水工隧洞软件手册水利版

1、 SDCAD4.0 水利版水利版水工隧洞钢筋混凝土衬砌计算机辅助设计水工隧洞钢筋混凝土衬砌计算机辅助设计软软 件件 用用 户户 手手 册册国家电力公司中南勘测设计研究院水工处国家电力公司中南勘测设计研究院水工处2003 年年 4 月月目 录1 引言.11.1 版本说明.11.2 定义.11.3 参考资料.22 软件功能及运行环境.22.1 软件功能.22.2 运行环境.23 计算方法及设计假定.23.1 荷载工况.23.2 有关的设计参数.33.3 内力计算方法.43.4 选筋方法.53.5 制图约定.54 软件的应用和操作.64.1 总菜单.64.2 各项菜单的功能.64.2.1 设置路径.

2、64.2.2 输入数据.74.2.3 数据前处理.84.2.4 内力计算.84.2.5 成果整理.94.2.6 单工况配筋.104.2.7 最终选筋.104.2.8 绘钢筋图.114.2.8.1 形成图块文件.114.2.8.2 布图.114.2.9 有限元计算.144.2.10 有限元结果配筋.154.2.11 编辑计算书.154.2.12 退出 SDCAD.155 接口文件及其说明.165.1 基本数据文件.165.2 单工况配筋文件.195.3 最终选筋文件.225.4 有限元成果整理所需文件.246 程序的连续运行.246.1 圆形有压洞(内水压力占优势的情况)的计算和绘图.256.2

3、 圆拱直墙形、矩形、马蹄形和内水压力不是主要荷载的圆形隧洞的运行次序.256.3 矩形变圆形或圆形变矩形渐变段的计算次序.256.4 圆拱直墙变矩形(城矩)或矩形变圆拱直墙形(矩城)渐变段程序运行方法.266.5 用有限元法计算和绘图.267 其它断面的衬砌计算和配筋.267.1 数据输入文件的准备.267.2 内力计算和配筋.338 不计算，直接绘制钢筋图.339 关于对称竖井的内力计算.3410 计算结果输出格式说明.3410.1 公式法计算结果.3410.2 边值法计算结果.3510.3 单工况配选筋计算结果.3510.4 最终选筋结果.3610.5 有限元应力成果.3610.6 有限元

4、应力换算为内力结果.3710.7 用有限元成果配筋的输出格式.37附录 A 输出文件一览表 .38附录 B 有限元计算网格示意图 .4011 引言引言1.1 版本说明版本说明水工隧洞钢筋混凝土衬砌计算机辅助设计软件(简称 SDCAD)，是由国家电力公司中南勘测设计研究院水工处开发的。较早的 SDCAD 2.0 版是根据 SD13484水工隧洞设计规范 、SDJ2078水工钢筋混凝土结构设计规范的规定而编制的，该版本软件 1993 年 12 月由水规总院鉴定后，先后被水利水电系统三十多个设计单位引进并在实际工程中应用。由于 DL/T50571996(SL/T19196)水工混凝土结构设计规范 、

5、DL50771997水工建筑物荷载设计规范 的发布实施，原来的SDJ2078水工钢筋混凝土结构设计规范 已在电力行业废止，SDCAD 2.0 和SDCAD 2.10 已经与新规范不适应。为适应新规范的要求，我们于 1999 年 6 月对SDCAD 2.10 按新规范的规定进行了修编，推出了 SDCAD 3.0 版。SDCAD 3.0 仍在DOS 环境下运行，由于现在微机全部采用 Windows 操作系统，原来的 DOS 版本程序使用起来显得很不方便。为适应操作系统的变化，并参照电力行业标准的水工隧洞设计规范( 报批稿 )，我们在 SDCAD 3.0 的基础上又完成了由 DOS 向Windows

6、 环境下的移植和二次开发，形成了 SDCAD 4.0 版。与 DOS 版本比较SDCAD 4.0 界面更好，使用更方便，并且扩展了功能。此后，中华人民共和国水利行业标准，SL2792002水工隧洞设计规范于2002-12-10 发布，2003-03-01 实施，该规范规定：混凝土和钢筋混凝土衬砌的强度计算仍按 SDJ2078水工钢筋混凝土结构设计规范（试行） 的规定执行。为与该规范相适应，我们在SDCAD4.O 基础上经过修改，形成了SDCAD4.0 水利版。1.2 定义定义SDCAD：水工隧洞钢筋混凝土衬砌计算机辅助设计软件的简称。边值法：指原 SD134-84水工隧洞设计规范附录中的“边值

7、数值解法” 。公式法：指水工隧洞设计规范附录中“图形有压隧洞衬砌计算”方法。有限元法：指线弹性平面有限元法。常用断面：指圆形、圆拱直墙形、矩形、马蹄形、矩形变圆形和圆形变矩形(简称方圆渐变段)、圆拱直墙变矩形和矩形变圆拱直墙形(简称城矩渐变段)等八种衬砌断面。开口圆拱直墙形做为圆拱直墙形的一个特例(D1=0)也归并到常用断面中。其它断面：除常用断面外，图 7.1-1 中 A=1、5、8、9、12、13 时的衬砌断面均称作其它断面。21.3 参考资料参考资料(1) SL2792002水工隧洞设计规范(2) SDJ2078水工钢筋混凝土结构设计规范（试行） (3) SDCAD Ver 3.0 水工

8、隧洞钢筋混凝土衬砌计算机辅助设计系统修编说明(4) SDCAD 2.00 水工隧洞钢筋混凝土衬砌计算机辅助设计系统用户手册。2 软件功能及运行环境软件功能及运行环境2.1 软件功能软件功能(1) 用于招标设计和施工详图设计阶段有压和无压水工隧洞及竖井的钢筋混凝土衬砌结构设计。(2) 可对 14 种不同断面型式的衬砌进行内力计算、配筋计算和绘制内力图。对其中的八种常用断面，还进行裂缝开度验算，并能自动绘制施工用的钢筋图和编辑计算书。底部为圆角的圆拱直墙断面（图 7.1-1 A=5）可做为常用断面进行计算和编辑计算书，目前暂不能画钢筋图。(3) 内力计算包括边值法、圆形有压隧洞计算的公式法和有限元

9、法。荷载工况包括运行期持久状况、运行期短暂状况、运行期偶然状况、检修期工况、施工期工况。(4) 操作简便、输入数据少、人机界面较好、自动化程度高。2.2 运行环境运行环境(1) 硬件：微机、打印机(2) 软件：Windows98、AutoCAD 14.0、Word 973 计算方法及设计假定计算方法及设计假定3.1 荷载工况荷载工况荷载工况：(1) 运行期持久状况(2) 检修期工况(3) 施工期工况(4) 运行期短暂状况(5) 运行期偶然状况3三种荷载组合：(1) 运行期：内水压力+外水压力+围岩压力+衬砌自重+围岩弹性抗力(2) 检修期：外水压力+围岩压力+衬砌自重+围岩弹性抗力(3) 施工

10、期：灌浆压力+外水压力+围岩压力+衬砌自重+围岩弹性抗力3.2 有关的设计参数有关的设计参数3.2.1 强度安全系数强度安全系数混凝土和钢筋混凝土结构的强度安全系数按 SL2792002水工隧洞设计规范6.3.3 条和 SDJ2078水工钢筋混凝土结构设计规范（试行） 第 31 条的规定取值，钢筋混凝土结构的抗裂安全系数按 SDJ2078水工钢筋混凝土结构设计规范（试行） 第 32 条的规定取值。3.2.2 最小配筋率最小配筋率由于 SDJ2078水工钢筋混凝土结构设计规范（试行） 对最小配筋率的规定有些不够理想，如混凝土强度越高时，规定的 最小受拉配筋率反而越大；偏心受压构件的 min规定得

11、比受拉钢筋的 min还大等等，导致有时配筋结果不合理。为此在程序中，最小配筋率参照 SL/T 19196水工混凝土结构设计规范表 9.5.1 钢筋混凝土构件纵向受力钢筋最小配筋率，取值如下：级钢筋 min=min=0.20%、级钢筋 min=min=0.15%min 为受拉钢筋的最小配筋率，min 为受压钢筋的最小配筋率3.2.3 最大裂缝宽度允许值最大裂缝宽度允许值(1) 长期组合，0.25 cm；(2) 短期组合，0.30 cm；(3) 水质有侵蚀性时，0.150.20 cm。43.3 内力计算方法内力计算方法衬砌内力计算有三种方法可供选用：(1) 边值法该法将衬砌内力归结为求解非线性常微

12、分方程组的边值问题，避免了手算中人为假定弹性抗力分布图形带来的误差，可适用于各种断面的衬砌计算。有关计算公式参阅水工隧洞设计规范附录。本软件所提供的边值法计算程序可计算荷载和结构不对称情况；为适应竖井计算需要，程序中考虑了法向均布荷载。(2) 圆形有压隧洞衬砌计算方法(公式法)对于圆形有压洞，当内水压力为主要荷载时，常用水工隧洞设计规范附录中提供的圆形有压隧洞衬砌计算公式进行计算。按照公式法编制的程序进行计算时，首先按素混凝土考虑，按照相应公式求出衬砌内外表面的混凝土拉应力 i和 0，设l为混凝土的允许轴向拉应力，当0l时，按双层钢筋混凝土衬砌设计；当 01 i1时，按单层钢筋混凝土衬砌设计；

13、当 01 i1时，按素混凝土衬砌设计。对单层或双层钢筋混凝土衬砌，先按最小配筋率配筋，按混凝土未出现裂缝情况计算混凝土的应力 h，若 h未超过混凝土的允许轴向拉力，则说明混凝土不会开裂，按最小配筋率计算满足要求；若 h超过混凝土的允许轴向拉力，再按混凝土衬砌出现裂缝情况计算。(3) 有限元法当隧洞断面较大，地质条件较复杂时，除用上述方法计算外，可用有限元法进行校核。系统提供的一个计算程序是带节理单元的平面八结点等参元程序，该程序为线弹性计算程序，荷载、单元信息、结点座标等根据基本数据文件 JXSSD 由程序自动生成。自动生成的网格结点数和单元数是固定的，衬砌层沿厚度方向取二层8 结点等参元，围

14、岩部分取三层 8 结点等参元，并假设围岩是均质的；在围岩和衬砌之间布置了一层 6 结点节理单元，厚度取 2mm，当荷载以内水压力为主时(运行5期工况)，节理单元弹模取混凝土衬砌弹模的 1/10，当荷载以外水压力为主时，为避免围岩限制衬砌向内变形，节理单元弹模取 E=0.1MPa。衬砌四周围岩范围，左右取 3 倍洞高，上下取 3 倍洞宽。边界约束条件：除圆形断面外，其它断面的边界均为上边自由，另外三面用链杆约束。对圆形断面，上部 67.5范围内为自由边界，其余边界为固定边界。有限元成果整理程序将应力转换成断面内力，用内力成果进行配筋计算。使用系统提供的有限元程序，其优点是不需要手工划分有限元网格

15、和输入计算数据。缺点是只适用于均质围岩和线弹性计算情况。3.4 选筋方法选筋方法根据最大配筋面积和常用直径，计算出一组可供选择的钢筋间距，由设计人员选择。间距初步选定后，再根据顶拱、底板、边墙的配筋面积确定各部位的直径，然后进行裂缝验算(运行期偶然状况不进行裂缝验算)，使所选钢筋同时满足应力和限裂要求。城门洞型和方型断面的底板和边墙，根据中间部分的最大配筋面积确定主筋，若两端配筋面积大于中间则加短筋满足。选筋采用计算和设计人员的经验判断相结合，用人机对话实现。3.5 制图约定制图约定对各种类型断面的隧洞钢筋图，我们研究了大量实际施工图纸，结合设计人员的工程经验，作出以下标准化处理：(1) 图块

16、类型的确定：圆拱直墙形和方形隧洞有横剖面、边墙、顶拱(板)、底板图块；渐变段有横剖面、立面图块；圆形马蹄形有横剖面图块，各类均有钢筋表、材料表图块。(2) 施工缝位置：跨度3m 以下的隧洞不分缝，跨度大的圆形隧洞施工缝在45、135、225、315处，其它类型在底板或边墙上，分缝数和位置由设计人员选定。(3) 钢筋接头布置在施工缝外50100cm 处，不分缝的圆形洞则在45、225处。(4) 内外层钢筋间距可不相同，同层钢筋直径也可不同，但相邻两段直径差不超过两级。(5) 渐变段横剖面图不画联系筋，在材料表中计入重量；其它常用断面横剖面6图中，联系筋可虚实相间绘制，表示作梅花状布置。(6) 边

17、墙或底板加短筋时，长度按高度或跨度的 1/4 取，但最后由设计人员选定。方圆渐变段不用短筋，城矩渐变段侧墙上部和顶部也不用短筋。(7) 钢筋级别由设计人员选择，一般受力筋及短筋均取级钢筋，斜筋、纵向分布筋、联系筋一般为级钢筋。4 软件的应用和操作软件的应用和操作4.1 总菜单总菜单当你启动 SDCAD 后，屏幕上将出现如下的总菜单：国家电力公司中南勘测设计研究院国家电力公司中南勘测设计研究院水工隧洞钢筋混凝土衬砌计算机辅助设计系统SDCAD 水利版 Ver 4.0 2002.4设置路 径成果整 理有 限 元 计算输入数 据单工况配筋有限元结果配筋数据前处理最终选 筋编 辑 计 算书内力计 算绘

18、钢筋 图退出SDCAD要完成某项任务，请用鼠标点击相应的菜单项。4.2 各项菜单的功能各项菜单的功能4.2.1 设置路径设置路径在你安装 SDCAD 以前，请先确定两个目录(文件夹)，一个存放程序的目录，一个存放数据和结果的目录。例如程序存放在 D 盘 SDSL 目录中，数据存放在 D盘 DASL 目录中，当你第一次启动 SDCAD 时，屏幕上出现一个对话框：Sdcad 路径文件不存在，需要设置路径 确定 点击“确定”按钮，屏幕上出现总菜单。点击“设置路径”菜单，屏幕左下角出现数据输入框，提示你输入计算程序路径，如果你已经把 SDCAD 安装在 D 盘7SDSL 文件夹中，请输入 D:SDSL

19、，然后点击“确定” ，屏幕左下角又出现一个数据输入框，提示你输入数据存放路径，这时你可以输入 D:DASL，然后点击“确定” ，设置路径的任务就完成了。在 D 盘的根目录中形成了路径文件 SLPSDAT它的内容为：D:DASL，DSDSL。设置路径完成后，以后你再启动 SDCAD 算题时，可以不再执行这项操作了。当然，如果你改变了存放计算结果的文件夹，则需重新设置路径。4.2.2 输入数据输入数据输入“常用断面”的数据，请点击“输入数据”菜单。点击“输入数据”菜单后，屏幕上显示八种常用断面的图示，选择你要输入的断面，则出现数据输入列表，并在表中显示各项数据的底值(上一次计算的数据)。数据项包括

20、计算方法、起始桩号、混凝土容重和强度等级、内外水头、外水折减系数、灌浆压力、单位弹性抗力、围岩压力计算方法和相应参数，衬砌断面外形的几何数据等。各项数据的单位和输入方法表中已详细提示，按表输入即可，这里着重说明以下几点。(1) 当你从键盘敲入数字后，必须按回车(Enter)键才算输入。(2) 计算方法有三种：公式法、边值法和有限元法。(3) 混凝土强度等级有五种选择：C10、C15、C20、C25、C30。(4) 当你选定有限元法时，代替弹性抗力的数据是围岩弹性模量和波桑比。(5) 围岩压力计算方法有三种选择：系数法、普氏法、直接输入法。系数法输入参数有：围岩重度(kN/m3)、垂直压力系数

21、Sy、侧向压力系数 Sx。计算公式为：q=SyBe=SxHq垂直压力强度e水平压力强度围岩容重B开挖净宽H开挖净高。普氏法输入参数有：围岩重度、坚固系数、内摩擦角，其计算公式为：q=h8e1=hm2e2=(h+H)m2m=tg(45-/2)h=(0.5B+Hm)/f式中：围岩重度 (kN/m3)h塌落拱高度 (m)B开挖宽度 (m)H开挖高度 (m)f普氏系数或称岩石坚固系数内摩擦角q垂直压力强度 (kPa)e1上部侧向压力强度 (kPa)e2下部侧向压力强度 (kPa)直接法直接输入顶部、侧向上部、侧向下部围岩压力强度。(6) 运行期持久状态、检修期、施工期可一次输入，若还要计算运行期偶然状

22、况和运行期短暂状况，则还要分别重新输入数据。(7) 开口圆拱直墙按圆拱直墙形输入数据，但底板厚度取为 0(即 D1=0)4.2.3 数据前处理数据前处理对于边值法和公式法，输入数据后，请选择“数据前处理”菜单项，然后点击“运行”按钮，则形成内力计算所需数据文件。对于圆形、圆拱直墙、矩形、马蹄形衬砌形成三个数据文件：DM1SD1、DM1SD2、DM1SD3。对于城矩渐变段和方圆渐变段，还形成计算渐变剖面 1 的三个数据文件DM2SD1、DM2SD2、DM2SD3。对于方圆渐变段，除了上述六个文件外，还形成渐变剖面 2 的三个数据文件DM3SD1、DM3SD2、DM3SD3。上述文件名中扩展名“S

23、D1”对应运行期工况， “SD2”对应检修期工况，“SD3”对应施工期工况。4.2.4 内力计算内力计算用边值法和公式法计算，运行数据前处理后，请点击“内力计算”菜单，进行9内力计算。点击“内力计算”菜单后，在总菜单左下角出现输入对话框。SDCAD 计算的是否为圆形有压洞运行工况(Y/N) 确定 取消 N若不是，输入 N 点击“确定” 。则打开“用边值法计算内力”窗口，显示如下“请对下列逐项进行选择”(一) 计算断面选择(NGK)(四) 计算工况选择(NKK)1. 标准断面1. 运行期持久状况2. 其它类型断面2. 检修期3. 施工期(二) 计算情况选择(NST)4. 运行期短暂状况1. 隧洞

24、5. 运行期偶然状况2. 竖井(五) 灌浆压力作用部位或法向均布荷载(LN)3. 中心对称竖井1. 顶部(三) 是否输出标识符说明(IB)2. 边墙1. 输出3. 法向均布荷载 2. 不输出4. 没有用鼠标点击法对上述五项选择后，接着出现三个输入对话框，按要求输入即可。这里需要特别指出的是，当计算完返回主菜单后，要接着选择成果整理菜单，以便形成该计算状况的输出文件和绘制内力图。若要计算圆形有压洞运行工况，则在点击“内力计算”出现的输入对话框中输入 Y，则打开圆形有压洞衬砌计算窗口，点击“运行”按钮，按照出现的输入对话框中的提示操作即可。这里需指出的是计算完圆形有压洞运行工况后，已形成了成果输出

25、文件，不必再点击“成果整理”菜单，而是再点击“内力计算”菜单，计算检修期或施工期工况，这两种工况计算完后都要选择“成果整理”形成内力输出文件和绘制内力图。4.2.5 成果整理成果整理当用“边值法”计算时，进行内力计算后，应接着点击“成果整理”菜单项，10这时在窗口上方，显示如下一排菜单：点击“列表显示”按钮，以表格的形式在屏幕上显示内力和位移成果。点击“画内力图”按钮，在窗口左下方出现一个数据输入框，提示你输入图幅比例，输入图幅比例后，则在屏幕上画出轴力、剪力、弯矩分布图，在下面的选择框中，选择本次计算的荷载组合，然后点击“选定”按钮。在屏幕上画出内力图后，点击“抓图”按钮，把屏幕上的图形直接

26、保存到存放计算结果的文件夹中，待编辑计算书时，再把它插入计算书“2.1 内力计算成果“一节的相应位置上。抓图的操作如下：单击“抓图“按钮，然后在屏幕上选择抓图范围，在图形的左上角按下鼠标左键不放，拉到右下角，在矩形虚线框内部的部分图形即为选定的抓图范围，松开左键，在出现的”另存为“输入框中输入存放图形的路径和文件名（扩展名为 .BMP）,点击“保存”按钮。如果抓图成功，屏幕上将出现“抓图成功”消息框，点击“OK” ，则返回“边值法成果整理程序”窗口，点击“返回“回到 SDCAD 总菜单。4.2.6 单工况配筋单工况配筋某一工况计算完毕，并且进行了成果整理，应及时地选择“单工况配筋”按钮，进行该

27、种工况的配筋计算。点击“单工况配筋”按钮，就打开了“边值法单工况配筋程序”窗口，在窗口上方有两个按钮：点击“运行”按钮，开始配筋计算，窗口左下方将出现数据输入对话框，按提示输入建筑物级别，钢筋级别、保护层厚度、限裂宽度等。配筋计算结束，点击“返回”按钮，回到主菜单。4.2.7 最终选筋最终选筋注意：在你选择本项菜单前，你必须完成你要计算的各种工况的内力计算和各种工况下的单工况配筋计算。例如，你要计算如下四种工况：运行期持久状况、检修期工况、施工期工况、运行期偶然状况，这样就需完成 4 个内力计算，4 个单工列表显示画内力图返回运行返回抓 图11况配筋计算以后，才能选择“最终选筋” 。点击主菜单

28、上的“最终选筋”菜单项，则打开最终选筋窗口，在窗口的上部有三个按钮。4.2.7.1 根据计算结果选筋点击“根据计算结果选筋”按钮，在窗口中出现一个选择框，请你选择已计算的荷载工况，选择完毕，请点击“确定”按钮。接下去按提示操作即可。4.2.7.2 直接输入断面钢筋若你不经过配筋选筋计算，而想直接形成绘图用的钢筋文件，你可点击“最终选筋”窗口下的“直接输入断面钢筋”按钮，详细操作方法将在第 8 章，不计算直接绘制钢筋图中介绍。4.2.8 绘钢筋图绘钢筋图如果你通过选筋，已形成了绘钢筋图所用的钢筋文件，下一步就可绘制钢筋图了。各种不同断面的隧洞绘图所用的钢筋文件如下：圆形洞身段 YXDGJ圆拱直墙

29、段 YZDGJ矩形洞身段 JXDGJ马蹄形洞身段 MTGJ方圆渐变段(方变圆、圆变方)：矩形部分 JBFGJ方圆形 1 JBJGJ方圆形 2 JBYGJ圆拱直墙变矩形(城矩)、矩形变圆拱直墙形(矩城)渐变段：渐变剖面 YZJGJ矩形剖面 JXJGJ从上面可以看出对于方圆渐变段，必须运行三次最终选筋，形成三个不同的钢筋文件，才能画钢筋图；对于城矩和矩城渐变段必须运行两次最终选筋形成两个不同的钢筋文件，才能画钢筋图。点击总菜单中的“绘钢筋图”菜单项，系统将根据数据输入时所选的断面形状根据计算结果选筋直接输入断面钢筋返回 SDCAD 主菜单12打开相应的绘图窗口，在窗口的上方，有三个命令按钮：4.2

30、.8.1 形成图块文件点击形成图块按钮，按屏幕上部的提示和窗口左下方输入框的要求操作，就可形成钢筋图中的各个图块。这些图块的文件名是：(1) 圆形洞身段： YPMDRL 剖面钢筋图YPMBDRL 钢筋表YPMCDRL 材料表YPMHDRL 钢筋焊接图(2) 圆拱直墙洞身段： YZ1DRL 横剖面图 YZ4DRL 顶拱图块 YZ5DRL 底板图块 YZ6DRL 边墙图块 YZ2DRL 钢筋表图块 YZ3DRL 材料表图块(3) 矩形洞身段： JX1DRL 横剖面图块JX4DRL 顶拱图块JX5DRL 底板图块JX6DRL 边墙图块JX2DRL 钢筋表图块JX3DRL 材料表图块(4) 马蹄形洞身

31、段： MT1DRL 横剖面图块 MT2DRL 钢筋表图块 MT3DRL 材料表图块(5) 方圆(圆方)渐变段：FY(YF)LMDRL 立面图图块FY(YF)H1DRL 横剖面图块FY(YF)H2DRL 横剖面图块FY(YF)H3DRL 横剖面图块 FY(YF)HnDRL 横剖面图块FY(YF)GBDRL 钢筋表图块形成图块布图返回13FY(YF)GBDYDRL 钢筋表大样FY(YF)CLDRL 材料表图块(6) 城矩(矩城)渐变段：YJ(JY)LMDRL 立面图图块YJ(JY)H1DRL 矩形段横剖面YJ(JY)H2DRL 渐变 1 横剖面YJ(JY)H3DRL 渐变 2 横剖面YJ(JY)G

32、BDRL 钢筋表图块YJ(JY)CLDRL 材料表图块YJ(JY)G2DRL 第二个钢筋表要形成完整的钢筋图，还要通过“布图”将这些图块布置在一张图纸上形成图纸文件(*D)，程序自动将(*D)文件转换成(*DXF)文件，然后进入 AutoCAD，将(*DXF)文件变成(*DWG)文件，就可以将图纸画出来了。4.2.8.2 布图在 SDCAD 中，除内力图和应力图外，任何已形成的图块文件都应经过屏幕布图显示后，才能转换成 AutoCAD 的(*DXF)文件和(*DWG)文件。屏幕布图程序提供了一个图形编辑环境。将屏幕模拟为图纸，通过图块在屏幕上的显示和移动，将图块布置在图纸的合适位置，使得整张图

33、纸美观而又符合一般设计人员的习惯。点击窗口上的布图按钮，出现一个彩色输入框，首先要求输入图纸名，图纸名由用户根据性质的不同或习惯的区别自己定义(不带扩展名)，该图纸的参数(图块原点坐标和图块名)记录在磁盘文件“图纸名D”中，图纸名被定义后，如果当前目录已存在该图纸，则点击“确定”后(或回车)，直接进入图纸编辑状态，并将整张图纸显示在屏幕上；否则，提示为新图纸，要求输入图幅，选择 04 间的一个整数。图纸编辑区占满整个屏幕，根据不同的功能分成四个区，见下图：主菜单区包括五个图形编辑功能选择项和两个存盘选择项，提示区为指导性和警告性信息提示或作为少量数据的输入行，图块菜单区列出针对不同情况可选的图

34、块项；图纸显示区显示布置图块的直观图形。主 菜 单 区图 纸 显 示 区提 示 区图块菜单区14现将各项编辑功能的执行过程分述如下：(1) 布图(D) 点击右侧兰色矩形条旁的倒三角形箭头，则出现洞形菜单，选择其一，则出现与该洞段相对应的图块菜单，选择某一图块后，鼠标光标将变成一个十字，移动光标到窗口的适当位置，这一位置即为图块相对坐标原点的位置，按下鼠标左键再抬离则在指定位置显示出该图块的图形，接着再选择另一图块，用同样的方法，把它布置在窗口上。需要指出的是：圆形段和方圆(圆方)渐变段的钢筋表、材料表图块坐标原点位于左上角点，其它所有图块(包括钢筋图、图框及其它常用断面的钢筋表、材料表)的原点

35、均位于左下角点。在布置渐变段较为复杂的隧洞钢筋图时，横剖面图可能会超出图块菜单中给出的数目，这时，剩下的剖面可用“用户图块”选择布置，相应的图块名及数目参见4.2.8.1 和运行“形成图块”时的屏幕提示。(2) 移动图块(M) 用鼠标点击“移动图块” ，然后点击相应的图形，出现一个虚线框套住图块，在框内用鼠标按下左键不放，光标变成带四个箭头的十字形，框内图形消失，拖移到合适的位置，松开按键，图形又恢复了，将光标移出虚线框后点击一下，虚线框消失，图块移动结束。(3) 删除图块(K) 点击“删除图块”菜单项，再选择要删除的图块(图形)，屏幕上出现一个对话筐。Confirm 你确信要删除图块(图形)

36、吗？ Yes No 点击 Yes，则将该图块从屏幕上删掉。(4) 窗口(W) “窗口”具有放大功能。要查看某一图形的细部，可点击主菜单的“窗口”项，然后将光标移到要放大部分的一角按下鼠标左键不放，移动到与其斜对的另一角，然后放开，则虚线框住的部分将被放大。(5) 图形漫游(H) 图形放大以后，屏幕上只能显示图形的一部分，要查看其它部分，可用“图形漫游” 。点击“图形漫游”菜单，光标变成一双手形，将手形光标移到窗口的某一位置，按下左键，向左移动，则整个图形向左移动，向右移动光标，则整个图形向右移动；光标上下移动，则图形跟着上下移动。放开左键，移动停止。注意，由于计算机 CPU 速度的限制，有时图

37、形移动可能稍滞后。(6) 重显(R) 要恢复原来的图形，可点击“重复”菜单项。15(7) 存盘退出(Q) 点击“存盘退出” ，则把布图结果记到文件“文件名D”中存到磁盘上。(8) 放弃存盘(Q) 若不想存盘，可点击“放弃存盘”菜单项。4.2.9 有限元计算有限元计算若用有限元法计算，在输入数据时，应选有限元法。输入数据后，点击主菜单中“有限元计算”菜单项，则打开有限元计算窗口，在窗口上有四个菜单项：“有限元成果整理”菜单又包含两个分菜单。 “应力换算为内力”和“画应力图” 。首先点击“数据前处理”菜单，按窗口左下方出现的输入对话框中的提示操作，当屏幕上出现“已形成 DATG，请点击有限元计算

38、”菜单时，点击“有限元计算”菜单项，按输入框中的提示操作，计算完毕屏幕显示“计算结束，请点击有限元成果整理菜单！”点击“有限元成果整理”菜单，再点击“应力换算成内力”分菜单，则将断面应力换算成内力，此时若要形成应力图，再点击“有限元成果整理” ，然后点击“画应力图”分菜单，按提示操作，直至进入 AutoCAD 形成应力图的DWG 文件。4.2.10 有限元结果配筋有限元结果配筋点击“有限元结果配筋”菜单项，打开有限元结果配筋窗口，上方有两个命令按钮。点击“有限元结果配筋”按钮，按输入框和屏幕上的提示操作即可。有限元结果配筋是单工况配筋。若要用有限元法计算几种工况，则 4.2.9 和 4.2.1

39、0 应循环几次，而后再选取总菜单中的“最终选筋”菜单。4.2.11 编辑计算书编辑计算书点击总菜单中“编辑计算书”菜单项，屏幕上出现一个如下的输入对话框。编辑计算书程序 数据前处理有限元计算回到 SDCAD有限元成果整理有限元结果配筋返回16计算书保存的名称 计算工况选择 运行期持久状况(内水水头 外水水头 ) 检修期 施工期 运行期短暂状况(内水水头 外水水头 ) 运行期偶然状况(内水水头 外水水头 )需要输入一个保存计算书的文件名，然后要输入运行期持久状况的内、外水头，接着再选择已经计算的工况，若还有运行期的其他工况，还要输入相应的内、外水头。然后点击“确定” ，接下去提示你输入工程名(汉

40、字)、隧洞名(汉字)、建筑物级别和内水压力分项系数，然后程序继续运行，当某一结果文件不存在时，会在屏幕上用对话框显示出来，此时，应点击对话框中的“OK”继续运行下去。程序运行结束，将告诉你计算书保存的路径和文件名。你可以对计算书进行编辑、修改和打印(此时已在 Word 环境下)或退出 Word、返回 SDCAD。形成的计算书包括封面，目录和正文。正文包括计算说明和计算结果两大部分。计算书的目录如下：1 计算说明1.1 计算程序1.2 计算方法1.3 计算数据1.4 计算工况和荷载组合2 计算成果2.1 内力计算成果2.2 单工况配筋成果2.3 最终选筋成果4.2.12 退出退出 SDCAD点击

41、本项菜单，结束计算，退出 SDCAD 软件系统。5 接口文件及其说明接口文件及其说明5.1 基本数据文件基本数据文件a. 文件名：JXSSDb. 形成的方法：执行总菜单中“数据输入”菜单项或用编辑命令 Edit 形成。c. 应用的程序段：数据前处理，单工况配筋，绘钢筋图块，编辑计算书。17d. 记录格式及内容第一行 MOL第二行 LS，LE，GM，BHMOL=1 圆形洞身段MOL=2 圆拱直墙洞身段MOL=3 渐变段(方变圆)MOL=4 渐变段(圆变方)MOL=5 矩形段MOL=6 圆拱直墙变矩形渐变段MOL=7 矩形变圆拱直墙渐变段MOL=8 马蹄形洞身段LS始端桩号 (m)LE末端桩号 (

42、m)GM混凝土重度(kN/m3)BH与混凝土强度等级相对应的标志数(1) 圆形A0，R1，D1，GR，Sy，Sx，H1，H2，BT1，BT2，BT3，Q，K1，K2这里 A0对称标志 A0=2 封闭对称 A0=3 封闭不对称R1衬砌轴线半径(m)D1衬砌厚度 (m)GR岩石容重 (kN/m3)(或直接给出围岩压力时，顶左强度 Q2(kPa)Sy围岩垂直压力系数(或普氏法中的坚固系数 f，或直接给出围岩压力时，左上强度 E1(kPa)Sx围岩侧向压力系数(或普氏法中内摩擦角 ，或直接给出围岩压力时，左下强度 E0(kPa)H1作用于底板最低处内水水头 (m)H2作用于底板最低处外水水头 (m)B

43、T1运行期工况外水折减系数BT2检修期工况外水折减系数BT3施工期工况外水折减系数Q灌浆压力强度或法向均布荷载强度(MPa)K1底部单位弹性抗力系数(MN/m3) (或有限元法中的弹模 E，单位 Mpa)18K2左侧单位弹性抗力系数(MN/m3) (或有限元法中泊桑比 )如果 A0=3，则还有非对称数据 Q3，E2，E3，K3，K4其中 Q3右侧围岩垂直压力强度 (kPa)E2右上围岩水平压力强度 (kPa)E3右下围岩水平压力强度 (kPa)K3顶部单位弹性抗力系数 (MN/m3)K4右侧单位弹性抗力系数 (MN/m3)(2) 圆拱直墙形A0，RR，H，R，F1，D1，D2，D3，D4，GR

44、，Sy，Sx，H1，H2，BT1，BT2，BT3，Q，K1，K2，K3这里 RR侧墙和底板连接圆弧半径，当侧墙底板连接处为直角时，RR=0H洞高 (m)R顶拱半径 (m)FI顶拱半中心角 ()D1底板厚 (m) (D1=0 为开口圆拱直墙)D2左侧墙厚 (m)D3拱顶厚 (m)D4左拱端厚 (m)如果 A0=3，则还有非对称数据 D5，D6，Q3，E2，E3，K4其中 D5右拱端厚 (m)D6右墙厚 (m)其它变量的意义同前。(3) 渐变段(方变圆，圆变方)B，H，R1，D1A0，GR，Sy，Sx，H1，H2，BT1，BT2，BT3，Q，K1，K2，K3这里 B宽度 (m)H高 (m)D1厚度

45、 (m)R1圆形半径 (m)其它变量的意义同前。如果 A0=3，则输入非对称数据 Q3，E2，E3，K4(4) 矩形段19A0，B，H，D1，D2，D3，GR，Sy，Sx，H1，H2，BT1，BT2，BT3，Q，K1，K2，K3如果 A0=3，则输入非对称数据 D6，Q3，E2，E3，K4这里 D1底板厚 (m)D2左侧厚 (m)D3顶部厚 (m)D6右侧厚 (m)其它变量的意义同前。(5) 圆拱直墙变矩形或矩形变圆拱直墙渐变段A0，HY，HF，BF，R，FI，D1，D2，D3，D4，GR，Sy，Sx，H1，H2，BT1，BT2，BT3，Q，K1，K2，K3若 A0=3，则还有非对称数据 D5

46、，D6，Q3，E2，E3，K4这里 HY圆拱直墙剖面洞高 (m)HF矩形剖面洞高 (m)BF矩形剖面洞宽 (m)其它变量的意义见(2)圆拱直墙形(6) 马蹄形洞身段A0，R1，G1，D1，R2，G2，D2，R3，G3，D3，D4，GR，Sy，Sx，H1，H2，BT1，BT2，BT3，Q，K1，K2，K3如果 A0=3，则输入 D5，D6，Q3，E2，E3，K4这里 R1弧形底板半径(m)，当 R1=0 时为水平底板G1弧形底板半中心角()，当 G1=0 时，为水平底板D1底板厚度 (m)R2侧墙半径 (m)G2侧墙夹角 ()D2左侧墙厚度(m)，当 A0=2 时亦为右侧墙厚度R3顶拱半径 (m

47、)G3顶拱半中心角 ()D3顶拱厚度 (m)D4左拱端厚度 (m)D5不对称情况下右侧墙厚度(m)D6不对称情况下右拱端厚度20其他变量的意义与前面提到的相同注意：在数据文件 JXSSD 中，洞宽 B，洞高 H、HY、HF，半径 R、R1 等均指衬砌断面的轴线尺寸。5.2 单工况配筋文件单工况配筋文件a. 文件名：PJ1SD1相应于运行期持久工况PJ1SD2相应于检修期工况PJ1SD3相应于施工期工况PJ1SD4相应于运行期短暂状况PJ1SD5相应于运行期偶然状态b. 形成的方法：执行总菜单中单工况配筋菜单项，或 FL4H 程序(圆形有压洞，形成 PJ1SD1)c. 应用的程序段：最终选配筋程

48、序 XJHd. 记录格式及内容自由格式，其内容如下：LS，LE，BH，AGJB，G1，ILJB，G2，ILJB，G3，ILJB，G4，ILJB，G5，OLJB，G6，OLJB，G7，OLJB，G8，OL其中 JB 为主筋级别，IL，OL 分别为内外侧主筋间距，单位为 cm；G1G4 为按底板、左侧、顶板(或顶拱)、右侧顺序记录的内侧主筋直径；G5G8 为按同样顺序记录的外侧主筋直径，单位为 mm，其余变量意义同前；LS、LE、AG 的单位为m。对于圆拱直墙段和矩形段，如需加配短筋，则紧接上面记录之后，还记录了有关短筋的信息。对圆拱直墙段记录的信息为：5，CH1，CJI(1)，JDI6，CH2，

49、CJI(2)，JDI112491012112110，CH2，CJI(3)，JDI11，CH2，CJI(4)，JDI8，CH2，CJI(5)，JDI1，CH1，CJO(1)，JDO2，CH2，CJO(2)，JDO9，CH2，CJO(3)，JDO12，CH2，CJO(4)，JDO 图5.214，CH2，CJO(5)，JDODD1，DD2，DD3，DD4，DD5，DD6这里第一列为位置编号，第二列为相应位置的短筋长度 (cm)，第三列为短筋直径(mm)，第四列为短筋间距(cm)，最后一行 DD1DD6 顺次为底板、左墙、拱顶、左拱端、右拱端、右墙厚度(m)。短筋位置编号见图 5.21。对矩形段记录的

50、短筋信息为：1，CH1，CJI(1)，JDI2，CH2，CJI(2)，JDI5，CH2，CJI(5)，JDI6，CH1，CJI(6)，JDI7，CH1，CJI(7)，JDI8，CH1，CJI(8)，JDI9，CH1，CJI(1)，JDO10，CH2，CJI(2)，JDO13，CH2，CJI(5)，JDO14，CH1，CJI(6)，JDO15，CH1，CJI(7)，JDO16，CH1，CJI(8)，JDODD1，DD2，DD3，DD6这里最后一行顺次为底板、左墙、顶板、右墙的衬砌厚度(m)，其余各行从左至右每一项的内容为位置号、短筋长度 (cm)、直径(mm)、间距(cm)。短筋位置编56581

51、2485673149131216151110图 5.2222号见图 5.22。在上面有短筋的文件中，若某一位置不需加配短筋，则在记录相应位置号的一行中的第三个数(短筋直径)为 0。对于圆拱直墙形变矩形或矩形变圆拱直墙形渐变段，矩形剖面的配筋文件同矩形洞身段，但 3，4，7，8，11，12，15，16 位置上无短筋，所以这些位置的短筋直径应为 0；渐变剖面的配筋文件同圆拱直墙洞身段，但 9，10，11，12 号位置上不配短筋，所以这些位置的短筋直径(相应行中第 3 个数)为 0。5.3 最终选筋文件最终选筋文件a. 文件名最终选筋文件的文件名，随衬砌断面类型的不同而不同，其扩展名均为.GJ。几种

52、常用断面的文件名如下：圆形洞身段 YXDGJ圆拱直墙洞身段 YZDGJ矩形洞身段 JXDGJ马蹄形洞身段 MTGJ矩形变圆或圆变矩形渐变段矩形部分 JBFGJ方圆形 1 JBJGJ方圆形 2 JBYGJ圆拱直墙形变矩形或矩形变圆拱直墙形渐变段渐变形剖面 YZJGJ矩形剖面 JXJGJb. 形成的方法：执行总菜单中“最终选筋” ，或直接用文件编辑程序形成。c. 应用的程序段：绘钢筋图d. 记录格式和内容：自由格式，其内容如下：LS，LE，BH，AGJB，GD1，OLJB，GD2，OLJB，GD3，OLJB，GD4，OLJB，GD5，ILJB，GD6，IL23JB，GD7，ILJB，GD8，IL这

53、里 GD1GD4是外侧主筋直径，GD5 GD8是内侧主筋直径，单位为 mm。下标 18 是位置编号，对圆拱直墙断面，从底板开始，先外后内，按顺时针顺序编号，对其它断面，也是从底板开始，先外后内，但按反时针顺序编号。其它变量的意义和单位见 5.2，对于渐变段，LS，LE 的值见表 5.31 和 5.32。表 5.31渐变段矩 形 变 圆 形圆 形 变 矩 表文件名JBF.GJJBJ.GJJBY.GJJBF.GJJBJ.GJJBY.GJLS0L/32L/32L/3L/30LEL/32L/3LL2L/3L/3表 5.32渐变段圆拱直墙形变矩形矩形变圆拱直墙形文件名YZJ.GJJZJ.GJYZJ.GJ

54、JZJ.GJLS0L/2L/20LEL/2LLL/2这里 L 为整个渐变段长，单位为 m。对圆拱直墙段、矩形段以及圆拱直墙形变矩形和矩形变圆拱直墙形渐变段，若需加配短筋，则在文件 YZDGJ，JXDGJ，YZJGJ，JXJGJ 中还记录了短筋信息：NIW(1)，IL(1)，CJI(1)，CLIIW(i)，IL(i)，CJI(i)，CLIOW(i)，OL(i)，CJO(i)，CLO其中 N 为有短筋的部位数，以下每行有四个数，从左至右，分别表示位置编号、24短筋长度、短筋直径、短筋间距等。位置编号见图 5.21、5.22。若某行第二项的数值为负，则表示该行第一项所表示的位置上的短筋，与该行第二项

55、绝对值表示的位置上的短筋直径、长度、间距都相，可编一个号。例如：若 IW(1)=2，IW(4)=5，IL(4)=-2，则表示编号为 5 位置上(矩形段右墙内侧下部)短筋与编号为 2(矩形段左墙内侧下部)位置上的短钢筋完全相同，在钢筋图上可编一个号。若没有短筋，则在文件的末尾记一个 0(零)。5.4 有限元成果整理所需文件有限元成果整理所需文件有限元成果整理包括绘制正应力分布图和将结点应力转化为内力两部分，需要DATG，JXSSD，PSRS 三个文件。下面分别叙述这些文件的内容和形成的方法。(1) DATG该文件是平面 8 结点等参元有限元计算程序的数据文件，记录有总信息、结点座标、单元信息、材

56、料信息、约束信息、荷载信息等内容。可由执行总菜单中的 有限元计算窗口下的数据前处理来形成 DATG。(2) JXSSD基本数据文件，参见 5.1(3) PSRS该文件从第一行起，按点号顺序记录结点应力 x、y、xy，每个结点占一行，自由格式。由平面 8 结点有限元计算程序形成。6 程序的连续运行程序的连续运行所谓连续运行，是指从数据输入开始，经过数据前处理、内力计算、配筋、选筋，直至给出钢筋图和打印出计算书。这里对以下 6.16.5 各节所描述的运行路线，先做以下几点说明：(1) 必须对每一种工况都进行单工况配筋，才能进入“最终选筋” ；(2) 必须经过“最终选筋”或不计算直接输入钢筋参数形成

57、钢筋文件“*GJ”后，才能“画钢筋图”和“编辑计算书”(3) 用有限元法计算时，进入 AutoCAD 形成应力图的“*DWG”文件，不同工况应记不同的文件名以区别计算工况；(5) 对 6.16.5 运行线路图中出现的名词作以下解释：25持久、检修、施工持久检 修施 工短暂短暂偶然偶然持久、检修、施工 持久 检修 施工短暂短暂偶然 偶然持久、检修、施工 持久 检修 施工短暂 短暂偶然 偶然矩形剖面方圆剖面 1方圆剖面 2持久运行期持久状况短暂运行期短暂状况偶然运行期偶然状况检修检修期工况施工施工期工况6.1 圆形有压洞圆形有压洞(内水压力占优势的情况内水压力占优势的情况)的计算和绘图的计算和绘图

58、符号标志： A 选择“内力计算”菜单，圆形有压洞运行工况用公式法 B 内力计算，用边值法，代表如下运行框图 S 代表如下运行框菜单选择和运行线路图： S A B B S A S A 6.2 圆拱直墙形、矩圆拱直墙形、矩形形、马马蹄蹄形形和和内内水水压压力力不不是是主主要要荷荷载载的的圆圆形形隧隧洞洞的的运行次序运行次序 ( S 、 B 见 6.1) S B B B S B S B 6.3 矩形变圆形或圆形变矩形渐变段的计算次序矩形变圆形或圆形变矩形渐变段的计算次序 G 代表以下运行框： S B B B S B S B 则方圆渐变段的运行线路图如下：输 入数 据数据前处 理最终选筋绘钢筋图编辑计

59、算书最终选筋绘钢筋图编辑计算书最终选筋编辑计算书内力计算成果整理单工况配筋26渐变剖面矩形剖面持久、检修、施工持久检修短暂施工偶然 G G G 6.4 圆拱直墙变矩形圆拱直墙变矩形(城矩城矩)或矩形变圆拱直墙形或矩形变圆拱直墙形(矩城矩城)渐变段程序运行方渐变段程序运行方法法 G G 6.5 用有限元法计算和绘图用有限元法计算和绘图若有五种工况，按以下顺序执行：7 其它断面的衬砌计算和配筋其它断面的衬砌计算和配筋其它断面衬砌的内力计算，先用编辑程序形成数据文件，文件名由用户定，然后进入 SDCAD 系统，选择总菜单的内力计算和单工况配筋菜单项，进行内力计算和配筋。7.1 数据输入文件的准备数据

60、输入文件的准备计算数据由事先形成的数据文件读入，根据衬砌型式和对称与不对称的情况的不同文件中所含数据个数，有 16 到 32 个不等，文件的具体内容将在下面给出，现首先把文件中出现的变量名解释如下：A衬砌型式A0对称标志 A0=0，开口对称；A0=1，开口非对称；A0=3，封闭式不对称；A0=2，封闭式对称。B支座连接情况 B=0，固端；B=1，饺支；B=2，弹性固端。R1底拱半径 (m)绘钢筋图绘钢筋图输入数据有限元计算有限元结果配筋有限元计算有限元结果配筋输入数据有限元计算有限元结果配筋有限元计算有限元结果配筋输入数据有限元计算有限元结果配筋最终选筋绘钢筋图编辑计算书27G1底拱半中心角