Excel VBA在橋梁靜載試驗布載中的應用

原浩祺

1 橋梁靜載試驗簡介

橋梁靜載試驗是按照預定的試驗目的和試驗方案，將靜止荷載作用在橋梁的指定位置，運用各種觀測儀器，采集和記錄橋梁結(jié)構(gòu)受載后的靜力變位、靜力應變、結(jié)構(gòu)抗裂性能等參數(shù)。根據(jù)有關(guān)規(guī)范、規(guī)程以及理論分析結(jié)果，判明橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下工作性能和使用能力的現(xiàn)場試驗方法。靜力試驗可以檢驗橋梁的剛度、強度、抗裂性能與設(shè)計要求或使用要求的符合程度，對于小跨徑或簡單橋型的結(jié)構(gòu)，往往通過靜力荷載試驗就能判明橋梁承載力和使用性能。

2 Excel VBA介紹

Excel電子表格是目前應用比較廣泛的軟件之一，具有較好的數(shù)據(jù)處理、圖表分析及使用各種函數(shù)、工具等功能。運用Excel能輕松的處理時需要大量計算的問題。而Excel VBA編程，則是一種基于Excel的VB在Windows環(huán)境下的開發(fā)應用型語言。

3 橫向布載及橫向分布系數(shù)計算

對于采用相同或相近構(gòu)件通過橫向聯(lián)系組合而成的橋梁，如肋拱橋、T梁橋、裝配式板梁橋等，需根據(jù)設(shè)計荷載圖式，在荷載橫向分布影響線上進行布載，確定最不利受力構(gòu)件的內(nèi)力(或變形)控制值，并以此作為加載控制的依據(jù)。將靜止荷載作用在橋梁最不利位置，觀測結(jié)構(gòu)的靜力位移、應變、裂縫、沉降等表征結(jié)構(gòu)承載特征的指標，判斷其承載能力以及在荷載作用下的工作性能。

橫向布載的原則是在車輛荷載作用下，所確定的某一片梁所受內(nèi)力(或變形)處于最不利受力狀態(tài)，要根據(jù)該梁體的橫向影響線確定布載的具體位置。而求得某片梁的荷載橫向分布影響線，及其在一定數(shù)量的車輛作用下最不利加載位置，便得到該片梁的橫向分布系數(shù)。

圖1為某片梁的橫向分布影響線及在 2輛車作用下橫向最不利荷載加載位置對應的影響線坐標。該梁在 2輛車作用下的橫向分布系數(shù)為:

示例:圖2為某鋼筋混凝土裝配式T梁橫截面及3號T梁橫向分布影響線坐標，需要在橋面上確定車輛的具體加載位置使 3號T梁所受內(nèi)力(或變形)處于最不利狀態(tài)，即找出一個布載位置，使得每一個車輪位置對應的影響線坐標和最大。這個過程需要大量重復的內(nèi)插計算才能找到正確的布載位置。

根據(jù)橫向分布影響線確定最不利加載位置，特別是布載車輛較多時，這項工作就變得較為繁瑣。因此根據(jù)實際需要編寫了Excel VBA橫向加載程序。

4 程序介紹

對上述T梁進行布載，設(shè)定橫向布載2輛車，使得3號T梁處于最不利受力狀態(tài)。經(jīng)程序計算得到加載車車輪的位置坐標: 0.925，2.775，4.125，5.975，即當?shù)谝惠v車位于距左邊緣 0.925m時，3號T梁處于最不利受力狀態(tài)，橫向分布系數(shù)為 0.4。

程序界面見圖 3。

編程思路:1)讀入相關(guān)數(shù)據(jù)，包括車輛數(shù)、車軸間距、橫向影響線坐標信息(梁的橫向坐標及影響線值);2)通過內(nèi)插求出車軸作用于影響線上某點時的影響線值;3)按一定的加載前進速度進行循環(huán)計算，計算各個位置的影響線值，并進行比較，得到最大值，并記錄加載位置，計算橫向分布系數(shù)。

在空白工作表中添加一命令按鈕，單擊“視圖”→“工具欄”→“VisualBasic”→“VB工具箱”，打開“VB工具箱”控件，選擇命令按鈕放置到工作表的適當位置，編寫命令按鈕代碼，進行讀入數(shù)據(jù)并進行計算。限于篇幅，部分程序代碼如下:

5 結(jié)語

靜載加載方案中運用Excel VBA可以得到精確的加載位置; Excel中以單元格的數(shù)據(jù)輸入形式使得VBA程序?qū)?shù)據(jù)讀入更加直觀、方便;正確的程序算法加上Excel本身的計算功能可以解決實際工程中很多復雜、重復的計算，在實際工程中有一定的參考價值和實用價值。

[1] 范立礎(chǔ).高等學校教材——橋梁工程(上冊)[M].北京:人民交通出版社，2001.

[2] 諶潤水，胡釗芳.公路橋梁荷載試驗[M].北京:人民交通出版社，2001.

[3] 胡 勇，譚冬蓮.某水電站進場公路橋梁成橋荷載試驗研究[J].山西建筑，2010，36(8):309-310.