邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)演示

xx大學(xué)土木學(xué)院xx級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)支擋結(jié)構(gòu)通用程序研制成果匯報(bào)

xxxx年x月xx日

Xxxxxxxx大學(xué)匯報(bào)提綱

●概述●土壓力理論●重力式擋土墻設(shè)計(jì)及加固理論●懸臂樁簡(jiǎn)化法理論●懸臂式擋土墻設(shè)計(jì)及加固理論●扶壁式擋土墻設(shè)計(jì)及加固理論●源程序及算例一、概述

一、概述

●研究?jī)?nèi)容：

邊坡的穩(wěn)定分析及土壓力分析、計(jì)算；擋土墻類型結(jié)構(gòu)分析及程序編制；同一型式擋土墻的優(yōu)化分析；多種型式同一擋土墻的經(jīng)濟(jì)分析；擋土墻的校核分析；擋土墻加固方案分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一、概述

●設(shè)計(jì)要求：

編制主、被動(dòng)土壓力計(jì)算；剩余下滑力計(jì)算；邊坡安全性分析；常見支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；擋土墻安全性校核；工程量統(tǒng)計(jì)等有關(guān)程序。程序編制時(shí)應(yīng)盡可能優(yōu)化，采用可視性界面輸入數(shù)據(jù)。課題所采用的編制軟件為FortranPowerStation4.0，它是第一個(gè)在Win95/NT操作系統(tǒng)下的32位Fortran語言開發(fā)工具。與以往Fortran77相比，F(xiàn)ortran90有著質(zhì)的飛躍，極大地方便了Fortran程序設(shè)計(jì)者的需要，為課題的研制鋪下了堅(jiān)固的基石。一、概述

●創(chuàng)新之處：

本設(shè)計(jì)程序要求使用范圍廣，可滿足大多數(shù)行業(yè)設(shè)計(jì)要求；本程序?qū)跬翂Φ淖钪饕奢d——土壓力，通過邊坡整體穩(wěn)定分析、淺層順層滑移、主動(dòng)土壓力分析比較，選用最不利荷載，分多種計(jì)算工況分別分析，確定控制設(shè)計(jì)工況，使用使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全可靠；本程序的創(chuàng)新之處在于不僅可以對(duì)擋土墻進(jìn)行校核，而且可以進(jìn)行加固設(shè)計(jì)分析，更具有實(shí)用性。二、土壓力理論

二、土壓力理論

●總述：

本軟件選用合理的主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力計(jì)算模型，研究擋土墻主要荷載；擋土墻截面尺寸的優(yōu)化；擋土墻加固措施的結(jié)構(gòu)分析。在對(duì)邊坡進(jìn)行剛塑理論及墻體主動(dòng)土壓力分析的基礎(chǔ)上，確定擋土墻的土壓力的性質(zhì)、大小、方向；根據(jù)擋土墻的其它及其工作環(huán)境確定計(jì)算工況；根據(jù)擋土墻的高度、受力狀況選用合理結(jié)構(gòu)型式，并進(jìn)行優(yōu)化分析確定最經(jīng)濟(jì)斷面。二、土壓力理論

●庫(kù)侖土壓力理論：

1.擋土墻墻后填土為砂土（僅有內(nèi)摩擦力而無粘力）；2.擋土墻后填土產(chǎn)生主動(dòng)土壓力或被動(dòng)土壓力時(shí)，填土形成滑動(dòng)楔體，其滑裂面為通過墻踵的平面。3.將破裂面上的滑動(dòng)土楔視為剛體。二、土壓力理論

庫(kù)侖主動(dòng)土壓力計(jì)算二、土壓壓力理論論庫(kù)侖被動(dòng)土壓力計(jì)算二、土壓壓力理論論●朗金土土壓力理理論：1.擋土土墻墻背背豎直、、光滑；；2.擋土土墻后填填土表面面水平并并無限延延長(zhǎng)。砂性填土土內(nèi)任意意水平面面與墻背背面均為為主平面面（即平平面上無無剪應(yīng)力力作用）），作用用與兩平平面上的的正應(yīng)力力均為主主應(yīng)力。。二、土壓壓力理論論朗金主動(dòng)動(dòng)土壓力力計(jì)算二、土壓壓力理論論朗金被動(dòng)動(dòng)土壓力力計(jì)算二、土壓壓力理論論楔形體土土壓力計(jì)計(jì)算二、土壓壓力理論論地震作用用下的土土壓力計(jì)計(jì)算二、土壓壓力理論論有地下水時(shí)的土壓力計(jì)算二、土壓力理理論各種車輛（重重車）荷載換換算為均布土層厚度計(jì)算算表三、重力式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論三、重力式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論●重力式擋土土墻簡(jiǎn)介：重力式擋土墻墻是一種常用用的擋土結(jié)構(gòu)構(gòu)，它是以擋擋土墻自身的的重力來保持持擋土墻在水水、土壓力作作用下的穩(wěn)定定。重力式擋擋土墻可用石石砌或混凝土土建成，一般般都做成簡(jiǎn)單單的梯形，它它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單、就地取取材、施工方方便、經(jīng)濟(jì)效效果好的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。由于重力式擋擋土墻靠自重重維持平衡穩(wěn)穩(wěn)定，因此，，體積、重量量都大，在軟軟弱地基上修修建往往受到到承載力的限限制。如果墻墻太高，它耗耗費(fèi)材料就多多，也不經(jīng)濟(jì)濟(jì)。當(dāng)?shù)鼗^較好，擋土墻墻高度不大，，經(jīng)濟(jì)效果明明顯，如墻高高在6m以上上宜采用半重重力式或衡重重式擋土墻更更為經(jīng)濟(jì)。三、重力式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論●類型：墻背仰斜墻墻背背垂直墻墻背背俯斜三、重力式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論實(shí)踐證明：采用朗金理論論計(jì)算Fa，比庫(kù)侖理論論值偏大，對(duì)對(duì)重力式擋土土墻，采用庫(kù)庫(kù)侖理論計(jì)算算Ea較合理理，且經(jīng)濟(jì)。。朗金理論適適于計(jì)算重力力式被動(dòng)土壓壓力。所以在在本程序中重重力式的主動(dòng)動(dòng)土壓力我們們采用庫(kù)侖土土壓力或楔形形體土壓力理理論計(jì)算，而而被動(dòng)土壓力力采用朗金土土壓力理論。。三、重力式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論重力式擋土墻墻計(jì)算簡(jiǎn)圖三、重力式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論抗滑穩(wěn)定安全全系數(shù)抗傾覆穩(wěn)定安安全系數(shù)三、重力式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論基底合力偏心心矩基底應(yīng)力三、重力式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論偏心荷載作用用下，承載力力應(yīng)滿足三、重力式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論●增加擋土墻墻穩(wěn)定性的措措施：改變墻身的胸胸、背坡的坡坡度改變墻身形狀狀擴(kuò)大基礎(chǔ)，加加設(shè)墻趾臺(tái)階階設(shè)傾斜基底三、重力式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論●重力式擋土墻墻的加固：當(dāng)重力式擋土土墻的初始設(shè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不能能滿足抗滑動(dòng)動(dòng)或抗傾覆要要求時(shí)而由于于某種原因不不能改變其尺尺寸，或已建建成的部分擋擋土墻已出現(xiàn)現(xiàn)變形跡象，，可采取一些些常用的措施施對(duì)其進(jìn)行加加固，如樁加固，趾墻加固，錨桿加固等。合理運(yùn)用用這些加固措措施能使擋土土墻大大提高高穩(wěn)定性提高高其承載能力力。三、重力式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論樁加固示意圖圖三、重力式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論樁受力示意圖圖三、重力式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論三、重力式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論樁的最小錨固固深度三、重力式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論趾墻加固示意意圖三、重力式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論錨桿加固示意意圖錨固體長(zhǎng)度三、重力式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論錨桿鋼筋三、重力式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論錨桿穩(wěn)定驗(yàn)算算三、重力式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論錨桿抗拔力四、懸臂樁簡(jiǎn)簡(jiǎn)化法理論四、懸臂樁簡(jiǎn)簡(jiǎn)化法理論概述：抗滑樁是憑藉藉樁與周圍巖巖、土的共同同作用，把滑滑坡推力傳遞遞到穩(wěn)定地層層，即利用穩(wěn)穩(wěn)定地層的錨錨固作用和被被動(dòng)抗力，來來平衡滑坡推推力；樁在滑滑坡中，在一一定程度上改改善了滑坡狀狀態(tài)，促使滑滑坡向穩(wěn)定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化。四、懸臂樁簡(jiǎn)簡(jiǎn)化法理論●懸臂樁簡(jiǎn)化化法簡(jiǎn)介：該法在防治邊邊坡工程實(shí)踐踐中常采用。。其要點(diǎn)是，，滑動(dòng)面以上上（受荷段））樁的計(jì)算與與懸臂樁法完完全一樣。不不同的是，簡(jiǎn)簡(jiǎn)化了滑動(dòng)面面以下（錨固固段）的計(jì)算算：采用地層層的側(cè)壁容許許應(yīng)力作為控控制值，求出出樁的最小錨錨固深度后，，再根據(jù)樁的的側(cè)壁應(yīng)力圖圖計(jì)算樁的內(nèi)內(nèi)力。方法分分析直觀，計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)便。四、懸臂樁簡(jiǎn)簡(jiǎn)化法理論●基本假定：：1.同地層相相比較，假定定樁為剛性的的；2.忽略樁與與周圍巖土間間的摩擦力、、粘結(jié)力；3.錨固段地地層的側(cè)壁應(yīng)應(yīng)力成直線變變化。其中：：滑動(dòng)面和樁樁底地層的側(cè)側(cè)壁應(yīng)力發(fā)揮揮一致，并等等于側(cè)壁的容容許應(yīng)力；滑滑動(dòng)面以下一一定深度范圍圍內(nèi)的側(cè)壁應(yīng)應(yīng)力假定相同同，并設(shè)此等等壓段內(nèi)應(yīng)力力之和等于受受荷段荷載。四、懸臂樁簡(jiǎn)簡(jiǎn)化法理論抗滑樁計(jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖四、懸臂樁簡(jiǎn)簡(jiǎn)化法理論四、懸臂樁簡(jiǎn)簡(jiǎn)化法理論樁的最小錨固固深度五、懸臂式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論五、懸臂式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論●懸臂式擋土土墻簡(jiǎn)介：懸臂式擋土墻墻用鋼筋混凝凝土建造而成成，其墻身較較薄，結(jié)構(gòu)輕輕巧。它由立立壁、墻趾懸懸臂和墻踵懸懸臂三個(gè)懸臂臂梁組成。墻墻的穩(wěn)定主要要依靠墻踵懸懸臂以上的土土重，而墻體體內(nèi)所產(chǎn)生的的拉應(yīng)力則由由鋼筋承擔(dān)。。因此，這類類擋土墻的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是能充分分利用鋼筋混混凝土的受力力性能，墻體體的截面尺寸寸較小，可以以承受較大的的土壓力，使使用于重要工工程中墻高H＞5m，地基基土質(zhì)較差，，同時(shí)當(dāng)?shù)赜杏腥狈κ系鹊惹闆r。在市市政工程和廠廠礦貯庫(kù)中廣廣泛應(yīng)用這種種型式的擋土土墻。五、懸臂式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論●墻身截面尺尺寸的擬定：：根據(jù)構(gòu)造要求求，初步擬定定出試算的墻墻身截面尺寸寸：墻高是根根據(jù)工程需要要確定的；墻墻頂寬可選用用（15～25）cm。。墻背取豎直直面，墻面取取（1:0.02～1:0.05））的斜度的傾傾斜面，而定定出立板的截截面尺寸。底板在與立板板相接處厚度度為（1/12～1/10）H，而墻趾板及及墻踵板端部部厚度不小于于（20～30）cm；；其寬度B可近似?。?.6～0.8）H，當(dāng)?shù)叵滤晃桓呋蜍浫醯氐鼗鶗r(shí)，B值應(yīng)增大。墻墻踵板、墻趾趾板的具體長(zhǎng)長(zhǎng)度由全墻的的穩(wěn)定條件試試算確定。五、懸臂式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論●墻身內(nèi)力及及配筋計(jì)算：：擋土墻的墻身身按下端嵌固固在基礎(chǔ)板中中的懸臂梁進(jìn)進(jìn)行計(jì)算，每每延米的設(shè)計(jì)計(jì)彎矩值為M=ro(rG·Fa1·H/3+rQ·Fa2·H/2)受力鋼筋的數(shù)數(shù)量確定，可可按下列配筋筋公式計(jì)算As=M/(rs·fy·h0)五、懸臂式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論●地基承載力力驗(yàn)算：墻身截面尺寸寸及配筋確定定后，可假定定基礎(chǔ)底板截截面尺寸，設(shè)設(shè)地板寬度為為b，墻趾寬度為為b1，墻踵板寬度度為b2及底板厚度為為b3，并設(shè)墻身自自重G1、基礎(chǔ)板自重重G2、墻踵板在寬寬度b2內(nèi)的土重G3、墻面的活荷荷載G4、土的側(cè)壓力力Fa11及Fa21，則e=b/2-[(G1x1+G2x2+G3x3+G4x4)-Fa11·H/3-Fa21·H/2]/(G1+G2+G3+G4)由e值可求得P值，即可進(jìn)行行地基承載力力驗(yàn)算。五、懸臂式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論懸臂式擋土墻墻側(cè)壓力計(jì)算算簡(jiǎn)圖五、懸臂式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論●懸臂式擋土土墻設(shè)計(jì)：懸臂式擋土墻墻設(shè)計(jì)，分為為墻身截面尺尺寸擬定及鋼鋼筋混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部部分。確定墻墻身的斷面尺尺寸，是通過過試算法進(jìn)行行的。其作法法是先擬定截截面的尺寸，，計(jì)算作用其其上的土壓力力，通過全部部穩(wěn)定驗(yàn)算來來確定墻踵板板和墻趾板的的長(zhǎng)度。鋼筋混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，則則是對(duì)已確定定的墻身截面面尺寸，進(jìn)行行內(nèi)力計(jì)算和和設(shè)計(jì)鋼筋。。在配筋設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)，可能會(huì)會(huì)調(diào)整截面尺尺寸，特別是是墻身的厚度度。一般情況況下這種墻身身厚度的調(diào)整整對(duì)整體穩(wěn)定定影響不大，，可不再進(jìn)行行全墻的穩(wěn)定定驗(yàn)算。五、懸臂式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論懸臂式擋土墻墻穩(wěn)定性驗(yàn)算算計(jì)算簡(jiǎn)圖五、懸臂式擋擋土墻設(shè)計(jì)及及加固理論抗滑穩(wěn)定安全全系數(shù)抗傾覆穩(wěn)定安安全系數(shù)Ki=(G1x1+G2x2+G3x3+G4x4)/(Fa11·H^/3+Fa21·H^/2)≥1.5Ks=(G1+G2+G3+G4)·u/(Fa11+Fa21)≥1.3五、懸臂臂式擋土土墻設(shè)計(jì)計(jì)及加固固理論提高穩(wěn)定定性的措措施:1.減少少土的側(cè)側(cè)壓力2.增加加墻踵的的懸臂長(zhǎng)長(zhǎng)度3.提高高基礎(chǔ)抗抗滑能力力●懸臂式式擋土墻墻的錨桿桿加固設(shè)設(shè)計(jì)：懸臂式支支擋結(jié)構(gòu)構(gòu)的穩(wěn)定定加固措措施是采采用錨桿桿加固。。錨桿是是一種新新型的受受拉構(gòu)件件，它的的一端與與工程結(jié)結(jié)構(gòu)或擋擋土墻聯(lián)聯(lián)結(jié)，對(duì)對(duì)于本程程序是與與擋土墻墻聯(lián)結(jié)，，另一端端錨固在在地基的的土層或或巖層中中，以承承受結(jié)構(gòu)構(gòu)物的上上托力、、拉拔力力、傾側(cè)側(cè)力或擋擋土墻的的土壓力力、水壓壓力，它它利用土土層的的的錨固力力維持結(jié)結(jié)構(gòu)物的的穩(wěn)定。。五、懸臂臂式擋土土墻設(shè)計(jì)計(jì)及加固固理論五、懸臂臂式擋土土墻設(shè)計(jì)計(jì)及加固固理論懸臂式擋土墻錨桿加固設(shè)計(jì)五、懸臂臂式擋土土墻設(shè)計(jì)計(jì)及加固固理論●懸臂式式擋土墻墻的錨桿桿布置規(guī)規(guī)定：1.錨桿桿上覆地地層厚不不應(yīng)小于于4.0m,以以避免車車輛行駛駛等反復(fù)復(fù)荷載的的影響，，也為了了不致由由于采用用較高注注漿壓力力面而使使上浮土土隆起，，對(duì)于懸懸臂式和和扶壁式式擋土墻墻一般設(shè)設(shè)在離墻墻底1/3處，，視具體體情況而而定。2.錨桿桿間距大大，增大大錨桿承承載力，，間距過過小易產(chǎn)產(chǎn)生群錨錨效應(yīng)，，同時(shí)間間距與擋擋土墻的的間距有有關(guān)，一一般在1.5m到4.0m之之間。3.錨桿桿傾角是是錨桿與與水平線線的夾角角，它與與施工機(jī)機(jī)械性能能和土層層土質(zhì)有有關(guān)系，，一般錨錨桿的傾傾角不小小于13度，不不大于45度，，以15度到35度之之間為好好。此外外，在可可能的條條件下，，錨桿錨錨固體應(yīng)應(yīng)固定于于較好的的地層中中。五、懸臂臂式擋土土墻設(shè)計(jì)計(jì)及加固固理論●懸臂式式擋土墻墻的錨桿桿結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)步驟驟：錨固體長(zhǎng)長(zhǎng)度的計(jì)計(jì)算：錨固體自自由長(zhǎng)度度的計(jì)算算：五、懸臂臂式擋土土墻設(shè)計(jì)計(jì)及加固固理論●懸臂式式擋土墻墻的錨桿桿結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)步驟驟：錨桿鋼筋筋的計(jì)算算：五、懸臂臂式擋土土墻設(shè)計(jì)計(jì)及加固固理論●懸臂式式擋土墻墻的錨桿桿結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)步驟驟：錨桿整體體穩(wěn)定計(jì)計(jì)算：六、扶壁壁式擋土土墻設(shè)計(jì)計(jì)及加固固理論六、扶壁壁式擋土土墻設(shè)計(jì)計(jì)及加固固理論●扶壁式式擋土墻墻簡(jiǎn)介：：在墻高大大于8m的情況況下，如如果采用用懸臂式式擋土墻墻，會(huì)使使墻身彎彎矩變大大、厚度度增加、、配筋多多而不經(jīng)經(jīng)濟(jì)。為為了增強(qiáng)強(qiáng)懸臂式式擋土墻墻墻身的的抗彎性性能，常常采用扶扶壁式擋擋土墻，，即沿墻墻的長(zhǎng)度度方向每每隔(1/3～～1/2)H(H為墻高)做一道道扶壁。。一般扶扶壁式擋擋土墻高高在9～～10m左右。。扶壁式式擋土墻墻由立板板、底板板及扶壁壁三部分分組成。。六、扶壁壁式擋土土墻設(shè)計(jì)計(jì)及加固固理論扶壁式擋土墻計(jì)算簡(jiǎn)圖六、扶壁壁式擋土土墻設(shè)計(jì)計(jì)及加固固理論●立板的的內(nèi)力計(jì)計(jì)算：立板實(shí)為為三邊固固定，一一邊自由由的雙向向板。作作用于其其上的荷荷載為水水平方向向上的土土壓力和和水壓力力。計(jì)算算時(shí)，可可將立板板劃分為為上、下下兩部分分，在離離底板頂頂面1.5l1（l1為兩扶壁壁之間凈凈距）高高度以下下的立板板，可視視為三邊邊固定一一邊自由由的雙向向板；而而以上部部分則可可視為沿沿高度將將其劃分分為單位位高的水水平板帶帶，以扶扶壁為支支座，按按水平單單向連續(xù)續(xù)梁計(jì)算算。作用用其上的的均布荷荷載為水水平方向向土壓力力的平均均值?？缰袕澗鼐豈中=pil12/20在扶壁處處的端部部固端彎彎矩M端=pil12/12六、扶壁壁式擋土土墻設(shè)計(jì)計(jì)及加固固理論擋土墻壁背立面圖六、扶壁壁式擋土土墻設(shè)計(jì)計(jì)及加固固理論●墻趾板板的內(nèi)力力計(jì)算：：作用在墻墻趾上的的力有基基底反力力、突出出墻趾部部分的自自重及其其上土體體重量，，墻趾截截面上的的彎矩M1為：M1=P1b12/2+[(Pmax-P1)b1/2]··(2b1/3)-MaM1=(2Pmax+P1)b12/6-Ma由于墻趾趾板自重重很小，，其上土土體重量量在使用用過程中中有可能能被移走走，因而而一般可可忽略這這兩項(xiàng)的的作用，，也即Ma=0。上上式可寫寫為M1=(2Pmax+P1)b12/6六、扶壁壁式擋土土墻設(shè)計(jì)計(jì)及加固固理論●墻踵板板的內(nèi)力力計(jì)算：：墻踵板凈凈寬l2與扶壁凈凈距l(xiāng)1之比l2/l1≤1.5時(shí)，按按三邊固固定，一一邊自由由的雙向向板計(jì)算算。其荷荷載為梯梯形分布布。若l2/l1≥1.5，則自自立板銜銜接處起起至離立立板1.5l1的墻踵部部分，仍仍可按三三邊固定定、一邊邊自由的的雙向板板計(jì)算；；對(duì)其以以外部分分，則應(yīng)應(yīng)按單向向連續(xù)板板計(jì)算。。為簡(jiǎn)化化計(jì)算，，這些板板帶上也也可近似似地取荷荷載平均均值作為為均布荷荷載計(jì)算算。六、扶壁式擋土墻墻設(shè)計(jì)及加固理論論●扶壁的內(nèi)力計(jì)算算：扶壁與立板形成共共同作用的整體結(jié)結(jié)構(gòu)，可按“T””型截面的高度和和翼緣板厚度均可可沿墻高變化。墻墻身自重及扶壁的的寬度上的土柱重重量，常略去不計(jì)計(jì)。因其作用產(chǎn)生生的壓力遠(yuǎn)小于水水平力作用引起的的彎矩。故一般不不按偏心受壓構(gòu)件件計(jì)算，而是按受受彎構(gòu)件計(jì)算。六、扶壁式擋土墻