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(2012-10-11 15:03:41)
标签：
库伦计算公路路基手册锚杆地基文化 |
分类： 路基路面 |
软件操作技巧及常见问题
边坡
一：操作培训
1．5.0版新增内容的演示；（详见“岩土5.0版增加及修改内容”相关条目）
2．复杂边坡形状------从AUTOCAD读入图形或从渗流软件接入图形；
3．一些常被忽视的软件细节问题
辅助功能（镜像、读入dxf图、读渗流数据、图上改数）
快速录入锚杆或土工布
剩余下滑力时，可以弧形滑面
水下C、Φ要注意给值
抗剪指标可以给τ值
4．挡墙的整体稳定采用边坡计算的方法。
5．搜索中常见问题
（1）
（2）
（3）
二：常见问题问答
1．
答：软件是按照《公路工程抗震设计规范》JTJ004-89，P18第3.1.5条规定计算的。
2．
答：两种，分别为近似方法计算、渗流方法计算。
前者认为孔隙水压力等于静水压力，是一种近似方法；
后者是精确计算孔隙水压力。需要通过读入渗流软件计算结果才能实现。
3．
答：软件要求输入锚杆抗拉力、锚杆总长、锚固段长度、锚固段周长、粘结强度等参
数，当锚杆穿过圆弧滑动面时，则锚杆的有效作用力=min{锚杆抗拔力、锚杆抗拉力}
锚杆抗拔力=圆弧滑动面外锚杆锚固段长度*锚固段周长*粘结强度
锚杆抗拉力=锚杆抗拉力
4．
答：软件是先用交互的抗拉力除以水平间距，得出单位宽度的抗拉力，以单位宽度的抗拉力带入计算。
如果土工布时满铺的，水平间距要输入1，抗拉力输入单位宽度土工布的抗拉力。
5．
答：此现象主要发生在边坡坡面部分为无粘性土的情况。
（2）在建模时，把坡地表层加一个薄区域，模拟面层处理
（3）用“给定圆弧出入口范围搜索危险滑面”方法计算
软基
一：操作培训
1．5.0版新增内容的演示；（详见“岩土5.0版增加及修改内容”相关条目）
（1）竖向排水体的分区设置；
2．四个模块的应用范围和区别
堤坝考虑坡线不同，有注水期工况，以及水位信息、镜像的功能
复杂考虑多钻孔，各土层的排水性、处置措施位置的灵活
3．
不同方法要输入不同的值
竖向固结系数、水平固结系数一定要输值，
孔隙比一定要输，如果有的土没有孔隙比，就用压缩模量法，压缩模量一般都有
不要输入厚度为0的土层
4．一些常被忽视的软件细节功能
固结度输出点可以定位
沉降输出点距中线距离
是否输出地基各点固结度图
地基土层地面是否排水层
计算地基沉降时，考虑沉降引起的增高
水下C、Φ值
5．超载的输入方法（坡线上有台阶，台阶上要加荷载的方法）
6．有较长反压护道时易出错误（例题说明：安全系数搜索问题）
7．
二：常见问题问答
1．
答：软件定义的粒料桩是指有排水功能的桩，凡是有排水功能的桩，都可以用粒料桩模拟。同样，软件定义的加固土桩是指没有排水功能的桩，该种桩不能加快固结，因此凡是没有排水功能的桩，都可以用加固土桩模拟。
2．
答：在地下水一项输入负值，该值在竣工的稳定计算不起作用。
3．
答：基本参数表中“竣工后左、右侧水位”相对高、低关系变化时，采用“自动变换浸润线段高度正负”，可保证水位线的合理渐变关系。避免水位重复录入的麻烦。
4．
答：关键在于参数二中的一项“计算时考虑地基沉降引起的增高”。如果选择“考虑”，则认为在发生沉降后要补足原标高，这样加竖向排水板使固结加快，在竣工时为补足原标高所用填料多于不用排水板的情况，故附加应力有变化。如果选择“不考虑”，则两者无变化。
5．
是什么原因？
答：原因是地基土层厚度输入的不够。
6．
答：“排水体当量直径”取公路软基规范35页 ，此折减系数直接乘在该直径上。
7．
答：首先在勘察软件中，完成数据录入，计算完成各种成果表及表格成果入库即可。并将在工程勘察软件安装路径下该工程备份目录下的“其他”文件夹中会找到一个“计算接口”的文本文件。在软基中辅助功能找到读入理正GICAD数据即可。
8．
答：对于非常软弱的土， 与 比较接近。当固结度较小时，会出现 ＜ 。这时，有效固结应力法计算出安全系数比总应力法计算出的安全系数更小，这种情况下可用这个选项转化成总应力法计算。
9．
答：反映桩和土分担上部力的比值的参数，一般取3~6，桩分担的越多，此值越大。
抗滑桩
一：操作培训
1．5.0版新增内容的演示；（详见“岩土5.0版增加及修改内容”相关条目）
抗滑桩增加了锚杆（索）设计功能，并可以考虑预加力。
2．抗滑桩软件使用方法和顺序
先用滑坡推力算出滑坡的剩余下滑力，再代到抗滑桩中计算。
3．桩所受剩余下滑力和土压力计算；
4．桩底支撑条件的取法
5．初始弹性系数的取法
二：常见问题问答
1．
A1=
h1·m1
h---桩前上部覆土厚度
h1---桩后上部覆土厚度
m1------上部覆土的水平抗力系数的比例系数,由用户根据经验或试验获得，如无经
验，可用《建筑基坑支护技术规程》中的公式计算：
2．
答：在渗流场范围内的滑体，要考虑动水压力，计算参见抗滑桩帮助公式5.1-9、5.1-11
3．
4．
式中 A -------锚杆的截面面积；
ES ------杆体弹性模量；
EC------锚固体组合弹性模量；
AC------锚固体截面面积；
Lf------锚杆自由段长度；
La------锚杆锚固段长度；
θ------锚杆水平倾角。
挡土墙
一：操作培训
1．新版修改内容
B．修改了按路基手册方法确定土压力分布图，当坡线角度大于第一破裂面角度时，会出现不合理现象的问题。(如果坡线角度大于第一破裂面角度，过坡线点作第一破裂面的平行线，与第二破裂面所在线的交点，有可能反而往上跑)；
C．对采用公路标准的挡土墙部分主要计算内容，依据《公路路基设计规范》JTG D30-2004相应规定进行了改造；
D．对重力、半重力、垂直预应力、悬臂、扶壁、桩板、锚杆和锚定板挡墙，增加了朗肯和静止土压力的计算；
E．修改了悬臂和扶壁里一些斜钢筋的配筋计算，对于斜钢筋根据倾斜角度扩大了计算配筋面积；
F．增加了是否控制裂缝的选项；
G．增加了悬臂和扶壁式挡土墙的施工图。
2．细节部分意义解释
防滑凸榫被动土压力修正系数
坡面起点是否低于墙顶
坡面起始距离
3．计算中的一些注意事项
挡墙有埋深处理办法
墙后填土C、Φ交互注意事项（例题说明：锚杆式）
坡线交互不要太陡，能不交互台阶就不交互，可简化成斜坡（例题说明：重力式）
坡线交互最上面最好有一个平台，以便使破裂面和坡面有交点
二：常见问题问答
1．
答：用于挡墙截面验算，反应圬工间的摩阻力大小。取值与圬工种类有关，一般采用0.4（主要组合）~0.5（附加组合），该值取自《公路设计手册》第603页。
2．
答：整体稳定验算时滑移面所在地基土的粘聚力，由地勘报告得到。
3．
答：用于土压力计算。影响土压力大小及作用方向。取值由墙背粗糙程度和填料性质及排水条件决定，无试验资料时，参见相关资料《公路路基手册》591页，具体内容如下：
4．
答：用于滑移稳定验算。
无试验资料时，参见相关资料《公路路基手册》，592页表3-3-2
|
基底类别 |
摩擦系数 |
基底类别 |
摩擦系数 |
|
|
粘性土 |
软塑状态（0.5≤IL＜1） |
0.25 |
砾（卵）石类土 |
0.40~0.50 |
|
硬塑状态（0≤IL＜0.5） |
0.25~0.30 |
软质岩石 |
0.40~0.60 |
|
|
半坚硬状态（IL＜0） |
0.30~0.40 |
表面粗糙的硬质岩石 |
0.60~0.70 |
|
|
砂 |
0.40 |
|
|
|
5．
|
地基类别 |
浮力系数 |
地基类别 |
浮力系数 |
|
密实潮湿的粘土或亚粘土 |
0.7~0.8 |
均质而透水性小的岩石 |
0.35 |
|
含水饱和的的亚粘土或亚粘土 |
0.85~0.9 |
裂缝不严重的岩石 |
0.35~0.50 |
|
细砂、中砂及砾砂 |
0.9~0.95 |
裂缝严重的岩石 |
0.75~0.95 |
6．
答：用于防滑凸榫前的被动土压力计算，影响滑移稳定验算；从勘察报告中取得。
7． “圬工材料抗力分项系数” 意义，如何取值？
答：按《公路路基设计规范》JTG D30-2004，采用极限状态法验算挡墙构件正截面强度和稳定时用材料抗力分项系数，取值参见《公路路基设计规范》表5.4.4-1。
|
圬工种类 |
受力情况 |
|
|
受压 |
受弯、剪、拉 |
|
|
石料 |
1.85 |
2.31 |
|
片石砌体、片石混凝土砌体 |
2.31 |
2.31 |
|
块石、粗料石、混凝土预制块、砖砌体 |
1.92 |
2.31 |
|
混凝土 |
1.54 |
2.31 |
8．
|
地基土名称 |
摩擦系数 |
地基土名称 |
摩擦系数 |
地基土名称 |
摩擦系数 |
|
松散的干砂性土 |
0.58~0.70 |
干的粘性土 |
0.84~1.00 |
湿的砾石（小卵石） |
0.58 |
|
湿润的砂性土 |
0.62~0.84 |
湿的粘性土 |
0.36~0.58 |
干而密实的淤泥 |
0.84~1.20 |
|
饱和的砂性土 |
0.36~0.47 |
干的砾石（小卵石） |
0.70~0.84 |
湿润的淤泥 |
0.36~0.47 |
答：用于倾斜基底时土的抗滑移计算。参见《公路路基手册》P593表3-3-3。见下表。
9．
答：取不产生土压力的硬土地面。当挡土墙后有岩石时，地面横坡角度通常为岩石的
坡度，一般土压力只考虑岩石以上的那部分土压力，也可根据经验来给。如挡土墙后为土，地面横坡角度一般根据经验来给，如无经验，可给0（土压力最大）。
10．
答：浸水挡墙验算时，水压力的影响主要表现在两个方面：首先，用库伦理论计算土
压力时破坏楔体要考虑水压力的作用。计算破坏楔体时，有水的情况和无水的情况时计算原理是一样的，只是浸水部分土体采用浮重度。
11．
答：弯矩结果是标准值。在进行配筋计算时，弯矩自动乘荷载分项系数得到设计值。
12．
答：假定土层平行，未出现第二破裂面的情况下，分别求出每一层的土压力及其作用点
高度，最后求其合力及作用点高度，由于计算理论上的限制，须注意多层土计算要求各个土层的土性基本接近，否则计算误差将增大。当出现第二破裂面时，软件采用按土层厚度加权平均的方式计算破裂角和土压力。也就是将土层的各种参数按厚度加权平均，然后再按匀质土计算主动土压力。
13．
答：用于车辆荷载换算。车辆荷载换算公式 ，其中“挡土墙的计算长度L”由挡墙分段长度计算得到；分段长度取值，为施工缝之间的长度。
14．
答：由于单层土的土压力调整系数是内设的，因此只能用多层土来输入。选多层土，在土层中只输入一层土，将土层厚度输成该层土的实际厚度，并输入土压力调整系数即可。
15．
答：可考虑作用在挡土墙上的集中荷载，作用点的位置坐标x,y的原点为墙的左上角点，作用角度取值范围为0~360度，顺时针方向为正方向，注意外力必须作用在墙体上。
16．
答：涉及参数：
砂浆强度等级、石料强度、材料抗压极限强度、圬工材料抗力分项系数
容许应力法：满足条件是“计算应力<=允许应力”。其中允许压应力是根据砂浆强度等
级、石料强度查表得出的，用户不能干预。查的是《公路路基手册》604页表3-3-21，由于该表石料强度只有25、30、40、50这4种，所以软件只有这4个选项。
极限状态法：满足条件是一个方程
“ ”-----（《公路路基设计规范》38页公式5.4.4-2），
其中需要材料抗压极限强度、圬工材料抗力分项系数，材料抗压极限强度从新的砌体规范中可查到。
17．
答：这些值可参照《铁路路基支挡结构设计规范TB10025-2001》第6页表3.1.3-1取值
|
|
应力种类 |
压应力 |
剪应力 |
|||
|
|
砌体种类 |
片石砌体 |
块石砌体 |
粗料石砌体 |
平缝 |
错缝 |
|
水泥砂浆强度等级 |
|
|
|
|
|
|
|
M5 |
0.8 |
--- |
--- |
--- |
--- |
|
|
M10 |
1.3 |
2.0 |
3.4 |
0.16 |
0.24 |
|
|
M20 |
1.8 |
2.4 |
3.7 |
0.23 |
0.34 |
|
注：1。表列水泥砂浆强度等级之间的石砌体的容许应力可用内插法确定。
2．
3．
18．
答：可参照《铁路路基支挡结构设计规范TB10025-2001》第7页表3.1.3-2取值
|
应力种类 |
砼强度等级 |
||||
|
C30 |
C25 |
C20 |
C15 |
C10 |
|
|
弯曲拉应力 |
0.55 |
0.50 |
0.43 |
0.36 |
0.28 |
|
纯剪应力 |
1.1 |
0.99 |
0.86 |
0.71 |
0.56 |
渗流
一：操作培训
1．从AUTOCAD读入图形。（同边坡）
2．操作注意要点
（1）。简化设计图形的原则；（地基部分要输到不透水层）
（2）。边界条件的输入；（利用例题）
（3）。做流量计算的方向问题；
（4）。非稳定流时间增量问题
二：常见问题问答
1．
答：本系统采用非饱和土理论计算渗流，因此在浸润线以上的土体中仍有流量发生，故不同截面计算的流量不同。一般设在偏近上游水位处。
2．
答：因为只有水位线与坡面线相交时，水位线才能显示出来。
若要交互水位低于堤坝外侧的坡面线时，处理方法有下列两种：
1）
2）
弹性地基梁
一：常见问题问答
1．
弹性地基梁（梁与地基共同作用）中的文克尔模型是把梁和地基分别考虑，先分别求出地基和梁的平衡方程，再通过梁节点竖向位移和地基沉降相等，可以求得梁与地基共同作用方程计算。
基坑支护
一：操作培训
1．锚杆总长和锚固段长度与计算结果的关系。
2．单元计算如何模拟地下室结构施工过程？
3． “内侧水位是否随开挖面变化”什么意思？
4．土钉中“搜索最不利滑裂面是否考虑加筋”是何意思？
5．土钉中“与锚固体摩擦阻力”和“与土钉摩擦阻力”有何区别？怎么交互？
6．土钉中基坑底面以下的截止计算深度什么意思？怎么取？
二：常见问题问答
1．
答：划分成不同计算单元即可。
2．
答：造成这一现象的原因有以下五点：
（1）4.3版的验算过程中没有考虑土钉本身的抗拉强度，而5.1版中是考虑了。所以如果该工程正好是由这一条件为控制，所算结果自然不同，如要对比两个版本的计算结果，应该把5.1版钢筋直径加到足够大；
（2）4.3版土条宽度是软件内部设定的，不能交互，而这一设定值是0.5，所以如要对比两个版本的计算结果，应把5.1版中土条宽度也设成0.5；
（3）4.3版只用了全量法，所以如要对比两个版本的计算结果，5.1版中也应用全量法；
（4）4.3版没有考虑“搜索最不利滑面是否考虑加筋”，所以如要对比两个版本的计算结果，在5.1版中该选项应该选否；
（5） 由于新规范中调整了钢筋的抗拉强度，这也是原因之一。
3．
答：没有影响。锚杆只在单元计算里起作用。如要在整体计算中起作用，要在建模时在锚杆的位置加弹性支撑。
4．
答：根据C、Φ值换算出被动土压力调整系数，在其他规范算法中输入此系数。
5．
答：通常是当超载距坑边距离较大时，通常为距排桩1倍桩长以外的超载，由于应力的传递影响不到桩，所以对排桩内力没有影响。
6．
答：有四种方法：
（1）
（2）
（3）
（4）
7．
答：水平刚度系数kT计算公式：（基坑支护技术规程附录C）
式中：
|
kT |
—— |
支撑结构水平刚度系数； |
|
|
—— |
与支撑松弛有关的系数，取0.8～1.0； |
|
E |
—— |
支撑构件材料的弹性模量（N/mm2）； |
|
A |
—— |
支撑构件断面面积（m2）； |
|
L |
—— |
支撑构件的受压计算长度（m）； |
|
s |
—— |
支撑的水平间距（m）； |
|
sa |
—— |
计算宽度（m）， |
特别说明：
（1）
（2）
（3）
8．
答：说明书104页公式5.1.1-1显示，
内力设计值只乘荷载分项系数，在配筋时会乘重要性系数。
9．
答： 采用近似计算；
冠梁侧向刚度估算简图：
冠梁侧向刚度估算公式：
式中：
|
K |
—— |
冠梁刚度估算值（MN/m）； |
|
a |
—— |
桩、墙位置（m）；一般取L长度的一半（最不利位置）。 |
|
L |
—— |
冠梁长度（m）；如有内支撑，取内支撑间距；如无内支撑，取该边基坑边长。 |
|
EI |
—— |
冠梁截面刚度（MN.m2）；其中I表示截面对Z轴的惯性矩。 |
10．
的土压力对应不上？二者区别是什么？
（2）“位移内力工况图”中的土压力是合力的曲线表示，“查看土压力”中的土压力是真正显示的土压力。
11．
答：说明书131页写明，是用“支护结构底部滑裂面深度内土的加权摩擦角”，所以如果时多层土时，Φ不等于任何一层土的Φ，如果是单层土，就是交互的Φ。
岩土5.0版增加及修改内容
一、边坡稳定
1． 新增功能：
1）圆弧法计算过程图形显示设置；
图形可视化搜索演示（例题：图形搜索可视化.WD3）
2）圆弧法、折线法土条信息图形显示；
3）高级版中简图增加了随鼠标移动的查询提示、交互功能；
4）. 增加了圆弧滑面数据自动转化成剩余下滑力的滑面数据的功能。
2．新增计算：高级版中增加了折线形滑裂面的稳定计算
1）只在通用及碾压土石坝2001规范中考虑；
2）提供摩根斯顿、简化Bishop和简化JianBu法
3）可考虑地震力、荷载及筋带力；
4）采用随机搜索：新的搜索方法，局部搜索结合自动搜索最危险滑裂面；
解决软弱下卧层问题，例题：折线法搜索最不利滑面-摩根斯顿.WD3
5）搜索结果返回应用：指定搜索不利位置到剩余下滑力滑面，进行剩余下滑力计算
6）信息保存：rtf：便于文档管理
3．修改内容
1）px分力的修改计算：
通用条分法和规范方法改为一致；
4.5版计算公式：
5.0版改为：水平压力进行力臂的折减，并只作为下滑力考虑；
2）修改了边坡读取渗流浸润线无法读取多段的问题；
二．软土地基
1． 新增功能：
1）
2）
3）竖向排水体增加了分区设置的功能；仅适用复杂路堤、堤坝
4.5版界面
2．新增计算：
1）增加超载不能加在坡顶外，只能加在坡顶才能起作用的问题；
2）增加了工后基准期、工后残余和最终沉降的沉降盆曲线：不影响计算结果，增加输出内容。（5.0版内容会详细讲解）
4.5版界面
3）筋带的布置增加了指定筋带宽度和指定筋带范围的功能；仅适用复杂路堤、堤坝
（5.0版内容会详细讲解）下图是4.5版界面
4）增加超载预压对任意时刻主固结沉降的影响；
5）增加超载预压对水平固结的影响；
三．抗滑桩
1）桩内力和位移考虑锚杆（索）预加力的影响：（5.0版内容会详细讲解）
4.5版界面
2）增加了锚杆（索）设计：锚杆刚度、强度、自由段、锚固段长度计算；可以考虑预加力、土层或岩石。
3）土层参数中增加了被动土压力调整系数；
4）土反力输出曲线增加了被动土压力限值曲线，以供对比参考。
四．岩质边坡
1）增加了赤平投影模块；
2）复杂模块增加考虑结构面水位的选项：
五．挡土墙
1）增加了挡土墙墙趾、墙踵处地基承载力的提高系数。
2）.墙底凸榫的强度验算。
附录1
边界条件交互例题一：（稳定渗流）
已知条件：
上游水位6米，下游水位没有，按地下水位计算，为-2米。
|
图1-2 |
面边界条件输入
|
始点编号 |
末点编号 |
类型 |
随时间变化 |
始端取值 |
末端取值 |
|
1 |
7 |
已知水头 |
不随时间变化 |
6 |
6 |
|
7 |
0 |
已知水头 |
不随时间变化 |
6 |
6 |
|
0 |
-4 |
已知水头 |
不随时间变化 |
6 |
6 |
|
-2 |
-3 |
可能浸出面 |
-- |
-- |
-- |
|
-3 |
6 |
可能浸出面 |
-- |
-- |
-- |
|
6 |
-5 |
可能浸出面 |
-- |
-- |
-- |
|
-5 |
10 |
已知水头 |
不随时间变化 |
-2 |
-2 |
边界条件交互例题二：（水位下降）
已知条件：
上游高水位6米，上游低水位3米，下游没水位，按地下水位计算，为-2米。
面边界条件输入
|
始点编号 |
末点编号 |
类型 |
随时间变化 |
始端取值 |
末端取值 |
|
1 |
7 |
已知水头 |
随时间变化 |
6 |
6 |
|
7 |
0 |
已知水头 |
随时间变化 |
6 |
6 |
|
0 |
-6 |
已知水头 |
随时间变化 |
6 |
6 |
|
-6 |
-4 |
已知水头 |
随时间变化 |
6 |
6 |
|
-2 |
-3 |
可能浸出面 |
-- |
-- |
-- |
|
-3 |
6 |
可能浸出面 |
-- |
-- |
-- |
|
6 |
-5 |
可能浸出面 |
-- |
-- |
-- |
|
-5 |
10 |
已知水头 |
不随时间变化 |
-2 |
-2 |
边界条件交互例题三：（水位上升）
已知条件：
上游高水位6米，上游低水位3米，下游没水位，按地下水位计算，为-2米。
面边界条件输入
|
始点编号 |
末点编号 |
类型 |
随时间变化 |
始端取值 |
末端取值 |
|
1 |
7 |
已知水头 |
随时间变化 |
3 |
3 |
|
7 |
0 |
已知水头 |
随时间变化 |
3 |
3 |
|
0 |
-6 |
已知水头 |
随时间变化 |
3 |
3 |
|
-6 |
-4 |
已知水头 |
随时间变化 |
3 |
6 |
|
-2 |
-3 |
可能浸出面 |
-- |
-- |
-- |
|
-3 |
6 |
可能浸出面 |
-- |
-- |
-- |
|
6 |
-5 |
可能浸出面 |
-- |
-- |
-- |
|
-5 |
10 |
已知水头 |
不随时间变化 |
-2 |
-2 |
附录2
软基中“是否转为总应力法”的公式分析
一．总应力法
所以
= +
二． 有效固结应力法
稳定计算安全系数F：
所以
+ = +
比较（公式1）和（公式2）
看出，两者不同处为：
总应力法-------
有效应力法-------
φqi——当第i土条的滑裂面处于地基内（AB弧段）时，为该土条滑裂面所在处
地基土层的快剪（直剪）内摩擦角（度）；
φgi——当第i土条的滑裂面处于地基内（AB弧段）时，为该土条滑裂面所在处
地基土层的固结快剪（直剪）内摩擦角（度）；
对于非常软弱的土， 与 比较接近。当固结度较小时，会出现 ＜ 。这时，有效固结应力法计算出安全系数比总应力法计算出的安全系数更小，这种情况下可用这个选项转化成总应力法计算。
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