铁路斜涵洞CAD系统.docx

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铁路斜涵洞CAD系统

铁路斜涵洞CAD系统

TLXHDVERSION2.0

用户手册

北方交通大学

铁道第三勘察设计院

2004年06月

铁路斜涵洞计算机辅助设计（CAD）系统

TLXHDVERSION2.0

用户手册

一、软件功能及适用范围................................3

二、系统运行环境......................................3

三、基本知识..........................................3

四、安装及启动........................................4

五、系统操作流程......................................5

六、程序编制依据说明..................................10

七、钢筋混凝土斜盖板箱涵数据文件输入格式...............12

八、涵洞数量统计输出...................................15

九、钢筋混凝土斜盖板框架涵洞数据文件输入格式．．．．．．．．．．15

十、钢筋混凝土斜盖板矩形涵洞数据文件输入格式．．．．．．．．．．18

十一、涵洞基坑开挖特殊计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

一、软件功能及适用范围

本系统软件包括下述三大类型的铁路斜交涵洞斜交斜做：

（一）钢筋混凝土斜盖板矩形涵洞（叁桥5014A图与壹桥5193图组合设计）。

单孔、孔径=1.5m，2.0m，高边墙，斜交角度由20°～45°。

（二）钢筋混凝土斜盖板框架涵洞（叁桥5014A，5014B，5013B，5013C图分

别与肆桥5018图组合设计）。

单孔、孔径=2.5m,3.0m,3.5m，高边墙为5m,6m,分高、低边墙、斜交

角度由20°～45°。

“肆桥5018”图中的高、中边墙与“叁桥5013A”图中高、低

边墙组合孔径为4m。

（三）钢筋混凝土斜盖板箱涵（叁桥5014A，5014B和叁桥5013A，5013B，5013C

图分别与肆桥5009图或叁桥5007图组合设计）。

单孔、孔径=1.5m2.0m,2.5m,3.0m，高边墙为4m,5m,6m，分高、低边墙,斜

交角度由20°～45°。

本软件系利用微型计算机，包括设计计算和绘图在内的全部设计过程的自动化

设计程序，其主要内容是：

根据输入的设计条件数据，通过数据信息在磁盘数据库

内检索出相应的标准图数据进行涵洞长度计算，管节布置，结构尺寸计算，工程数

量计算及出、入口铺砌计算等，并对绘图数据进行处理形成输出数据文件，作为绘

图程序的输入数据文件，然后由绘图程序通过数据信息进行计算判断，形成涵洞设

计图，包括涵洞结构图，基础布置图，工程数量表，设计资料表、地质资料表、图

标附注等，按部、院现行规定的全部内容完成施工设计图。

适用于新建铁路采用上述“标准图”或“通用图”单孔斜交涵洞设计，无论直

线或曲线，无论单线、双线或多线、区间或站内，斜交角度为20°、25°、30°、

35°、40°、45°。

路基边坡为出入口端部翼墙顶以上为1：

1.5均可使用。

二、系统运行环境

2.1硬件配置

。

主机：

486、586系列微机，内存16M以上

。

显示器：

彩色显示器

。

硬盘：

200M以上

。

外围设备：

AUTOCAD12.0以上FORWindows所支持的打印机及绘图机

2.2软件配置

。

操作系统：

Windows95/98/NT

。

编程语言：

VisualC++6.0;

三、基本知识

本系统是windows95/98操作系统,需要用户对Windows95/98操作系统有一

定的了解,以下对Windows95/98操作系统作一些基本介绍,熟悉Windows95/98操

作系统的用户可以跳过本节内容,无须阅读。

3.1术语定义

单击----按下鼠标按钮，随之立即释放。

除特别说明以外，“单击”指单击鼠

标左按钮。

双击----快速重复两次单击按钮操作。

拖动----按住鼠标按钮的同时移动鼠标。

肖像----一种小块的、代表某个事物的象征性图形。

例如，用一个小的文件柜

的图片代表文件管理软件。

肖像可用鼠标拖动到屏幕上的任意位置。

3.2菜单操作

主菜单----一般在屏幕上端,有好几个子菜单组成；子菜单-----每个子菜单有

好几个下拉菜单组成。

3.3鼠标操作

屏幕设计和各种处理过程中，大部分操作可通过鼠标直接进行。

在屏幕上不同

位置和操作的不同过程中，鼠标有不同的形状，代表不同的功能，完成不同的任务

（各种鼠标的形状及其相应的功能参见各章具体内容详解）。

3.4窗体（窗口）

由控制按钮、标题栏、最大、最小化按钮、菜单栏、工具条、编辑区、滚动条等构

件组成。

3.5剪贴板

剪贴板作为不同应用程序（窗体）之间传递信息的临时缓冲区，可以从一个应

用程序剪取或拷贝信息到剪贴板中，然后再从剪贴板中传递给另一个应用程序。

具

体操作方法是，先选定要剪取或拷贝的信息，再从编辑菜单中选取CUT或COPY命

令（也可直接使用快捷键Ctrl-X或Ctrl-V），此时选取的信息就已经放入剪贴板

中了。

如果想把剪贴板中的信息粘接到自己的程序中，需要先将光标定位在所要粘

接的位置，然后从编辑菜单中选取Paste命令（也可直接使用快捷键Ctrl-C）即可。

四、安装及启动

4．1安装步骤

1．打开显示器和计算机，进入WINDOWS95/98/NT系统；

2．双击资源管理器并进入插入安装盘的1#A（或B）驱动器或进入光盘安装盘

中DISK1目录中；

3．选择安装盘中DISK1中的Setup.exe文件双击即进入安装过程；

4．出现安装窗口，按屏幕提示的步骤进行安装工作即可。

安装后生成文件的

路径和目录可以自行选择。

5．安装完成后，在选择的路径和目录下生成3个子目录：

（1）HELP子目录，

放置帮助文件（.hlp）；

（2）PROGRAM子目录，放置、盖板涵、框架涵、矩形涵执行

程序（culvert.exe）；（3）是SAMPLES子目录，放置、盖板涵、框架涵、矩形涵算

例数据。

用户还可以另建（USER）子目录，放置设计计算项目，便于更换或清除。

4．2启动步骤

1．进入WINDOWS95/98/NT系统；

2．在资源管理器中将鼠标指向xhd.exe双击，则出现窗体情况。

3．鼠标双击窗体中的涵洞肖像，则出现涵洞设计系统的主菜单，此时系统便

启动了。

4.开始菜单中的程序中选择“涵洞CAD系统”

4．3退出系统

退出系统有三种方法：

1．从系统主窗体的菜单条中选择“退出”项；

2．使用快捷键关闭系统主窗体；

3．WINDOWS任务表中选择关闭按钮结束当前运行的系统程序。

不同后缀名文件的意义：

（以下*代表项目名）

*．Xgb斜盖板涵项目文件名

*．xkj斜框架涵项目文件名

*．xjx斜矩形涵项目文件名

*.jk挖基项目文件名

*.Out斜涵计算结果文件名

*．*jg输出计算结果文件名

*．EXE可执行文件名

*．dxf图形文件

*．SHX形文件

五、系统操作流程

系统主菜单包括以下内容：

数据文件处理、输出、查看、帮助和工具条等功

能。

如图1所示对话框

图1

1、数据文件处理主要是实现新建或打开数据文件，进行数据编辑、设置AUTOCAD

路径、进入AUTOCAD、计算器、退出系统等功能菜单。

（1）文件名

选择”数据文件”下拉菜单下的“文件名”，或点击工具条上的“文件按钮”，弹

出对话框如下图2所示的对话框：

图2

在此对话框中选择文件类型来打开或建立相应类型的涵洞数据文件。

其中盖板涵文件名后缀为（*.xgb）、框架涵文件名后缀为（*.xkj）、矩形涵文

件名后缀为（*.xjx）。

如果是刚启动该系统，则对话框的文件名会自动默认为上次运行关闭前的文件

名。

如已经新建打开数据，则默认为该文件。

如果打开的文件名的后缀不与文件类型相符，则系统会给予提示如图3所示，然后返回文件名对话框。

图3

（2）数据编辑

在未输入文件名之前，该选项显灰色不可选的，输入文件名后，选择菜单项或

点击编辑按钮后，弹出输入数据的对话框，这样即可进行数据的输入、修改等编辑

工作。

该对话框含有三个属性页，如图4、5、6所示（数据一、数据二、数据三）

数据输完后，按“确定”按钮后，数据即自动存盘。

此三个图系适用于框架涵洞，

其它涵洞亦相类似，仅其内容略有增减。

图4

图5

图6

在数据输入对话框中按“确定”按钮以后，即在屏幕上出现对应该数据的设

计框图，（草图）如下图7所示

图7

（3）设置AUTOACD路径、进入AUTOACD、计算器、退出系统等功能菜单。

选择

退出系统菜单后，系统自动退出该设计界面。

2、输出菜单包括设计计算、生成图形、工程数量累计统计

在数据输入完以后，即可进行设计计算、图形生成工作。

（1）设计计算

选择此菜单项后，系统自动生成对应该文件名的输出设计计算结果文件

（*.yjg），计算结束后，系统提示是否进入Natepad打开此文件，以查看结果，如

图8所示。

按“是”可以用编辑器的方式打开此文件。

图8

（2）生成图形

选择此菜单或点击图形按钮，系统自动生成对应该文件名的图形结果文件

（*.dxf），并弹出一对话框，如图9所示。

提示是否进入AutoCAD系统，按“是”

即进入AutoCAD。

图9

在第一次进入时，弹出AutoCAD设置情况，即设置AutoCAD路径，如下（3）

介绍。

在以后再次进入时即可自动进入AutoCAD系统，选择路径及文件名（格式

*.dxf）打开后，即可显示生成的图形。

然后即可按AutoCAD系统内的命令进行个

别修改。

如果是AutoCAD2000并且已经打开.dxf文件，在生成图形文件前系统会提示无

法打开.dxf文件，请先关闭该文件。

（3）设置AutoCAD路径

点此菜单后，即弹出一对话框，如图10所示。

图10

点击该对话框内的“浏览”按钮，选择AutoCAD的路径，并选择acad.exe即

可完成设置。

（4）进入AutoCAD

在设置好AutoCAD路径后，也可直接进入AutoCAD，以便显示或修改某一图形

文件。

3、查看

查看包括工具条和状态栏

（1）工具条

工具条包括文件管理、数据编辑、图形生成及查寻、帮助等功能菜单内容。

用

鼠标点击某一工具条以后，即弹出对应该功能的菜单对话框。

（2）状态栏

状态栏是鼠标移动到某一主菜单或子菜单或工具条等位置后，在屏幕左下角

显示当前的状态。

六、程序编制依据说明

程序编制,按照<<桥规>>及铁路涵洞“标准图”有关规定进行。

当输入设

计条件数据正确,程序即作正常运行,否则,自动停机,并显示出错误信息。

6.1涵洞长度计算

涵洞布置分为左斜与右斜,面向下游以线路法线为准,涵洞轴线向左偏叫左斜,

向右偏叫右斜。

涵洞长度计算模型,除考虑了斜交角度外,还考虑了路基边坡为一个或二个的情况。

涵洞长度AL=AL1（上游长）+AL2（下游长）（cm）

1.入口端在线路上坡方向

AL1=（H-a-20）*m+Ws+D/2*j*m+40*（1-Tan（0）*j*m）/（Cos（0）-（Sin（0）*j-i）*m

AL2=（H-a-20）*m+Wx+D/2*j*m+40*（1+Tan（0）*j*m）/（Cos（0）+（Sin（0）*j-i）*m

2.入口端在线路下坡方向

AL1=（H-a-20）*m+Ws+D/2*j*m+40*（1+Tan（0）*j*m）/（Cos（0）+（Sin（0）*j-i）*m

AL2=（H-a-20）*m+Wx+D/2*j*m+40*（1-Tan（0）*j*m）/（Cos（0）-（Sin（0）*j-i）*m

式中:

H--路基中心处轨底至梯形盖板顶的高度,不含流水坡顶的高度（cm）;

a--轨底至路肩高度（cm）；

20--帽石高度（cm）；

m--端翼墙顶以上路基边坡坡率；

Ws--上游路肩宽度（cm）;

Wx--下游路肩宽度（cm）;

D--板顶帽石长度（cm）;

O--斜交法向角度（度）;

j--线路纵向坡度;

40—板顶帽石宽度（不含飞檐）（cm）;

i--涵身轴向坡度

3.当洞顶路基填土高H2＞第一坡段HD1高时:

当AL1

当AL2

式中:

SW11=（Ws+Hd1*m）/Cos（0）+40/Cos（0）

SW22=（Wx+Hd1*m）/Cos（0）+40/Cos（0）

SW11—涵洞上游长度（cm）;

SW22—涵洞下游长度（cm）;

Hd1—路基面至变坡点高度（即第一坡段）（cm）

4.当采用的定型图斜盖板角度O1≠涵洞实际斜交角度O时,按上式计算的涵

长,尚应加入一个增量AAL:

AL1=AL1+AAL（cm）

AL2=AL2+AAL（cm）

式中:

AAL=B*Cos（O1）/2*Abs（Tan（O1）-Tan（O））

B--出入口端墙帽石长度（cm）

6.2管节布置

管节布置,按下列原则进行:

1.每节长2～5m,当相邻两节错台不超过3/4板厚时,尽量采长管节以使

沉降缝最少。

当每节长2m且错台超过3/4板厚时,设接头墙,但最大错台不

超过0.7m。

2.按设计要求预留建筑拱度,均按三角形分配,但要保持下游管节不高于上

游管节为度,并且相邻两节高差不超过3/4板厚。

当板顶以上填土高小于2m及

岩石地基均不设建筑拱度,岩石地基亦不设沉降缝。

6.3斜翼墙尺寸计算

斜翼墙斜交角度按整型数分为20,25,30,35,40,45度共六种,用来分别计算斜

翼墙尺寸及工程数量，其角度根据实际斜交角度取整，计算涵洞长度则按实际斜交

角度进行计算。

6.4工程数量计算

涵洞出入口及洞身工程数量均按标准图的数据计算,出入口斜翼墙、基础及帽

石,按叁桥5013、叁桥5014分别计算;洞身部分,则另按肆桥5009、肆桥5018、

壹桥5193分别计算。

基坑开挖数量V提供了两种计算方法：

一种是”采用一般标准计算“，即按

定型图的方法，如下式的计算：

V=（D1+1.0+HCP）*HCP*L

式中:

D1--涵身基础宽;

HCP--平均挖深;

L--包括出入口节在内的涵身基础长。

另一种是”采用特殊计算“，即按外业实测断面的计算方法，详见第十一节。

当入口流水面至上游路基面的高度大于3m,设检查台阶。

3～6m踏步宽

0.8m;大于6m踏步宽1.0m,工程数量按实际高度计算。

出入口铺砌尺寸及工程数量计算,按"叁桥（89）-8011"标准设计图办理。

有关设计原则详见6.6节。

6.5圬工材料

按照新颁发的桥规（TB10002.4-99）规定，有关圬工材料强度等级改用了新

的代号，本软件所采用的例如混凝土与水泥砂浆标号等，亦均改按新规定标注，与

现行”标准图“尚未修改者不同。

用户使用时请注意。

6.6铺砌工程

采用“三桥（89）8011”标准铺砌时，按照下列原则设置铺砌参数：

a.入口铺砌长一律采用铺至锥体坡脚端部外加垂裙厚度。

b.出口铺砌长度Ls（锥体坡脚至垂裙内侧的距离）按表A确定

c.出口垂裙深度T2按表B确定。

d.入口垂裙深度T1采用出口垂裙深度的一半,但不小于0.85m。

e.垂裙厚度随深度而定,采用值见表C。

f.铺砌类型采用50号浆砌片石,厚0.35m,下设10cm厚碎石垫层。

g.铺砌类型为干砌片石,厚度采用0.25m,下设15cm厚碎石垫层。

h.单宽流量按50年流量除以孔径取值。

表A

设计单宽流量q（m3/s）

q≤1

1≤q＜5

5＜q≤10

q＞10

出口铺砌长度Ls（m）

.　0.6

1.6

2.6

3.6

表B出口垂裙深度T2按下表确定（单位：

m）

单宽流量（m3/s）土质粒径（mm）

1

2

3

4

5

6

8

10

土，砂砾，石d＜15.6

1.25

1.50

1.70

1.80

1.90

2.00

2.20

2.30

卵石15.6≤d＜78.0

1.00

1.25

1.40

1.50

1.60

1.70

1.80

1.90

大卵石78.0≤d＜130　　　

0.85

0.90

1.0

1.20

1.20

1.30

1.40

1.50

大卵石d≥130

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

0.90

1.00

1.00

表C

垂裙深度T（M）

T≤1.2

1.2＜T≤1.5

1.5＜T≤1.8

1.8＜q≤2.4

垂裙厚度d（M）

0.4

0.5

0.6

0.7

七、钢筋混凝土盖板箱涵数据文件输入格式

（一）设计条件数据表

涵洞设计输入数据应在上机前建立，由用户根据每个工点具体条件,按表

（1）

的格式在设计界面对话框（数据一、数据二、数据三，如图4、图5、图6所示）

内填写设计条件数据表。

表中顺序号与输入对话框后，所形成的数据文件的顺序是一致的。

钢筋混凝土盖板箱涵数据文件输入格式说明表

（1）

顺序号

内容

单位

说明

1

涵中心里程

km

整数部分为公里标

2

边墙类型

I1=1为高边墙I1=2为低边墙

3

孔径选定

I2=1，2，3，4，5，6，7孔径=1.5m,2.0m,

2.5m,3.0m,4.0m,5.0m,6.0m

4

涵洞类型

II=1为立交涵,II=2为排洪涵,II=3立交兼排洪涵

5

基础类型

中间节基础类型I5=1为刚性基础,I5=2为分离式基础,I5=3为钢筋混凝土基础

6

路基填土类型

JJ=1路基填土,JJ=2路基填石

7

洞内净高

m

8

上游路基面高程

m

9

下游路基面高程

m

10

上游路基面宽

m

11

下游路基面宽

m

12

预留建筑拱度比值

按桥规表10.1.6采用80.0或50.0

13

上部路基面边坡

路基边坡1:

V1（比值）

14

下部路面基边坡

路基边坡1:

V2（比值）,一个边坡时V2=V1

15

路基面至变坡点高度

m

路基边坡无变坡点时可给12.0

16

涵中心流水面高程

m

设计高程

17

斜交角度

度

右斜为负,左斜为正

18

涵洞流水面坡度

以小数表示

19

线路坡度

涵洞入口位于线路上坡端为正，反之为负，

均以小数表示

20

轨底至路基面高

m

站内按最低股道计算

21

留否沉降缝

留3cm沉降缝NFN=1.不留沉降缝NFN=0

22

挖基中土方比例数

23

挖基中石方比例数

24

上下游开挖增加土石方数

m3

土方填正数,石方填负数.

25

地基容许承载力

kPa

26

地基设计压应力

kPa

27

冻结深度

m

28

平均挖基深度

m

分一般标准计算与采用特殊计算选项

29

下游垂裙深

m

30

铺砌标准（NPQ）

出入口均采用标准铺砌NPQ=1,出口采用标准铺砌NPQ=2,入口采用标准铺NPQ=3.出入口不铺砌NPQ=4,灌溉渠NPQ=5.

31

铺砌类型

干砌为1,浆砌为2

绘基础布置图比例数

通常为1:

200,则为200.0

32

基础换填深度

m

不换填为0.0

33

50年设计流量

m3/s

34

百年流量涵前积水

m

35

50年流量涵前积水

m

36

设计流速

m/s

37

地面线点数

m

包括中心点（点数<11）

38

地面线测点数组

m

自上游最远点算起至下游最远点，按点号、距离及高程顺序排列输入,即：

第一点距离为0，第一点高程；第二点距离（为第一第二两点之间距），第二点高程………以此类推

39

涵中心点数

即涵中心所在点号

（二）计算实例

（1）钢筋混凝土斜盖板箱涵计算结果

涵中心里程=DK51+100.00立交涵整体基础

孔径（m）=4.00洞顶填土高（m）=4.60路堤填土高=10.20

实际斜交角度=28.0300定型图的斜交角度=30涵洞总长=22.77（m）

高边墙上游涵长=11.38m下游涵长=11.39m

中间节：

盖板N39式：

C20混凝土=3.73（10m3）

Q235号钢筋=4.37（t）

墙身：

M10浆砌片石=238.00（m3）

C15混凝土=1.19（10m3）

梯形盖板节：

盖板：

C20混凝土=1.03（10m3）

HRB335号钢筋=0.86（t）

边墙：

C20混凝土=4.63（10m3）

HRB335号钢筋=1.05（t）

Q235号钢筋=0.19（t）

C10混凝土=0.86（m3）

流水坡：

C10混凝土=10.10（10m3）

翼墙身：

C15混凝土=5.73（10m3）

基础：

C20混凝土=2.88（t）

HRB335号钢筋=0.00（t）

C15混凝土=1.19（10m3）

C15混凝土垫层/基底铺砂=37.21（10m3）

流水板：

M10浆砌片石=0.00（10m3）

帽石：

C15混凝土=0.33（10m3）

铺砌：

干砌片石=0.00（10m3）

M5浆砌片石=2.99（10m3）

翼墙基础及铺砌：

碎石垫层=24.72（m3）

挖基土方=133.57（10m3）

挖基石方=0.00（10m3）

沉降缝=7.00（个）

检查台阶=0.93（10m3）

甲种防水层=0.00（10m3）

丙种防水层=20.81（10m3）

C10水泥砂浆=0.00（10m3）

基底换填=0.00（10m3）

基坑回填=0.00（10m3）

计算：

复核：

2001年10月11日

（2）原始数据：

（E:

\Xhd211E\Sample\