专利名称：热力工程暗挖隧道结构的数据处理方法和cad系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及热カエ程暗挖隧道技术和计算机辅助设计技木，特别是ー种热カエ程暗挖隧道结构的数据处理方法和CAD系统。
背景技术：
随着我国城市化进程的推进，集中供热成为许多大城市基础设施建设的必然选择，热カエ程的设计、技术和施工任务日益繁重。但我国目前热カ土建结构的设计力量严重不足，使用的设计工具落后，对热カエ程暗挖隧道结构的数据处理费时费力，从而影响建设周期和建设质量。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供ー种热カエ程暗挖隧道结构的数据处理方法和CAD系统，有利于加快暗挖隧道的建设周期和保障暗挖隧道的建设质量。本发明的技术方案如下:热カエ程暗挖隧道结构的数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤:①在计算机平台上新建一个暗挖隧道工程模板或者打开ー个既有暗挖隧道工程模板；②在所述暗挖隧道工程模板上输入设计者选定的或确定的暗挖隧道结构数据；③根据所述暗挖隧道结构数据显示暗挖隧道结构图，根据所述暗挖隧道结构图判断所述暗挖隧道结构数据的输入正确性；④根据所述暗挖隧道结构数据确定的暗挖隧道进行结构计算；⑤如果所述结构计算的计算结果不符合设计要求，则重复步骤② ④，直至得到符合设计要求的计算结果；⑥根据所述符合设计要求的计算结果，确定或绘制暗挖隧道施工图，并输入施工图绘图比例，生成AutoCAD脚本文件，在AutoCAD中利用生成的脚本文件输出暗挖隧道施工图。所述计算机平台具有AutoCAD2008、Windows2000、Windows XP 和/或 Vista 环境。所述暗挖隧道结构数据包括控制数据和细部数据。所述控制数据包括:隧道截面形状、隧道衬砌类型、格栅连接方式、外衬配筋类型、支架结构形式、立柱型钢类型和/或横梁型钢类型。所述细部数据包括:暗挖隧道的几何參数、材料參数、荷载数据、施工參数、临时支撑、支架数据、暗挖隧道的荷载系数、砼温度折减系数、隧道计算系数和/或支架计算系数。所述暗挖隧道结构图包括暗挖隧道的断面图，根据所述断面图核对暗挖隧道几何尺寸输入的正确性。所述结构计算包括暗挖隧道本体的结构计算和所述暗挖隧道内热カ管道支架的结构计算，所述结构计算的计算结果包括暗挖隧道荷载计算，内力和裂缝计算結果，以及暗挖隧道钢筋和支架型钢配置计算結果。所述暗挖隧道荷载包括结构自重、水土压力、汽车荷载、温度荷载及管道推力。所述热カ管道支架的类型采用两端嵌固固定支架、悬臂固定支架、两端嵌固导向支架和/或悬臂导向支架。所述热カ管道支架的结构计算包括:立柱強度、稳定性、抗冲切计算和焊缝验算；横梁強度和焊缝验算；立柱端部的局部承压验算；支架处隧道顶底板抗冲切与抗弯计算；隧道抗滑验算及抗浮验算。所述暗挖隧道的截面形式采用半圆拱直墙平底式、半圆拱直墙仰拱式、三心圆直墙平底式、三心圆直墙仰拱式、五心圆曲墙式或矩形式。所述暗挖隧道的支护形式采用复合支护和/或单层支护。所述暗挖隧道结构数据的输入方式采用菜单结构。热カエ程暗挖隧道结构的计算机辅助设计CAD系统，其特征在于，包括暗挖隧道结构数据输入模块、荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块和施工图绘制模块，所述暗挖隧道结构数据输入模块连接数据文件，所述数据文件分别互连于荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块和施工图绘制模块，所述荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块和施工图绘制模块依次连接，通过上述各模块在计算机平台上实现:结构自重计算、水土压カ计算、汽车活载计算、温度荷载计算、内外衬内力计算及配筋计算、管道支架内力计算及型钢选择，井根据计算结果绘制施工图。包括出错处理模块，所述出错处理模块分别接收暗挖隧道结构数据输入模块、荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块和施工图绘制模块的出错信息。所述计算机平台具有AutoCAD、Windows2000、Windows XP和/或Vista环境，所述施工图绘制模块生成AutoCAD脚本文件，在AutoCAD中利用生成的脚本文件输出暗挖隧道施工图。所述系统采用菜单结构，所述菜单结构包括:数据文件弹出菜单、结构形式弹出菜单、数据输入弹出菜单、结构计算弹出菜单、查改配筋弹出菜单和图形输出弹出菜単。所述数据文件弹出菜单包括以下选项:打开数据，保存数据，另存数据，以及退出。所述结构形式弹出菜单包括以下选项:隧道截面形状，隧道衬砌类型，格栅连接方式，外衬配筋类型，支架结构形式，立柱型钢类型，横梁型钢类型，以及吊环设置。所述数据输入弹出菜单包括以下选项:几何參数,材料參数,荷载数据,施工參数，吊环数据，临时支撑，支架数据，以及拼接钢板。所述结构计算弹出菜单包括以下选项:荷载系数，砼温度折减系数，隧道计算系数，隧道计算，外衬型钢计算，吊环及抗浮计算，结构形状图，结构内力图，结构位移图，地面沉降图，隧道计算书，支架计算系数，支架计算，以及支架计算书。所述查改配筋弹出菜单包括以下选项:外衬配筋，连接筋与钢筋网，内衬配筋，支架处内衬配筋，以及支架型钢。所述图形输出弹出菜单包括以下选项:图标数据，绘图比例，绘图准备，进入AutoCAD。所述荷载计算模块在读取数据和荷载计算结果输出之间执行以下流程:(I)根据土层数目按土层厚度加权平均计算土层的等效參数；(2)按浅买、中埋和深埋，井根据内外衬水土荷载的分担比例，计算作用到隧道衬砌上的水土压力；(3)根据内外衬荷载的分担比例，计算作用到隧道衬砌上的汽车活载；(4)计算隧道衬砌自重产生的分布荷载；(5)根据隧道内空气温度和土层的温度计算隧道衬砌内外皮的温度；(6)计算管道推力在支架顶端和底端产生的集中弯矩，以及管道重量在支架处产生的竖向集中力。所述内力计算模块在读取数据和内力计算结果输出之间执行以下流程:⑴对隧道外衬进行网格剖分，形成节点和単元信息，由于对称，取结构的一半；(2)把包括水土压力、汽车活载和结构自重的分布荷载，以及温度应カ转化为节点荷载；(3)确定结构的支承条件；(4)把単元信息、材料參数、节点荷载及支承条件的数据输入有限元求解器进行求解；(5)输出外衬位移和内力；(6)若有内衬,对内衬重复⑴ (5)。包括支架计算模块，所述支架计算模块在读取数据和支架计算结果输出之间执行以下流程:(I)根据管道重量和推力计算支架立柱的内力；(2)根据压弯強度要求选择立柱型钢；(3)进行立柱抗剪验算，若不满足要求则按先増加型钢型号后改变截面形式的顺序重新选择立柱型钢；(4)进行立柱整体稳定性验算，若不满足则重新选择立柱型钢；(5)进行立柱焊缝验算。若不满足则重新选择立柱型钢；(6)根据管道重量和推力计算支架横梁的内力；(7)根据抗弯強度要求选择横梁型钢；(8)进行横梁抗剪验算。若不满足则重新选择横梁型钢；(9)进行横梁与立柱间焊缝验算，若不满足则重新选择横梁型钢；(10)进行立柱顶端和底端的局部承压验算；(11)进行立柱下端抗冲切验算；(12)进行暗挖隧道抗滑稳定验算；(13)进行暗挖隧道抗浮验算。所述配筋计算模块在读取数据和配筋计算结果输出之间执行以下流程:(I)外衬配筋计算；(2)若为单层衬砌，计算外衬的裂缝；对于矩形断面隧道，还计算外衬顶板的挠度；(3)根据外衬配筋面积确定钢筋格栅的间距和榀宽；(4)若有内衬则计算其配筋；(5)计算内衬的裂縫；对于矩形断面隧道，还计算内衬顶板的挠度。所述施工图绘制模块在读取数据和结束之间执行以下流程:(I)根据结构尺寸和绘图比例确定隧道断面图、格栅图及支架框尺寸；(2)若外衬配钢筋格栅，则计算格栅钢筋的长度，进行钢筋编号，然后绘格栅图，包括钢格栅总装图、钢筋大样、钢筋表和说明；
(3)绘隧道断面图。计算内衬钢筋的长度，进行钢筋编号，然后绘图，包括断面图、吊钩大样、钢筋表、材料表和说明；(4)若有支架则绘制支架图，包括平面图、剖面图、型钢大样、钢筋表和说明。本发明的技术效果如下:本发明热カエ程暗挖隧道结构的数据处理方法和CAD系统，通过利用计算机平台的智能系统和采用结构算法等能够获得更为合理的暗挖隧道施工图，大为提高热カエ程暗挖隧道的出图效率，从而有利于加快暗挖隧道的建设周期和保障暗挖隧道的建设质量。另外，本发明的实施还具有以下优点:(I)把设计人员从繁杂的数字计算中解脱出来，降低劳动强度，提供设计效率，缩短设计周期，降低设计成本。(2)为设计方案的比选和图纸的审核提供了方便。(3)经过检测和试用，本发明采用的结构计算方法比以往手工计算更为合理，得到的设计结果可节省建筑成本5%以上。
图1是实施本发明热カエ程暗挖隧道结构的计算机辅助设计CAD系统的数据流与模块结构示意图。
图2是实施本发明涉及的菜单结构示意图。图3是实施本发明涉及的完成一个暗挖隧道的计算与绘图所经历的流程示意图。图4是实施本发明涉及的荷载计算流程示意图。图5是实施本发明涉及的暗挖隧道内力计算流程示意图。图6是实施本发明涉及的支架计算流程示意图。图7是实施本发明涉及的配筋计算流程示意图。图8是实施本发明涉及的施工图绘制流程示意图。
具体实施例方式下面结合附图(图1-图8)对本发明进行说明。图1是实施本发明热カエ程暗挖隧道结构的计算机辅助设计CAD系统的数据流与模块结构示意图。如图1所示，系统分为数据输入模块、荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块、施工图绘制模块、出错处理模块。该图显示了数据在各模块间的传递过程。图2是实施本发明涉及的菜单结构示意图。如图2所示，主要包括6个弹出菜単。“文件”弹出菜单用于工程数据的打开与保存；“结构形式”弹出菜单用于控制数据输入；“数据输入”弹出菜单用于细部数据输入结构计算”弹出菜单用于进行荷载、内力和配筋计算，并显示结构形状图、结构内力图、结构位移图和地面沉降图，校核结构布置及计算结果是否正确；“查改配筋”弹出菜单用于配筋结果的显示和修改图形输出”弹出菜单用于生成Auto CAD绘图脚本文件并打开Auto CAD以出图。图3是实施本发明涉及的完成一个暗挖隧道的计算与绘图所经历的流程示意图。在详细设计阶段采用面向对象和结构化设计相结合的设计方法。功能相对独立的部分设计为ー个模块。下面是主要功能模块的说明。1、荷载计算模块:參见流程图4，荷载计算包括如下步骤:(I)根据土层数目按土层厚度加权平均计算土层的等效參数。(2)按浅买、中埋和深埋，井根据内外衬水土荷载的分担比例，计算作用到隧道衬砌上的水土压力。(3)根据内外衬荷载的分担比例，计算作用到隧道衬砌上的汽车活载。(4)计算隧道衬砌自重产生的分布荷载。(5)根据隧道内空气温度和土层的温度计算隧道衬砌内外皮的温度。(6)计算管道推力在支架顶端和底端产生的集中弯矩，以及管道重量在支架处产生的竖向集中力。2、内力计算模块:參见流程图5，暗挖隧道内力计算包括如下步骤:(I)对隧道外衬进行网格剖分，形成节点和単元信息。由于对称，取结构的一半。(2)把分布荷载(水土压力、汽车活载、结构自重)和温度应カ转化为节点荷载。(3)确定结构的支承条件。(4)把単元信息、材料參数、节点荷载及支承条件等数据输入有限元求解器进行求解。(5)输出外衬位移和内力。(6)若有内衬，对内衬重复⑴ (5)步。
參见流程图6，支架计算包括如下步骤:(I)根据管道重量和推力计算支架立柱的内力。(2)根据压弯強度要求选择立柱型钢。(3)进行立柱抗剪验算。若不满足要求则按先増加型钢型号后改变截面形式的顺序重新选择立柱型钢。(4)进行立柱整体稳定性验算。若不满足则重新选择立柱型钢。(5)进行立柱焊缝验算。若不满足则重新选择立柱型钢。(6)根据管道重量和推力计算支架横梁的内力。(7)根据抗弯強度要求选择横梁型钢。(8)进行横梁抗剪验算。若不满足则重新选择横梁型钢。(9)进行横梁与立柱间焊缝验算。若不满足则重新选择横梁型钢。(10)进行立柱顶端和底端的局部承压验算。(11)进行立柱下端抗冲切验算。(12)进行暗挖隧道抗滑稳定验算。(13)进行暗挖隧道抗浮验算。3、配筋计算模块:參见流程图7，配筋计算包括如下步骤:(I)外衬配筋计算。(2)若为单层衬砌，计算外衬的裂缝；对于矩形断面隧道，还计算外衬顶板的挠度。(3)根据外衬配筋面积确定钢筋格栅的间距和榀宽。(4)若有内衬则计算其配筋。(5)计算内衬的裂缝；对于矩形断面隧道，还计算内衬顶板的挠度。4、施工图绘制模块:參见流程图8，施工图绘制包括如下步骤:(I)根据结构尺寸和绘图比例确定隧道断面图、格栅图及支架框尺寸。(2)若外衬配钢筋格栅，则计算格栅钢筋的长度，进行钢筋编号，然后绘格栅图，包括钢格栅总装图、钢筋大样、钢筋表和说明。(3)绘隧道断面图。计算内衬钢筋的长度，进行钢筋编号，然后绘图，包括断面图、吊钩大样、钢筋表、材料表和说明。(4)若有支架则绘制支架图，包括平面图、剖面图、型钢大样、钢筋表和说明。对热カ暗挖隧道结构，本发明方法和系统可处理的荷载形式包括结构自重、水土压力、汽车活载、温度应力、管道重力及管道推力。可处理的结构形式包括:(I)隧道截面形式:半圆拱直墙平底式、半圆拱直墙仰拱式、三心圆直墙平底式、三心圆直墙仰拱式、五心圆曲墙式、矩形截面。(2)隧道支护形式:复合支护、单层支护。(3)(外)衬配筋形式:钢筋格栅、エ字钢。(4)格栅连接方式:设拱顶结点、不设拱顶结点。可显示的简图包括结构几何图、结构内力图、结构位移图及地面沉降图。可绘制的暗挖隧道施工图包括断面图(隧道断面图，吊钩大样)及格栅图(钢格栅总装图，钢筋大样)。对暗挖隧道中的管道支架结构，本发明方法和系统可处理的荷载形式包括管道重量、管道轴向推力及管道侧向推力。可处理的支架结构形式包括:(I)支架类型:两端嵌固固定支架、悬臂固定支架、两端嵌固导向支架、悬臂导向支架。(2)立柱截面形式:单槽钢、双槽钢、双槽钢焊缀板、双槽钢焊宽缀板、H型钢截面(固定支架)、拼接钢板(固定支架)、エ字钢(导向支架)。(3)横梁截面形式:单槽钢、双槽钢、双槽钢焊缀板、双槽钢焊宽缀板。可绘制的支架施工图包括固定支架图(支架处内衬配筋图，横剖面图，纵剖面图，立柱、横梁大样)及导向支架图(平面图，横剖面图，立柱大样)。本发明方法和系统分为数据输入模块、荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块、施工图绘制模块、出错处理模块。具体设置有:结构自重计算、水土压カ计算、汽车活载计算、温度荷载计算、内外衬内力计算及配筋计算、管道支架内力计算及型钢选择，井根据计算结果绘制施工图。本发明方法和系统还具有帮助和错误提示功能，帮助用以指导用户如何使用本发明方法和系统，错误提示用以指导用户进行合理的參数选择。本发明方法和系统还能够根据输入的控制数据自动调整后续输入的内容。本发明方法和系统流程包括如下步骤:(I)新建ー个工程或打开ー个既有工程。(2)输入热カ暗挖隧道设计的控制数据:隧道截面形状、隧道衬砌类型、格栅连接方式、外衬配筋类型、支架结构形式、立柱型钢类型及横梁型钢类型。(3)输入热カ暗挖隧道设计的细部数据:暗挖隧道的几何參数、材料參数、荷载数据、施工參数、临时支撑及支架数据；暗挖隧道的荷载系数、砼温度折减系数、隧道计算系数和支架计算系数。(4)显示暗挖隧道的断面图，以核对暗挖隧道几何尺寸输入的正确性。(5)本发明方法和系统进行热カ暗挖隧道的结构计算:暗挖隧道荷载计算、内力计算和钢筋配置。暗挖隧道承受的荷载包括结构自重、水土压力、汽车荷载、温度荷载及管道推力。竖向土压カ计算根据隧道埋深h与成拱高度hp的大小分浅埋、中埋和深埋三种情况。成拱高度按普氏公式计算。隧道衬砌结构内力计算采用有限元方法进行，其中拱部衬砌视为普通梁単元，边墙及底部衬砌视为弹性地基梁単元。外衬根据输入承受土压力的一部分(如70%);内衬承受另一部分土压カ(如30%)及全部水压力。暗挖隧道衬砌结构检算按《铁路隧道设计规范》(TB10003-2005)破损阶段法进行，包括受カ筋配置、构造筋配置和裂缝宽度验算。(6)本发明方法和系统进行热カ管道支架的结构计算:立柱強度、稳定性、抗冲切计算和焊缝验算；横梁強度和焊缝验算；立柱端部的局部承压验算；支架处隧道顶底板抗冲切与抗弯计算；隧道抗滑验算及抗浮验算。
(7)查看计算结果:内力和裂缝计算结果；隧道钢筋和支架型钢配置。(8)若计算结果不符合要求，修改输入数据再进行计算。(9)输入施工图绘图比例，生成AutoCAD脚本文件。(10)在AutoCAD中利用生成的脚本文件输出施工图。在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。
权利要求
1.カエ程暗挖隧道结构的数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤: ①在计算机平台上新建一个暗挖隧道工程模板或者打开ー个既有暗挖隧道工程模板； ②在所述暗挖隧道工程模板上输入设计者选定的或确定的暗挖隧道结构数据； ③根据所述暗挖隧道结构数据显示暗挖隧道结构图，根据所述暗挖隧道结构图判断所述暗挖隧道结构数据的输入正确性； ④根据所述暗挖隧道结构数据确定的暗挖隧道进行结构计算； ⑤如果所述结构计算的计算结果不符合设计要求，则重复步骤② ④，直至得到符合设计要求的计算结果； ⑥根据所述符合设计要求的计算结果，确定或绘制暗挖隧道施工图，并输入施工图绘图比例，生成AutoCAD脚本文件，在AutoCAD中利用生成的脚本文件输出暗挖隧道施工图。
2.根据权利要求1所述的热カエ程暗挖隧道结构的数据处理方法，其特征在于，所述计算机平台具有 AutoCAD2008、Windows2000、Windows XP 和 / 或 Vista 环境。
3.根据权利要求1所述的热カエ程暗挖隧道结构的数据处理方法，其特征在于，所述暗挖隧道结构数据包括控制数据和细部数 据。
4.根据权利要求1所述的热カエ程暗挖隧道结构的数据处理方法，其特征在于，所述控制数据包括:隧道截面形状、隧道衬砌类型、格栅连接方式、外衬配筋类型、支架结构形式、立柱型钢类型和/或横梁型钢类型。
5.根据权利要求1所述的热カエ程暗挖隧道结构的数据处理方法，其特征在于，所述细部数据包括:暗挖隧道的几何參数、材料參数、荷载数据、施工參数、临时支撑、支架数据、暗挖隧道的荷载系数、砼温度折减系数、隧道计算系数和/或支架计算系数。
6.根据权利要求1所述的热カエ程暗挖隧道结构的数据处理方法，其特征在于，所述暗挖隧道结构图包括暗挖隧道的断面图，根据所述断面图核对暗挖隧道几何尺寸输入的正确性。
7.根据权利要求1所述的热カエ程暗挖隧道结构的数据处理方法，其特征在于，所述结构计算包括暗挖隧道本体的结构计算和所述暗挖隧道内热カ管道支架的结构计算，所述结构计算的计算结果包括暗挖隧道荷载计算，内力和裂缝计算結果，以及暗挖隧道钢筋和支架型钢配置计算結果。
8.根据权利要求1所述的热カエ程暗挖隧道结构的数据处理方法，其特征在于，所述暗挖隧道荷载包括结构自重、水土压力、汽车荷载、温度荷载及管道推力。
9.根据权利要求1所述的热カエ程暗挖隧道结构的数据处理方法，其特征在于，所述热カ管道支架的类型采用两端嵌固固定支架、悬臂固定支架、两端嵌固导向支架和/或悬臂导向支架。
10.根据权利要求1所述的热カエ程暗挖隧道结构的数据处理方法，其特征在于，所述热カ管道支架的结构计算包括:立柱強度、稳定性、抗冲切计算和焊缝验算；横梁強度和焊缝验算；立柱端部的局部承压验算；支架处隧道顶底板抗冲切与抗弯计算；隧道抗滑验算及抗浮验算。
11.根据权利要求1所述的热カエ程暗挖隧道结构的数据处理方法，其特征在于，所述暗挖隧道的截面形式采用半圆拱直墙平底式、半圆拱直墙仰拱式、三心圆直墙平底式、三心圆直墙仰拱式、五心圆曲墙式或矩形式。
12.根据权利要求1所述的热カエ程暗挖隧道结构的数据处理方法，其特征在于，所述暗挖隧道的支护形式采用复合支护和/或单层支护。
13.根据权利要求1所述的热カエ程暗挖隧道结构的数据处理方法，其特征在于，所述暗挖隧道结构数据的输入方式采用菜单结构。
14.カエ程暗挖隧道结构的计算机辅助设计CAD系统，其特征在于，包括暗挖隧道结构数据输入模块、荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块和施工图绘制模块，所述暗挖隧道结构数据输入模块连接数据文件，所述数据文件分别互连于荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块和施工图绘制模块，所述荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块和施工图绘制模块依次连接，通过上述各模块在计算机平台上实现:结构自重计算、水土压カ计算、汽车活载计算、温度荷载计算、内外衬内力计算及配筋计算、管道支架内力计算及型钢选择，井根据计算结果绘制施工图。
15.根据权利要求14所述的热カエ程暗挖隧道结构的计算机辅助设计CAD系统，其特征在于，包括出错处理模块，所述出错处理模块分别接收暗挖隧道结构数据输入模块、荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块和施工图绘制模块的出错信息。
16.根据权利要求14所述的热カエ程暗挖隧道结构的计算机辅助设计CAD系统，其特征在于，所述计算机平台具有AutoCAD、Windows2000> Windows XP和/或Vista环境，所述施工图绘制模块生成AutoCAD脚本文件，在AutoCAD中利用生成的脚本文件输出暗挖隧道施工图。
17.根据权利要求14所述的热カエ程暗挖隧道结构的计算机辅助设计CAD系统，其特征在于，所述系统采用菜单结构，所述菜单结构包括:数据文件弹出菜单、结构形式弹出菜单、数据输入弹出菜单、结构计算弹出菜单、查改配筋弹出菜单和图形输出弹出菜単。
18.根据权利要求14所述的热カエ程暗挖隧道结构的计算机辅助设计CAD系统，其特征在于，所述数据文件弹出菜单包括以下选项:打开数据，保存数据，另存数据，以及退出。
19.根据权利要求14所述的热カエ程暗挖隧道结构的计算机辅助设计CAD系统，其特征在于，所述结构形式弹出菜单包括以下选项:隧道截面形状，隧道衬砌类型，格栅连接方式，外衬配筋类型，支架结构形式，立柱型钢类型，横梁型钢类型，以及吊环设置。
20.根据权利要求14所述的热カエ程暗挖隧道结构的计算机辅助设计CAD系统，其特征在于，所述数据输入弹出菜单包括以下选项:几何參数，材料參数，荷载数据，施工參数，吊环数据，临时支撑，支架数据，以及拼接钢板。
21.根据权利要求14所述的热カエ程暗挖隧道结构的计算机辅助设计CAD系统，其特征在于，所述结构计算弹出菜单包括以下选项:荷载系数，砼温度折减系数，隧道计算系数，隧道计算，外衬型钢计算，吊环及抗浮计算，结构形状图，结构内力图，结构位移图，地面沉降图，隧道计算书，支架计算系数，支架计算，以及支架计算书。
22.根据权利要求14所述的热カエ程暗挖隧道结构的计算机辅助设计CAD系统，其特征在于，所述查改配筋弹出菜单包括以下选项:外衬配筋，连接筋与钢筋网，内衬配筋，支架处内衬配筋，以及支架型钢。
23.根据权利要求14所述的热カエ程暗挖隧道结构的计算机辅助设计CAD系统，其特征在于，所所述图形输出弹出菜单包括以下选项:图标数据，绘图比例，绘图准备，进入AutoCAD。
24.根据权利要求14所述的热カエ程暗挖隧道结构的计算机辅助设计CAD系统，其特征在于，所述荷载计算模块在读取数据和荷载计算结果输出之间执行以下流程:(I)根据土层数目按土层厚度加权平均计算土层的等效參数；(2)按浅买、中埋和深埋，井根据内外衬水土荷载的分担比例，计算作用到隧道衬砌上的水土压カ；(3)根据内外衬荷载的分担比例，计算作用到隧道衬砌上的汽车活载；(4)计算隧道衬砌自重产生的分布荷载；(5)根据隧道内空气温度和土层的温度计算隧道衬砌内外皮的温度；(6)计算管道推力在支架顶端和底端产生的集中弯矩，以及管道重量在支架处产生的竖向集中力。
25.根据权利要求14所述的热カエ程暗挖隧道结构的计算机辅助设计CAD系统，其特征在于，所述内力计算模块在读取数据和内力计算结果输出之间执行以下流程:(I)对隧道外衬进行网格剖分，形成节点和単元信息，由于对称，取结构的一半；(2)把包括水土压力、汽车活载和结构自重的分布荷载，以及温度应カ转化为节点荷载；(3)确定结构的支承条件；(4)把単元信息、材料參数、节点荷载及支承条件的数据输入有限元求解器进行求解；(5)输出外衬位移和内力；(6)若有内衬,对内衬重复⑴ (5)。
26.根据权利要求14所述的热カエ程暗挖隧道结构的计算机辅助设计CAD系统，其特征在于，包括支架计算模块，所述支架计算模块在读取数据和支架计算结果输出之间执行以下流程:(I)根据管道重量和推力计算支架立柱的内力；(2)根据压弯強度要求选择立柱型钢；(3)进行立柱抗剪验算，若不满足要求则按先増加型钢型号后改变截面形式的顺序重新选择立柱型钢；(4)进行立柱整体稳定性验算，若不满足则重新选择立柱型钢；(5)进行立柱焊缝验算。若不满足则重新选择立柱型钢；(6)根据管道重量和推力计算支架横梁的内力；(7)根据抗弯強度要求选择横梁型钢；(8)进行横梁抗剪验算。若不满足则重新选择横梁型钢；(9)进行横梁与立柱间焊缝验算，若不满足则重新选择横梁型钢；(10)进行立柱顶端和底端的局部承压验算；(11)进行立柱下端抗冲切验算；(12)进行暗挖隧道抗滑稳定验算；(13)进行暗挖隧道抗浮验算。
27.根据权利要求14所述的热カエ程暗挖隧道结构的计算机辅助设计CAD系统，其特征在于，所述配筋计算模块在读取数据和配筋计算结果输出之间执行以下流程:(I)外衬配筋计算；(2)若为单层衬砌，计算外衬的裂缝；对于矩形断面隧道，还计算外衬顶板的挠度；(3)根据外衬配筋面积确定钢筋格栅的间距和榀宽；(4)若有内衬则计算其配筋；(5)计算内衬的裂縫；对于矩形断面隧道，还计算内衬顶板的挠度。
28.根据权利要求14所述的热カエ程暗挖隧道结构的计算机辅助设计CAD系统，其特征在于，所述施工图绘制模块在读取数据和结束之间执行以下流程:(I)根据结构尺寸和绘图比例确定隧道断面图、格栅图及支架框尺寸；(2)若外衬配钢筋格栅，则计算格栅钢筋的长度，进行钢筋编号，然后绘格栅图，包括钢格栅总装图、钢筋大样、钢筋表和说明；(3)绘隧道断面图。计算内衬钢筋的长度，进行钢筋编号，然后绘图，包括断面图、吊钩大样、钢筋表、材料表和说明；(4)若有支架则绘制支架图，包括平面图、剖面图、型钢大样、钢筋表和说明。
全文摘要
热力工程暗挖隧道结构的数据处理方法和CAD系统，有利于加快暗挖隧道的建设周期和保障暗挖隧道的建设质量，其特征在于，包括①在计算机平台上新建一个暗挖隧道工程模板或者打开一个既有暗挖隧道工程模板；②输入设计者选定的或确定的暗挖隧道结构数据；③根据所述暗挖隧道结构数据显示暗挖隧道结构图，根据所述暗挖隧道结构图判断所述暗挖隧道结构数据的输入正确性；④根据所述暗挖隧道结构数据确定的暗挖隧道进行结构计算；⑤如果所述结构计算的计算结果不符合设计要求，则重复步骤②～④，直至得到符合设计要求的计算结果；⑥根据所述符合设计要求的计算结果，确定或绘制暗挖隧道施工图，在AutoCAD中输出暗挖隧道施工图。
文档编号G06F17/50GK103093050SQ201310012808
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月14日 优先权日2013年1月14日
发明者董乐意, 董淑棉, 杨成永, 刘艳芬, 张玉成, 牛小化, 王莉莉 申请人:北京特泽热力工程设计有限责任公司, 北京交通大学