（一）双排桩软件的功能需求分析

与一般软件开发的流程一样，需要对所开发的软件作功能需求分析。基坑双排桩支护结构的计算，主要对其位移、内力和稳定性系数进行控制。中勘之星双排桩计算软件的结构主要包括参数输入、后台工况计算与结果输出三部分，具体结构如图3-4所示。

（1）参数输入模块。它包括桩体与支护结构参数、土层和超载参数、撑锚及工况参数，主要利用.NET框架中的Stream类来对输入数据进行读取，将读取的数据保存到相应的数组结构中，方便在程序进行计算时调用。

图3-4　中勘之星双排桩计算软件的结构框图

（2）后台工况计算模块。该模块根据杆系有限元分析理论，建立并求解整体单元刚度矩阵，从而计算出单元的内力及其分布情况。

（3）结果输出模块。该模块主要是针对计算后的数据进行展示处理，用双排桩软件计算出单元节点的位移和内力后，如何把这些抽象的结果数据形象地展现在用户面前，就是这一模块主要解决的问题。双排桩软件利用GDI+技术，在VS2008自带控件Picturebox上显示计算剖面图；利用Zedgraph开源控件绘制出桩的位移、弯矩、剪力以及土压力和抗力，让用户可以对计算结果有更直观的认识。计算的结果最终是以Word报表的形式输出，方便用户打印和保存。

（二）双排桩软件程序设计流程图

根据平面刚架有限元求解问题的步骤，对双排桩软件的计算过程作如图3-5的设计。

该程序框图包括多个子框图，其核心是建立和求解刚度方程[K]{δ}={P}，运行程序时，主界面会提供用户选择新建或者打开已有项目，如果点击新建，则默认打开悬臂双排桩的例子，用户可以根据实际情况修改参数，或直接创建固定格式的.dp文件输入原始数据。然后通过各子框图形成单元、节点编号，通过集成单元刚度矩阵和节点荷载向量，求解刚度方程并输出结果。

双排桩软件程序设计框图如图3-5所示。根据软件程序框图进行程序设计，该软件的计算功能如下：

（1）考虑后排桩有一定超载的情况，超载分为既有荷载和外加荷载；

图3-5　中勘之星双排桩设计软件程序设计框图

（2）考虑初始状态的计算，当超载为既有荷载时，需要进行初始工况计算；

（3）考虑坑内留土的情形，采用调整kh法；

（4）考虑被动区加固的情形；

（5）考虑前后排桩数为“一对二”的情形，考虑连梁隔桩布置的情形；

（6）考虑桩间距、桩径的影响；

（7）考虑排距的影响，但不包含排距为零的情形；

（8）考虑连梁的作用，连梁与桩之间刚性连接；

（9）考虑分工况计算，包括正工况和逆工况；

（10）计算任意工况下桩身和连梁的位移、弯矩、剪力；

（11）桩顶可考虑放坡并留置平台工况。

（三）双排桩软件程序界面设计

图3-6是双排桩软件系统的界面模块构成，主要按功能划分为7个主菜单：文件、剖面、计算、设计、查询、报告、帮助，各子菜单分别列于主菜单之下。(www.daowen.com)

图3-6　双排桩软件程序界面设计

（四）双排桩软件程序模块设计

程序是由各个不同的模块构成，模块是相互独立的功能块，可根据需求自定义开发。模块可根据其功能进一步划分，依次分解成较低的模块，模块与模块之间通过调用而组合成一个协同的程序。模块的独立性不仅方便程序设计，也方便程序调试。

双排桩计算软件正是基于这种思想，对系统进行多个模块设计。双排桩软件主要有以下功能模块：计算参数存取、计算剖面显示、悬臂（或撑锚）计算、结果数据查询、绘制内力图、参数和结果保存等。主要功能模块如下：

（1）参数存取模块设计。参数设计是进行双排桩支护设计的关键，也是第一步，所以对参数的选取很重要，需要通过原位测试、室内试验以及丰富的实践经验综合确定。中勘之星双排桩计算软件采用固定格式的.dp文件来存储参数。

（2）计算剖面显示模块设计。显示计算剖面模块，可以让用户更直观地判断自己所建模型是否符合实际情况。如有错误，则程序会有相关提示；若有偏差，则用户可以及时调整。当用户对自己的模型不满意时，可以在原有参数表格内进行修改，此时当对Datagridview内的某些关键参数进行修改时，计算剖面会随之更新。其绘制流程如图3-7所示。

图3-7　计算剖面绘制流程图

（3）悬臂（或撑锚）计算模块设计。悬臂计算和撑锚计算是两个并列的模块，即两种情况不会同时出现，当显示计算剖面时，程序会自动判断到底是悬臂计算还是撑锚计算，不需要人为设定。悬臂（或撑锚）计算模块是整个系统的核心，主要用结构力学中的矩阵位移法，通过计算所求位移来反求节点内力。对于需要进行初始状态计算的情况，后面工况计算的位移需要减去初始状态产生的虚假位移。该模块可以进行分工况计算，其计算流程如图3-8所示。

图3-8　悬臂（或撑锚）计算流程图

在进行撑锚计算时，当所有工况计算结束的时候，会涉及到锚杆相关参数的计算。锚杆设计是根据工况计算的撑锚力来对锚杆进行反馈设计，具有一定的参考价值。

（4）查询模块。该模块相当于后处理，当我们对某一工况计算结束后，会在查询结果中显示该工况下的数据结果并绘制双排桩内力图。用户通过该工况的计算结果得出一些初步的判断。

绘制双排桩内力图采用Zedgraph控件，作为VS2008开发平台下的一个优秀绘图工具，该控件能绘制折线图、曲线图、散点图、饼图、柱状图等。用户只需取出保存在二维数组中的有限元计算数据，存到点列PointPair List中，然后用Zed GraphControl.GraphPane.AddCurve命令添加数据并绘图。默认情况下显示的是力学标量图，用户可以根据需要选择显示某工况下的力学标量图或力学示意图。

查询模块主要内容如图3-9所示。

（5）计算结果保存模块。为了更加方便计算结果的输出和保存，双排桩软件用到Word报表。在进行该项工作之前，需要对Word报表的格式进行设定，主要是在Word中创建表格，然后在表格当中插入文字型窗体域，Word会给每个窗体域命名，这样就方便VB.NET程序调用，最终形成Word报表模板。VB.NET操作Word包括很多方面的内容，主要有添加引用、启动Word、打开Word、插入文本、插入图像等，其流程如图3-10所示。

图3-9　查询模块结构图

图3-10　计算结果保存模块流程图