〔或滑坡推力〕在水平方向的分力〔kN〕。注：參考公路設(shè)計(jì)手冊(cè)《路基》第三篇第三章第二節(jié)中的〔3-3-2〕式。5.5.1.3設(shè)有防滑凸榫時(shí)的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc設(shè)置防滑凸榫也是增加抗滑穩(wěn)定性的一種措施。如圖5.5.1-3所示，在根基地面設(shè)置一個(gè)與根基連成整體的榫狀凸塊，利用榫前土體所產(chǎn)生的被動(dòng)土壓力以增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性。凸榫的深度Ht根據(jù)抗穩(wěn)定的要求確定，凸榫的寬度按凸榫截面強(qiáng)度的要求確定。因此，既要驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定性，也要驗(yàn)算凸榫截面強(qiáng)度。圖5.5.1-3防滑凸榫抗滑穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖1．滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc設(shè)置防滑凸榫的抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算按式〔5.5.1-4〕計(jì)算：〔5.5.1-4〕〔5.5.1-5〕式中：Kc——沿防滑凸榫底面水平方向地基土抗剪強(qiáng)度的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)；一般情況取Kc=1.30；當(dāng)有地震力參與計(jì)算時(shí)，取Kc=1.10；Ht——基底下防滑凸榫的高度〔m〕；ep——基底下防滑凸榫前的被動(dòng)土壓應(yīng)力平均值〔kPa〕；σ1——墻趾處基底的壓應(yīng)力〔kPa〕；σ2——墻踵處基底的壓應(yīng)力〔kPa〕；σ3——防滑凸榫前緣處基底的壓應(yīng)力〔kPa〕；B2——防滑凸榫前緣處到墻踵處的水平距離〔m〕；f——防滑凸榫面處地基土的摩擦系數(shù)；Ex——擋土墻承受的土壓力〔或滑坡推力〕在水平方向的分力〔kN〕；φ——防滑凸榫面處地基土的內(nèi)摩擦角〔度〕。注：1.公路設(shè)計(jì)手冊(cè)《路基》第三篇第三章第二節(jié)中的〔3-3-3〕、〔3-3-4〕式；2.σ1、σ2按普通的力學(xué)方法計(jì)算。2．防滑凸榫截面強(qiáng)度的驗(yàn)算〔暫無(wú)〕本系統(tǒng)暫未做防滑凸榫截面強(qiáng)度的驗(yàn)算，希望用戶按下面的方法分別計(jì)算出彎矩控制時(shí)的凸榫截面寬度Bt1和剪力控制時(shí)的凸榫寬度Bt2，取二者及構(gòu)造尺寸的大值作為凸榫設(shè)計(jì)容許的最小寬度。凸榫截面的寬度Bt〔m〕：1〕按截面上的彎矩控制計(jì)算〔5.5.1-6〕2〕按截面上的剪力控制計(jì)算〔5.5.1-7〕〔5.5.1-8〕式中：Bt1——按防滑凸榫截面上的彎矩控制防滑凸榫截面的寬度〔m〕；Bt2——按防滑凸榫截面上的剪力控制防滑凸榫截面的寬度〔m〕；Bt——取Bt1、Bt2取中的大值，并且不能小于構(gòu)造尺寸〔m〕；ht——基底下防滑凸榫的高度〔既上式中的Ht〕〔m〕；ep——基底下防滑凸榫前的被動(dòng)土壓應(yīng)力平均值〔kPa〕；[σWJ]——基底下防滑凸榫材料〔混凝土〕的容許彎曲拉應(yīng)力〔kPa〕；[σj]——基底下防滑凸榫材料〔混凝土〕的容許剪應(yīng)力〔kPa〕；其它符號(hào)同上。注：1.參考公路設(shè)計(jì)手冊(cè)《路基》第三篇第三章第二節(jié)中的〔3-3-5〕、〔3-3-6〕式；2.防滑凸榫的構(gòu)造要求〔如圖5.5.1-4〕：防滑凸榫的高度ht≥30〔cm〕。圖5.5.1-4防滑凸榫構(gòu)造要求5.5.2傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算繞墻趾點(diǎn)的抗傾覆穩(wěn)定，如圖5.5.2-1，按式〔5.5.2-1〕計(jì)算〔5.5.2-1〕圖5.5.2-1傾覆穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖式中：K0——擋土墻繞墻趾的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)；一般情況〔包括計(jì)算荷載〕取K0=1.50，抗震設(shè)計(jì)時(shí)取K0=1.2；W——擋土墻的自重重力〔kN〕；Zw——擋土墻的自重重力的重心到傾覆計(jì)算點(diǎn)的水平距離〔m〕；Ey——擋土墻承受的土壓力〔或滑坡推力〕在豎直方向的分力〔kN〕；Zx——擋土墻承受的土壓力在豎直方向的分力到傾覆計(jì)算點(diǎn)的水平距離〔m〕；Ex——擋土墻承受的土壓力〔或滑坡推力〕在水平方向的分力〔kN〕；Zy——擋土墻承受的土壓力在水平方向的分力到傾覆計(jì)算點(diǎn)的豎向距離〔m〕；Zw——擋土墻承受的土壓力在豎直方向的分力到傾覆計(jì)算點(diǎn)的水平距離〔m〕。注：公路設(shè)計(jì)手冊(cè)《路基》第三篇第三章第三節(jié)中的〔3-3-7〕式。5.5.3地基應(yīng)力與偏心距驗(yàn)算基底偏心距的驗(yàn)算時(shí)的允許值：土質(zhì)地基B/6；巖質(zhì)地基B/5；堅(jiān)硬巖質(zhì)地基B/4。5.5.3.1偏心距e〔5.5.3-1〕式中：e——擋土墻〔根基〕底截面的偏心距〔m〕，基底的合力偏心距應(yīng)滿足以下要求：〔1〕土質(zhì)地基，e≤B/6；〔2〕軟弱巖石地基，e≤B/5；〔3〕不易風(fēng)化的巖石地基，e≤B/4；B——擋土墻或根基底截面的寬度〔m〕；Mall——作用擋土墻上全部荷載對(duì)墻或根基墻趾的彎矩〔kN/m〕，順時(shí)針為正；Wall——作用擋土墻上全部豎向荷載之和〔kN〕，向下為正；Zn——地基反力的合力作用點(diǎn)到擋土墻墻趾的距離〔m〕；Mall與Wall分別計(jì)算如下：〔5.5.3-2〕〔5.5.3-3〕式中：W——擋土墻的自重重力〔kN〕；Zw——擋土墻的自重重力的重心到墻趾點(diǎn)的水平距離〔m〕；Ey——擋土墻承受的土壓力〔或滑坡推力〕在豎直方向的分力〔kN〕；Zx——擋土墻承受的土壓力〔或滑坡推力〕在豎直方向的分力到墻趾點(diǎn)的水平距離〔m〕；Ex——擋土墻承受的土壓力〔或滑坡推力〕在水平方向的分力〔kN〕；Zx——擋土墻承受的土壓力〔或滑坡推力〕在水平方向的分力到墻趾點(diǎn)的豎向距離〔m〕；其它符號(hào)同上。圖5.5.3-1偏心距計(jì)算簡(jiǎn)圖5.5.3.2地基應(yīng)力1．e≤B/6〔5.5.3-4〕〔5.5.3-5〕式中：[σ1,2]——分別為擋土墻最大、最小的地基的應(yīng)力〔kPa〕；[σ]——為擋土墻允許的地基的應(yīng)力〔kPa〕；其它符號(hào)同上。注：參考鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)《路基》第二十三章第四節(jié)中的〔23-49〕式。2．e>B/6當(dāng)e>B/6時(shí)，基底出現(xiàn)拉應(yīng)力，不考慮地基承受拉力，則地基應(yīng)力重分布，按下式計(jì)算：〔5.5.3-6〕〔5.5.3-7〕〔5.5.3-8〕式中：σmax——地基應(yīng)力重分布之后，最大的地基壓應(yīng)力〔kPa〕；[σ]——為擋土墻允許的地基允許的承載力〔kPa〕；Zn——地基反力的合力作用點(diǎn)到擋土墻地基反力最大點(diǎn)的距離〔m〕；其它符號(hào)同上。注：1.參考鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)《路基》第二十三章第四節(jié)中的〔23-50〕式；2.擋土墻傾斜基底傾斜面上的偏心距和應(yīng)力的驗(yàn)算方法同上，只是根基底寬取斜面寬度，驗(yàn)算傾斜面上的偏心距和應(yīng)力，如圖5.5.3-2所示。圖5.5.3-2傾斜基底偏心距計(jì)算簡(jiǎn)圖5.5.4墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算本系統(tǒng)對(duì)墻底截面和墻趾臺(tái)階頂截面〔如圖5.5.4-1〕做強(qiáng)度驗(yàn)算。截面驗(yàn)算時(shí)合力偏心距的允許值：0.3B。圖5.5.4-1墻身截面驗(yàn)算簡(jiǎn)圖5.5.4.1正應(yīng)力檢算〔5.5.4-1〕〔5.5.4-2〕〔5.5.4-3〕〔5.5.4-4〕〔5.5.4-5〕式中：e——擋土墻計(jì)算截面處的偏心距〔m〕，要求e≤0.3B；B——擋土墻計(jì)算截面處的截面寬度〔m〕；Zn——擋土墻計(jì)算截面處的內(nèi)側(cè)到截面作用合力點(diǎn)的距離〔m〕；Mall——作用擋土墻計(jì)算截面處的全部荷載對(duì)墻內(nèi)側(cè)的彎矩〔kN/m〕，順時(shí)針為正；Wall——作用