理正说明书
土钉墙技术说明书
第一章功能概述
土钉墙支护是近年发展起来用于土体开挖和边坡支护的一种新的支挡技术,由于经济、适用、可靠,且施工快速简便而被广泛应用于工程实践中。但是由于设计理论不尽统一,采用单一设计理论的土钉墙设计软件很难满足工程设计人员的实际需要。鉴于此,理正超级土钉支护设计软件参考了当前土钉墙支护的最新研究成果,包含了国内多种规范(规程)提供的设计理论和方法。可适用于全国各个地区,并率先突破墙体位移估算的难题,自动计算墙面位移曲线和地面沉降曲线,是一套相对完善的土钉墙支护设计软件。其主要功能有:
⑴ 具有7种规范(规程)的设计理论和方法,以适合全国不同地区的土钉墙设计。7种规范(规程)包括:
《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99
《基坑土钉支护技术规程》CECS 96:97
《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97
《广州地区建筑基坑支护技术规定》
《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》SJG 95-96
王步云法
北工大滑楔平衡法理论
⑵ 模拟施工过程,考虑施工工况,自动完成不同施工阶段、不同工况下的土钉墙设计和验算。
⑶ 计算全面,自动完成土压力、局部抗拉、整体稳定、外部稳定、位移和沉降的设计或验算,可靠性好。
⑷ 智能化程度高,所有计算过程均自动完成,并全自动生成施工图、计算书,极大的提高了工作效率。
⑸ 本系统具有图文并茂的交互界面、计算书。并有及时的提示指导、帮助用户使用软件。
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 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2.2-2 工程操作界面
2.2.3 编辑原始数据
图2.2-3 数据交互对话框
2.2.4 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”。
2.2.5 计算结果查询
图2.2-4 计算结果查询窗口
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。
2.3 超级土钉计算软件界面特点
1.集中的数据交互窗口,大大提高了参数录入的效率。所有的参数交互界面都在同一窗口中,只须点相应标签进行切换,方便快捷。
2.模拟动态的施工过程,图形窗口及时更新,直观形象。
3.图形输出窗口和文字输出窗口共存,相辅相成,相互说明,设有右键快捷菜单,这些都为查询结果提供了极大的方便。
4.交互参数时,同步提示该参数的意义,方便用户理解。
第三章操作说明
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。
3.3 计算过程说明
3.3.1 土钉墙的计算目标
图3.3-1 设计对话框
利用理正超级土钉支护计算软件可以进行土钉墙设计,也可以进行土钉墙的验算。
当计算目标为设计时,实现如下具体功能:土压力、局部抗拉设计、内部稳定设计、土钉选筋、面层设计、外部稳定验算、生成施工图。
当计算目标为验算时,实现如下具体功能:土压力、局部抗拉验算、内部稳定验算、外部稳定验算。
图3.3-2 验算对话框
位移计算是通过辅助功能菜单实现的。
而其它计算项目是通过单击【计算】按钮,弹出计算项目选项对话框进行选择并计算,如上图所示,只须在相应复选框上单击就可以选择或放弃这一选项。
3.3.2 计算
1.位移计算
操作方法是单击【辅助功能】菜单中的“计算位移—有限元法”选项。计算窗口如图3.3-3所示。
图3.3-3 位移的有限元法
计算深度可以大于“土层信息卡片”中录入的总土层厚度,这时,总土层厚度以下的土的性质取最后一层土的参数。
坡顶计算宽度值应使锚杆、土钉、花管都在其范围内。
剖分宽度决定有限元的大小,并影响计算精度,剖分宽度愈大精度愈低,剖分宽度愈小精度愈高,但计算速度会减慢。
桩、锚杆和花管为组合截面时,其参数要录入折合后的参数。
2.其它项目计算
单击【计算】按钮,弹出如图3.3-1、图3.3-2所示的对话框,选计算项目择并录入相关参数点【开始】按钮开始计算。
当选择自动计算时,将直接得到最终的计算结果(包括图形结果和文字结果)。
当选择详细计算时,程序会根据你设置的计算项目,模拟施工过程中的每一工况进行计算。图3.3-4为局部抗拉的详细设计过程。如果您想跳过这一过程,可直接点【下一步】,并弹出如图3.3-5所示的对话框。
图3.3-4 局部抗拉计算
图3.3-5 内部稳定计算土钉初始值
注意:对于不同的规范,表中输出的结果的意义有所差异,详见技术条件。
系统默认把局部抗拉设计结果作为土钉长度的初始值,用户可以进行其它选项的选择和设置,完成后点【继续】。进入内部稳定设计过程如图3.3-6。
图3.3-6 内部稳定设计
点【下一工况】则顺次往下计算,直到完成所有工况的计算,点【重新计算】可返回第一工况重新开始计算。点【下一步】进入选筋对话框。
选筋对话框如图3.3-7所示,土钉钢筋面积可取计算值,也可在配筋一栏中交互。
图3.3-7 土钉选筋
点【下一步】自动完成其余项目的计算并输出计算结果。你可通过图形窗口和文字窗口进行查询。
3.4 快速查询图形结果
3.4.1 选择输出图形结果
可以同时输出计算简图、局部抗拉图、内部稳定图、施工图和位移图;也可以选择单个图形输出,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。
图3.4 -1 计算结果简图
3.4.2 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3.4-2 查询计算结果简图
3.4.3 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
3.5 计算书的编辑修改
文字结果输出较为完整的计算书,主要包括以下信息:
⑴ 设计项目名称;
⑵ 设计简图;
⑶ 计算条件(录入的各种原始参数);
⑷ 局部抗拉设计(验算);
⑸ 内部稳定设计(验算);
⑹ 土钉选筋结果;
⑺ 土钉墙面层计算结果;
⑻ 外部稳定验算。
文字结果可以使用文字编辑菜单进行编辑,也可以用其它文本编辑器进行编辑。
3.6 关于数据和结果文件
数据和结果文件位于用户设定好的工作目录下。数据文件格式为*.TD,图形文件格式*.DXF,计算书格式为*.RTF。
第四章编制原理
土钉墙是由被加固土体、放置在土中的土钉体和护面板(面层)组成。
图4-1 土钉墙
4.1 《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99
4.1.1 水平荷载标准值
4.1.1.1 水平荷载标准值的两种计算方法
土钉墙水平荷载标准值eajk应按当地可靠经验确定,当无经验时可按下列规定计算(图4.1.1-1):
图4.1.1-1 水平荷载标准值计算图
1.水土合算
(4.1.1-1)
2.水土分算
地下水位以上:
(4.1.1-2)
地下水位以下:
(4.1.1-3)
式中:
σajk——作用于深度zj处的竖向应力标准值(kPa),按4.1.1.2条规定计算;
Kai ——第i层的主动土压力系数,按下式计算;
(4.1.1-4)
φik——三轴试验(当有可靠经验时可采用直接剪切试验)确定的第i层土固结快剪内摩擦角标准值(度);
cik ——三轴试验(当有可靠经验时可采用直接剪切试验)确定的第i层土固结快剪粘聚力标准值(kPa);
zj ——计算点深度(m);
hwa ——基坑外侧水位深度(m)。
注意:当按以上规定计算的基坑开挖面以上水平荷载标准值小于零时,应取零。
4.1.1.2 基坑外侧竖向应力标准值
ajk可按下列规定计算:σ基坑外侧竖向应力标准值
(4.1.1-5)
rkσ1.计算点深度zj自重竖向应力
(4.1.1-6)
(4.1.1-7)
式中:
γmj——深度zj以上土的加权平均天然重度(kN/m3);地下水
位以上取天然重度,地下水位以下取饱和重度;
γj——第j层土的天然重度(kN/m3);地下水位以上取天然重度,地下水位以下取饱和重度;
hj ——第j层土层厚度(m);
zj ——计算点深度(m)。
0k可按下式确定:σ2.当支护结构外侧地面作用满布附加荷载q0时(图4.1.1-2),基坑外侧任意深度竖向应力标准值
(4.1.1-8)
图4.1.1-2 地面均布荷载时附加竖向应力计算图
3.距支护结构b1外侧,地表作用有外荷载
⑴ 1k可按下式确定:σ宽度为b0的条形附加荷载或矩形附加荷载q1时(图4.1.1-3),基坑外侧深度CD范围内的附加竖向应力标准值
① 条形基础
(4.1.1-9)
② 矩形基础
(4.1.1-10)
式中:l——基础底面长度(m)。
图4.1.1-3 局部荷载作用时基坑外侧竖向应力计算图
⑵ 宽度为b0的三角形荷载q1作用时(图4.1.1-4),公式同上。
图4.1.1-4 三角形荷载作用时的竖向应力计算简图
lk可按下式确定:σ4.当距支护结构a外侧,地表以下dn深度处作用有宽度为b的条形附加荷载或矩形附加荷载q1时(图4.1.1-5),基坑外侧深度CD范围内的附加竖向应力标准值
⑴ 条形基础
取计算深度zi处:当zi (4.1.1-11) ⑵ 矩形基础 取计算深度zi处:当zi (4.1.1-12) 式中: l ——基础底面长度; 其它符号见下图: 图4.1.1-5 作用有一定深度的超载 5.放坡的影响时(图4.1.1-6),系统把上一级土坡做为超载按下式来计算。 (4.1.1-13)