軟弱土地基換填處理計(jì)算程序化設(shè)計(jì)方法

摘 要：對(duì)淺層軟弱土，上部結(jié)構(gòu)要求的地基承載力不足時(shí)需要換填處理。一般情況下?lián)Q填的材料本身的承載力滿足要求，但需要驗(yàn)算軟弱下臥層的強(qiáng)度。在Windows系統(tǒng)下運(yùn)行，采用Visual Basic語(yǔ)言編程，通過(guò)程序?qū)⒏饕?guī)范規(guī)定的地基承載力寬度、深度修正系數(shù)格式化，采用JGJ 79-2012公式對(duì)軟弱土地基處理厚度進(jìn)行自動(dòng)試算，并批量輸入、計(jì)算、輸出結(jié)果，操作簡(jiǎn)單，較大地提高了軟基換填處理計(jì)算的效率，減少人為計(jì)算過(guò)程中的誤差。

關(guān)鍵詞：軟弱土 換填厚度 批量計(jì)算 程序設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）04（b）-0076-02

對(duì)淺層軟弱土，上部結(jié)構(gòu)要求的地基承載力不足時(shí)需要換填處理。一般情況下?lián)Q填的材料本身的承載力滿足要求，但需要驗(yàn)算軟弱下臥層的強(qiáng)度。在換填材料一定的情況下，換填厚度增大時(shí)，軟弱下臥層頂面所受的附加應(yīng)力逐漸減小，自重應(yīng)力增加，兩者之和逐漸小于軟弱下臥層頂面經(jīng)深度、寬度修正后的地基承載力。但換填處理的厚度計(jì)算與所處地層土的物理力學(xué)性質(zhì)、構(gòu)造物基礎(chǔ)的寬度、換填材料的擴(kuò)散角、地下水位埋深、構(gòu)造物的基礎(chǔ)埋深及所采用規(guī)范的計(jì)算公式等較多因素有關(guān)，手工計(jì)算時(shí)，不同的人員對(duì)諸多因素的理解不同，輸入數(shù)據(jù)不同，導(dǎo)致計(jì)算的結(jié)果也不一致，且對(duì)于一個(gè)項(xiàng)目，構(gòu)造物較多時(shí)，驗(yàn)算每個(gè)構(gòu)造物基底軟弱下臥層強(qiáng)度手工計(jì)算費(fèi)時(shí)費(fèi)力，采用程序化設(shè)計(jì)，則較為省時(shí)。

1 軟弱土換填計(jì)算流程圖

采用JGJ 79-2012[1]公式驗(yàn)算軟弱下臥層的強(qiáng)度，計(jì)算的流程圖如圖1。采用JTG D63-2007[2]時(shí)其流程圖類似。

2 程序模塊編輯思路

本程序設(shè)計(jì)以單次驗(yàn)算、單次自動(dòng)計(jì)算、批量計(jì)算模塊按用戶不同要求完成計(jì)算任務(wù)。

程序啟動(dòng)：加載主窗體，初始化顏色及各控件屬性。

2.1 單次驗(yàn)算

（1）用戶單擊單點(diǎn)計(jì)算按鈕，進(jìn)入單點(diǎn)計(jì)算程序；選擇土的類別、換填材料，填寫基礎(chǔ)信息。程序判斷當(dāng)前模式（建筑/公路非軟土/公路軟土），并根據(jù)模式獲取所需數(shù)據(jù)（窗口中的土的類別、換填材料以及基礎(chǔ)信息）；（2）進(jìn)行驗(yàn)算：根據(jù)當(dāng)前土的類別（GB50007～2011[3]表5.2.4承載力修正系數(shù)中12種情況按照1～12的代碼代表，JTG D63～2007表3.3.4地基土承載力寬度、深度修正系數(shù)k1、k2按1～17的代碼代表），確定深度、寬度修正系數(shù)，根據(jù)各自相應(yīng)公式求出fa的值；求出z/B，并根據(jù)所選材料類型，利用插值法確定擴(kuò)散角；求出所需的其他值。（3）顯示結(jié)果：若pz+pcz

2.2 自動(dòng)試算

（1）單擊自動(dòng)試算按鈕，進(jìn)入自動(dòng)試算程序；（2）程序判斷當(dāng)前模式（建筑/公路非軟土/公路軟土），并根據(jù)模式獲取所需數(shù)據(jù)（窗口中的土的類別、換填材料以及基礎(chǔ)信息）；（3）程序?qū)z從d+0.5m至d+3m，按0.1m的步長(zhǎng)增長(zhǎng)賦值，每賦值一次，進(jìn)行一次驗(yàn)算，驗(yàn)算過(guò)程與“單次驗(yàn)算”中的驗(yàn)算過(guò)程相同。每次循環(huán)過(guò)程：判斷pz+pcz

2.3 批量計(jì)算程序

用戶單擊批量計(jì)算按鈕，進(jìn)入批量計(jì)算程序。

（1）程序判斷當(dāng)前模式（建筑為1/公路非軟土為2/公路軟土為3），并提示打開(kāi)數(shù)據(jù)文件；（2）判斷所打開(kāi)的數(shù)據(jù)文件格式是否正確，如果正確則初始化輸出數(shù)組，否則退出程序；（3）進(jìn)入第一層循環(huán)：（從數(shù)據(jù)第一行到最后一行）：①通過(guò)數(shù)據(jù)文件獲取當(dāng)前樁號(hào)處計(jì)算所需數(shù)據(jù)，通過(guò)基礎(chǔ)類別與土的類別獲取修正系數(shù)；②進(jìn)入第二層循環(huán)：（dz按步長(zhǎng)試算）；③將dz從d+0.5m至d+3 m，按0.1 m的步長(zhǎng)增長(zhǎng)賦值，每賦值一次，進(jìn)行一次驗(yàn)算，驗(yàn)算過(guò)程與“單次驗(yàn)算”中的驗(yàn)算過(guò)程相同；若當(dāng)前dz驗(yàn)算通過(guò)則退出循環(huán)，并將計(jì)算結(jié)果（換填高度）輸出至輸出數(shù)組；若循環(huán)結(jié)束仍未通過(guò)，則輸出“未通過(guò)”。第二層循環(huán)結(jié)束。（4）第一層循環(huán)結(jié)束；（5）將輸出數(shù)組寫入一個(gè)新的數(shù)據(jù)文件（Excel結(jié)果文件），并格式化Excel結(jié)果文件。

3 實(shí)例測(cè)試

以JGJ 79-2012中的公式計(jì)算為例。啟動(dòng)“緯信道路路基軟弱土換填處理計(jì)算軟件”主程序。JTG63-2007計(jì)算類似。

3.1 軟土換填計(jì)算（單點(diǎn)）

用于單個(gè)樁號(hào)處的換填處理計(jì)算或進(jìn)行計(jì)算測(cè)試。

單擊建筑規(guī)范下的“單點(diǎn)計(jì)算”按鈕，打開(kāi)“建筑規(guī)范-單點(diǎn)計(jì)算”窗口，如圖2。在“基本信息”中選擇土的類別（用代號(hào)表示）及換填材料類型。下方實(shí)時(shí)顯示土的類別說(shuō)明及修正系數(shù)ηb、ηd值。可點(diǎn)擊“輸入默認(rèn)數(shù)據(jù)”按鈕將測(cè)試數(shù)據(jù)填入“基礎(chǔ)信息”中。

“單次驗(yàn)算”：將當(dāng)前所填的信息進(jìn)行一次軟弱土驗(yàn)算，并將計(jì)算結(jié)果顯示在“驗(yàn)算結(jié)果”區(qū)域。

“自動(dòng)試算”：將dz值按0.1m的步長(zhǎng)增長(zhǎng)賦值，使z值從0.5m到3m變化，每賦值一次重新進(jìn)行一次驗(yàn)算，直到驗(yàn)算結(jié)果為“通過(guò)”。

3.2 軟土換填計(jì)算（批量）

用于工程中處理大量換填計(jì)算任務(wù)。換填處理計(jì)算數(shù)據(jù)以某公路工程為例，如表1示例。

將構(gòu)造物基礎(chǔ)長(zhǎng)L，寬B，高h(yuǎn)，要求的地基承載力fa0，軟弱下臥層未修正的天然地基承載力特征值fak，基礎(chǔ)容重γc，基礎(chǔ)埋深d，基礎(chǔ)底面以上土的重度γ1，持力層土的重度γ2，地下水位dw數(shù)據(jù)按照表1的格式輸入。

打開(kāi)數(shù)據(jù)文件后單擊建筑規(guī)范下的“批量計(jì)算”按鈕，啟動(dòng)批量計(jì)算程序，計(jì)算結(jié)果將輸出到新建的Excel工作簿中，如表2所示。至此，建筑規(guī)范軟土換填計(jì)算（批量）程序結(jié)束。

4 結(jié)語(yǔ)

本程序采用Visual Basic語(yǔ)言編程，在Windows系統(tǒng)下運(yùn)行，數(shù)據(jù)輸入采用數(shù)據(jù)表格批量輸入，操作簡(jiǎn)單，可批量自動(dòng)計(jì)算，提高了計(jì)算的效率。（1）將各規(guī)范規(guī)定的地基承載力寬度、深度修正系數(shù)根據(jù)土類不同編號(hào)后事先輸入程序，設(shè)計(jì)人員只需根據(jù)地勘報(bào)告提供的土的類別對(duì)照輸入相應(yīng)編號(hào)，地基承載力深度、寬度修正系數(shù)自動(dòng)給出并參與公式進(jìn)行計(jì)算，可減少人為輸入誤差。（2）通過(guò)程序?qū)浫跸屡P層強(qiáng)度計(jì)算公式采用判斷與循環(huán)語(yǔ)句處理，使換填的厚度自動(dòng)試算給出。（3）對(duì)軟弱土換填厚度可單點(diǎn)計(jì)算，也可批量計(jì)算，批量計(jì)算時(shí)，效率大幅提高。

參考文獻(xiàn)

[1]公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D63-2007.

[2]建筑地基處理技術(shù)規(guī)范JGJ 79-2012.

[3]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007-2011.