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1、天汉桩墙撑锚CAD使用手册第3章 桩锚CAD的使用桩锚CAD软件是天汉基坑工程系列辅助设计软件之一，它的设计对象是基坑工程中的桩墙撑锚结构，能模拟整个施工过程，计算各个工况下结构的应力、弯矩及位移，能根据输入信息与分析结果自动生成桩身与梁冠配筋设计方案，并以图形方式直观地表达给用户。3.1 天汉桩锚CAD的主要功能与理论模型天汉桩锚CAD的主要功能与理论模型如下表。表3.1 天汉桩锚CAD的主要功能与理论模型天汉桩锚CAD主要功能(1)对桩(墙)锚(撑)结构进行力学分析计算。可以分析的支护结构包括：a、悬臂桩排或悬臂连续墙结构b、由单或多排内支撑杆件作支撑体系的桩排或连续墙结构c、由单或多排锚
2、杆作支撑体系的桩排或连续墙结构(2)进行锚杆长度设计，并输出桩锚结构的立面图、剖面图、锚杆参数明细表(3)进行桩身配筋、冠梁配筋设计，并输出支护桩大样图、桩身截面配筋图、冠梁截面配筋图(4)验算桩底的抗隆起安全系数理论模型(1)极限平衡法。按正工况顺序进行分析。包括：a、适于悬臂结构的极限平衡法b、适于单层撑锚结构的等值梁法c、适于单层或多层撑锚结构的自由端法(2)弹性抗力法。采用增量荷载法，按工况(包括逆工况)顺序进行分析(3)地质模型采用横向均质地质模型，主动区与被动区可以输入不同的指标，因而可以对有基底加固的情况进行分析。每一土层有“水土分算/水土分算”属性。当采用总应力法时，所有土层相
3、应的土压力均按水土合算计算；录采用有效应力法时，只有为“水土分算”的土层采用有效应力法计算土压力。(4)超载分为半无限均布荷载和局布荷载a、半无限均布荷载从分布起点开始向主动区无限延伸b、局布荷载只分在从起点开发的分布宽度范围内，可以是矩形、梯形、三角形分布c、荷载有作用深度属性。荷载大小是指作用在该深度的附加荷载大小。土体自重总是从地面算起d、荷载对土压力的贡献按45度扩散。其土压力零点是指没有荷载时最终开挖深度对应的土压力零点。规定5.2.6中(b)、(c)两种投影模式的分界线为土压力零点按=45度对应的分界点天汉桩锚CAD中涉及9大类信息，见表3.2。表3.2 桩锚结构信息分类表信息大类
4、主 要 参 数工程模式信息工程名称、计算剖面、安全等级、重要性系数、分析方法模式、单层支撑时自由端等值梁模式。土层信息(1)每一土层的各项参数，共10项。(2)计算剖面1层或多层土层信息。荷载信息(1)每项荷载的各项参数，共6项。(2)计算剖面0项或多项坡顶荷载。土压力计算模式与地下水信息土压力分布模式、总应力/有效应力模式、被动土压力折减系数、坑内外地下水位、隔水帷幕深度。桩墙信息桩/墙结构选择、圆形/方形桩选择、桩径、桩长、弹性模量等。撑锚信息(1)每层锚杆或支撑的各项参数，共9项。(2)计算剖面0层或多层锚杆、支撑或其组合信息。桩顶边坡信息桩顶以上土层各级边坡的坡比、坡高、平台宽。坑中坑
5、信息包括坡高、坡比、平台宽等。坡高为负值时表示坑底堆载。逆工况信息(1)每个逆工况涉及的支撑折除、回填、换撑等信息。(2)计算剖面1个或多个逆工况信息。3.2 天汉桩锚CAD的用户界面1、总体界面天汉桩锚CAD是典型的Win32软件，有统一、友好的界面风格。其操作界面如图3.1所示。图3.1 天汉桩锚CAD总体界面与所有win32软件一样，桩锚CAD操作界面包含：标题栏、菜单栏、工具条、工作区和状态提示栏。工作区采用切分视图方式，左侧视图为信息编辑输入视图(也称输入视图)，右侧视图计算结果视图。两个视图的大小可以通过分裂条随意调整。2、菜单桩锚CAD的菜单栏包括：文件、显示、缩放、添加、编辑、
6、分析、分析结果、窗口和帮助等主菜单项。如图3.2所示。图3.2 桩锚CAD的菜单(1)“文件”菜单项主要负责文件新建、打开、保存、资源导入、DXF输出等工作。(2)“显示”菜单项管理属性页、各种工具条和可视化编辑功能的开启与关闭。(3)“缩放”菜单项的子菜单项能对各个视图图形按要求进行缩放，这些选项（除“前一视图”菜单项外）都可以在鼠标的右键弹出菜单中找到。(4)“添加”菜单项的功能是负责向基本信息视图中添加荷载、土层和锚杆等可复合的数据(5)“编辑”菜单项的子菜单选项的操作对象都是本软件的特定信息对象，它可以对信息对象进行复制、特性匹配、顺序的前移后移、调出属性对话框和删除等操作。(6)“分
7、析”菜单项的子项包括了本软件所有的计算功能，包括一次性进行极限平衡法与弹性抗力法分析、单独进行极限平衡法分析、单独进行弹性抗力法分析、极限平衡法实时分析、弹性抗力法实时分析和抗隆起分析。(7)“分析结果”菜单项用于控制在右视图显示计算后的各种形式结果信息。(8)“窗口”菜单项则是在软件打开多个文档的时候用于控制各个文档窗口的显示方式。(9)“帮组”菜单项用于显示软件信息，并提供本软件使用上的帮助。3、工具条桩锚CAD工具条中的所有工具按钮都可以在菜单中找到相应的菜单选项。它包括两部分：标准工具条和专有工具条，如图3.3所示。图3.3 桩锚CAD的工具栏(1)导入与输入按钮负责信息导入和显示信息
8、的DXF输出。(2)视图缩放控制按钮负责显示视图的缩放控制。(3)属性页显隐按钮用于控制属性页的显示或隐藏。(4)鼠标拖拉控制按钮用于控制在默认状态下是否支持鼠标直接拖拉操作。(5)信息添加按钮用于添加土层、荷载、锚杆结构。(6)编辑按钮用于对结构信息可视化编辑。其基本操作方式是进入命令模式后，首先选择对象，然后根据选中对象的不同，进入相应的子编辑模式。(7)分析按钮用于实现对结构的计算分析。(8)结果视图控制按钮用于控制结果视图的显示对象。4、状态栏本程序的状态栏对于软件初学者来说有重要的指导意义。它分为坐标提示区、键盘输入信息提示区、命令状态与操作目标提示区。坐标提示区用于追踪提示鼠标位置
9、对应的用户坐标。键盘输入信息提示区用于提示直接通过键盘输入命令、字符信息，这在编辑过程中输入坐标、特征值很有用，可以简化编辑过程，提高设计效率。命令状态与操作目标提示区用于提示用户当前操作的状态，以及下一步要进行的工作。对于初学者，可以此为基础快速入门。状态栏见图3.4。图3.4 桩锚CAD的状态栏5、属性页桩锚CAD的属性页是参数编辑的重要界面，所有参数都能通过属性页进行编辑。本软件采用无模式属性页，用户在操作属性页的同时，还可以操作视图。属性页的显示与隐藏状态是可以控制的。当输入视图处理激活状态时，可以通过工具按钮或菜单控制其显示与隐藏。当输入视图失活时，即便是属性页为显示状态，也会被自动
10、隐藏，以简化屏幕。而当输入视图重新激活时，属性页又会自动显示。无模式属性页共分8页，见图3.5。图3.5 桩锚CAD无模式属性页6、信息编辑视图窗口左侧的视图为信息编辑视图。只有一种显示模式，即总显示结构“基本输入信息图”，因此又称为输入视图。信息编辑视图的主要功能是实现桩锚结构信息的高度可视化和通过可视的方式编辑信息。如通过鼠标拖拉，直接修改结构的位置，或通过鼠标直接选择对象等操作，都是在输入视图中完成的。输入视图显示的对象除结构本身的信息外，还有提示信息。提示信息是用户操作用过程中所关心的信息，属临时信息，用于提示当前的命令状态、操作结果等，对用户的操作有直接的指导作用。信息编辑视图如3.
11、6。图3.6 信息编辑视图及提示信息7、计算结果视图窗口右侧的视图为计算结果视图。该视图只作为显示计算结果和结构设计，不支持鼠标拖拉模式。计算结果视图为分为6种显示模式。不同模式可由工具按钮或菜单进行切换。(1)结构信息的计算简图点击按钮，结果视图即切换到“计算简图”模式。计算简图相对于“输入信息图”，其桩顶放坡已处理成荷载；锚杆结构也等效为支撑等。结果视图的“计算简图”如图3.7。图3.7 结果视图的计算简图模式(2)结构信息的文本图形结构信息的文本图形是用文本与表格方式描述的结构信息。因计算简图不能表达结构所有信息，为便于信息的存档与备查，因此，将所有结构信息用文本表格的方式绘制。其虽不形
12、向直观，但非常全面，非常准确。如图3.8。图3.8 结果视图的文本视图模式(3)极限平衡分析结果图形极限平衡分析结果图形如图3.9。a、极限平衡法分析结果表示为每延米的计算结果。如图中159KN支撑力表示每延米的支撑力或锚杆水平力的标准值。b、图形的上部为文本区，包含工程信息、工况信息、分析方法模式、分析结果(最大值)。图形中部为图形区，表示土压力、桩身弯矩、桩身剪力沿深度分布的情况，以及撑锚力标准值。图形下部为计算结果的设计值表示区，包含了桩排结构的主要设计参数和撑锚结构的主要设计参数。c、上部文本区中，“UEDep=14.6m(step=2)”，表示极限平衡所求最大平衡点深度为14.6m，
13、在第2工况(step表示第几工况)中发生。如果锚杆设置过低，则最大极限平衡深度可能不是在最后工况中发生。d、上部文本区中，“Mmax=210KN.m(dep=12.2m、step=2)”，表示所有工况中，桩身最大弯矩值为210KN.m。是在第2工况发生在桩顶以下12.2m处。e、上部文本区中，“Qmax=204KN(dep=14.6、step=2)”，表示所有工况中，桩身最大剪力值为204KN，是在第2工况发生在桩顶以下14.6m处。图3.9 极限平衡分析结果图形f、中部图形区中，包含每一工况的土压力、桩身弯矩、桩身剪力曲线。曲线的分布区域是自适应的，即会根据图形的值域自动调整轴标，使曲线总是
14、分布在格网中部。g、下部设计值区，“最小计算桩长=16.5m”，指根据极限平衡桩长，按规定5.3.5式：，确定的设计桩长后，再按0.5m间距向上取整(如16.2m将取为16.5m)。“桩身变矩设计值=318KN.m”为每根桩的设计参数，用作桩身配筋计算的弯矩设计值，已考虑桩间距、分项系数和重要性系数。h、下部设计值区，“锚杆1轴向拉力设计值=227KN/根”为每根锚杆的设计参数，表示第1排锚杆的每根锚杆轴向接力设计值，已考虑间距、分项系数、重要性系数的影响。对于支撑结构，将表示为“支撑1轴向压力设计值=246KN/延米”，即支撑力表示为每延米的支撑力设计值。(4)弹性抗力分析结果图形弹性抗力分
15、析结果图形如图3.10。a、弹性抗力分析结果表示为每结构单元的计算结果。如图中130KN支撑力表示每延米对应的支撑力或锚杆水平力的标准值，如果结构单元的间距不是1.0m，软件将自动转换为每延米的计算结果。图3.10 弹性抗力分析结果图形b、图形的上部为文本区，包含工程信息、工况信息、分析方法模式、正工分析结果(最大值)、逆工况分析结构(最大值)。图形中部为图形区，表示土压力、桩身位移、桩身弯矩、桩身剪力沿深度分布的情况，以及撑锚力标准值。图形下部为计算结果的设计值表示区，包含了桩排结构的主要设计参数和撑锚结构的主要设计参数。c、上部文本区中，“共分3工况(a=2，b=1)”，表示结构按3个工况进行分析，其中2个正工况，1个逆工况。d、上部文本区中，“aSmax=36mm(d=0m、step=2)”和“bSmax=44mm(d=0m、step=3)”，分别表示正工况和逆工况中桩身最大位移值。d表示最大值相对于桩顶的深度；step表示最大值出现的工况数。e、上部文本区中，“aMmax=263KN.m(d=11.0m、step=2)”和“bMmax=298KN.m(d=10.7m、step=3)”，分别表示正工况和逆工况中桩身
