海地涵洞工程师系统手册ha

1、.前 言海地涵洞工程师系统为海地公司系列工程设计软件之一，涵洞工程师系统共分两个版本：一为自由设计版本，二为规范设计版本（正在开发中，计划于2002年年底推出）。目前公司所推出的版本为自由设计版本，其“自由设计”的意义在于设计人员可以不依据规范所设定的尺寸设计，系统能够依据设计人员提供的尺寸数据，进行力学的分析，进行荷载、配筋等计算以及基底的承载力的验算等并可以输出设计书以及全套的工程图纸。海地涵洞工程师系统（HARD CE）能够和海地公路优化设计系统（HARD2002）直接相连，因此利用海地涵洞工程师系统（HARD CE）进行涵洞设计，可以不必输入有关路线的大量繁杂的数据，而是直接通过HAR

2、D2002系统得到，可以大大节省设计时间，提高设计质量和时效。海地涵洞工程师系统（HARD CE）能够完成板涵（分明、暗）、拱涵、园管涵以及箱涵的设计及出图。下面将通过以下的章节对各种涵洞的设计进行说明。目 录前 言1目 录2第一章 系统说明311系统安装312系统运行3第二章 暗板涵521总体说明522参数说明523计算及出图6第三章 园管涵1331总体说明1332参数说明1433计算出图15第四章 拱涵1841总体说明1842计算出图18第五章 箱涵20第六章 明板涵21编后语23第一章 系统说明11系统安装涵洞工程师系统的安装随HARD2000系统共同安装，其加密也随同HARD2000系

3、统一起完成，其目的主要是为使两个系统能够很好的联系起来，以达到设计数据的共享。12系统运行当涵洞设计的资料通过路线的设计提供时，必须运行“涵洞设计基本资料”菜单，涵洞系统与路线系统的连接通过：*.mz和*.gzw两个文件完成（如图示）。两个文件的意义见HARD2000系统用户手册。在调入两个文件的同时，系统还输出一个涵洞设计向导文件（*.HD），这个文件将用来管理涵洞的设计过程，包括存储、调用、输出模板等。用户对项目内的各个涵洞分别进行设计，可以随时存储设计向导文件，并可以在下一次设计时调入该设计向导文件继续设计。涵洞设计，首先调入涵洞设计向导文件（*.HD），然后选择桩号、涵洞形式并进行设计

4、，当几道涵洞设计完成后，可以通过“存储”按钮，进行存储，这时各个涵洞的设计参数均被保存在设计向导文件（*.HD）中，在下次设计时用户可以任意的调入并进行修改。在设计过程中，涵洞形式可以任意的变换，并通过存储将设计结果保存起来。第二章 暗板涵21总体说明完成不同公路等级、不同荷载等级、填土高度不小于0.5米的钢筋混凝土暗板涵的计算与绘图，应用范围非常广泛。系统可以绘制板涵的一般布置图、钢筋构造图，并根据涵底纵坡的大小，当涵底坡大于5%时，涵身与基础每36米设一道阶梯，每段阶梯的落差小于等于板端厚的3/4，每段阶梯的坡度为5%，当涵底坡小于5%时，涵身不做阶梯处理。洞口形式有：八字墙、一字墙、跌水

5、井、上，下游急流坡，涵洞斜交斜做。盖板采用平行四边形简支板，采用25号混凝土，斜板按等长的正板计算。板涵设计的内容包括：计算：计算盖板内力、结构尺寸及配筋；计算台身厚度及台后应力验算；计算基础宽度及基底应力验算。出图：一般布置图；钢筋构造图。22参数说明路线参数：用户可以通过HARD2000系统得到，也可以直接填写。（如图示）板及涵洞参数如图示。23计算及出图系统提供盖板及涵台计算，盖板计算提供配筋计算以及各项验算，计算结果如下所示： 盖板涵 - 盖板计算结果 1.设计资料 1车道 交角= .0度 标准跨径: 3.0 m 计算跨径: 3.2 m 设计荷载: 汽车-15级; 验算荷载: 挂车-8

6、0 盖板材料: 25号混凝土 Ra=14.5 MPa Rl=1.55 MPa II级钢筋 Rg=Rg1=340 MPa 2.活载计算 (1)汽车 顺板跨 a汽= 2.81 m 垂直板跨 b汽= 5.01 m 垂直压力 p汽= 9.21 kN/m2 跨中弯矩 M汽= 11.78 kN.m 支点剪力 Q汽= 13.77 kN (2)挂车 顺板跨 a挂= 4.01 m 垂直板跨 b挂= 5.81 m 垂直压力 p挂= 17.14 kN/m2 跨中弯矩 M挂= 22.28 kN.m 支点剪力 Q挂= 25.71 kN 3.恒载计算 土的容重 Y=18 kN/m3, 土的内摩擦角=35° 盖板

7、顶填土高度 H= 2.26 m 填土垂直压力 q土= 40.75 kN/m 盖板平均厚度 h= 40.00 cm 盖板自重 gz= 10.00 kN/m 跨中弯矩 M恒= 65.98 kN.m 支点剪力 Q恒= 76.13 kN 4.荷载组合 组合I Mj= 100.46 kN.m Qj= 116.16 kN 组合III Mj= 103.69 kN.m Qj= 119.63 kN 计算内力 Mj= 103.69 kN.m Qj= 119.63 kN 5.截面设计 计算板宽:取垂直于行车方向1米宽度 跨中板高 HB1= 40.0 cm 支点板高 HB2= 40.0 cm ag= 3.5 cm h

8、0= 36.5 cm 钢筋根数 7 钢筋截面积 Ag= 14.0770 cm2 6.截面验算(取1米板宽计算) 1)正截面强度验算 混凝土受压区高度 x= 2.8 cm 设计弯矩 115.15 kN.m 2)斜截面剪切强度验算 设计剪力 268.73 kN 3)裂缝宽度 f0= .250 f= .238涵台计算结果如下所示：盖板涵涵台计算结果 1.设计资料 涵台材料: 8.号混凝土 Ra= 2.7 MPa Rwl= .54 MPa 1车道 交角 .0度 标准跨径: 3.0 m 涵台净高: 3.0 m 平均填土高度: 2.26 m 平均板厚: .4 m 设计荷载: 汽车-15级; 验算荷载: 挂

9、车-80 2.活载计算 1)水平土压力及其产生的弯矩 (1)汽车 破坏棱体长度 l0= 2.95 m 侧压力系数 u= .271 换算土层厚度 h0= .12 m 土压力 qA= 13.58 kN/m2 qB= 28.22 kN/m2 Xm= 1.587 m Mmax= 23.592 kN.m (2)挂车 破坏棱体长度 l0= 2.95 m 侧压力系数 u= .271 换算土层厚度 h0= .37 m 土压力 qA= 14.81 kN/m2 qB= 29.44 kN/m2 Xm= 1.582 m Mmax= 24.964 kN.m 2)垂直压力计算 (1)汽车 a= 2.81m b= 5.01

10、m p= 9.21kN/m2 P= 13.77 kN (2)挂车 a= 4.01m b= 5.81m p= 17.14kN/m2 P= 25.71 kN 3.恒载计算 X=X汽m P= 158.43 kN M= -27.66 kN.m X=X挂m P= 158.33 kN M= -27.66 kN.m 4.荷载组合 最不利荷载组合为: 桥上无车辆荷载,台背填土破坏棱体上有车辆荷载 组合I: M= 8.13kN.m N= 190.06kN e0= .04m 组合III: M= 2.56kN.m N= 190.06kN e0= .01m 5.台身截面强度与稳定验算(极限法) 涵台视为上下端简支竖梁

11、,墙身偏心受压.取1米台宽验算 组合I: = .9762 = .9990 Ra/Ym= 1083.99 kN ARa/Ym = 1082.88 kN 组合III: = .9976 = .9990 Ra/Ym = 1107.71 kN ARa/Ym = 1106.60 kN TSK= 95.0 cm 6.基底应力验算 1)恒载计算 P= 284.99 kN M= 1.13 kN.m 2)活载计算 (1)汽车 P= 13.77 kN M= -4.99 kN.m (2)挂车 P= 25.71 kN M= -9.32 kN.m 3)荷载组合 组合I: P= 298.75 kN M= -3.86 kN.

12、m 组合III: P= 310.70 kN M= -8.18 kN.m 4)基底应力 组合I: max= 178.27 kPa min= 163.16 kPa 组合III: max= 193.58 kPamin= 161.51 kPa出图：构造图、钢筋图及台帽图。第三章 园管涵31总体说明钢筋混凝土园管涵设计适用于不同公路等级、不同荷载等级、各种角度和各种孔径的单园管涵施工图设计、计算以及工程量统计。孔径可为0.52.0米，管顶填土高度为0.515.0米，涵长采用斜涵斜修计算，管节配筋计算采用承载能力极限状态法计算，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。设计要点：

13、顶填土高度H按以下的情况进行结构计算当0.5<H<4米 H=4当4<H<6米 H=6当6<H<8米 H=8当8<H<10米 H=10当H米>10米 H=H园管涵外荷载：管顶填土竖向压力为土柱重，车辆荷载竖向压力通过填土按30度扩散交分布于管顶的假定平面上，根据填土高度、荷载等级及车道数系统自动判断布载。园管侧压力强度按管顶水平面以下的土柱引起的水平均布荷载计算。填土容重18千牛/立方米，内摩擦角35度。根据管顶及管侧内力计算结果，管壁配置内外圈两层受力钢筋，并按承载能力及现状态进行配筋计算以及裂缝宽度验算。对于高强钢丝，外圈按内圈的一半配置

14、。其他种类的钢筋，内外一致布置。斜交管涵的结构计算与正交管涵相同，斜管节不按承重结构验算，适当配置构造钢筋。要求底基承载力为：100Kpa。或采用计算结果。涵底纵坡要求小于8%。32参数说明1、A、B型涵身如图示：33计算出图结构计算：对管节配筋，并可以通过对话界面进行编辑，结果用于出图。输出计算书：如下所示： 0K+421.10 圆管涵结构计算结果（示例）1.设计资料: 荷载等级=3 汽车-20级,挂车-100 车道数=1 砼标号=20号 砼抗压强度(Ra)=11.0MPa 砼弹性模量(Eh)= 26000.0MPa 钢筋等级=3级 钢筋直径(DG)= 5mm 钢筋抗拉强度(Rg)=520.

15、0MPa 钢筋弹性模量(Eg)= 180000.0MPa 土容重(Rt)=18.0KN/立米 土的内摩擦角=35度 管节内径(d)= 75.0cm 外径(D)= 91.0cm 管璧厚度(DT)= 8.0cm 管壁内外径的平均半径(R)= 41.5 管顶填土高度(H)= 4.98m2.外力(荷载)计算:填土产生的垂直压力(TZ)= 89.71KN/平米 管节自重产生的垂直压力(GZ)= 2.00KN/平米车辆荷载产生的垂直压力: (1)汽车辆荷载产生的垂直压力(Pq)= 3.24KN/平米 汽车轮重(Gq)=300.0KN 车轮荷载压力横向分布宽度(aq)= 8.16m 车轮荷载压力纵向分布宽度

16、(bq)= 11.36m (2)挂车荷载产生的垂直压力(Pg)= 7.51KN/平米 挂车轮重(Gg)=250.0KN 挂车荷载压力横向分布宽度(ag)= 8.96m 挂车荷载压力纵向分布宽度(bg)= 11.16m3.内力计算:(1)汽车荷载在截面上产生的弯矩(Mq)= .06KN-M (2)挂车荷载产生的弯矩(Mg)= .13KN-M土自重在截面上产生的弯矩(Mtz)= 1.54KN-M 管自重产生的弯矩(Mgz)= .13KN-M4.内力组合: 最大弯矩(Mmax)= 2.15KN-M5.强度验算: (L=0.5M)钢筋外圈圈数= 3 (L=0.5M)钢筋内圈圈数= 6 (L=1M)钢筋

17、外圈圈数= 7 (L=1M)钢筋内圈圈数=14 中性轴位置(X)= 1.22cm 截面强度(Mj)= 5.45KN-M > Mmax= 2.15KN-M 截面强度验算通过!6.裂缝宽度验算: 裂缝宽度(Fmax)= .190mm < 0.2mm 满足规范第4.2.6条要求,裂缝宽度验算通过! 地基基底应力为: 103.2Kpa出图：一般构造图、涵身构造图、管节钢筋图。第四章 拱涵41总体说明系统适用于不通公路等级、不同荷载等级、斜度小于等于30度和各种跨径（15米）的单双孔拱涵施工图设计（含工程量统计与结构计算）。跨径15米，填土高度不限。填土高度小于4米时增设台后排水。坡度最大2

18、0%，当坡度大于5%时，采用阶梯形式以保证涵底坡度不大于5%，阶梯落差大于3/4拱圈厚度时，增设分段间小侧墙。拱圈采用钢筋混凝土或30号的大块石、7.5号砂浆砌筑，其余用25号的大片石、5号砂浆砌筑。计算采用承载能力极限状态法，对拱圈、台身、墩身（双孔）、基地应力进行计算。设计计算要点：依据公路砖石及混凝土桥梁设计规范采用极限状态法设计；拱圈按无铰拱计算；计算拱圈内力时，不考虑拱圈的曲率、剪切变形、弹性压缩对内力的影响，也不计混凝土收缩和温度变化的影响；计算涵洞顶上车辆荷载引起的竖向压力时，车轮或履带按其着地面积的边缘向下作30度的分布；拱轴线采用等截面圆弧拱，失跨比不大于1/2，如1/3.5斜交时，注意垂直起拱线方向的失跨比也同样不大于1/2。42计算出图台身计算，计算结果如图示：墩身计算（两孔时）。拱圈计算。出图：拱涵一般布置图、台身一般构造图、墩身一般布置图、台后排水图以及拱涵钢筋构造图。 第五章 箱涵系统可以进行箱涵的设计，包括计算、出图等。1、结构计算：系统对配筋结果通过交互界面提交给用户，用户可以进