土钉支护结构设计计算及程序开发

论文摘要

土钉支护技术是一种原位的土体加固技术,它利用在原位土体中击入一定具有分布密度与分布长度的土钉体,以注浆的方式使其与土体结合起来,通过土体的变形,发挥其与土体间的摩擦力,用来弥补土体本身抗拉、抗剪强度不足的问题,是目前出现的一种广泛应用于基坑、边坡等支护工程领域中的新技术、新方法。同传统的支护方法相比以及越来越多的工程实践证明,它是一种安全合理、易于施工、节约造价、快捷简便的支护技术。在目前的土钉支护设计中,现行的技术规范规程中给出了基本的设计方法,采用的是极限平衡分析法,基本上能够满足工程设计的要求。土钉支护结构设计时,最关键的一步是确定潜在滑裂面的形状和位置,规范规程中建议对支护内部整体稳定性分析采用圆弧条分法。由于土钉支护设计计算量较大,特别是稳定性计算过程繁琐,给设计人员带来了很多困难。如果仅凭借经验进行设计,不但很难做到经济合理而且有失精准,往往会导致工程事故的发生。出于对以上实际情况的考虑,本文意欲在土钉支护设计计算程序开发方面做一些努力。以《基坑土钉支护技术规程》CECS96:97与《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99为理论依据,运用VISUAL BASIC 2005软件为开发平台,开发出一套具有可视化界面的土钉支护设计计算程序。对土钉支护内部整体稳定性分析方法进行了改进,推导了边坡滑裂圆弧圆心、半径与安全系数之间的函数表达式,借助计算机确定了滑裂面圆心所在区域,利用枚举法对原始土坡进行评价和考虑了钉土相互作用最危险滑裂面的圆心进行动态搜索,利用VISUAL BASIC 2005独特的画图技术将圆心位置及半径显示出来,同时程序又实现了土钉抗拉承载力的计算,并能对各个开挖阶段土钉墙内部整体稳定性进行实时分析。该土钉支护设计计算程序主要能完成以下几方面的工作:（1）土体地质参数的输入赋值;（2）土坡或基坑基本参数的输入赋值;（3）土钉参数的输入赋值;（4）原始土坡稳定性评价并绘图;（5）土钉侧压力、内力及土钉抗拔承载力的计算;（6）土钉支护内部稳定性计算并绘图;（7）土钉支护抗滑稳定性计算和土钉支护抗倾覆稳定性计算;（8）各工况时（5）、（6）、（7）阶段的计算分析。该程序作为土钉支护设计计算辅助工具,经过测试计算显示稳定可靠,能有效的提高土钉支护设计计算效率和准确性,可使工程设计人员摆脱繁琐的计算,为其提供一些有益的参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题提出
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 关于课题
• 1.3.1 土钉支护概念及作用机理
• 1.3.2 课题国内外研究现状及其发展
• 1.3.3 关于VB2005 编程语言
• 1.4 土钉支护的各种数值计算方法
• 1.5 土钉支护设计和土坡稳定分析存在的问题
• 1.6 本文主要研究内容、技术路线及创新点
• 1.7 本章小结
• 第二章 土钉支护设计计算方法
• 2.1 土钉支护结构设计的一般原则
• 2.2 常用土钉支护的设计计算方法
• 2.2.1 直线滑动面法
• 2.2.2 双直线滑动面法和对数螺旋线滑动面法
• 2.2.3 圆弧滑动法
• 2.3 本章小结
• 第三章 土钉支护设计内容
• 3.1 土钉支护构造
• 3.2 土钉支护设计计算
• 3.2.1 土钉支护设计的内容和步骤
• 3.2.2 土钉支护土体的侧压力及内力计算
• 3.3 土钉支护稳定性分析
• 3.3.1 内部整体稳定性分析
• 3.3.2 外部整体稳定性分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 土钉支护设计计算程序开发
• 4.1 VB.NET2005 开发平台
• 4.2 程序开发介绍
• 4.2.1 程序流程
• 4.2.2 程序界面及结果输出
• 4.3 本次程序设计开发的几个问题
• 4.3.1 VB2005 解决动态数组问题
• 4.3.2 稳定分析时土条计算采用的参数
• 4.3.3 关于VB2005 画图操作
• 4.4 本章小结
• 第五章 工程实例分析
• 5.1 工程实例一
• 5.1.1 工程概况
• 5.1.2 基坑场地工程地质条件
• 5.1.3 土钉支护方案
• 5.2 工程实例一程序设计计算及结果输出
• 5.3 工程实例二
• 5.3.1 工程概况
• 5.3.2 基坑场地工程地质条件
• 5.3.3 土钉支护方案
• 5.4 工程实例二程序设计计算及结果输出
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文