Hcpd水泥溷凝土路面设计(新规范)操作手册.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流Hcpd水泥溷凝土路面设计(新规范)操作手册.精品文档.公路水泥混凝土路面设计软件使用说明书一、 系统要求为了保证本设计程序的有效运行，建议安装的计算机具有以下配置：1. 硬件配置（1） CPU：奔腾III及以上；（2） 内存：128M及以上；（3） 显示器分辩率：1024*768及以上。2. 软件配置（1） 操作系统：Microsoft Windows 2000或Windows XP；（2） 输出软件：Microsoft Word 2000或Microsoft Word XP；（3） 支持框架：Microsoft .Net 框架。二、 系统安装1. 预安装软件本设计系统可运行在Microsoft Windows 2000或Windows XP操作系统上，不支持Windows 98或Windows me。系统的输出通过Word来实现，需先安装Microsoft Word 2000或Microsoft Word XP，但是不支持Office 97。2. 安装Microsoft .Net框架系统的运行需要Microsoft .Net 框架的支持，如果您的计算机使用Windows XP操作系统，则已经安装了Microsoft .Net 框架，无需再额外安装。如果使用的是Microsoft Windows 2000操作系统，则需要安装Microsoft .Net 框架。图1 Microsoft .Net 框架提示框图2 安装确认运行光盘中的setup.exe文件，启动系统的安装，如果安装的计算机尚未安装Microsoft .Net 框架，则系统会弹出如图1的对话框。此时，您需要先安装框架，单击“确定”关闭本对话框后，运行光盘根目录中的dotnetfx.exe文件。运行后系统会要求确认是否安装该软件包，如图2，单击“是”开始解压，如图3。解压完成后将跳出安装向导界面，如图4。安装向导的提示逐步完成软件包的安装，安装完成时提示如图5。图3 框架解压图4 框架安装向导图5 框架安装完成提示3. 安装公路水泥混凝土路面设计系统运行光盘根目录下的setup.exe文件，启动公路水泥混凝土路面设计的安装向导，如图6。按照安装向导逐步完成系统的安装。图6 设计系统安装向导4. 安装软件加密锁在计算机的并口上插入和光盘一起提供的加密锁。系统运行时必须保证加密锁插在并口上，否则系统将不能运行。三、 系统功能利用本系统可以实现4大功能目标：1 新建水泥混凝土路面设计；2 旧水泥混凝土路面加铺层设计；3 水泥混凝土路面配筋设计；4 交通轴载换算。四、 系统界面本设计系统的操作区域由三部分组成：菜单、按钮和窗体，如图7。通过点击不同的菜单和按钮来新建、打开、保存设计文件；调用参数输入窗体；进行结构、配筋和轴载分析。界面的主菜单包括了文件、输入、分析、输出和帮助菜单，点击主菜单可以下拉出二级子菜单，点击相应的子菜单可以调用相应的窗体、执行相应的操作。界面的按钮提供等同于菜单功能的操作入口，当鼠标停留在相应的按钮上数秒钟，系统会显示该按钮的操作提示，用户可根据提示进行操作。窗体是系统和用户进行交互的主要窗口，可以供用户输入各项参数。按钮窗体菜单图7 系统界面组成五、 系统主窗体系统启动以后首先进入系统的主窗体，如图8。主窗体包括了6大功能操作按钮，点击相应按钮可以进入下一步的操作：图8 系统主窗体1. 新建水泥混凝土路面设计点击该按钮进行新建水泥混凝土路面设计，操作窗体如图9。在该窗体中单击前三个按钮可进行单层、双层和复合水泥混凝土路面的设计，单击返回主界面按钮可以返回到系统的主操作窗体。单层水泥混凝土路面设计指对设置一层混凝土面板的路面进行设计，包括基层材料为贫混凝土或碾压混凝土（应力分析一般按照分离式双层板进行）的情况。双层板水泥混凝土路面设计包括新建分离式或结合式的双层面板结构，此时基层类型不含贫混凝土或碾压混凝土。图9 新建混凝土路面设计窗体2. 旧水泥混凝土路面加铺设计点击该按钮进行旧水泥混凝土路面的加铺层设计，操作窗体如图10。在该窗体中单击前三个按钮可进行分离式和结合式混凝土加铺层设计以及沥青加铺层设计，单击返回主界面按钮返回系统的主操作窗体。图10 旧混凝土路面加铺层设计窗体3. 水泥混凝土路面配筋设计当面层为配筋混凝土时，可单击该按钮进行混凝土配筋设计，操作窗体如图11。单击该窗体中相应按钮可进行钢筋混凝土配筋设计和连续配筋混凝土设计，以及返回主操作窗体。图11 混凝土配筋设计4. 交通轴载换算单击交通轴载换算按钮可进入轴载换算界面，如图12。单击相应按钮可以采用轴载当量和车辆当量两种方式进行标准轴载的换算，得到Ns。图12 轴载换算窗体5. 打开已有设计文件如果想直接打开已经存在的设计文件，单击该按钮，调出设计文件的相关参数和结果，重新进行编辑、分析和输出，打开文件的界面如图13。本系统的设计文件都以后缀为“cpd”的形式存储，如“dcb.cpd”、“jpc.cpd”等。图13 打开文件窗体6. 退出设计系统若想要退出本设计程序可以单击该按钮退出。六、 新建水泥混凝土路面设计从“新建水泥混凝土设计”窗体（如图9），进入单层板、双层板和复合式水泥路面的设计。按照以下步骤输入信息、分析和输出。1. 公路概况信息输入公路概况信息输入窗体如图14。用户在对应文本框中输入公路工程名称、公路的具体分段。在下拉式组合框中选取公路所在的自然区划。根据选择的自然区划，按照规范的表3.0.8系统会给出对应的最大温度梯度推荐范围，用户可以根据当地的具体气候条件输入最大温度梯度，海拔高时取高值，湿度大时取低值。选择相应的公路技术等级，在窗体的右下部分系统会自动给出对应公路等级的安全等级、设计基准期、目标可靠度和目标可靠度指标。本系统要求输入窗体内所有相关信息，以保证系统分析和输出的完整性，如果信息缺失或输入错误系统会给出提示。所有信息输入准确无误后完成后单击“下一步”进入变异水平确定窗体。组合框文本框图14 公路概况信息输入窗体2. 可靠度系数确定可靠度系数确定窗体如图15。根据公路等级和当地的施工技术、管理水平，在下拉组合框中选择相应的变异水平等级。根据变异水平等级系统会给出水泥混凝土弯拉强度、弯拉模量，基层顶面当量回弹模量和水泥混凝土面层厚度的变异系数的变化范围（规范的表3.0.2），根据当地的施工技术和管理水平输入相应的施工变异的控制上限，作为实际施工的控制线。图15 可靠度系数确定系统根据确定的变异水平等级和目标可靠度，给出可靠度系数的推荐范围，用户可根据施工变异情况输入可靠度系数，施工变异性越大可靠度系数取值应越靠近上限。输入准确无误后，单击“下一步”输入公路的横断面信息。3. 公路横断面信息输入公路横断面信息输入窗体如图16。在该窗体中输入路面的总宽度和单向的车道数，以及横断面的详细信息，包括土路肩、硬路肩、行车道、路缘带和中央分隔带。横断面信息的输入方法为：在下拉组合框中选择类型，在右侧文本框中输入对应的宽度。单击“添加”按钮，将信息加入下侧的列表框中。信息输入后可以对信息进行进一步的编辑和顺序调整：更改：把选中的条目的类型和宽度更改为下拉框和文本框中输入的值；插入：把下拉框和文本框中输入的值，插入到选中的条目前；删除：删除选中的条目；上移：把选中条目的位置上移一位；下移：把选中条目的位置下移一位。系统中的各种类型的宽度指实际的宽度，以米为单位。行车道宽度可以输入单幅所有行车道的宽度，也可以每个车道分别输入。列表框图16 横断面信息输入系统信息输出时，将严格按照列表框中的顺序进行绘图，因此，在输入时务必保持输入信息的顺序与实际道路的一致，即按照路肩-行车道-路缘带-中央分隔带-路缘带-行车道-路肩的顺序进行。用户也可以单击“绘图”按钮查看公路的横断面和平面的示意图。在进行绘图之前确保输入的路面总宽度等于详细信息中所有类型宽度的总和，否则系统会给出宽度不一致的提示信息。横断面信息输入无误后，单击“下一步”进入混凝土板块输入窗体。4. 混凝土板块输入混凝土板块信息输入窗体如图17。在该窗体的左侧输入计算水泥混凝土板块的长宽比、板块的宽度和板块的长度，系统能够根据输入的任意两个数据来计算得到另一个数据。宽度和长度是后续确定接缝间距的依据。对于连续配筋混凝土，板块宽度为自由边间的距离，长度可输入“10”。图17 混凝土板块信息计算水泥板块指用来进行荷载和应力分析的板块，对多车道路面为重车（慢车）车道，一般为路面的最外侧车道。右侧水泥混凝土板块信息的输入操作同横断面信息的输入。用户只需要也只能输入单幅路面的水泥混凝土板块划分的信息，否则会导致拉杆参数错误和输出的混乱。对具有硬路肩的公路，如果硬路肩是水泥混凝土板，则要求在本窗体中输入相关的信息，如果路肩为沥青混凝土则不需要也不能输入该信息。由于输入的是单幅路面的宽度，因此板块的总宽度不得超过路面总宽度的1/2。输入准确无误后，单击“下一步”进入交通参数的输入。5. 交通参数输入交通参数输入窗体如图18。在该窗体中用户输入设计公路的车辆轮迹横向分布系数，在窗体中系统已经给出了对应公路等级的推荐范围（规范表A.2.2），的取值可参照该范围确定。交通量年平均增长率，输入的值以小数计，通过交通量调查获得。设计车道使用初期的标准轴载日作用次数Ns，在系统中可以直接输入该值，也可以通过系统提供的轴载当量换算和车辆当量换算模块，进行预先的标准轴载换算得到Ns（详见交通轴载换算）。参数输入后，可单击“计算Ne”按钮查看标准轴载累计作用次数和交通等级。也可直接单击“下一步”进入路基参数的输入，系统将自动计算Ne，并根据规范的表3.0.5确定交通分级。图12 图18 交通参数输入窗体6. 路基参数输入路基参数输入窗体如图19。在下拉组合框中选择路基土类型和干湿类型，在文本框中输入路基路床顶面的回弹模量。对中湿路基，根据输入的路基土类型，系统会给出相应的模量推荐范围（规范表F.1），可参照推荐范围进行取值。对其它湿度的路基土，系统无模量参考范围推荐。复选框图19 路基参数输入窗体当设计公路要求进行最小防冻厚度验算时，选中最小防冻厚度复选框，有关防冻厚度信息的输入文本框将变为可用，输入当地的最大冰冻深度得到最小防冻厚度推荐范围(根据规范表3.0.7)，参照推荐范围，根据当地的实际气候条件输入实际的路面最小防冻厚度。输入完成后，单击“下一步”进行垫层参数输入。7. 垫层参数输入垫层参数输入窗体如图20。如果设计的公路不设垫层，则可单击“下一步”直接进入基层参数的确定。如果设置垫层，则选择设置垫层复选框，相应的参数输入框将变为可用。在下拉组合框中选择垫层的材料类型；参照对应材料的模量推荐范围（根据规范表F.2）确定回弹模量值；输入垫层的设置厚度，厚度以毫米计，最小厚度不得低于150mm。输入完成后，单击“下一步”进行基层参数的确定。图20 垫层参数输入窗体8. 基层参数输入基层参数输入窗体见图21。在窗体的下拉列表中选择要设置的基层材料类型，后标有“推荐”的为相应交通等级的规范推荐基层类型（根据规范的表4.3.2）。选定基层材料类型后，系统将给出回弹模量的推荐范围（根据规范表F.2）和厚度适宜范围（按照规范的表4.3.5）。对于贫混凝土和碾压混凝土基层，只需要参照给出的厚度推荐范围，输入实际基层厚度即可（厚度以毫米计）。对于其它类型的基层，除了输入厚度之外（厚度以毫米计），还需参照回弹模量的推荐范围输入基层的回弹模量。单击下一步进入贫、碾混凝土参数输入或底基层参数输入窗体。图21 基层参数输入窗体9. 贫、碾混凝土参数输入如果基层材料选择了贫混凝土或者碾压混凝土，则在本窗体中确定混凝土的强度，如图22。强度可以输入弯拉强度、抗压强度或强度等级的任何一个数据，系统会自动根据输入的信息得到其它参数的值。对碾压混凝土和弯拉强度大于1.8MPa的贫混凝土，本系统自动按照分离式双层板进行验算。验算时先验算基层应力，若不满足则增加基层的厚度，直到满足为止。然后验算面层的厚度，若不满足则增加面层的厚度，直到面层应力满足要求为止。图22 贫碾混凝土参数确定窗体10. 底基层参数输入底基层参数输入的窗体如图23。窗体中给出了设置底基层的条件。如果不需要设置底基层则可直接进入面层参数的输入，否则选择设置底基层复选框，输入底基层的参数。包括底基层材料、厚度和回弹模量值。一般底基层的厚度为200mm。输入完成后单击“下一步”进行面层参数的确定。图23 底基层参数输入11. 面层参数输入图24 单层板面层参数输入单层混凝土（包括贫混凝土和碾压混凝土基层的单层板，新建水泥混凝土和沥青混凝土复合式路面）面层参数输入窗体如图24。在窗体中选择面层板的类型，输入弯拉强度，输入的弯拉强度值不得低于系统给出的推荐值（按照规范的表3.0.6）。系统默认的最小面层厚度值为参照规范的表4.4.6给出，设计者可以根据实际情况参照该值确定，厚度以毫米计。如果面层为钢纤维混凝土，则需要输入钢纤维的体积率（以百分数计）、钢纤维的长度和钢纤维的直径（均以毫米计）。当路面为有沥青上面层的复合路面时，要求输入沥青上面层的厚度，厚度以毫米计，该厚度不会在应力计算时发生改变！当路面为双层板结构时，要求分别输入上下层板的参数，输入窗体如图25。分别在上下层参数里选择上层板和下层板的类型，输入上层板和下层板的弯拉强度，输入方法同单层板。当下层板的类型为贫混凝土时，也可输入抗压强度。当选中抗压强度，右侧文本框输入的为抗压强度，系统自动计算弯拉强度，当选中弯拉强度，文本框输入的为弯拉强度，系统自动计算抗压强度，确定双层板的结构类型为分离式或结合式。输入上层板的最小厚度和下层板的最小厚度，厚度以毫米计。当要求系统以固定厚度比的形式进行应力分析时，则要求输入厚度比（下层:上层），以小数计。系统中提供了四种确定双层板厚度的应力分析方式：固定厚度比：在应力分析时保持输入的厚度比不变，从输入的最小上层板厚度（分离式）或最小下层板厚度（结合式）开始进行分析，对分离式，如果上层板的厚度不够，则增加上层板的厚度，同时按照固定的厚度比增加下层板的厚度重新进行应力验算（厚度取至0.01mm），如果上层板的厚度满足要求，则进行下层板的应力验算，如果不满足则增加下层板的厚度，同时按照厚度比计算上层板的厚度，重新验算直到应力满足要求为止；对结合式双层板，只需验算下层板的应力，如果不满足，增加下层板的厚度，同时根据应力比得到上层板的厚度，重新进行应力验算直到下层板的应力满足要求。图25 双层板面层参数输入固定上层厚度：应力分析时固定上层厚度不变，应力不能满足要求时只增加下层的厚度。固定下层厚度：应力分析时固定下层厚度不变，应力不能满足要求时只增加上层的厚度。三者都不固定：在应力分析时，先分析上层的应力如果不满足，增加上层的厚度，重新验算直到上层应力满足；再分析下层的厚度，如果不满足增加下层的厚度，重新验算直到下层的应力满足。该方式只对分离式双层板结构可用。完成面层参数的确定后，单击“下一步”进入接缝参数的确定。当公路需要进行最小防冻厚度验算时，此时会根据输入的各个结构层次的厚度，判断防冻厚度是否满足。如果不满足：若不设垫层，则设置垫层，厚度为150mm，垫层的类型要求设计者进入垫层参数窗体进行确定；若设置了垫层，则增加垫层厚度到满足最小防冻厚度的要求。12. 接缝参数确定接缝参数输入窗体如图26。在界面中输入面层板的纵缝类型和横缝类型。文本框中的纵缝间距和横缝间距根据前面输入的计算板块的宽度和长度得到，一般不需要更改，如果确实需要更改，请在输入完成后同时更改计算板宽和板长信息。这里输入的横缝间距是进行板块温度应力分析的参数。对单层混凝土面层、上层为沥青复合路面的水泥混凝土面层、分离式双层板的上层、结合式双层板，系统根据会确定的纵缝类型给出传荷应力折减系数的推荐值，用户可根据实际情况进行取值。双层板结构的下层传荷应力折减系数，一般与上层板的相等。对分离式双层板结构，设计者也可根据下层纵缝的设置情况输入下层板的传荷应力折减系数。对结合式双层板，由于上下层板的接缝相同，系统统一地提供了一个输入入口，输入同单层板。对连续配筋混凝土面层，由于不设纵缝，传荷应力折减系数可以参照设拉杆的企口缝的推荐范围取值。当不考虑接缝的传荷应力折减系数时，请务必输入应力折减系数“1”。图26 接缝参数输入窗体接缝参数输入后，如果没有选择配筋混凝土面层，就完成了所有参数和信息的输入。如果面层为钢筋混凝土则进入钢筋混凝土参数窗体，面层为连续配筋混凝土则进入连续配筋参数输入窗体（详见混凝土配筋部分）。13. 结构分析所有参数输入完成后，即可以进行结构分析。单击菜单：分析结构分析，进行应力验算。如果选择了钢筋混凝土或连续配筋混凝土，则自动进行配筋计算。如果面层中含有设拉杆的纵缝或含有设传力杆的横缝，则计算后系统自动跳出拉杆或传力杆参数窗体。14. 纵缝拉杆参数确定拉杆参数的输入窗体如图27。在左侧的列表框中，系统已经列出了拉杆的纵缝（单幅路面，根据输入的板块信息和是否有中央分隔带确定）。依次在左侧的列表框内选择每一条纵缝，确定每一条纵缝的拉杆参数，否则会导致信息的缺失，使输出的拉杆参数表中未选择纵缝拉杆的各项值为零。窗体中到不设拉杆纵缝或自由边拉杆的距离为该纵缝到两侧自由边或不设拉杆纵缝距离的小值，以米计。拉杆的直径、长度和间距以毫米计。纵缝参数输入完成后单击“确定”，如果横缝设置了传力杆，则进行传力杆参数的确定。15. 传力杆参数的确定传力杆参数输入窗体如图28。在窗体中可以确定传力杆的直径、长度和间距，均以毫米计。图27 拉杆参数确定窗体图28 传力杆参数输入窗体16. 信息输出结构分析完成后可以进行信息的输出。系统的输出将直接调用Micro soft Office Word进行，所以要求计算机必须安装该软件，版本最好为XP。信息的输出包括计算说明书、简明报告和配筋计算书，分别可以通过单击输出菜单中的子菜单得到。不管是新建文件进行设计，还是打开已有文件，请确保在每次输出前先进行结构分析计算！七、 旧水泥混凝土路面加铺从主窗体进入“旧水泥混凝土路面加铺层设计”窗体，如图10。本系统可以进行分离式混凝土路面加铺层设计、结合式水泥混凝土路面加铺层设计和沥青加铺层设计。图29 加铺层最小厚度输入加铺层的设计要求设计者输入公路概况信息、变异水平、交通参数、横断面信息、板块信息、拉杆信息、钢筋参数，其操作同新建混凝土路面设计。如果采用了沥青加铺层，则要求输入沥青加铺层的最小厚度，界面如图29，厚度以毫米计。除此之外，在旧面层加铺中还要求输入旧混凝土面层的参数，窗体如图30。必须在窗体中输入通过对旧混凝土面层调查得到的各种信息。图30 旧混凝土参数输入窗体八、 混凝土配筋设计混凝土的配筋设计包括钢筋混凝土配筋设计和连续配筋混凝土配筋设计。1. 钢筋混凝土配筋当利用本设计程序进行新建混凝土路面设计时，如果选择了钢筋混凝土面层，则系统会跳出如图31的钢筋混凝土配筋输入窗体。如果已经获得了路面的厚度，欲对其进行配筋设计，则可以从主窗体进入配筋界面。图31 钢筋混凝土配筋在窗体中选择纵向钢筋的类型，输入纵向钢筋的直径、纵向钢筋的屈服强度、纵向钢筋的计算距离。选择横向钢筋的类型，输入横向钢筋的计算距离、横向钢筋的直径和屈服强度。摩阻系数的推荐值按照规范根据基层的类型确定，请确认钢筋混凝土和下卧层之间的摩阻系数，在文本框中输入。纵向钢筋的计算距离为横缝的间距，横向钢筋的距离为无拉杆的纵缝或自由边之间的距离，距离均以米计。钢筋的最小间距和最大间距按照规范的表6.2.2控制。如果计算的钢筋间距过大，则在允许范围内系统自动减少直径进行计算，如果到了最小直径，间距还不能满足要求，则取规范规定的最大间距。如果计算的钢筋间距过小，则在允许范围内系统自动增加直径进行计算。2. 连续配筋混凝土配筋当利用本设计程序进行新建混凝土路面设计时，如果选择了连续配筋混凝土面层，则系统会跳出如图32的连续配筋输入窗体。如果已经获得了路面的厚度，欲对其进行配筋设计，则可以从主窗体进入配筋参数界面，此时需要在窗体中输入路面的厚度（以mm计）和混凝土的弯拉弹性模量(以GPa计)。在窗体中输入设计温差，为混凝土的平均养护温度与设计最低温度之差，可近似地取所在地区的日平均最高气温与最低气温之差。选择混凝土的标号、输入混凝土的抗压强度标准值、粘结强度系数、干缩应变，系统默认的值按照规范的表F.5确定。输入纵向钢筋的类型、直径、屈服强度、弹性模量，系统默认值按照规范的表F.41确定。纵向钢筋的配筋率一般为0.60.8%，最小配筋率一般地区为0.6%，冰冻地区为0.7%。纵向钢筋和横向钢筋均采用螺纹钢筋，直径为1220mm。图32 连续配筋混凝土参数输入窗体在输入钢筋的参数之后，如果是新建的文件，配筋会在结构分析后自动进行。如果是打开旧文件，请单击菜单：分析配筋计算，调出钢筋参数输入窗体，确认相关的信息，单击窗体中的完成按钮，输入完成之后再重新进行结构分析系统会自动进行配筋计算。在进行配筋之后，单击菜单：输出配筋计算书，可以输出相关的配筋设计文件。九、 交通轴载换算当设计时通过轴载称重调查，或者其它资料能够获得详细轴载谱数据。则可以根据系统提供的轴载当量和车辆当量换算模块进行轴载换算。1. 轴载当量换算当采用自动称重仪进行轴载测定时，获得是不同类别轴的数量和质量。此时，轴载换算可按照轴载当量的方法进行，界面如图33。在窗体中输入设计初期设计公路双向的年平均日货车交通量、根据车道数确定车道分配系数。可分为单轴单轮、单轴双轮、双轴双轮和三轴双轮四种类型。分别选择窗体的左侧的复选框，输入相应的每1000辆有效车辆（2轴6轮及以上）中该轴出现的数量。如果实际中不含其中一种或多种类型的轴，比如设计公路上不会出现三轴双轮的轴，则不需要选中左侧的复选框，相应也不需要输入该类轴的轴载谱。分别选择左下侧圆形的可选钮，在右侧的数据表格中输入轴载谱。单轴的轴载级别按照10kN分级，双轴和三轴按照20kN分级。详细地输入每个轴载级别的比例，系统会校验每一种轴载输入的比例之和是否为100。图33 轴载当量换算2. 车辆当量换算当采用移动式称重仪器进行轴载调查，或者与路政执法相配合进行轴载调查时，一般由人工对交通量进行调查，由称重仪获得每种车辆不同轴型的轴载，车辆当量的界面如图34。本系统提供的模块把有效车辆（2轴6轮及以上车辆）分成6种类型：大客车、单后轴货车、双后轴货车、3轴半挂车(前、中、后个1轴)、4轴半挂车（前、中各1轴，后2轴）、5轴半挂车（前1轴，中、后各2轴）、6轴半挂车（前1轴，中2轴，后3轴）。图34 轴载当量换算在窗体中输入设计初期设计公路双向的年平均日货车交通量、根据车道数确定车道分配系数。在车型组成中输入各种车型所占的百分比。然后分别选择不同车辆的页面，在页面中输入对应车辆类型的轴载谱，轴载谱的输入同轴载当量模块。