1、海地涵洞工程師 HARD CE用戶手冊冃U 言海地涵洞工程師系統為海地公司系列工程設計軟件之一，涵洞工程師系統共分兩個版本：一為自由設計版本，二為規范設計版本（正在開發中，計劃于2002年年底推出）。目前公司所推出的版本為自由設計版本，其“自由設計”的意義在于設計人員可以不依據規范所設定的尺寸設計，系統能夠依據設計人員提供的尺寸數據，進行力學的分析，進行荷載、配筋等計算以 及基底的承載力的驗算等并可以輸出設計書以及全套的工程圖紙。海地涵洞工程師系統 （HARD CE）能夠和海地公路優化設計系統（HARD2002）直接相連,因此利用海地涵洞工程師系統（HARD CE ）進行涵洞設計，可以不必輸入

2、有關路線的大量繁雜的數據，而是直接通過 HARD2002系統得到，可以大大節省設計時間，提高設計質量和時效。海地涵洞工程師系統（HARD CE）能夠完成板涵（分明、暗）、拱涵、園管涵以及箱涵的 設計及出圖。下面將通過以下的章節對各種涵洞的設計進行說明。目錄前言10目 錄11第一章系統說明121. 1系統安裝121. 2系統運行12第二章暗板涵142. 1總體說明142. 2參數說明142. 3計算及出圖15第三章園管涵223. 1總體說明223. 2參數說明233. 3計算出圖24第四章拱涵274. 1總體說明274. 2計算出圖28第五章箱涵29第六章明板涵30編后語 32第一章系統說明1.

3、1系統安裝涵洞工程師系統的安裝隨 HARD2000系統共同安裝，其加密也隨同HARD2000系統一起完成，其目的主要是為使兩個系統能夠很好的聯系起來，以達到設計數據的共享。1 . 2系統運行當涵洞設計的資料通過路線的設計提供時，必須運行“涵洞設計基本資料”菜單，涵洞系統與路線系統的連接通過：。兩個文件的意義見 HARD2000系統用戶手冊。在調入*.mz和*.gzw兩個文件完成（如圖示）兩個文件的同時，系統還輸出一個涵洞設計向導文件（*.HD），這個文件將用來管理涵洞的設計過程，包括存儲、調用、輸出模板等。 用戶對項目內的各個涵洞分別進行設計， 可以隨時存儲設計向導文件，并可以在下一次設計時調

4、入該設計向導文件繼續設 計。涵洞設計向導向導文件瀏覽頂目名稱 帶斷旌的路線示例閤框文件 I. supportA3插入刪除|存儲|設計I涵洞設計，首先調入涵洞設計向導文 件（*.HD），然后選擇樁號、涵洞形式并 進行設計，當幾道涵洞設計完成后，可以通過“存儲”按鈕，進行存儲，這時各個涵洞的設計參數均被保存在設計向導文件（*.HD ）中,在下次設計時用戶可以任意的調入并進行修改。在設計過程中，涵洞形式可以任意的變換，并 通過存儲將設計結果保存起來。第二章暗板涵2. 1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算與繪圖，應用范圍非常廣泛。系統可以繪制板涵的一

5、般布置圖、鋼筋構造圖，并根據涵底縱坡的大小，當涵底坡大于5%時，涵身與基礎每 36米設一道階梯，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%,當涵底坡小于 5%時，涵身不做階梯處理。洞口形式有：八字墻、一字墻、跌水井、 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算。板涵設計的內容包括：計算：計算蓋板內力、結構尺寸及配筋；計算臺身厚度及臺后應力驗算；計算基礎寬度及基底應力驗算。出圖：一般布置圖；鋼筋構造圖。2. 2參數說明路線參數：用戶可以通過HARD2000系統 得到，也可以直接填寫。（如圖示）板及涵洞參數如圖示。標邊支撐寬度（垂

6、直i垂宜睜跨徑/i涵底、洞口錨砌厚涵底f洞口秒礫墊層厚臺身 寬度n涵臺 基礎 埋探2. 3計算及出圖系統提供蓋板及涵臺計算，蓋板計算提供配筋計算以及各項驗算，計算結果如下所示:蓋板涵-蓋板計算結果1. 設計資料1車道交角=.0度標準跨徑：3.0 m計算跨徑：3.2 m設計荷載：汽車-15級；驗算荷載：掛車-80蓋板材料：25 號混凝土Ra=14.5 MPa Rl=1.55 MPaII 級鋼筋 Rg=Rg仁340 MPa2.活載計算(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支點剪力Q汽=13.77 kN(2)掛

7、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支點剪力Q掛=25.71 kN3. 恒載計算土的容重 Y=18 kN/m3, 土的內摩擦角 =35蓋板頂填土高度H= 2.26 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支點剪力 Q恒=76.13 kN4. 荷載組合116.16 kN119.63 kN119.63 kN組合 I Mj= 100.46 kN.m Qj=組合 III Mj= 103.69 kN.m Qj= 計算內力Mj= 103.69 kN.m Q

8、j=5. 截面設計計算板寬：取垂直于行車方向1米寬度跨中板高 HB仁 40.0 cm支點板高 HB2= 40.0 cmag= 3.5 cmh0=36.5 cm鋼筋根數 7鋼筋截面積 Ag= 14.0770 cm26.截面驗算（取1米板寬計算）1）正截面強度驗算混凝土受壓區高度x= 2.8 cm設計彎矩115.15 kN.m2）斜截面剪切強度驗算3）裂縫寬度fO=.250f= .238涵臺計算結果如下所示:蓋板涵涵臺計算結果1.設計資料涵臺材料：8號混凝土Ra= 2.7 MPa Rwl= .54 MPa1車道交角.0度標準跨徑：3.0 m涵臺凈高：3.0 m平均填土高度：2.26 m平均板厚：.

9、4 m設計荷載：汽車-15級；驗算荷載：掛車-802. 活載計算1)水平土壓力及其產生的彎矩(1) 汽車破壞棱體長度10= 2.95 m側壓力系數u= .271換算土層厚度h0=.12 m土壓力 qA= 13.58 kN/m2qB= 28.22 kN/m2Xm= 1.587 mMmax= 23.592 kN.m(2) 掛車破壞棱體長度10= 2.95 m側壓力系數u= .271換算土層厚度h0=.37 m土壓力 qA= 14.81 kN/m2qB= 29.44 kN/m2Xm= 1.582 mMmax= 24.964 kN.m2)垂直壓力計算(1) 汽車a= 2.81m b= 5.01m p=

10、 9.21kN/m2P= 13.77 kN(2) 掛車a= 4.01m b= 5.81m p= 17.14kN/m2P= 25.71 kN3. 恒載計算X=X 汽 mP= 158.43 kN M= -27.66 kN.mX=X 掛 m4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= 190.06kNe0= .04m組合 III: M= 2.56kN.m N= 190.06kNe0= .01m5.臺身截面強度與穩定驗算(極限法)涵臺視為上下端簡支豎梁，墻身偏心受壓.取 1米臺寬驗算組合 I:a =.9762 =.9990aJRa/Y

11、m= 1083.99 kNARa/Ym = 1082.88 kN組合 III:a =.9976 =.9990aJRa/Ym = 1107.71 kNARa/Ym = 1106.60 kNTSK= 95.0 cm6. 基底應力驗算1)恒載計算P= 284.99 kNM=1.13 kN.m2)活載計算(1)汽車P= 13.77 kNM=-4.99 kN.m(2)掛車P= 25.71 kNM=-9.32 kN.m3）荷載組合組合I:P= 298.75 kNM= -3.86 kN.m組合III:P= 310.70 kNM= -8.18 kN.m4）基底應力組合I:c max= 178.27 kPac

12、min= 163.16 kPa組合III:c max= 193.58 kPacr min= 161.51 kPa出圖：構造圖、鋼筋圖及臺帽圖。第三章園管涵3. 1總體說明鋼筋混凝土園管涵設計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計、計算以及工程量統計。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算，管節配筋計算采用承載能力極限狀態法計算，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。設計要點：頂填土高度H按以下的情況進行結構計算當 0.5H4 米H=4當 4H6 米H=6當 6H8 米H=8當 8H10米

13、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度擴散交分布于管頂的假定平面上，根據填土高度、荷載等級及車道數系統自動判斷布載。園管側壓力強 度按管頂水平面以下的土柱引起的水平均布荷載計算。填土容重18千牛/立方米，內摩擦角 35度。根據管頂及管側內力計算結果，管壁配置內外圈兩層受力鋼筋，并按承載能力及現狀態進 行配筋計算以及裂縫寬度驗算。對于高強鋼絲，外圈按內圈的一半配置。其他種類的鋼筋，內 外一致布置。斜交管涵的結構計算與正交管涵相同，斜管節不按承重結構驗算，適當配置構造鋼筋。要求底基承載力為：lOOKpa。或采用計算結果。 涵底縱坡要求小于 8%。3. 2參數

14、說明1、A、B型涵身如圖示：H-0.53. 3計算出圖結構計算：對管節配筋，并可以通過對話界面進行編輯，結果用于出圖。輸出計算書：如下所示：0K+421.10 圓管涵結構計算結果（示例）1設計資料：荷載等級=3汽車-20級,掛車-100 車道數=1砼標號=20號砼抗壓強度（Ra）=11.0MPa砼彈性模量（Eh）= 26000.0MPa鋼筋等級=3級鋼筋直徑(DG)= 5mm鋼筋抗拉強度(Rg)=520.0MPa鋼筋彈性模量(Eg)= 180000.0MPa 土容重(Rt)=18.0KN/立米土的內摩擦角=35度管節內徑(d)= 75.0cm 外徑(D)= 91.0cm管璧厚度(DT)=8.0

15、cm管壁內外徑的平均半徑(R)= 41.5管頂填土高度(H)= 4.98m2外力(荷載)計算：填土產生的垂直壓力(TZ)= 89.71KN/平米 管節自重產生的垂直壓力(GZ)= 2.00KN/平米車輛荷載產生的垂直壓力：(1)汽車輛荷載產生的垂直壓力(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(bq)= 11.36m(2)掛車荷載產生的垂直壓力(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內力計算

16、:(1)汽車荷載在截面上產生的彎矩(Mq)=06KN-M(2)掛車荷載產生的彎矩(Mg)=.13KN-M管自重產生的彎矩 (Mgz)= .13KN-M土自重在截面上產生的彎矩 (Mtz)= 1.54KN-M4內力組合：最大彎矩(Mmax)= 2.15KN-M5強度驗算：(L=0.5M)鋼筋外圈圈數=3(L=0.5M)鋼筋內圈圈數=6(L=1M)鋼筋外圈圈數=7(L=1M)鋼筋內圈圈數=14中性軸位置(X)= 1.22cm截面強度(Mj)=5.45KN-M Mmax= 2.15KN-M截面強度驗算通過！6裂縫寬度驗算：裂縫寬度(Fmax)= .190mm 0.2mm 滿足規范第426條要求,裂縫

17、寬度驗算通過地基基底應力為：103.2Kpa出圖：一般構造圖、涵身構造圖、管節鋼筋圖。第四章拱涵4. 1總體說明系統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計 （含工程量統計與結構計算）。跨徑15米，填土高度不限。填土高度小于 4米時增設臺后排水。坡度最大20%，當坡度大于5%時，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，增設分段間小側墻。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。計算采用承載能力極限狀態法，對拱圈、臺身、墩身（雙孔）、基地應力進行計算。設計計算

18、要點：依據公路磚石及混凝土橋梁設計規范采用極限狀態法設計;拱圈按無鉸拱計算；計算拱圈內力時，不考慮拱圈的曲率、剪切變 形、彈性壓縮對內力的影響，也不計混凝土收縮和 溫度變化的影響；計算涵洞頂上車輛荷載引起的豎向壓力時，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，注意垂直起拱線方向的失跨比也同 樣不大于1/2。4. 2計算出圖臺身計算，計算結果如圖示：墩身計算（兩孔時）。拱圈計算。出圖：拱涵一般布置圖、臺身一般構造圖、墩身一般布置圖、臺后排水圖以及拱涵鋼筋構造圖。鋼筋數誓1號鋼筋直徑(mm)2號鋼筋直徑Gnm)3號鋼筋直徑Gwn) 吐號鋼筋直徑(jrm) 涵身配筋毎米主觴片數1函身基底應力曲電)第五章箱涵系統可以進行箱涵的設計，包括計算、出圖等。1、結構計算：系統對配筋結果通過交互界面提交給用戶，用戶可以進行修改，確定后，系統輸出設計說明書。系統計算完成后，輸出圖紙包括: 造圖、涵身鋼筋圖、翼墻鋼筋圖以及 光圖。第六章明板涵系統