海地涵洞工程師系統(tǒng)手冊ha

1、.前 言海地涵洞工程師系統(tǒng)為海地公司系列工程設(shè)計(jì)軟件之一，涵洞工程師系統(tǒng)共分兩個(gè)版本：一為自由設(shè)計(jì)版本，二為規(guī)范設(shè)計(jì)版本（正在開發(fā)中，計(jì)劃于2002年年底推出）。目前公司所推出的版本為自由設(shè)計(jì)版本，其“自由設(shè)計(jì)”的意義在于設(shè)計(jì)人員可以不依據(jù)規(guī)范所設(shè)定的尺寸設(shè)計(jì)，系統(tǒng)能夠依據(jù)設(shè)計(jì)人員提供的尺寸數(shù)據(jù)，進(jìn)行力學(xué)的分析，進(jìn)行荷載、配筋等計(jì)算以及基底的承載力的驗(yàn)算等并可以輸出設(shè)計(jì)書以及全套的工程圖紙。海地涵洞工程師系統(tǒng)（HARD CE）能夠和海地公路優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)（HARD2002）直接相連，因此利用海地涵洞工程師系統(tǒng)（HARD CE）進(jìn)行涵洞設(shè)計(jì)，可以不必輸入有關(guān)路線的大量繁雜的數(shù)據(jù)，而是直接通過HAR

2、D2002系統(tǒng)得到，可以大大節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和時(shí)效。海地涵洞工程師系統(tǒng)（HARD CE）能夠完成板涵（分明、暗）、拱涵、園管涵以及箱涵的設(shè)計(jì)及出圖。下面將通過以下的章節(jié)對各種涵洞的設(shè)計(jì)進(jìn)行說明。目 錄前 言1目 錄2第一章 系統(tǒng)說明311系統(tǒng)安裝312系統(tǒng)運(yùn)行3第二章 暗板涵521總體說明522參數(shù)說明523計(jì)算及出圖6第三章 園管涵1331總體說明1332參數(shù)說明1433計(jì)算出圖15第四章 拱涵1841總體說明1842計(jì)算出圖18第五章 箱涵20第六章 明板涵21編后語23第一章 系統(tǒng)說明11系統(tǒng)安裝涵洞工程師系統(tǒng)的安裝隨HARD2000系統(tǒng)共同安裝，其加密也隨同HARD2000系

3、統(tǒng)一起完成，其目的主要是為使兩個(gè)系統(tǒng)能夠很好的聯(lián)系起來，以達(dá)到設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的共享。12系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)涵洞設(shè)計(jì)的資料通過路線的設(shè)計(jì)提供時(shí)，必須運(yùn)行“涵洞設(shè)計(jì)基本資料”菜單，涵洞系統(tǒng)與路線系統(tǒng)的連接通過：*.mz和*.gzw兩個(gè)文件完成（如圖示）。兩個(gè)文件的意義見HARD2000系統(tǒng)用戶手冊。在調(diào)入兩個(gè)文件的同時(shí)，系統(tǒng)還輸出一個(gè)涵洞設(shè)計(jì)向?qū)募?.HD），這個(gè)文件將用來管理涵洞的設(shè)計(jì)過程，包括存儲、調(diào)用、輸出模板等。用戶對項(xiàng)目內(nèi)的各個(gè)涵洞分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以隨時(shí)存儲設(shè)計(jì)向?qū)募?，并可以在下一次設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)入該設(shè)計(jì)向?qū)募^續(xù)設(shè)計(jì)。涵洞設(shè)計(jì)，首先調(diào)入涵洞設(shè)計(jì)向?qū)募?.HD），然后選擇樁號、涵洞形式并進(jìn)行設(shè)計(jì)

4、，當(dāng)幾道涵洞設(shè)計(jì)完成后，可以通過“存儲”按鈕，進(jìn)行存儲，這時(shí)各個(gè)涵洞的設(shè)計(jì)參數(shù)均被保存在設(shè)計(jì)向?qū)募?.HD）中，在下次設(shè)計(jì)時(shí)用戶可以任意的調(diào)入并進(jìn)行修改。在設(shè)計(jì)過程中，涵洞形式可以任意的變換，并通過存儲將設(shè)計(jì)結(jié)果保存起來。第二章 暗板涵21總體說明完成不同公路等級、不同荷載等級、填土高度不小于0.5米的鋼筋混凝土暗板涵的計(jì)算與繪圖，應(yīng)用范圍非常廣泛。系統(tǒng)可以繪制板涵的一般布置圖、鋼筋構(gòu)造圖，并根據(jù)涵底縱坡的大小，當(dāng)涵底坡大于5%時(shí)，涵身與基礎(chǔ)每36米設(shè)一道階梯，每段階梯的落差小于等于板端厚的3/4，每段階梯的坡度為5%，當(dāng)涵底坡小于5%時(shí)，涵身不做階梯處理。洞口形式有：八字墻、一字墻、跌水

5、井、上，下游急流坡，涵洞斜交斜做。蓋板采用平行四邊形簡支板，采用25號混凝土，斜板按等長的正板計(jì)算。板涵設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：計(jì)算：計(jì)算蓋板內(nèi)力、結(jié)構(gòu)尺寸及配筋；計(jì)算臺身厚度及臺后應(yīng)力驗(yàn)算；計(jì)算基礎(chǔ)寬度及基底應(yīng)力驗(yàn)算。出圖：一般布置圖；鋼筋構(gòu)造圖。22參數(shù)說明路線參數(shù)：用戶可以通過HARD2000系統(tǒng)得到，也可以直接填寫。（如圖示）板及涵洞參數(shù)如圖示。23計(jì)算及出圖系統(tǒng)提供蓋板及涵臺計(jì)算，蓋板計(jì)算提供配筋計(jì)算以及各項(xiàng)驗(yàn)算，計(jì)算結(jié)果如下所示： 蓋板涵 - 蓋板計(jì)算結(jié)果 1.設(shè)計(jì)資料 1車道 交角= .0度 標(biāo)準(zhǔn)跨徑: 3.0 m 計(jì)算跨徑: 3.2 m 設(shè)計(jì)荷載: 汽車-15級; 驗(yàn)算荷載: 掛車-8

6、0 蓋板材料: 25號混凝土 Ra=14.5 MPa Rl=1.55 MPa II級鋼筋 Rg=Rg1=340 MPa 2.活載計(jì)算 (1)汽車 順板跨 a汽= 2.81 m 垂直板跨 b汽= 5.01 m 垂直壓力 p汽= 9.21 kN/m2 跨中彎矩 M汽= 11.78 kN.m 支點(diǎn)剪力 Q汽= 13.77 kN (2)掛車 順板跨 a掛= 4.01 m 垂直板跨 b掛= 5.81 m 垂直壓力 p掛= 17.14 kN/m2 跨中彎矩 M掛= 22.28 kN.m 支點(diǎn)剪力 Q掛= 25.71 kN 3.恒載計(jì)算 土的容重 Y=18 kN/m3, 土的內(nèi)摩擦角=35° 蓋板

7、頂填土高度 H= 2.26 m 填土垂直壓力 q土= 40.75 kN/m 蓋板平均厚度 h= 40.00 cm 蓋板自重 gz= 10.00 kN/m 跨中彎矩 M恒= 65.98 kN.m 支點(diǎn)剪力 Q恒= 76.13 kN 4.荷載組合 組合I Mj= 100.46 kN.m Qj= 116.16 kN 組合III Mj= 103.69 kN.m Qj= 119.63 kN 計(jì)算內(nèi)力 Mj= 103.69 kN.m Qj= 119.63 kN 5.截面設(shè)計(jì) 計(jì)算板寬:取垂直于行車方向1米寬度 跨中板高 HB1= 40.0 cm 支點(diǎn)板高 HB2= 40.0 cm ag= 3.5 cm h

8、0= 36.5 cm 鋼筋根數(shù) 7 鋼筋截面積 Ag= 14.0770 cm2 6.截面驗(yàn)算(取1米板寬計(jì)算) 1)正截面強(qiáng)度驗(yàn)算 混凝土受壓區(qū)高度 x= 2.8 cm 設(shè)計(jì)彎矩 115.15 kN.m 2)斜截面剪切強(qiáng)度驗(yàn)算 設(shè)計(jì)剪力 268.73 kN 3)裂縫寬度 f0= .250 f= .238涵臺計(jì)算結(jié)果如下所示：蓋板涵涵臺計(jì)算結(jié)果 1.設(shè)計(jì)資料 涵臺材料: 8.號混凝土 Ra= 2.7 MPa Rwl= .54 MPa 1車道 交角 .0度 標(biāo)準(zhǔn)跨徑: 3.0 m 涵臺凈高: 3.0 m 平均填土高度: 2.26 m 平均板厚: .4 m 設(shè)計(jì)荷載: 汽車-15級; 驗(yàn)算荷載: 掛

9、車-80 2.活載計(jì)算 1)水平土壓力及其產(chǎn)生的彎矩 (1)汽車 破壞棱體長度 l0= 2.95 m 側(cè)壓力系數(shù) u= .271 換算土層厚度 h0= .12 m 土壓力 qA= 13.58 kN/m2 qB= 28.22 kN/m2 Xm= 1.587 m Mmax= 23.592 kN.m (2)掛車 破壞棱體長度 l0= 2.95 m 側(cè)壓力系數(shù) u= .271 換算土層厚度 h0= .37 m 土壓力 qA= 14.81 kN/m2 qB= 29.44 kN/m2 Xm= 1.582 m Mmax= 24.964 kN.m 2)垂直壓力計(jì)算 (1)汽車 a= 2.81m b= 5.01

10、m p= 9.21kN/m2 P= 13.77 kN (2)掛車 a= 4.01m b= 5.81m p= 17.14kN/m2 P= 25.71 kN 3.恒載計(jì)算 X=X汽m P= 158.43 kN M= -27.66 kN.m X=X掛m P= 158.33 kN M= -27.66 kN.m 4.荷載組合 最不利荷載組合為: 橋上無車輛荷載,臺背填土破壞棱體上有車輛荷載 組合I: M= 8.13kN.m N= 190.06kN e0= .04m 組合III: M= 2.56kN.m N= 190.06kN e0= .01m 5.臺身截面強(qiáng)度與穩(wěn)定驗(yàn)算(極限法) 涵臺視為上下端簡支豎梁

11、,墻身偏心受壓.取1米臺寬驗(yàn)算 組合I: = .9762 = .9990 Ra/Ym= 1083.99 kN ARa/Ym = 1082.88 kN 組合III: = .9976 = .9990 Ra/Ym = 1107.71 kN ARa/Ym = 1106.60 kN TSK= 95.0 cm 6.基底應(yīng)力驗(yàn)算 1)恒載計(jì)算 P= 284.99 kN M= 1.13 kN.m 2)活載計(jì)算 (1)汽車 P= 13.77 kN M= -4.99 kN.m (2)掛車 P= 25.71 kN M= -9.32 kN.m 3)荷載組合 組合I: P= 298.75 kN M= -3.86 kN.

12、m 組合III: P= 310.70 kN M= -8.18 kN.m 4)基底應(yīng)力 組合I: max= 178.27 kPa min= 163.16 kPa 組合III: max= 193.58 kPamin= 161.51 kPa出圖：構(gòu)造圖、鋼筋圖及臺帽圖。第三章 園管涵31總體說明鋼筋混凝土園管涵設(shè)計(jì)適用于不同公路等級、不同荷載等級、各種角度和各種孔徑的單園管涵施工圖設(shè)計(jì)、計(jì)算以及工程量統(tǒng)計(jì)。孔徑可為0.52.0米，管頂填土高度為0.515.0米，涵長采用斜涵斜修計(jì)算，管節(jié)配筋計(jì)算采用承載能力極限狀態(tài)法計(jì)算，洞口管基及涵身管基可以采用A型（120度）或B型（180度）的形式。設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

13、頂填土高度H按以下的情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算當(dāng)0.5<H<4米 H=4當(dāng)4<H<6米 H=6當(dāng)6<H<8米 H=8當(dāng)8<H<10米 H=10當(dāng)H米>10米 H=H園管涵外荷載：管頂填土豎向壓力為土柱重，車輛荷載豎向壓力通過填土按30度擴(kuò)散交分布于管頂?shù)募俣ㄆ矫嫔?，根?jù)填土高度、荷載等級及車道數(shù)系統(tǒng)自動(dòng)判斷布載。園管側(cè)壓力強(qiáng)度按管頂水平面以下的土柱引起的水平均布荷載計(jì)算。填土容重18千牛/立方米，內(nèi)摩擦角35度。根據(jù)管頂及管側(cè)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，管壁配置內(nèi)外圈兩層受力鋼筋，并按承載能力及現(xiàn)狀態(tài)進(jìn)行配筋計(jì)算以及裂縫寬度驗(yàn)算。對于高強(qiáng)鋼絲，外圈按內(nèi)圈的一半配置

14、。其他種類的鋼筋，內(nèi)外一致布置。斜交管涵的結(jié)構(gòu)計(jì)算與正交管涵相同，斜管節(jié)不按承重結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，適當(dāng)配置構(gòu)造鋼筋。要求底基承載力為：100Kpa?；虿捎糜?jì)算結(jié)果。涵底縱坡要求小于8%。32參數(shù)說明1、A、B型涵身如圖示：33計(jì)算出圖結(jié)構(gòu)計(jì)算：對管節(jié)配筋，并可以通過對話界面進(jìn)行編輯，結(jié)果用于出圖。輸出計(jì)算書：如下所示： 0K+421.10 圓管涵結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果（示例）1.設(shè)計(jì)資料: 荷載等級=3 汽車-20級,掛車-100 車道數(shù)=1 砼標(biāo)號=20號 砼抗壓強(qiáng)度(Ra)=11.0MPa 砼彈性模量(Eh)= 26000.0MPa 鋼筋等級=3級 鋼筋直徑(DG)= 5mm 鋼筋抗拉強(qiáng)度(Rg)=520.

15、0MPa 鋼筋彈性模量(Eg)= 180000.0MPa 土容重(Rt)=18.0KN/立米 土的內(nèi)摩擦角=35度 管節(jié)內(nèi)徑(d)= 75.0cm 外徑(D)= 91.0cm 管璧厚度(DT)= 8.0cm 管壁內(nèi)外徑的平均半徑(R)= 41.5 管頂填土高度(H)= 4.98m2.外力(荷載)計(jì)算:填土產(chǎn)生的垂直壓力(TZ)= 89.71KN/平米 管節(jié)自重產(chǎn)生的垂直壓力(GZ)= 2.00KN/平米車輛荷載產(chǎn)生的垂直壓力: (1)汽車輛荷載產(chǎn)生的垂直壓力(Pq)= 3.24KN/平米 汽車輪重(Gq)=300.0KN 車輪荷載壓力橫向分布寬度(aq)= 8.16m 車輪荷載壓力縱向分布寬度

16、(bq)= 11.36m (2)掛車荷載產(chǎn)生的垂直壓力(Pg)= 7.51KN/平米 掛車輪重(Gg)=250.0KN 掛車荷載壓力橫向分布寬度(ag)= 8.96m 掛車荷載壓力縱向分布寬度(bg)= 11.16m3.內(nèi)力計(jì)算:(1)汽車荷載在截面上產(chǎn)生的彎矩(Mq)= .06KN-M (2)掛車荷載產(chǎn)生的彎矩(Mg)= .13KN-M土自重在截面上產(chǎn)生的彎矩(Mtz)= 1.54KN-M 管自重產(chǎn)生的彎矩(Mgz)= .13KN-M4.內(nèi)力組合: 最大彎矩(Mmax)= 2.15KN-M5.強(qiáng)度驗(yàn)算: (L=0.5M)鋼筋外圈圈數(shù)= 3 (L=0.5M)鋼筋內(nèi)圈圈數(shù)= 6 (L=1M)鋼筋

17、外圈圈數(shù)= 7 (L=1M)鋼筋內(nèi)圈圈數(shù)=14 中性軸位置(X)= 1.22cm 截面強(qiáng)度(Mj)= 5.45KN-M > Mmax= 2.15KN-M 截面強(qiáng)度驗(yàn)算通過!6.裂縫寬度驗(yàn)算: 裂縫寬度(Fmax)= .190mm < 0.2mm 滿足規(guī)范第4.2.6條要求,裂縫寬度驗(yàn)算通過! 地基基底應(yīng)力為: 103.2Kpa出圖：一般構(gòu)造圖、涵身構(gòu)造圖、管節(jié)鋼筋圖。第四章 拱涵41總體說明系統(tǒng)適用于不通公路等級、不同荷載等級、斜度小于等于30度和各種跨徑（15米）的單雙孔拱涵施工圖設(shè)計(jì)（含工程量統(tǒng)計(jì)與結(jié)構(gòu)計(jì)算）?？鐝?5米，填土高度不限。填土高度小于4米時(shí)增設(shè)臺后排水。坡度最大2

18、0%，當(dāng)坡度大于5%時(shí)，采用階梯形式以保證涵底坡度不大于5%，階梯落差大于3/4拱圈厚度時(shí)，增設(shè)分段間小側(cè)墻。拱圈采用鋼筋混凝土或30號的大塊石、7.5號砂漿砌筑，其余用25號的大片石、5號砂漿砌筑。計(jì)算采用承載能力極限狀態(tài)法，對拱圈、臺身、墩身（雙孔）、基地應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。設(shè)計(jì)計(jì)算要點(diǎn)：依據(jù)公路磚石及混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范采用極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)；拱圈按無鉸拱計(jì)算；計(jì)算拱圈內(nèi)力時(shí)，不考慮拱圈的曲率、剪切變形、彈性壓縮對內(nèi)力的影響，也不計(jì)混凝土收縮和溫度變化的影響；計(jì)算涵洞頂上車輛荷載引起的豎向壓力時(shí)，車輪或履帶按其著地面積的邊緣向下作30度的分布；拱軸線采用等截面圓弧拱，失跨比不大于1/2，如1/3.5斜交時(shí)，注意垂直起拱線方向的失跨比也同樣不大于1/2。42計(jì)算出圖臺身計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如圖示：墩身計(jì)算（兩孔時(shí)）。拱圈計(jì)算。出圖：拱涵一般布置圖、臺身一般構(gòu)造圖、墩身一般布置圖、臺后排水圖以及拱涵鋼筋構(gòu)造圖。 第五章 箱涵系統(tǒng)可以進(jìn)行箱涵的設(shè)計(jì)，包括計(jì)算、出圖等。1、結(jié)構(gòu)計(jì)算：系統(tǒng)對配筋結(jié)果通過交互界面提交給用戶，用戶可以進(jìn)