铁路涵洞CAD系统.docx
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铁路涵洞CAD系统
铁路涵洞计算机
辅助设计（CAD）系统
TLHDVERSION2.0
用户手册
北方交通大学
铁道第三勘察设计院
2004年06月
铁路涵洞计算机辅助设计（CAD）系统
TLHDVERSION2.0
用户手册
一、软件功能及适用范围..............................4
二、系统运行环境......................................4
三、基本知识..........................................4
四、安装及启动........................................5
五、系统操作流程......................................6
六、程序编制依据说明..................................10
七、钢筋混凝土盖板箱涵数据文件输入格式.................12
八、涵洞数量统计输出....................................17
九、钢筋混凝土圆形涵洞数据文件输入格式.................19
十、钢筋混凝土框架涵洞数据文件输入格式.................21
十一、钢筋混凝土矩形涵洞数据文件输入格式...............25
十二、涵洞基坑开挖特殊计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29
一、软件功能及适用范围
本CAD软件包括下列项目:
（一）钢筋混凝土盖板箱涵（肆桥-5009）单双孔;
（二）钢筋混凝土圆形涵洞（壹桥-5191）单双孔;
（三）钢筋混凝土框架涵洞（肆桥-5018）单双孔；
（四）钢筋混凝土矩形涵洞（壹桥-5193）单双孔。
本软件系利用具有图形处理设备的微型计算机,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,和从磁
盘数据库读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,及出入口铺砌设计等,然后转入绘图数据处理,生成图形,包括涵洞
结构图,基础布置图,出入口铺砌，工程数量表,设计资料表,地质资料表,图标、
图框及附注等,按部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“标准图”涵洞设计。
无论直线或曲线,无论单线、
双线或多线,无论区间或站内,各种斜交角度，各种路基边坡,均可使用。
涵洞边
墙有高、中、低之分，盖板涵还可用于截低边墙。
改变基础厚度,及特殊路基边
坡的设计,程序可自动作相应的修改。
对于出入口复杂的或陡坡涵洞也可用本程序
设计,出入口铺砌可用手工补作。
在使用中须注意涵洞洞顶填土高不得超过“标准图”所规定的范围。
本软件系
统可做单座涵洞设计，或多座涵洞设计，所有工程数量均可自动进行分批、分段累
计汇总。
二、系统运行环境
2.1硬件配置
。
主机：
486、586系列微机，内存8M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，放置圆涵、盖板涵、框架涵、矩形涵
执行程序（culvert.exe）；（3）是SAMPLES子目录，放置圆涵、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。
6．安装完成后，在安装盘中driver目录中执行instdrv.exe,即完成驱动功能。
在打印口插入加密狗以后，即可以进行正常的启动。
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culvert.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.由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）
*．yh圆涵项目文件名
*．gbh盖板涵项目文件名
*．kjh框架涵项目文件名
*.jk挖基项目文件名
*．jxh矩形涵项目文件名
*．*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
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。
选择退出系统菜单后，系统自动退出该设计界面。
（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。
其中圆形涵文件名后缀为（*.yh）、盖板涵文件名后缀为（*.gbh）、框架涵文件
名后缀为（*.kjh）、矩形涵文件名后缀为（*.jxh）。
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，弹出如以下三图所示的对话框，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。
此三个图系适用于圆形涵洞，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。
输出菜单包括设计计算、生成图形、工程数量累计汇总。
在数据输入完成以后，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。
可以按“是”或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
涵洞布位分为正交与斜交两类,斜交又分为左斜与右斜,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。
当涵洞位于线路为曲线部位，还
考虑了曲线路基外侧超高加宽的影响。
涵洞长度AL=AL1（上游长）+AL2（下游长）
AL1=（SW1+（ZH1-（RH1+0.2））*PM1）/（COS（O）+（AI-AJ*SIN（O））*PM1）
式中:
RH1--入口洞门高（流水面至帽石底）;
O--斜交角度;
AI--涵身坡度；
AJ--线路坡度（入口在线路上坡端时为正，在下坡端时为负，正交时
为0）；
PM1--入口处路基边坡;
ZH1--上游计算路基高;
SW1--上游计算宽,按下式计算:
SW1=ZW1+BL/2*SIN（O）+BB*COS（O）
式中:
BL--帽石长;
BB--帽石宽;
ZW1--上游计算路基宽。
当H1-RH1≤HD1;PM1=V1;ZH1=H1;ZW1=W1
当H1-RH1>HD1;PM1=V2;ZH1=H1-HD1;ZW1=W1+HD1*V1
式中:
HD1--路基面至变坡点高;
V1--上部路基边坡;
V2--下部路基边坡;
H1--中心流水面至上游路基面高;
W1--上游路基面宽。
当AL1AL2=（SW2+（ZH2-（CH1+0.2））*PM2）/（COS（O）-（AI-AJ*SIN（O））*PM2）
式中:
CH1--出口洞门高（流水面至帽石底）;
PM2--出口处路基边坡;
ZH2--下游计算路基高;
SW2--下游计算宽,按下式计算:
SW2=ZW2+BL/2*SIN（O）+BB*COS（O）
式中:
ZW2--下游计算路基宽。
当H2-CH1当H2-CH1≥HD1;PM2=V2;ZH2=H2-HD1;ZW2=W2+HD1*V1
式中:
H2--中心流水面至下游路基面高;
W2--下游路基面宽。
当AL26.2管节布置
管节布置,按下列原则进行:
1.当设计条件数据要求每节涵长全为整米时,采用涵长较计算涵长最多短0.1
m或最多长0.89m,当可用1-2节0.75m盖板时,采用涵长较计算涵长最多
短0.1m或最多长0.39m。
2.每节长2-5m,当相邻两节错台不超过3/4板厚时,尽量采用长管节,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。
3.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
当斜交角度超过10度,按实际斜交角度计算斜翼墙尺寸,斜交角度小于或等
于10度,设正洞门。
框架涵洞及矩形涵洞斜交角度控制在10度以内，按标准图
均设正洞门。
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,斜交涵洞出入口翼墙、基
础及帽石,则另按斜交增加数量。
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，详见第十二节。
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0.8
m;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。
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。
表中顺序号为数据文件对话框形成的数据文件格式。
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
线名代 号
采用5位数，末二位数字为线名号,如本线只能用整米盖板时前加100,可用1～2节0.75米盖板时前加75.如兖石线兖临段为7500（00即为线名号）
2
中心里程
km
整数部分为公里标
3
孔数（I1）选定
单孔I1=0;双孔I1=1
4
孔径号（I2）选定
孔径L0=0.75、1.0、1.25、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0时对应的孔径号I2分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12
5
入口形式（I3）选定
入口提高式I3=0;入口不提高式I3=1
6
基础类型（I4）选定
整体基础I4=0;分离基础I4=1
7
边墙类型（I5）选定
高边墙I5=0;低边墙I5=1
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
预留建筑拱度比值
采用0,50或80按桥规表
13
上部路基边坡
路基边坡1:
V1（比值）
14
下部路基边坡
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
中心流水面高程
m
设计高程
17
斜交角度
度
右斜为正,左斜为负,正交为0.0
18
线路坡度
上坡为正、下坡为负平坡为0.0以小数表示
19
流水面设计坡度
以小数表示
20
轨底至路基面高
m
站内按最低股道计算
21
中心流水面至板顶高
m
截低边墙时给实际采用值
22
冻结深度
m
23
留否沉降缝
留3cm沉降缝NFN=1.不留沉降缝NFN=0
24
是否采用标准基础厚度
采用标准基础厚度NG=0,改变基础厚度NG=1此时给出下面二值.
25
涵身基础采用厚度
m
若采用标准基础厚度时,可给0.0
26
出入口基础采用厚度
m
若采用标准基础厚度时,可给0.0
27
平均挖基深度
m
平均挖基深度，分一般标准计算与采用特殊计算选项
28
挖基中土方比例数
29
挖基中石方比例数
30
上下游开挖增加土石方数
m3
土方填正数,石方填负数.
31
铺砌类型（NPQ）
选定
出入口均采用标准铺砌NPQ=0,出口采用标准铺砌NPQ=1,入口采用标准铺NPQ=2.出入口不铺砌NPQ=3,灌溉渠NPQ=4.出入口为槽形铺砌NPQ=5
32
设计流量
m3/s
33
百年流量涵前积水
m
34
50年流量涵前积水
m
35
下游水深
m
36
地基容许承载力
kPa
37
地基设计压应力
kPa
38
上游垂裙深
m
39
下游垂裙深
m
40
下游铺砌长度
锥体坡脚外至垂裙末端长度
41
上游地面线点数
m
包括中心点（点数<11）
42
上游地面线数组
m
各点至中心点距离及高程,按距离由大到小排列,中心点为最后一点
43
下游地面线点数
包括中心点（点数<11）
44
下游地面线数组
m
各点至中心点距离及高程,按距离由大到小排列中心点为最后一点
注：
根据标准图“肆桥-5009”的涵洞结构类型，共有357种组合，其分类除上
表中所列出的I1、I2、I3、I4、I5以外，尚有程序自动生成的：
I6--出入口翼墙边坡2种:
边坡为1:
1.5,I6=0;边坡为1:
1.75I6=1。
I7--中心板顶填土高7种:
0.38m≤H〈0.65m,I7=0;
0.65m≤H〈1.0m,I7=1;
1.0m≤H〈2.0m,I7=2;
2.0m≤H≤3.0m,I7=3;
3.0m〈H≤5.0m,I7=4;
5.0m〈H≤8.0m,I7=5;
8.0m〈H≤12.0m,I7=6.
式中:
H--为线路中心处板顶至轨底填土高。
共同形成一个数组（I1，I2，I3，I4，I5，I6，I7）作为一个随机文件,存
放在数据库内，供程序调用。
用户使用时须注意填写数据不得超出上述范围，否
则会发生死机，必须从新调整，再进行计算。
（二）设计实例
例1:
线路名:
京九线衡商段（代号为7501）
中心里程:
DK104+273.00
孔数孔径:
1-1.0m钢筋混凝土盖板箱涵
式样:
入口不提高式、高边墙、整体基础、正交
设计
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