（岩土工程专业论文）重力式挡土墙工程计算与程序开发.pdf

太原瑷r 人学硕士研究生学位论文 重力式挡土墙工程计算与程序开发 摘要 随着祖国经济的发展，工程建设项目越来越多，而且社会分工也越来 越细。在边坡支护和治理方面，挡土墙的应用越来越多。重力式挡土墙具 有施工便利、可以就地取材、经济安全等优点，广泛地用于我国的公路、 铁路、港湾等工程建设中。如何能够把工程人员从繁重的数值计算中解放 出来，使他们能够将精力更多地放在优化设计上；如何能够提供一种可靠 的工具更好地展示设计意图及方便地互动式地进行设计成为当前的一种有 意义的工作。 重力式挡土墙是一种用来支挡天然边坡或者是人工填土边坡用以保持 土体稳定的结构物。其受到的作用来自三个方面：墙后填土压力、填土表 面荷载以及墙蜃水压作用( 如果存在的话) 。工程人员要解决的问题通常是： 设计挡墙的参数、验算挡墙的抗倾覆稳定及抗滑移稳定及强度、分析整个 边坡的稳定性。这些问题，对于不同的挡墙结构及周围环境来说，鳃决方 法具有一定的一致性。这就为运用程序解决问题提供了规律前提。 本课题的主要任务是：结合计算机算法运算的特点，分析研究挡土墙 后土压力的计算方法、分析研究验算挡土墙抗滑移稳定性及抗倾覆稳定性 的方法、分析研究土坡整体稳定性分析的方法；运用当前流行的最成熟的 编程语言v i s u a lb a s i c2 0 0 5 来进行编程开发，提供种实用的、可靠的、 交互式优化设计的工具。 在挡土墙的计算方面，主要涉及到如下几个方面： i 太原理1 ：人学硕士研究生学俺论文 ( 1 ) 挡土墙后土体的主动土压力计算； ( 2 ) 挡土墙自重的计算； ( 3 ) 挡墙后水压力的计算； ( 4 ) 荷载作用下附加压力的计算。 在实现如上计算功能的同时，程序设计应当兼顾一定的灵活性。要实 现土层参数的分层输入以及运用分层土层的土压力理论来计算；如果存在 地下水，应能自动地判别地下水位、挡土墙及各层土层的关系，提示用户 输入适当的参数；依据用户输入的挡土墙几何、物理参数能够精确地解算 出挡土墙的重量及各作用力，诸如力矩作用；提供给用户综合选择集中、 均布和条形荷载、参数输入的界面，允许用户多项选择荷载作用。 在结果输出方面主要实现如下几个方面的表达： ( 1 ) 用户输入参数的几何表达； ( 2 ) 主要计算结果的参数输出和几何输出。参数输出主要包括：主动 土压力值及其分量；重力值及其分量；各力力矩；抗滑移稳定性系数和抗 倾覆稳定性系数；最小滑弧安全系数及圆心位置、半径大小。几何输出主 要是土坡稳定性分析结果输出。 关键词：重力式挡土墙，挡土墙设计，计算机辅助，稳定分析 太原理工大学硕十研究生学位论文 e n g l n e e r 王n gc a l c u l a t i o na n dp r o g r a m d e v e l o p l n go fg r a v l t yr e t a 重n 至n gw a l l s a b s t r a ct e n g i n e e r i n gc o n s t r u c t i o np r o j e c t sa r em o r ea n dm o r ea l o n g s i d et h es t e a d y g r o w t ho fo u rm o t h e r l a n d se c o n o m y a n dt h ed i v i s i o no fl a b o u ri ns o c i e t yi s m o r ea n dm o r ee l a b o r a t e i nt h ea s p e c t so fr e t a i n i n ga n dh a r n e s s i n go fb u i l d i n g s l o p e ，t h ea p p l y i n go fi ti sm o r ea n dm o r ee x t e n s i v e 。t h eg r a v i t yr e t a i n i n gw a l l h a sa d v e r t i s e m e n t sj u s ta se c o n o m i c a l ，s a f f ye t c s oi ti s a p p l i e di n t h e c o n s t r u c t i o no fr o a d ，r a i l w a y , a n dh a r b o u r h o wt ol i b e r a t ee n g i n e e r sf r o mh e a v y c a l c u l a t i o n ，s ot h e yc a np u tm o r ee n e r g yi n t od e v e l o p i n gd e s i g n ，a n dh o wt o o f f e rab e t t e rt o o lt o s h o w t h e i rc o n s i d e r i n ga n dt o a l t e r n a t e l yd e s i g ni s a m e a n i n gt a s k c o n s t r u c t i o no f g r a v i t yr e t a i n i n gw a l la i m st os u p p o r tn a t u r a ls l o p eo r a r t i f i c i a ls l o p ea n de n s u r eo fs o i ls l o p e t h e r ei st h r e ee f f e c t sa c t i n gi t ：s o i l e n s u r e ，l o a do nt h es o i l ，a n dt h ep r e s s u r eo fw a t e rb e h i n di t s oe n g i n e e r ss h o u l d d e c i d et h ep a r a m e t e r so ft h eg r a v i t yr e t a i n i n gw a l l ，c h e c kt h es t e a d yo f a n t i l a n d s l i d ea n dt h es t r e n g t h ，a n da l s oa n a l y s et h es t e a d yo ft h ew h o l e s l o p e a n dt h ec o n s i s t e n tm e a n si nd i f f e r e n te n g i n e e r i n ge n v i r o n m e n ta l s oo f f e r sa p r e r e q u i s i t ef o ru s i n gp r o g r a m t od e a lw i t hp r o j e c t s t h i ss t u d y m a i nt a s k sa r ea sf o l l o w s ： 1 a n a l y s y so ne n s u r eo ft h es o i lb e h i n dt h eg r a v i t yr e t a i n i n gw a l l s ，o n i i i 太原理j ：犬学硕十研究生学侮论文 m e t h o d sf o rc h e c k i n gs t e a d yo f g r a v i t yr e t a i n i n gw a l l s ，a n do nt h em e t h o d sf o r a n a l y z i n go fs l o p es t e a d y , c o m b i n i n gt h ec o m p u t e ra l g o r i t h mr e g u l a t i o n s t o ： 2 d e v e l o pap r a c t i c a lp r o g r a m ，u s i n gv i s u a lb a s i c2 0 0 5 i nt h ea s p e c to ft h er e t a i n i n gw a l l sc a l c u l a t i o n ，s u c hp o i n t sw i l lb er e l a t e d ( 1 ) c a l c u l a t i o no ft h es o i lp r e s sb e h i n dt h er e t a i n i n gw a l l s ； ( 2 ) g r a v i t yo ft h er e t a i n i n gw a l l s ； ( 3 ) w a t e rp r e s sb e h i n dt h ew a l l s ； ( 4 ) a t t a c h e dp r e s su n d e rt h el o a d s i nt h ea s p e c to ft h er e t a i n i n gw a l l sc a l c u l a t i o n ，c o n s i d e r a t i o nm u s t b e g i v e n t of l e x i b i l i t y i n p u to fs o i lp a r a m e t e r sw i l lb ea c c o m p l i s h e db yl a y e r , a n d p r e s s o fs o i lw i l ，la l s ob ec a l c u l a t e db yl a y e r i ft h e r ei sg r o u n d w a t e rb e h i n dw a l l s ，t h e p r o g r a mc a nj u d g et h er e l a t i o nb e t w e e ng r o u n d w a t e rl e v e l ，r e t a i n i n gw a l l sa n d s o i lp a y e r s a n di nt h ep r o c e s so fi t ，t h ep r o g r a mw i l lg i v ei n f o r m a t i o nt ou s e r s s ot h a tt h e yc a ni n p u td a t ac o r r e c t l y t h ep r o g r a mc a na l s oc a l c u l a t et h ew e i g h t o fw a i l sa n dm o m e n to ff o r c e a n ds o m e t i m e st h e r em a yb el o a d sp u tt ot h es o i l b e h i n dt h ew a l l s ，s op r o g r a mp r o v i d e su s e r st h ei n t e r f a c et oi n p u td a t ar e l a t e dt o v a r i o u sl o a d s a tt h es a m et i m et h ep r o g r a ma l s oa l l o wu s e r st oc h o o s el o a d s d i v e r s i f i e d l y i nt h ea s p e c to fd a t ao u t p u t ，t h e s er e s u l t sw i lb es h o w e dm a i n l y ： ( 1 ) g e o m e t r i cf i g u r eo ft h ei n p u td a t a ； ( 2 ) t h er e s u l tp a r a m e t e r ss u c ha s ：s o i lp r e s sa n di t sr e s o l u t i o n ；g r a v i t ya n d i v 太原理一r ：大学硕士研究生学位论文 i t sr e s o l u t i o n ；m o m e n to ff o r c e s ；t h ec o e f f i c i e n to fa n t i ，s l i d e ，t h ec o e f f i c i e n to f a n t i o v e r t u r n ；l o c a t i o no ft h ed a n g e r o u ss l i d ec i r c l e ，r a d i u so ft h es l i d ec i r c l e ， a n dm i n i n u ms a l t yc o e f f i c e n t ；t h eg r a p ho u t p u to ft h ea n a l y z i n go f s l o p es t e a d y k e y w o p d ) s ：g r a v i t yr e t a i n i n gw a l l s ，s t a b i l i t ya n a l y s i s ，d e s i g no fr e t a i n i n g w a l l ，c a d v 声明户明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的 法律责任由本人承担。 论文作者签名：日期： 渺警。确移为 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其 中包括：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印 件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文； 学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为：目的， 复制赠送和交换学位论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容( 保密学位论文在解密后遵守此规定) 。 签名：止1习i日期： 嚣f 否矿参 门 导师签名掣遗星磁 日期：坦星：墨 太鞭瑾工大学预圭疆究生学使论文 1 1 挡墙简介 第一章概述 1 1 1 挡墙定义及分类 为防止路基填土或山坡土体坍塌而修筑的承受土体侧压力的墙式构造物，称为挡土 墙。 在公路工程中，它广泛造用于支撑路堤壤土或路堑边坡，戳殷撬螽、隧道澜豳帮溽 流堤岸等处。路基工程中，拦土墙麴建筑费用较嵩，敞路基设计辩，应与其他可能豹工 程方案进行技术经济比较，择优选定。 公路工程中的挡墙主要按下述几种方法进行分类。 按照挡土墙设置的位置，挡土墙可分为：路堑墙、路堤墙、路肩墙和山坡墙等类型。 按照结构形式，挡土墙可分为：重力式挡土墙、锚定式挡土墙、薄壁式挡土墙、加 筋挡土墙等。 按照墙体材料，搂墙可分菇：嚣蜜挡墙、湿凝挡遗、钢筋混凝挡毽、 钢板挡土墙等。 挡土墙各部分名称：靠回填土或山体的侧丽称为墒背；外露的侧面称为娥面， 也称墙胸；墙的顶面部分称为墒顶；墙的底面部分称为基底或墙底；墙面与墙底的交线 称为墙趾；墙背与墙底的变线称为墙踵：墙背与铅垂线的夹角称为墙背倾角q 。 挡土墙设置位置不同，其用途也不相同。 路堑墙设饕在路堑边坡底都，主要震予支撑歼挖后不熊耋毒亍稳定豹由城，同时可减 少挖方数量，降低挖方边坡蘸高度。路堤墙设置在高壤土路提或陡坡路堤豹下方，可以 防止路堤边坡或路堤沿基底游动，同拜童可以收缨路堤坡脚，减少填方数量，减少拆迁和 占地强积。路肩墙设鼹在路肩部位，墙顶是路肩的组成部分，其用途与路堤墙相同。它 还可以保护临近路线的既有的重要建筑物。沿河路堤，在傍水的- n 设置挡土墙，可以 防止水流对路基的冲届l 和侵蚀，也是减少压缩河床的有效措施。山坡墙设嚣在路帮或路 堤上方，雳于支撑由坡上可能瓣淆的覆盖层、破碎岩层或由体滑坡。 2 挡墙龄使瓣条件 ( 1 ) 重力式挡土墙 重力式挡土墙依靠自身重力支撑土压力来维持其稳定。重力式挡土墙形式简单，施 太原理i i 大学硕叶：研究生学位论文 工方便，可就地耿材，适应性墙，故被广泛采用。但是其圬工数量较大，对地基的承载 力要求较高。 ( 2 ) 加筋挡土墙 加筋挡土墙是填、拉筋、嚣板三者的结合体。拉筋的摩擦力改善了填土的物理力 学性能，从而使填土和拉筋结合为一个整体。在这个整体中起控制作用的是填土与拉筋 之间的摩擦力。面板的作用是阻挡填土坍落挤出，迫使填土与拉筋结合为整体。加筋土 挡墙属于柔性结构，对地基变形适应性大，建筑高度大，舆有省工、省料、施工方便、 快速等优点，适用于填土路基。 ( 3 ) 锚定式挡土墙 锚定式挡土墙可分为锚杆式和锚定板式两种。锚杆式挡土墙是由预制的钢筋混凝土 立柱、挡土板构成墙面，与水平或倾斜的钢锚杆联合组成。锚杆的一端与立柱连接，另 端被锚固在山坡深处的稳定岩层或土层中。墙后侧向土压力由挡土板传结立柱，由锚 杆与稳定岩层或上层之间的锚固力，使墙获得稳定。它适用于墙高较大，缺乏石料或挖 基困难地区，具有锚固条件的路颦挡土墙。 锚定板式挡土墙是由钢筋混凝土墙面、钢拉杆、链走板以及其闻的填土共同形成盼 一种组合挡土结构，如图2 - 5 - 3 b ) 所示。它借助子埋在填土内的锚定板的抗拔力抵抗侧 压力，保持墙的稳定。锚定式挡土墙的特点在予构件断面小，工程量省，不受地基承 载力的限制，构件可顶制有利于实现结构轻型化和施工机械化。它适用于缺乏石料地 区的路肩墙或路堤墙。 ( 4 ) 薄壁式挡土墙 薄壁式挡土墙属于钢筋混凝结构，可以分为悬臂式和扶壁式两种。 悬臂式挡土墙由立臂、墙趾板和墙踵板三个部分组成。当墙身较高时，沿墙长每隔 一定距离加设扶臂( 肋板) 连接墙面板及踵板，构成扶臂式挡土墙。薄壁式挡土墙结构 的稳定性不是依靠本身的重量，主要依靠墙踵板上的填土重量来保证。它具有断面尺寸 较小，自重轻，能修建在较弱的地基上的优点，适用于城市或缺乏石料的地区。其缺点 是需耗用一定数量的水泥和钢筋，施工工艺较为复杂。 1 。1 。3 现阶段对重力式挡墙的研究 对于重力式挡墙的研究，主要集中在如下的几个方面： ( 1 ) 墙后层状填的压力计算。州婿娥卦1 ( 2 ) 墙后填土表面有荷载作用的压力的计算方法。b 博1 ， 太原理：f 大学硕士磷究生学位论文 ( 3 ) 墙后土体拱效应研究。“8 ( 4 ) 挡墙的稳定安全问题。弑。秘3 ( 5 ) 揣墙簏优化设计及可靠性分析。汹瑚3 ( 6 ) 挡墙的c a d 辚助开发。n 1 他3 n 7 m 9 3 等等。 对于墙后填土压力计算方面： 刘忠玉等在研究中假定滑裂面为通过墙踵的折线，将水平层分析法推广到填土分 层的档土墙的土压力计算中，合理地解释了墙背不光滑时主动土压力分布的非线性特 点。在平移模式下，水平层分析方法可得到和库仑理论基本一致的主动土压力合力，但 是得到的倾覆力矩大于按库仑理论得到的结果，丽且合力作爝点骥显高于痒仑理论的结 果，这说明痒伦理论离佑了平移模式下档墙的杭倾覆稳定性。另外，理论分柝表明墙 后上软下硬的填土方案要优于上硬下软的填土方案。 对于墙后分层的情况，由于墙背的不光滑主动土压力分布非线性，如果采取加权处 理会产生很大的误差，采用分层处理还是接近实际的。 有的学者研究认为：土侧压力系数是填土内摩擦角和填土与墙背之间的摩擦角的函 数，其值介于主动土压力系数和静止土压力系数之间。随着填土网墙背闻的摩擦角6 增 大，土侧压力系数k 值和土压力舍力作用点高度增大，僵土压力会力减小，使土压力合 力对墙底的合力矩保持不变。但是，随着填土同墙背间的摩擦兔6 增大，可明显增加土 压力合力对墙背的竖向摩擦力，有利于挡土墙的抗倾稳定性。乜1 填土同墙背问的摩擦角6 对于土压力的作用方向以及土压力对于挡墙的滑动及竖 向作用的影响是显著的，在计算过程中应当注意6 的处理。 有的学者基于极限分析下限定理，导出了均布荷载作用下倾斜坡面挡土墙后粘性壤 的侧向土压力的解析解，并通过具体数值计算以图表的形式给潞了填土摩擦角、无 量纲粘结力e 、y 、z 、无量纲蘅载强度卧y 、z 及填土表蘧倾角a 等参数不同组合清 况下的综合主动和被动压力系数值，可供工程实践点接采用。d 3 有的学者从能量的角度来研究墙质土压力作用，并取得了一定成果。他们在研究中 发现：对于无粘性土，q = o 且b = o 时能量法计算出的主动土压力与库仑理论方法几乎 相等，而对于粘性土来说用能量理论求得的结果比朗肯要小，当a 不为o 或母不为o 时， 能量法计算出的主动土压力比库仑理论、朗肯理论小些，而通常情况下库仑解和朗肯 解，比实际一般偏大5 筠一8 。o ” 3 太原理i ：入学硕十研究生学位论文 有的研究者以无粘性土为例来研究考虑附加荷载的扩散问题以及对土压力的影8 国。 从量上说明附加应力扩散方法的作用效果以及对工程的积极作用。 对于墙的稳定性问题： 黄勇1 通过理论推导得出档土墙杭倾覆稳定新安全系数新定义，该抗倾覆稳定安全 系数与地基极限承载力大小有确定的关系，常规的杭倾覆稳定安全系数定义偏于不安 全。通过算例分析，该方法所确定的抗倾覆稳定安全系数较常规值小。 黄太华等盯1 通过对影响挡土墙抗倾覆稳定性问题的深入分析，提出了一种引入挡土 墙主动土压力分项系数进行挡土墙抗倾覆稳定性验算的新方法。该方法将挡土墙的地基 承载力验算与抗倾覆稳定性验算合并，概念清晰且计算结果可靠，并能与现行建筑结 构可靠度设计统一标准( g b 5 0 0 6 8 - - 2 0 0 1 ) 及建筑结构荷载规范( g b 5 0 0 0 9 2 0 0 1 ) 协调一致。 黄高卫翻在其硕士论文中阐述了挡土墙稳定性分析及其破坏机理，；通过对大连市自 云新村小区9 # 楼楼前边坡重力式挡士墙工程设计分析，研究边坡挡土墙稳定性与失稳破 坏帆理，以及挡土墙地基承载力阀题，探讨挡土墙设计优化对策，进而提出解决挡土墙 发生破坏的有效措施，为实际工程服务，将事故损失减小到最低程度。 对予挡墙的优化设计及稳定性分析： 曾莉n 叭：从优化设计节约投资的目的出发讨论了挡土结构的常粥型式、选型方法， 并着重推荐了锚杆式挡土墙和加筋土挡墙。得出结论：运用模糊数学的方法来实现工 程的造价的快速编制，为了达到理想的精度和准确度，必须善于总结和积累大量已建工 程的工程造价、工料机分析和工程特征的资料；同时对于灭值的确定要求其有丰富工程 造价编制经验，充分把握市场价格趋势以及具有丰富的工程实践经验。 对于挡墙的计算机辅助设计开发： 王茂囊蛇对当前挡土墙设计软件的现状和不足，提出了一套基予面向对象思维的解决 方案。介绍了系统构建的框架，并对主要的模块进行了阐述。系统采用￥c + + 6 0 和 a r k 为开发手段，用数据库作为整个系统的后台数据支撑。在数据处理上提出了断匿分 离的双断面体系和标准数据和资料数据分离的解决手段：提出了物理段、逻辑段、单位 段，来解决挡土墙断面形式的多样性问题这一新的概念。 赵永平等钉通过对档土墙计算理论、绘图的一般过程及常用断面形式的分毒厅研究， 开发了档土墙c a d 系统。该系统可以进行多种挡七墙的计算和交互式设计绘图，并利用 4 太原瑾l ：大学硕_ = l ：研究生学位论文 数据库建立了档土墙断面图库，供程序调用。另外，用户也可以根据需要建立自己的图 库，以适应不同的要求。 毫成和张慧梅“羽通过欧对重力式搂土壤的研究，推导了计算其皇重和重心的统一公 式，并在此基础上应用v c + + 进行了可视化编程设计。 1 2 关于课题 1 2 1 课题背景 改革开放以来，祖国的建设事业也目渐兴旺。随着我国建设发展、计算机技术的应 用及 c a d 迅速发展。挡土墙作为工程建设中常用结构物，如何开发符合设计规范与习惯、 操作方便、实用的挡土墙计算机辅助系统成为急待解决的问题。 现行的软件市场，主要是两种风格的挡土墙计算机辅助设计软件。一是以出图为目 的的挡土墙绘图出图软件。该类软件由于是用户融己设置尺寸，没有经过土压力计算和 挡土墙计算，不能提供设计上的辅助以及保证其符合设诗要求。另一种是以诗算验算为 罄的的挡土墙计算软件。该类软件操作需要用户一个个断蘧的完成。 在社会建设发展的大背景下，分析当前的工程软件市场以及在工程实践的基础上， 开发一套兼有挡土墙计算验算设计、可视化图形显示及输入输出、设计智能优化的综合 性系统，具有工程应用的良好意义。 但是，这样的一套系统的开发并非一个入也并非一个短时期能够完成，要完成这样 的一套综合系统甚至是一套岩土工程闯题的处理系统，要有先行后续的入力资源、学术 工程的背景及连续开发、应用反馈的条件， 1 2 2 软件系统( 以下简称“系统 ) 构想 个好的工程，必须有一个好的设计构想以及实物框架。首先，“岩土工程设计” 统领了这个框架。它下面存在许多分支：挡土墙支护分支，基坑支护分支。而在软 件开发前期确定好这个框架十分地必要。这样，就可以尽可能地在初期设计时傲到统一 的设计风格以及框架，傲到尽可能地避免前后开发冲突和提高耀互之闻的联系，提高摸 块的利用率。 初步地构想如图所示： 5 太原理f ：大学硕士研究生学位论文 图卜1系统设计构想图 f i g l 一1s p e c u l a t i o no fs o f t w a r es y s t e m 这些系统可以有各自风格一致的交互式界面，有各自开发的独立的计算及分析模 块，可以拥有共同的输入、输出体系，可以建立相互访闽的数据库接口来实现整个系统 内的信怠流动，最大地提高整体性能。 依据上述思想，初步做出了一些软件框架，如一下图示： 太原理工大攀岩土工程教研塞 匦 图1 2 启动界面 f i g l 一2 i n t e r f a c eo fs t a r t 对于挡土墙支护体系设计，从功能上来说要满足如下的要求： ( 1 ) 实现挡墙的基本参数交互式输入功能，实现可视化形式设计。这些基本参数 包括：挡土墙的外形参数、挡土墙后填土几何、物理参数、挡土墙下填土物理参数、挡 土墙外蘅载作用参数。 6 太原瑾。l ：大学硕士研究生学位论文 ll说明：挡土墙是是一种用来支挡天然边坡或者 | 档土墙|是人工填土边坡用以保持土体稳定的结构物。 f包括重力式、衡重式等多释形式。 臼 j。_4。4 一 ”_ “ h “一h h 。+ v 4 。“。“一”。 4 ”、 ，。，、。，。，。+ ，。，j i 圈 ； 图i - 3 模块选择界面 f i g l 一3 i n t e r f a c eo f c h o o s i n gm o d u l e ( 2 ) 实现挡墙主要物理参数的计算，并且形成交互式修改设计。这些物理参数主 要包括：挡墒自重、挡墙墙后填土土压力、荷载作用效果、挡墙抗滑移系数以及挡墙抗 倾覆系数。 ( 3 ) 实现挡墙所在土坡的整体稳定分析，给出最危险滑弧的位置及安全系数，并 且实现可视化输出。 从实现处理的挡墙类型上来说，要满足设计如下几类的设计要求：仰斜式路堤墙、 折背式路堤墙、折背式路堑墙；直立式路堤墙、直立式路庸墙、直立式路堑墙；德斜式 路肩墙、俯斜式路堤墙；衡重式路肩墙；悬臂式路肩墙、悬臂式路堤墙。 值得说明的是，虽然这些墙各自有各自的特点，但是其中也有几何和计算方法上的 联系，互相统一。要注意他们这些的本质联系，可以在很大程度上提高效率。 1 。2 。3 本次设计的主要任务 在如上的大框架下，充分考虑使用的编程语言应用、时间关系，确定主要任务如下： ( 1 ) 采用v i s u a ls t u d i o2 0 0 5 n e t 中的v i s u a lb a s i c 作为开发语言。 ( 2 ) 完成重力式挡土墙的两种型式的处理。 ( 3 ) 在功能上实现：基本参数的输入及交互式设计、基本的参数计算及稳定性验 算、包括重力墙在内的土玻整体稳定性分析以及实现它们的可视化处理。 ( 4 ) 完成一些统一的、可供重复使用的算法及处理模块。 1 。3 关于v b n e t2 0 0 5 编程语言醯 7， 太原理i ：入学硕士研究生学位论文 1 3 1综述 v i s u a lb a s i c2 0 0 5 作为v i s u a lb a s i c 的最新版本，真正地做到了面向对象进行编 程，在原先v b 6 及v i s u a lb a s i c2 0 0 3 的基础上成为了更加优秀的编程语言。在功能变 得更加强大的同时，v i s u a lb a s i c2 0 0 5 改变或放弃了以前一些被大家认为是很方便的 功能，诸如不用声观变量丽直接使用变量、使用变体变量类型等，而且在整体编程风格 上更加强调安全与可靠。v i s u a lb a s i c2 0 0 5 是当前最流行编程语言的最成熟版本，非 常适合开发w i n d o w s 和w e b 程序。然而在现代软件开发概念中，开发语言只是用于建立 程序的工具之一，最重要的工具还是：n e tf r a m w o r k ，这是每个开发程序都不可缺少 的组件，一定意义上讲它比语言本身更重要。我们可以把f r a m e w o r k 看做是一个巨大的 函数集合，能够完成几乎所有的编程任务。 f r a m e w o r k 包含了操作系统的全部功能，并且通过大量的方法让程序使用这些功能。 编程语言及f r a m e w o r k 是磷个编程组件，对于建立w i n d o w s 应用程序是它们是登需的。 反过来说，单独使用某个组件也可以开发程序，但其开发过程是非常缓慢的，在这种情 况下程序员不得不使用记事本来编辑代码，编译程序，运行程序，发现错误，再重复上 述过程的。软件开发过程依靠大量的工具来简化编程工作过程，这些工具v is u a lb a s i c 2 0 0 5 就可以提供给我们。 还有第三个编程组件是集成开发环境，其中包含了很多工具，只需要单击鼠标就可 以执行很多常见操作。它基本上就是一个提供可视化工具设计窗体并且能够编写代码的 环境，这也是v i s u a lb a s i c2 0 0 5 提供给我们的，被称为“集成开发环境”或i d e 。我 们不得不惊叹于v i s u a lb a s i c2 0 0 5 提供的工具：程序员不必编写任何一行代码就可以 设计出一个实用的数据驱动程序；在同一种环境中使用类似的工具，也可以不编写代码 就建立漂亮的数据驱动w e b 页面。当然，v i s u a lb a s i c2 0 0 5 不是为了不编写代码而设 计的，它只是通过向导或者提供界面工具简化了一些操作。在通常更多的情况下，我们 需要编写代码来建立实用的程序。v i s u a lb a s i c2 0 0 5 提供了大量的工具，包括跟踪和 修复代码错误的调试工具，以及实用的数据库操作工具。甚至我们可以从i d e 罩部署应 用程序。 1 3 2v b 6 0 与v is u a | b a si c2 0 0 5 下面，就本系统设计涉及到的主要变化简述如下。 ( 1 ) 变量方面 在v b 6 0 墨，货币数据类型通常保存在c u r r e n c y 类型的变量里，但是该数据类型 8 太琢瑾工大学颈士疆究生学位论文 在进行货币计算能力不是，因此被v i s u a lb a s i c2 0 0 5 放弃了，改为使爝d e c i m a l 数据 类型。 v i s u a lb a s i c2 0 0 5 麓够提供类型标识符。在x b 6 孛像a b c * & 这样的变量名意眯羞 字符串变量，在声明变量时就不必明确说明其数据类型。两v i s u a lb a s i c2 0 0 5 不支持 d e f x x x 语句，这些语句只是存在于以前的版本中，甚至在以前版本中也很少用。 v i s u a lb a s i c2 0 0 5 引入的另个有趣特性就是常见操作的简略符号，比如增加变 量值的操作。语句：c o u n t = c o u n t + l 就可以简写为：c o u n t e r + = l 。符号“+ = 努构成了v i s u a l b a s i c2 0 0 5 的一个新的操作符，注意这里加号和等号之闻没有空格。它表示把左德变量 静数德与右侧变量豹数毽樱热，然磊把结果涵赋予左铡变量。这个操 乍符的左侧必绥是 一个变量，瑟右侧可以是一个变量或个数值。这零孛镩略操作符号也适用予其他符号比 如减法、乘法等。 v i s u a lb a s i c2 0 0 5 中的短整型与v b 6 的整型数据是一样的，而新的新整型数据与 v b 6 中的长整型是一样的。v i s u a lb a s i c2 0 0 5 中的长整型是个新类型，它能够表示非 常大的整数值。无符号数据类型等效于整型数据，僵它窬只保存正数值。与相应的有符 号整型数据相魄，无符号整形数据麓够保存戆最大整数值是嚣者最大值的2 倍加l ，因 为翦者矮子表示符号麴位在无符号数据墨也雳采表示数值。无符号数据类型里是不能保 存复数豹。 在v b 6 里，任何产生异常结果也就是现有数据类型不能表示的数值的计算都会导致 运行错误而退出运行。v i s u a lb a s i c2 0 0 5 能很好地处理异常情况。通常n a n 和i n f i n i t y 并不是数字运算所期望的结果类型，但至少它们不会产生运行异常。 v i s u a lb a s i c2 0 0 5 另个不支持酶特性就是定长字符串。在v b 6 里可以象下面那 样声瞬定长字符串，这样也可以提高字符率操嚣速度：d i ms h o r t t e x ta ss t r i n g * l o 。 定长字簿率被v i s u a lb a s i c2 0 0 5 抛弃是因力f r a m e w o r k 炎字符串操作提供了两种功能 强大豹类：s t r i n g 类和s t r i n g b u i l d e r 类。v b 6 开发人员可以剩用s t r i n g * l 数据类型 来表示字符，两f r a m e w o r k 提供了c h a r 数据类型来表示字符。 在默认的设置下，v i s u a lb a s i c2 0 0 5 不允许使用变体变量。为了使用能够处理任 何数据类型的变量，在v i s u a lb a s i c2 0 0 5 需要把它们声蹶为o b j e c t 类型，或是关闭 s t r i c t 选顼。关键字v a r i a n t 已经在v i s u a lb a s i c2 0 0 5 中消失了。 v is u a lb a sic2 0 0 5 抛弃了s e t 语句。对象变量可以豫其链所有类型变量一样使用 9 太原理，1 ：人学硕十研究生学位论文 赋值操作符进行初始化。 在v b 6 晕，可以在过程声明前面添加关键字s t a t i c 而把过程中的全部变量都声明 为静态的，v i s u a lb a s i c2 0 0 5 中不荐支持这种方式，s t a t i c 修饰符不能再用于修饰过 程。 ( 2 ) 语句方面 v i s u a lb a s i c2 0 0 5 中，e n dw h i l e 语句代替了v b 6 里的w e n d 语句。 参数列表外的凰括号是必须的，及时予程序或者函数不需要任何参数也是这样。现 在不能再使用这样的语句调用子程序t ：a b cm y t e x t ，丽必须把参数写在圆括号内： a b c ( m y t e x t ) 。 ( 3 ) 控件方面 v i s u a lb a s i c2 0 0 5 的t e x t b o x 控件与v b 6 的十分类似，但有一个重大改进。v b 6 中的文本框不能处理太多的文本，存在一个严重的限制：最多只能达到3 2 k 字符。v i s u a l b a s i c2 0 0 5 的文本框能够包含超过2 0 亿字符，这远远超过了在一个通常会话中所能读 取的数量。但是它的默认设置是3 2 ，6 7 6 今字符，如果想在这个控件上包含大量文本， 需要把相应的属性设置为o 。w o r d w r a p 属性设置决定了空间是否对超过控件长度的文本 自动换行。在v b 6 本文本框里，s c r o l l b a r s 属性决定了是否对文本自动换行。在v i s u a l b a s i c2 0 0 5 中不论水平滚动条是否存在，都可以在文本框里输入长文本了。新文本框的 另一个特性是可以利用li n e s 属性读取( 但不能设置) 文本中每一行的内容。l i n e s 属 性是个字符串数组，其中每个元素包含一行文本。l i n e s ( 0 ) 包含第一行文本，l i n e s ( 1 ) 包含第二行文本，以此类推。控件上文本的行数是l i n e s 1 e n g t h 。以前用于选择或操作 文本的属性s e l s t a r t 、s e t l l e n g t h 和s e l t e x t 改变了名称，现在分别被称为 s e l e c t i o n s t a r t 、s e l e c t i o n l e n g t h 和s e l e c t i o n t e x t 。指定文本在控件上的对齐方式 的瘸性a l i g n m e n t 现在被称为t e x t a l i g n m e n t 。a p p e n d t e x t 方法可以向控件添加文本。 在退出事件处理程序之前，必须“消灭 原始的击键，避免它出现在控件上。通常 把h a n d l e d 属性设置为t r u e 就可以达到这个目的，这样就告诉v b 不要再对这个击键做 任何处理了。在v b 6 罩，消灭一个击键的方法是把k e y p r e s s 事件的k e y a s c ii 参数设置 为0 。但是注意的是，在v i s u a lb a s i c2 0 0 5 中，e k e y c h a r 参数是只读的，不能在代 码里进行设鼍。 在n e t f r a m e w o r k 列表框中得到了很大的强化。最明显的变化就是取消了l i s t 属 1 0 太原疆了大学硕士研究生学铵论文 性，现在为了访问控件上的单个列表项，妊须利用i t e m s 属性。i t e m s 是一个集合，控 件上第一个列表项是i t e m ( 0 ) ，第二个是i t e m ( 1 ) ，以此类推。i t e m s 具有集合昀常见属 性，比如c o u n t 属性，表示控件上列表项的数量；a d d 、r e m o v e 、i n s e r t 和c l e a r 方法 等，可以为控件添加或删除列表项。v b 6 里的a d d it e m 和r e m o v e it e m 方法已经不能再使 用了。对于多项选择的处理也增强了。当控件只允许单项选择时，s e l e c t e d i n d e x 和 s e l e c t e d i t e m 属性返回被选项的索引和值。当控件允许多项选择时，可以利用 s e l e c t e d i n d i c - e s 和s e l e c t e d i t e m s 集合来访问被选项的索弓l 和值。如果想在列表框控 件里搜索特定的列表项，可以利用f i n d s t r i n g 和f i n d s t r i n g e x a e t 方法。 ( 4 ) 特殊的集合变量a r r a y l i s t a r r a y l i s t 集合可以进行多个元素的操作。就像数组一样，但是该变量允许在数据 集合中任意位置插入和删除元素。最大的特点，这是一种动态变化的数据结构形式，可 以增加或删除元素时自动依据一定规律变化。与数组功能一样，a r r a y l i s t 的元素也可 以进行排序和搜索。该数据类型最大的方便之处就在于它的“动态性 。该数据变量可 以根据索引来删除元素，但也可以根据数据值来进行删除操作。 但是，a r r a y l i s t 变量的这些种种便利，是以牺牲它的运行速度和占据更过资源来 实现的。尽管如此，比起它的优点来这些子缺点可以说是可以忽略掉的。 ( 5 ) 制图与绘图 个编程语言之中，它的制图与绘图功能成为可视化编程的重要组成部分，也是一 个很有趣的部分。图形一般来说分为两种：种是位图，一种是矢量图形。位图是能够 加载在各个控件上的图形，处理方式是基于像素的逐像素操作。而矢量图形是以基本的 制图方法诸如绘制直线、四边形等生成的图形。矢量图形没有固定的分辨率，我们能够 以任意的分辨率来查看图形，而位图芡| l 具有固定的分辨率的限制，因藤显示效果的能力 就与矢量图形有定的差距。 位图和矢量图形备自有各自的优点和缺点，我们需要针别应用。诸如现存的一幅复 杂的图片，就可以使用位图来处理效率高些。但是对于一些特定的或者说是简单的图形 来说，矢量图形的矢量化优点就能够充分表现出来了。平常用的文本就是矢量化图形， 各种字体的各种字符都是用矢量图来描述的，根本的就是用数学方式来描述的。 通常可以使用p i c t r u e b o x 控件来加载位图和绘制矢量图。 本程序的挡墙两种型式的代表圈就是加载到p i c t u r e b o x 控件上嬲以显示的。在 太原理：r 入学硕士研究生学位论文 v i s u a lb a s i