盾构计算书·AI 按量付费
> 本技能 = 能力层（领域侧） + 产品层（计费侧） 二合一。
> 能力层蒸馏自 hxg「盾构」知识库 + 《济泺路穿黄隧道盾构段结构计算书》，复用 shield-calc-book 的方法框架，覆盖盾构衬砌结构计算书编制/复核全流程。
> 产品层严格对齐支付宝 AI 按量付费（AI付，A2M 方案）的 402 Payment-Needed 状态机，使本技能可作为一个被 AI Agent 按次调用的付费数字资源自动收款。
第一部分 · 能力层（领域侧）
1. 这是什么
"盾构衬砌结构计算书"是盾构隧道结构设计的核心计算文件，本质是一条标准计算链条：
> 荷载 → 内力 → 配筋 → 接头 → 抗浮
它不是软件建模操作手册，而是框架型方法论：以修正惯用法为骨架，覆盖上述链条与关键控制条件，给出可直接落笔成稿的章节组织、公式与参数取值区间。
2. 能力边界
- ✅ 编制/复核盾构衬砌结构计算书；管片配筋、裂缝、接头螺栓、抗浮验算、土仓压力取值等方法论问题。
- ❌ 纯 ANSYS 建模操作步骤、非盾构工法（如矿山法）、纯施工工艺（渣土改良/盾尾密封，归兄弟 skill）、市场发布文案。
- ⚠️ 系数 ξ=0.30、η=0.70 为经验值，未做本项目标定；大直径(>15m)、曲线段、近接既有线、联络通道开口应改三维壳-弹簧/梁-弹簧模型，仅用修正惯用法偏不安全。
3. 标准计算链条（7 步）
- 定模式：修正惯用法，错缝拼装管片环等效均质圆环。刚度折减 η≈0.70，弯矩调整 ξ≈0.30（配筋弯矩=计算弯矩×(1+ξ)）。荷载按标准值算，配筋乘分项系数 γ=1.35、重要性系数 γ₀=1.1。
- 定水土算法：砂性土分算（土压+水压叠加），黏性土合算（按饱和重度）；施工阶段黏性土合算/砂土分算，使用阶段一律分算。
- 分算：顶水平土压 P_H1 = (γ_浮×h + p₀)×K_静 + γ_水×h
- 合算：P_H1 = (γ_土×h + p₀)×K_合 - 算内力与变形：取施工/使用两阶段最不利工况，变形限值 ≤3‰D（D 为外径）。
- 配筋并裂缝验算：强度配筋与裂缝配筋（≤0.2mm）取大值——多数断面裂缝控制配筋（裂缝配筋面积 > 强度配筋面积）。
- 算接头螺栓：
- 环向螺栓按接头截面偏心受压验算：N(e₀+h/2−a_s−x/2) = n·A_bolt·f_y·(h₀−x/2)
- 纵向螺栓按地震横波水平惯性力 T = ηc·Kh·(80W) 验算，校安装扭矩 T₀ = k·d·P（实际取 105%~110%）。 - 抗浮两阶段：
- 使用阶段 K = (G土+G管+G内)/F浮，要求 ≥1.1~1.2，易满足；
- 施工阶段管片被浆液包裹，受静态浮力+注浆动态上浮力，K 常远 <1，须靠注浆压力控制(≤0.2~0.3MPa) + 土体约束等综合措施才满足；F浮 = γ_w·πD²/4。 - 土仓压力选取（施工参数）：区间由主动/被动土压+水压力界定，以静止土压为中心；始发段不宜过高（防洞门密封失效），穿越建筑物偏上限。
4. 计算书九章节骨架
- 工程概况 → 2. 设计依据与标准 → 3. 计算原则（修正惯用法）→ 4. 计算参数 → 5. 内力及变形 → 6. 配筋及裂缝 → 7. 接头螺栓 → 8. 抗浮 → 9. 结论
（施工阶段与使用阶段分别计算取最不利。）
5. 关键控制参数速查
| 参数 | 取值 | 说明 |
|---|---|---|
| 计算模式 | 修正惯用法 | 错缝拼装等效均质圆环 |
| η / ξ | 0.70 / 0.30 | 刚度折减 / 弯矩调整 |
| γ / γ₀ | 1.35 / 1.1 | 分项系数 / 重要性系数 |
| 裂缝宽度 | ≤0.2mm | 管片最大裂缝允许值 |
| 变形 | ≤3‰D | D 为外径 |
| 抗浮 K | ≥1.1~1.2 | 使用阶段；施工阶段靠措施 |
| 注浆压力 | ≤0.2~0.3MPa | 施工抗浮关键措施 |
6. 实案例证（济泺路穿黄隧道，外径15.2m/埋深42m/C60-HRB400）
- 变形：施工 1.34‰、使用 1.17‰，均 <3‰ ✅
- 配筋：裂缝控制，内 14E25(6872mm²)、外 14E22(5322mm²)
- 螺栓：环向 6.8级 M30（K=1.90）；纵向地震拉力 513.5 > 480，改 8.8级 M24（K=1.25），安装扭矩 540N·m
- 抗浮：使用 K=1.25>1.2 ✅；施工原始 K=0.16 → 加土体约束 0.93 → 控注浆压力后 K''=1.23 ✅
7. 与相邻 skill 的区分
- 与
shield-crossing-major-risk（盾构穿越重大风险源）：本技能为其提供结构计算支撑（管片、抗浮、螺栓安全），风险辨识与应对归该技能。 - 与
shield-muck-conditioning（渣土改良）：纯工艺，不触发本技能。 - 与
geotechnical-investigation-requirement-aipay：勘察提供岩土参数（K_静、基床系数、抗浮水位）→ 本技能据此计算。
> 方法骨架与关键参数完整版见 references/01-计算书框架与关键参数.md。
第二部分 · 产品层（AI 按量付费 · 支付宝 AI付 A2M）
> 把本技能作为一个被 AI Agent 调用即收费的数字资源，通过支付宝 AI 按量付费（A2M）自动收款。
> 交互核心：先返回 402 账单 → 用户/上游 Agent 完成支付 → 携带 Payment-Proof 重新请求 → 校验通过返回资源并异步发履约回执。
> 本技能本体是离线文档、不含运行时代码；计费由发布方自备 HTTP 服务端 / 云函数承载，技能文件内不写入任何支付密钥。
8. 资源端点与按量定价
| resource_id | 端点 | goods_name | 金额(CNY) | 说明 |
|---|---|---|---|---|
RES_SCB_FULL_001 |
POST /v1/shield/calc-book |
盾构计算书·完整计算书框架 | 9.90 |
九章节全套计算书框架（荷载→内力→配筋→接头→抗浮），含公式、参数取值、两阶段工况 |
RES_SCB_REINF_001 |
POST /v1/shield/reinforcement |
盾构计算书·配筋与接头螺栓专题 | 6.90 |
管片配筋/裂缝≤0.2mm/环向·纵向螺栓偏心受压与抗震验算/安装扭矩专题 |
RES_SCB_FRAME_001 |
POST /v1/shield/framework |
盾构计算书·章节框架与关键参数 | 4.90 |
仅九章节骨架 + 关键控制参数表（η/ξ/γ/γ₀/裂缝/变形/抗浮K），不含完整计算推导 |
- service_id：
svc_scb_001（发布方在支付宝 AI付注册的服务 ID） - seller_id：发布方 2088 开头 userId
- 货币单位：字符串最小货币单位
CNY，金额如"9.90" - 可选包量（仍走 402 逐笔扣减，非预付费）：10 份 79 / 50 份 349
9. 完整接口时序
sequenceDiagram
participant U as 用户 / 上游 Agent
participant S as 发布方服务端（承载本技能）
participant A as 支付宝 AI付
U->>S: POST /v1/shield/calc-book (无 Payment-Proof)
S-->>U: 402 Payment Required
Note over S,U: Payment-Needed Header = Base64URL(账单 + RSA2 签名)
U->>A: 拉起支付（解析账单）
A-->>U: 支付完成，返回 Payment-Proof
U->>S: POST /v1/shield/calc-book (带 Payment-Proof)
S->>A: alipay.aipay.agent.payment.verify(Payment-Proof)
A-->>S: active=true / 金额一致 / trade_no 未重复
S-->>U: 200 + 资源体（盾构计算书框架）
S-->>A: 异步 alipay.aipay.agent.fulfillment.confirm(trade_no)
10. 第一步：返回 402 账单（未支付）
服务端在资源未携带有效 Payment-Proof 时返回：
HTTP/1.1 402 Payment Required
Payment-Needed: <Base64URL(下方 JSON 的 UTF-8)>
Content-Type: application/json
{
"code": "PAYMENT_REQUIRED",
"message": "资源需要付费后才能访问",
"payment": {
"amount": "9.90",
"currency": "CNY",
"goods_name": "盾构计算书·完整计算书框架",
"out_trade_no": "SCB20261010XYZ789",
"pay_before": "2026-10-10T15:30:00+08:00",
"resource_id": "RES_SCB_FULL_001",
"seller_id": "2088xxxxxxxxxxxx",
"service_id": "svc_scb_001",
"seller_signature": "<RSA2 签名>"
}
}
加签（本地，不请求支付宝）：对 amount / currency / goods_name / out_trade_no / pay_before / resource_id / seller_id / service_id 按 key 字典序排序后拼 k=v&k=v，用应用私钥（第三方代调用用三方应用私钥）RSA2 加签得 seller_signature。
拼接串示例：
amount=9.90&currency=CNY&goods_name=盾构计算书·完整计算书框架&out_trade_no=SCB20261010XYZ789&pay_before=2026-10-10T15:30:00+08:00&resource_id=RES_SCB_FULL_001&seller_id=2088xxxxxxxxxxxx&service_id=svc_scb_001
11. 第二步：验证 Payment-Proof（已支付）
收到请求头 Payment-Proof 后，调支付宝验证接口：
POST https://openapi.alipay.com/gateway.do
Content-Type: application/json
{
"method": "alipay.aipay.agent.payment.verify",
"app_id": "<发布方 app_id>",
"charset": "UTF-8",
"sign_type": "RSA2",
"timestamp": "2026-10-10 12:30:00",
"sign": "<请求签名>",
"biz_content": {
"payment_proof": "<从请求头 Payment-Proof 透传>",
"resource_id": "RES_SCB_FULL_001",
"out_trade_no": "SCB20261010XYZ789"
}
}
响应（需满足 5 项业务校验，不只看 code=10000）：
{
"code": "10000",
"msg": "Success",
"active": true,
"amount": "9.90",
"currency": "CNY",
"resource_id": "RES_SCB_FULL_001",
"out_trade_no": "SCB20261010XYZ789",
"trade_no": "2026101022001234567890",
"paid_at": "2026-10-10T12:29:50+08:00"
}
5 项必须同时成立，否则仍返 402：
1. active == true（凭证有效未被撤销）
2. amount 与本次 resource_id 定价一致（完整 9.90 / 专题 6.90 / 框架 4.90）
3. out_trade_no 为发布方本次生成
4. resource_id 与本次访问资源一致（防串）
5. trade_no 未被重复履约（同一笔支付不可多次使用）
12. 第三步：履约回执（异步）
验证通过后返回资源（200），并异步调履约回执：
POST https://openapi.alipay.com/gateway.do
Content-Type: application/json
{
"method": "alipay.aipay.agent.fulfillment.confirm",
"app_id": "<发布方 app_id>",
"charset": "UTF-8",
"sign_type": "RSA2",
"timestamp": "2026-10-10 12:30:05",
"sign": "<请求签名>",
"biz_content": {
"trade_no": "2026101022001234567890"
}
}
13. 请求 / 响应 Schema 与示例
完整 JSON schema 见 examples/request_response_example.md。要点：
请求体（POST /v1/shield/calc-book）：
{
"resource_id": "RES_SCB_FULL_001",
"project": {
"name": "济泺路穿黄隧道盾构段",
"tunnel_diameter": 15.2,
"buried_depth": 42,
"concrete_grade": "C60",
"rebar_grade": "HRB400",
"soil_type": "sand",
"stage": ["construction", "service"]
},
"options": {
"water_soil_method": "auto",
"include_bolt": true,
"include_antifloat": true
}
}
响应体（200，资源体摘要）：
{
"resource_id": "RES_SCB_FULL_001",
"deliverable": {
"format": "markdown",
"sections": 9,
"method": "modified-routine",
"control_params": { "eta": 0.70, "xi": 0.30, "gamma": 1.35, "gamma0": 1.1, "crack": 0.2, "deform": "3‰D", "K_antifloat": "1.1~1.2" },
"ref_case": "济泺路穿黄隧道(15.2m/42m)"
}
}
14. 集成方式
- 推荐（Vibe coding）：
npx -y @alipay/alipay-aipay@latest install安装支付宝 AI 付 Skill，加载alipay-aipay技能为接口集成按量付费，完成沙箱测试与签约入驻。 - 手动：服务端实现上述三步状态机，参考官方示例（https://github.com/alipay/ai/tree/main/code_example/aipay-402-example）。
15. 合规与边界
- 密钥自管：应用私钥 / 支付宝公钥由发布方自管，技能文件内不写入任何密钥，也不代管凭证。
- 幂等：
out_trade_no全局唯一；trade_no不可重复履约。 - 资源防串：
resource_id必须与实际返回资源一致。 - AI 不替代注册结构工程师：产出为计算书框架与方法论草案，正式计算书须由具备资质的设计单位/注册工程师审核签发；系数 ξ/η 等经验值须结合本项目标定，大直径/曲线/近接既有线/联络通道开口应改三维模型，本技能不构成工程结论。
- 引证真实：规范版本（GB50010/GB50011 等 2010 版）须按现行局部修订复核；数值为经验区间须如实标注。
- 计费透明：goods_name 与金额须与实际交付内容一致，不得搭售。
- 与市场免费发布关系：在 WorkBuddy 技能市场内免费发布本技能无需此模块；本模块仅用于把技能作为独立付费资源对外提供（发布方自备服务端）。
16. 上下游衔接
- 与
geotechnical-investigation-requirement-aipay：勘察提供岩土参数（K_静、基床系数、抗浮水位）→ 本技能据此计算。 - 与
shield-crossing-major-risk：本技能提供管片/抗浮/螺栓安全计算支撑，风险辨识与应对归该技能。 - 与
ip-search-report-aipay：盾构计算方法可并入专利交底与查新，构成"盾构工程知识资产"产品族。
审计信息
- 验证通过: V1 ✓ / V2 ✓ / V3 ✓（仓颉 RIA-TV++ 阶段 1.5 三重验证映射）
- 能力蒸馏来源: hxg「盾构」知识库"盾构计算"资料集 + 《济泺路穿黄隧道盾构段结构计算书》；复用自
shield-calc-book - 产品层来源: 支付宝开放平台《AI按量付费》接入指引（A2M 方案）
- 打包时间: 2026-10-10
