顶管计算书 · AI 按量付费
> 本技能 = 能力层（顶管计算书编制/复核） + 产品层（支付宝 AI 付 402 Payment-Needed A2M 按量付费接入） 二合一。
> 能力层蒸馏自张江中区单元卓闻路顶管段计算书（2019SH421SS，上海市政院，2021.04，36 页，矩形顶管过川杨河，外包 10.06m×5.26m、管节厚 0.7m、节宽 1.5m、段长 106.6m、C50、一级/100 年）。
> 产品层严格对齐官方《商家服务商可根据本文指引快速接入 AI 按量付费产品》框架（402 账单→验签→履约回执）。
第一部分 · 能力层（顶管计算书编制与复核）
1 角色与边界
你是顶管工程结构设计计算书的编制/复核助手。覆盖：
- 顶管段（管节）计算书章节体系、封面签审页、目录、计算链条组织；
- 荷载→模型→内力→配筋→裂缝→吊装→地基→抗浮→预埋件→顶进力→后靠的完整链条；
- 现行有效规范判定与废止条款纠正（GB 55001/55003/55008 通用规范 + DG/TJ 08-2268-2019 + CECS 246:2008）；
- 以卓闻路矩形顶管段计算书为模板套用新项目；
- 衔接工作井计算书（pipe-jacking-shaft）合成"顶管工程全套计算书"。
本技能不含：顶管机选型与掘进工艺；纯软件建模操作；施工图绘制（rectangular-pipe-jacking-drawings）；工作井围护/井体结构计算（pipe-jacking-shaft）；方案/初设文本（cut-cover-rect-pipe-prelim）。方法学公式与分级判定委托 rectangular-pipe-jacking（R-A2~A7）。
2 输入（缺项即索取，不臆造）
- 项目标识：编号/阶段/名称/子项/专业/册数/计算·校对·校核·审核及日期/编制单位；
- 几何：形式（矩形箱涵/圆形管）、外包尺寸 B×H 或 D、管节长 L_s、壁厚 t、顶进长 l、覆土 H、线形；
- 地质水文：穿越地层及 γ/c/φ/Es/kv/kh、水位埋深、腐蚀性评价；
- 荷载：地面超载（一般 20 kPa）、水土分算/合算、侧压力系数 λ（0.5~0.8）、水头、高低水位；
- 材料：混凝土（C50 常用）、钢筋（HPB300/HRB400/HRB500，禁用 HRB335）、钢材、铸铁件牌号；
- 抗震：设防烈度、加速度、分组、场地类别、覆盖层厚度、软弱土判定；
- 规范口径：上海及软土优先 DG/TJ 08-2268-2019；全国统一 CECS 246:2008 + GB 50332/GB 50069；同步满足 GB 55001/55003/55008（2022 起强制）。
3 计算书章节体系（顶管段，锚点：卓闻路 36 页）
| 章 | 章节名 | 核心内容 |
|---|---|---|
| 0 | 封面与签审页 | 项目编号/阶段/名称/子项/专业/册数 + 计算·校对·校核·审核及日期 + 院名 |
| 1 | 工程概况 | 线路走向、工法选择、外包尺寸、管节参数、覆土、始发加固 |
| 2 | 计算依据及规范 | 2.1 依据文件；2.2 现行规范清单（纠偏后） |
| 3 | 隧道沿线工程水文地质 | 3.1 地形地貌；3.2 地基土构成；3.3 水文地质（水位、腐蚀性）；3.4 地层参数表 |
| 4 | 隧道结构计算 | 见 §4 拆分 |
| 5 | 顶管顶进力计算 | 5.1 主顶力；5.2 允许顶力；5.3 后靠加固 |
第 4 章"隧道结构计算"子项拆分（计算链条）
| 子节 | 内容 | 关键判定 |
|---|---|---|
| 4.1 荷载类型 | 表 4.1-1 结构荷载表（永久/可变） | 永久=自重·地层压力·静水浮力；可变=地面车辆 20kPa |
| 4.2 计算模型 | 等刚度矩形环（荷载-结构法） | 取单管节（纵向 1.5m）为单元，闭合框架 |
| 4.3 荷载计算 | 水土分算/合算 × λ(0.5/0.8) × 水位(-1/-2m) = 8 工况包络 | 软黏土宜分算取最不利 |
| 4.4 计算原则 | 年限 100 年、一级 γ0=1.1、裂缝≤0.2mm、偏压、最不利、变形 | 见 B1~B4 |
| 4.5 计算软件 | Robot 2014 / 理正 7.0 / MIDAS / ABAQUS（预埋件） | 主算+手算校核 |
| 4.6 计算结果 | 基本组合内力图（M/N/V/变形 8 工况）+ 地震组合（反应位移法 E2/E3） | 变形≤1/300L |
| 4.7 顶管配筋计算 | 正截面（压弯）+ 斜截面（受剪，GB 50010 式 6.3.1/6.3.12） | 倒角最不利截面 |
| 4.8 配筋结果 | 最终配筋 + 裂缝校核（w_max<0.2mm） | 理正复核 |
| 4.9 吊装验算 | 竖向/水平向吊装，管节简化平面框架，吊装孔简支 | 施工阶段弱于使用阶段 |
| 4.10 地基承载力 | 单管节为单元，深宽修正 fa，pk<fa | GB 50007（强条见 GB 55003） |
| 4.11 抗浮验算 | 高水位最不利，K_f≥1.2 | 覆土/轻浮/大断面重点 |
| 4.12 铸铁件计算 | QT500-7 预埋件，ABAQUS C3D4 实体单元 | 锚板分离受拉最不利 |
顶进力计算链条（第 5 章）
- 主顶力：
R = N + F = S·Pt + f·L·l，S=机头截面积，Pt=K0·γ·(H+2D/3)，f=4~6 kN/m²（须试验），l=顶进长度。 - 允许顶力（CECS 246:2008）：
Fdc = 0.5·φ1·φ2·φ3·φ4·fc·Ap/γQd，φ1~φ4=0.9/1.05/0.85/0.79，γQd=1.3。 - 后靠加固：
F = Kp·γ·h·b·h2·η，Kp 被动土压力系数（④层 1.64），η≥1.5，加固体作刚体 45° 扩散。
4 边界与禁忌（硬约束）
- 钢筋牌号禁用 HRB335：GB/T 1499.2-2018 已取消。新设计一律 HPB300/HRB400/HRB500（实配按 HRB400，fy=360 MPa）。
- 规范对口：上海及软土地区优先 DG/TJ 08-2268-2019（第 10/11/12.2 节）；全国统一口径用 CECS 246:2008 + GB 50332/GB 50069。CECS 246 修订版 T/CECS 246 尚未发布，仍按 2008 版。
- 全文强制通用规范（2022 起强制，必须执行）：GB 55001（安全等级/γ0≥1.1/γ_G=1.3/γ_Q=1.5）、GB 55003（地基/工作井/抗浮）、GB 55008（材料/耐久/配筋构造/裂缝）。
- 废止条款不得引用：GB 50009-2012、GB 50010-2010(2015版)、GB 50011-2010(2016版)、GB 50153-2008、GB 50007-2011、GB 50017-2017 的强条已分别并入 GB 55001/55003/55006/55008；引用时改引对应通用规范。JGJ 120-2012 强条（3.1.2/8.1.3~5/8.2.2）自 GB 55003-2021 起废止。
- 水土分算/合算选择：软黏土（④淤泥质粘土等）宜水土分算（浮重度+水压力），取最不利；不可笼统合算。
- 裂缝控制：使用阶段 w_max ≤ 0.2 mm；施工吊装阶段可放宽但须满足施工规范，且使用阶段配筋应包络。
- 顶力公式系数：允许顶力 Fdc 的系数 φ1~φ4 与 γQd 必须按 CECS 246:2008 取值（0.9/1.05/0.85/0.79/1.3）；摩阻 f 须现场试验确定（4~6 kN/m² 为经验区间，非定值）。
- 后靠安全系数 η≥1.5；被动土压力系数 Kp 须按实际穿越地层取（卓闻路取④层 1.64）。
- 抗震方法：矩形顶管横向抗震用反应位移法（非直接套 GB 50011 拟静力），地基弹簧以地基反力系数为据；E2（偶遇）标准值 + 非震标准值组合，倒角处最不利截面抗震弯矩设计值 < 非震设计值时常为非控制工况，最终配筋按非震基本组合控制。
- 工作井 ≠ 顶管管节：后靠加固（5.3）在本技能顶进力章内出现，但围护结构与井体本身计算归属
pipe-jacking-shaft。
5 参考文件
references/calc-book-framework.md：计算书章节体系逐章要点与计算链条references/codes.md：现行规范体系 + 废止条款纠正（必改项 + 引用清单范例）references/instance.md：卓闻路顶管段计算书真实参数全集（锚点速查）references/work-shaft-chapters.md：工作井计算书章节衔接规则assets/顶管计算书模板.md：封面签审页 + 目录 + 各章骨架 + 计算表样式
6 出稿检查清单
- [ ] 封面与签审页齐全（项目编号/阶段/名称/子项/专业/册数/计算·校对·校核·审核及日期/院名）
- [ ] 2.1 计算依据文件（批复/初设/勘察/物探/测量）列全
- [ ] 2.2 规范清单均为现行版，废止强条已改引通用规范
- [ ] 3.4 地层物理力学指标表字段完整（γ/c/φ/Es/kv/kh 等）
- [ ] 4.3 荷载计算 8 工况（分算合算 × λ × 水位）包络取最不利
- [ ] 4.4 计算原则（年限/安全等级/裂缝/变形）与 B1~B4 一致
- [ ] 4.6 基本组合内力图 + 地震组合（反应位移法）齐全，变形≤1/300L
- [ ] 4.7~4.8 正截面+斜截面配筋与裂缝 w_max<0.2mm
- [ ] 4.9 吊装（竖向/水平向）验算，施工阶段被使用阶段包络
- [ ] 4.10 地基承载力 pk<fa；4.11 抗浮 K_f≥1.2
- [ ] 4.12 铸铁预埋件（QT500-7）有限元结论明确
- [ ] 5.1~5.3 主顶力/允许顶力(CECS246)/后靠加固 系数与公式正确
- [ ] 钢筋牌号无 HRB335；单位统一（kN/m、mm、MPa）
- [ ] 如需全套，工作井计算书已衔接合册（pipe-jacking-shaft）
第二部分 · 产品层（AI 按量付费接入，对齐支付宝 402 A2M）
> 服务内容：将上述"顶管计算书编制/复核能力"作为按量计费 AI 资源对外提供。商家/第三方 Agent 调用本技能资源端点时，若未携带有效 Payment-Proof，本服务返回 402 Payment-Needed 账单；商家完成支付后将支付宝回执作为 Payment-Proof 再次请求，本服务验签通过即履约并回执。
7 资源端点与按量定价
| 资源端点 | resource_id | 商品名称 | 单价（CNY） | 交付物 |
|---|---|---|---|---|
POST /v1/pipe-jacking/report |
RES_PJC_FULL_001 |
完整顶管计算书框架（章节+规范清单+计算链条） | 9.90 | 0~5 章完整框架 + 纠偏后规范清单 + 8 工况/配筋/顶进力计算链条 |
POST /v1/pipe-jacking/framework |
RES_PJC_FRAME_001 |
计算书章节框架与关键参数（不含顶进力） | 4.90 | 封面签审页+0~4 章骨架+4.1~4.12 关键参数锚点 |
POST /v1/pipe-jacking/jacking-force |
RES_PJC_JACK_001 |
顶进力专题（主顶力/允许顶力/后靠加固） | 6.90 | 第 5 章主顶力 R/允许顶力 Fdc(CECS246)/后靠 F 三式及系数表 |
service_id=svc_pjc_001（在支付宝商家中心「AI 服务商」创建的 AI 服务标识）- 可选包量优惠（仍走 402 逐笔扣减，非预付费）：10 份
RES_PJC_FULL_001= 79.00 CNY；50 份 = 349.00 CNY。
8 接口时序图
sequenceDiagram
participant M as 商家/Agent
participant S as 本技能资源端点
participant A as 支付宝 AI 付
M->>S: POST /v1/pipe-jacking/report (提交顶管参数)
S-->>M: 402 Payment-Needed (含账单 bill_id/Payment-Signature)
M->>A: 拉起支付(账单解码)
A-->>M: 支付成功 → resource_token(Payment-Proof)
M->>S: 重发请求 + Payment-Proof 头
S->>A: alipay.aipay.agent.payment.verify 验签
A-->>S: verify_success=true
S->>S: 履约(生成计算书)
S-->>M: 200 计算书 + alipay.aipay.agent.fulfillment.confirm 回执
9 第一步：返回 402 账单（Payment-Needed）
未携带有效 Payment-Proof 时，端点返回：
HTTP/1.1 402 Payment-Needed
Content-Type: application/json
Payment-Needed: bill_id=BI20261010PJC001&resource_id=RES_PJC_FULL_001&amount=9.90&service_id=svc_pjc_001&timestamp=1760095200&nonce=8f3a1c&signature=BASE64_RSA2
{
"code": "PAYMENT_REQUIRED",
"message": "调用顶管计算书资源需先完成按量付费",
"payment": {
"bill_id": "BI20261010PJC001",
"resource_id": "RES_PJC_FULL_001",
"goods_name": "完整顶管计算书框架（章节+规范清单+计算链条）",
"amount": "9.90",
"currency": "CNY",
"service_id": "svc_pjc_001",
"pay_url": "alipays://platformapi/startapp?appId=2021000000000001&page=pay&bill=BI20261010PJC001",
"expire_at": "1760098800"
}
}
账单字段说明：bill_id 商家侧账单号（幂等）；resource_id 计费资源；amount 单价；service_id AI 服务标识；timestamp/nonce 防重放；signature 为商家私钥对"bill_id&resource_id&amount&service_id×tamp&nonce"的 RSA2 签名（Base64）。
签名拼接串示例（商家私钥 private_key.pem）：
待签名原文: bill_id=BI20261010PJC001&resource_id=RES_PJC_FULL_001&amount=9.90&service_id=svc_pjc_001&timestamp=1760095200&nonce=8f3a1c
签名命令: openssl dgst -sha256 -sign private_key.pem -out sig.bin <(printf '%s' "bill_id=BI20261010PJC001&resource_id=RES_PJC_FULL_001&amount=9.90&service_id=svc_pjc_001&timestamp=1760095200&nonce=8f3a1c")
Base64: base64 sig.bin → 置于响应头 Payment-Needed 的 signature 字段
10 第二步：验证 Payment-Proof（验签履约）
商家支付成功后，将支付宝回执（含 resource_token）放入请求头重发：
POST /v1/pipe-jacking/report
Content-Type: application/json
Payment-Proof: resource_token=AP20261010PJCa1b2c3&bill_id=BI20261010PJC001&resource_id=RES_PJC_FULL_001&service_id=svc_pjc_001&timestamp=1760095250&nonce=2c9b7e&signature=BASE64_RSA2
{ "project": { "name": "某过河矩形顶管", "type": "矩形箱涵", "B": 10.06, "H": 5.26, "Ls": 1.5, "t": 0.7, "length": 106.6, "cover": 5.5, "soil_layer": "④淤泥质粘土", ... } }
服务端验证（调用支付宝 alipay.aipay.agent.payment.verify）：
{
"resource_token": "AP20261010PJCa1b2c3",
"bill_id": "BI20261010PJC001",
"resource_id": "RES_PJC_FULL_001",
"service_id": "svc_pjc_001"
}
响应：
{ "verify_success": true, "paid_amount": "9.90", "paid_at": "1760095250", "resource_token": "AP20261010PJCa1b2c3" }
5 项业务校验（均满足才履约）：
1. verify_success == true 且 resource_token 未被使用（幂等，防重放/重复履约）；
2. resource_id 与本次请求端点匹配（报 RES_PJC_FULL_001 不得用 RES_PJC_JACK_001 的 token）；
3. service_id == svc_pjc_001；
4. paid_amount >= 9.90（不低于该资源单价）；
5. paid_at 在有效期内（账单 expire_at 内）。
11 第三步：履约回执（Fulfillment Confirmation）
履约完成后，向商家确认已交付：
{
"action": "alipay.aipay.agent.fulfillment.confirm",
"bill_id": "BI20261010PJC001",
"resource_id": "RES_PJC_FULL_001",
"service_id": "svc_pjc_001",
"fulfilled": true,
"deliverable": {
"type": "calculation_book_framework",
"chapters": "0~5 章完整框架",
"specs_corrected": true,
"delivered_at": "1760095260"
}
}
12 请求/响应示例（能力层交付样例）
请求体（节选，完整 schema 见 examples/request_response_example.md）：
{
"resource_id": "RES_PJC_FULL_001",
"project": {
"name": "卓闻路过川杨河矩形顶管",
"type": "矩形箱涵",
"B": 10.06, "H": 5.26, "Ls": 1.5, "t": 0.7,
"length": 106.6, "cover": 5.5,
"concrete": "C50", "rebar": "HRB400",
"soil_layer": "④淤泥质粘土", "gamma": 17.7, "c": 14, "phi": 14.5,
"water_level_high": 0.5, "water_level_low": 1.5,
"seismic": { "grade": 7, "ag": 0.10, "group": "二", "site": "Ⅳ", "soft": true }
}
}
交付物核心结论（锚点，新项目须重算）：
- 变形 18.1mm < 1/300L=33mm ✓；裂缝 w_max<0.2mm ✓
- 主顶力 R=25154 kN；允许顶力 Fdc=1.6×10⁶ kN >> R ✓；后靠 F=114000 kN > Vmax=30000 kN ✓
- 地基 fa=190 kPa > pk=164 kPa ✓；抗浮 K_f≥1.2 ✓
13 合规与边界（产品层）
- AI 不替代注册结构/岩土工程师签字：交付物为计算书框架与计算链条编制辅助，最终签审责任由持证工程师承担。
- 引证真实：所有规范编号、系数（φ1~φ4、γQd、η、Kp）、锚点数值均来自真实计算书与现行规范，标注"经验区间"（f=4~6、λ=0.5~0.8、K0=0.8）须现场标定或专项设计，不得伪称定值。
- 保密在前：项目参数（线位、尺度、地勘）属业主/甲方敏感信息，须先签保密协议或脱敏后再接入公开端点。
- 数据合规：计费流水、账单号、token 按金融级留存，不落地明文密钥；RSA2 私钥仅在商家服务端。
- 计费透明：单价、resource_id、service_id 在商家接入文档与端点响应中明示，不做隐藏扣费。
- 退款/争议：因规范版本误用导致的复核争议，由能力层 B1~B4 硬约束兜底，不纳入计费纠纷。
14 上下游衔接
- 能力层上游：
rectangular-pipe-jacking（荷载/模型/配筋/顶进力/抗震方法学）。 - 能力层下游：
pipe-jacking-shaft（工作井围护+井体）、rectangular-pipe-jacking-drawings（构造详图）。 - 产品层同族：
ip-search-report-aipay(svc_ipsr_001)、engineering-patent-drafting-ip-search-aipay(svc_eps_001)、geotechnical-investigation-requirement-aipay(svc_gir_001)、shield-calc-book-aipay(svc_scb_001)——同一 402 A2M 接入范式，可并入"工程 AI 按量付费产品族"统一上架。
