土钉边坡支护钢筋网片面层截面强度验算理论解析

在【尺寸】菜单内，面层类型有两种选择，一是混凝土面层，二是钢筋网，本文着重介绍钢筋网的计算原理。

当选择钢筋网面层时，要注意此时土钉的位置是交错布置的。这里还需要设置风化层的厚度和岩土材料参数。风化层的厚度和岩土材料参数直接影响到土钉和钢筋网的受力。

在【钢筋网类型】菜单中，确定钢筋网的各项承载力及安全系数，最后在进行钢筋网的冲切和受剪力验算,需要将承载力除以安全系数作为验算标准。即Rp/SFmesh与Rs/SFmesh。

同理，在【土钉类型】菜单中，确定土钉的各项强度及安全系数，将各强度允许值除以安全系数，作为验算标准：

坡段，明确土钉的空间布置：

这里的板指的是土钉下面的垫板，板宽度hw对受力计算没有影响，但是该尺寸可以明确垫板尺寸，板的长度lw参与钢筋网冲切计算，垫板长度越大越有利，但是不可能无限大。

最后，在【截面强度验算】菜单中，共进行四项验算：土钉受剪承载力验算、钢筋网受冲切承载力验算、钢筋网受剪承载力验算、土钉组合应变验算。此处需要设置是否考虑渗流，压力锥角度及土钉轴力。

关于渗流的影响，在计算土钉剪力和钢筋网剪力时，可以考虑由风化层中水流引起的渗流力Fw。

关于压力锥的角度确定了土钉轴力在风化层中的传递扩散角度，这对钢筋网剪力的计算会产生影响。该角度使得作用在钢筋网上的各土钉轴力的水平间距减小了，同时也减小了单元土块的宽度。折减后的单元土块是一个梯形，可以等效为一个等面积的矩形，矩形的宽度为。压力锥角度θ通常在30°到80°之间。压力锥上部半径取板长度的一半。

关于土钉轴力，土钉轴力直接参与钢筋网抗冲切验算。轴力过大可能会导致钢筋网抗冲切不满足要求。

1.土钉受剪承载力验算

满足Fs≤Rs/SFmesh即可。

在土钉抗剪验算中，选择风化层底面作为滑面，土钉剪力Fs则由单根土钉分担的单元土块引起的剪力计算得到。

上面的公式看似复杂，其实就是土块重力W、土钉轴力Fnail及渗流力Fw延着的滑面分力减去摩擦力，

为摩擦系数,土块重力W、土钉轴力Fnail垂直与滑面的分力乘以摩擦系数即为摩擦力，在国内规范中不考虑作用，可以设置c=0。

2.钢筋网受冲切承载力验算

满足Fnail≤Rp/SFmesh即可。Fnail为土钉轴力

3.钢筋网受剪承载力验算

满足Sd≤Rs/SFmesh即可。

软件自动计算由四根土钉包围的单元土块中两种类型滑面下的最大钢筋网剪力。

直线滑面 - 在整个风化层厚度范围内自动找到使得钢筋网剪力最大的滑面。

剪力 - 直线滑面

分子很复杂，其实就是土块重力W、渗流力Fw延着的直线滑面分力减去摩擦力，这个力就是下图中的F_分子，力的方向是沿滑面水平向下的。钢筋网所受的剪力跟此大小相等，方向相反。

折线滑面 - 在整个风化层厚度范围内自动找到使得钢筋网剪力最大的土块底面倾角。

剪力 - 折线滑面

当采用折线滑面计算时，两个滑块之间的作用力X按下式计算：

公式的解析可以参考上面的直线滑面。

注意：考虑压力锥影响，替代上面的，影响单元土块的宽度，最终体现在公式里面的滑块重量。

4. 土钉组合应变验算