水文纜道設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)應(yīng)用

張建萍，厲明排，張 佳

（黃委山東水文水資源局，山東 濟(jì)南 250100）

水文纜道設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)應(yīng)用

張建萍，厲明排，張 佳

（黃委山東水文水資源局，山東 濟(jì)南 250100）

筆者根據(jù)多年水文纜道設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)相關(guān)理論及相關(guān)規(guī)范，開發(fā)了水文纜道設(shè)計(jì)計(jì)算程序。實(shí)踐證明，該程序使用方便、計(jì)算準(zhǔn)確、效率高，其使用改變了水文纜道受力結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，是對(duì)水文纜道系統(tǒng)的有益探索，推薦與同行交流探討。

水文纜道;受力結(jié)構(gòu);軟件開發(fā)

1 問題提出

水文纜道是目前使用最廣泛的水文測(cè)驗(yàn)設(shè)施，根據(jù)其懸吊設(shè)備不同分為鉛魚纜道、吊箱纜道、吊船纜道等型式，纜道結(jié)構(gòu)包括支架、纜索、循環(huán)控制系統(tǒng)、基礎(chǔ)、地錨等部分。針對(duì)水文纜道設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)重復(fù)利用率高、計(jì)算項(xiàng)目單元多、分析判斷多及查表求數(shù)多的特點(diǎn)，程序開發(fā)采用模塊化設(shè)計(jì)，保證參數(shù)輸入的唯一性;設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)查表功能，對(duì)需要查表的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷自動(dòng)查表求數(shù)。為提高程序運(yùn)行效率、減少程序計(jì)算量，程序在運(yùn)行時(shí)隱形調(diào)用Excel軟件，將所有輸入?yún)?shù)按照不同計(jì)算模塊保存于Excel工作表中，充分利用Excel的強(qiáng)大計(jì)算功能，承擔(dān)相當(dāng)部分?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算。成果輸出時(shí)以 VB6.0程序?yàn)橹鲗?dǎo)，調(diào)用 Excel、Word軟件，聯(lián)合完成技術(shù)設(shè)計(jì)報(bào)告的合成工作。

2 模塊結(jié)構(gòu)

程序預(yù)置了4個(gè)模板文件，包括1個(gè)Excel工作簿（存放參數(shù)輸入、計(jì)算數(shù)據(jù)）和3個(gè)Word模板文檔。在3個(gè)Word模板文檔中設(shè)置了若干置換代碼，在綜合形成技術(shù)設(shè)計(jì)報(bào)告時(shí)以實(shí)際參數(shù)數(shù)值予以替換。

程序運(yùn)行時(shí)需要若干全程變量，在通用模塊中定義如下變量。

2.1 打開設(shè)計(jì)項(xiàng)目

（1）開始一個(gè)新項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，程序?qū)㈩A(yù)置的Excel模板復(fù)制為設(shè)計(jì)項(xiàng)目參數(shù)模板。調(diào)用Excel軟件打開的工作簿是［項(xiàng)目名稱.xls］，該文件保存于程序安裝目錄下的［參數(shù)文件］文件夾中。

（2）打開一個(gè)原設(shè)計(jì)文件時(shí)，調(diào)用Excel軟件直接打開設(shè)計(jì)文件的Excel工作簿。

2.2 基本情況、設(shè)計(jì)原則、基本資料輸入

此3種數(shù)據(jù)以文字說明為主，因此程序設(shè)計(jì)時(shí)采用文本框輸入，各自獨(dú)立保存于一個(gè)順序文本文件中（.txt）。

2.3 基本計(jì)算運(yùn)行

基本計(jì)算包括8部分:主索受力計(jì)算（主索受力計(jì)算、校核計(jì)算、主索防震）、循環(huán)系統(tǒng)受力計(jì)算、鋼塔支架受力計(jì)算、鋼塔支架架頭計(jì)算、鋼塔支架架腳計(jì)算、灌注樁基礎(chǔ)計(jì)算、灌注樁錨碇計(jì)算和支架尺寸計(jì)算。

基本計(jì)算各界面中所涉及的內(nèi)容并不單純是數(shù)據(jù)計(jì)算。在每個(gè)計(jì)算單元中，還要根據(jù)計(jì)算項(xiàng)目的需要輸入各種必要參數(shù)數(shù)據(jù)或進(jìn)行判斷查表等。數(shù)據(jù)輸入時(shí)，各數(shù)據(jù)框間的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)換，除用鼠標(biāo)點(diǎn)擊外，還可以用回車鍵（Enter）切換。

一般情況下，各界面中的【計(jì)算】菜單包含【保存】菜單的功能?！颈４妗坎藛沃饕糜趨?shù)數(shù)據(jù)未能完整輸入情況下的數(shù)據(jù)保存。

在模板數(shù)據(jù)文件中預(yù)置了程序運(yùn)行中需要的查算表，程序運(yùn)行時(shí)，根據(jù)已計(jì)算、輸入?yún)?shù)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、查算和插補(bǔ)。

在不同的計(jì)算單元中，程序根據(jù)不同的計(jì)算項(xiàng)打開相應(yīng)的Excel工作表，在【保存】、【計(jì)算】后將數(shù)據(jù)保存到工作表中。

數(shù)據(jù)計(jì)算后，程序根據(jù)需要對(duì)一些計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)算，并給出驗(yàn)算、檢查報(bào)告，以便給項(xiàng)目設(shè)計(jì)者提供設(shè)計(jì)信息，保證項(xiàng)目設(shè)計(jì)的安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。

2.4 設(shè)計(jì)成果輸出

2.4.1 數(shù)據(jù)整理與Word鏈接

成果輸出以前，各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)已全部輸入，并通過了計(jì)算檢驗(yàn)。成果輸出時(shí)，程序同時(shí)調(diào)用Excel、Word軟件。Excel已在程序設(shè)計(jì)文件時(shí)打開，這里只需鏈接Word，并由Word打開相應(yīng)報(bào)告模板。首先檢查設(shè)計(jì)報(bào)告文件是否已經(jīng)形成，若先前已經(jīng)綜合形成，則詢問是否重新綜合。綜合或重新綜合設(shè)計(jì)報(bào)告前，程序根據(jù)纜道型式復(fù)制報(bào)告模板。

模板復(fù)制完成，程序進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，即將設(shè)計(jì)報(bào)告中需要的數(shù)據(jù)整理保存到指定數(shù)據(jù)表中（數(shù)據(jù)整理），以備綜合報(bào)告時(shí)提取。

數(shù)據(jù)整理完成，程序設(shè)置Word鏈接。

2.4.2 基本情況、設(shè)計(jì)原則、基本資料的合成

該部分?jǐn)?shù)據(jù)合成比較簡(jiǎn)單，依次打開、讀取文本數(shù)據(jù)，然后替換模板文件中的預(yù)置置換代碼。

2.4.3 表格處理

技術(shù)設(shè)計(jì)報(bào)告中插入了12個(gè)計(jì)算表格，程序運(yùn)行時(shí)將填寫這些表格，并將多余的行刪除。

程序中使用了一個(gè)Ppp函數(shù)，此函數(shù)的功能是將數(shù)據(jù)格式化。

2.4.4 保存文件，斷開Word鏈接

2.4.5 結(jié)束程序運(yùn)行

結(jié)束程序運(yùn)行前，須斷開與Excel的鏈接。

3 幾點(diǎn)說明

3.1 安全系數(shù)的選用

（1）吊船纜道主索安全系數(shù)K≥2.5。

（2）吊箱纜道主索安全系數(shù)K≥3。

（3）兩用纜道主索安全系數(shù)K≥2.5（依據(jù)吊船纜道）。

（4）循環(huán)索、吊箱索安全系數(shù)K≥3。

（5）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)按構(gòu)件破壞時(shí)應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算，鋼結(jié)構(gòu)按等按材料允許應(yīng)力計(jì)算。

3.2 設(shè)計(jì)與校核荷載組合的選用

3.2.1 主材穩(wěn)定性計(jì)算

支架主材受力計(jì)算時(shí)，對(duì)吊船、吊箱和兩用纜道3種類型纜道的設(shè)計(jì)荷載組合和校核荷載組合均進(jìn)行主材內(nèi)力計(jì)算，然后比較2種組合情況下的支架各節(jié)主材內(nèi)力的大小，選用大者進(jìn)行主材穩(wěn)定性計(jì)算。

3.2.2 腹材穩(wěn)定性計(jì)算

支架腹材材受力計(jì)算時(shí)，對(duì)吊船、吊箱和兩用纜道3種類型纜道的上部荷載（主要指主索、循環(huán)索）傳給支架斷面方向和水流方向的設(shè)計(jì)荷載和校核荷載進(jìn)行比較，選用大者計(jì)算腹材內(nèi)力和腹材穩(wěn)定性。

3.2.3 基礎(chǔ)灌注樁計(jì)算

（1）引用纜索傳給基礎(chǔ)的力時(shí)，先比較斷面方向、水流方向設(shè)計(jì)荷載與校核荷載的大小，選大者計(jì)算。

（2）引用支架傳給基礎(chǔ)的風(fēng)荷載時(shí)，根據(jù)支架內(nèi)力計(jì)算選用的荷載組合選用相應(yīng)的風(fēng)荷載。

3.2.4 灌注樁錨碇計(jì)算

傳給灌注樁錨碇的力是主索張力，錨碇計(jì)算程序啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)判斷設(shè)計(jì)荷載和校核荷載組合情況下張力大小，選用大者計(jì)算。

3.3 設(shè)計(jì)水位與流速分布的計(jì)算

由于設(shè)計(jì)水位高低的不確定，在計(jì)算水流對(duì)基礎(chǔ)承臺(tái)、牛腿、樁柱的作用力時(shí)，程序根據(jù)給定的設(shè)計(jì)水位與承臺(tái)頂、牛腿頂、樁頂高程，對(duì)設(shè)計(jì)水位與各高程的相對(duì)關(guān)系進(jìn)行判斷，然后自動(dòng)計(jì)算不同情況下的流速分布。即:

（1）當(dāng)設(shè)計(jì)水位低于等于承臺(tái)頂高于牛腿頂高程時(shí)。

（2）當(dāng)設(shè)計(jì)水位低于牛腿頂高 ）于樁頂高程時(shí)。

（3）當(dāng)設(shè)計(jì)水位低于等于灌注樁樁頂高程時(shí)。

4 程序應(yīng)用

水文纜道設(shè)計(jì)軟件適用于吊船、吊箱、流速儀纜道和吊船、吊箱兩用水文纜道的自立式鋼塔支架、主索、吊船索、循環(huán)系統(tǒng)（循環(huán)索、吊箱索、水平運(yùn)行絞車）、拉偏纜道系統(tǒng)受力計(jì)算及灌注樁基礎(chǔ)、灌注樁錨碇受力及配筋計(jì)算。該軟件開發(fā)后成功后，在山東黃河水文纜道設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，手工完成1處水文纜道設(shè)計(jì)計(jì)算一般需要1個(gè)月時(shí)間，利用該程序計(jì)算一般在5天左右就能完成，提高了工作效率和計(jì)算精度。

5 結(jié)語

該軟件開發(fā)后成功運(yùn)用在水文纜道設(shè)計(jì)計(jì)算中，明顯提高了工作效率和計(jì)算精度，目前該程序的研發(fā)是對(duì)水文纜道系統(tǒng)的有益探索，其使用仍受一定的條件限制，如不能對(duì)整體式、分開式、聯(lián)合式基礎(chǔ)及方塊地錨、山錨等型式的地錨受力進(jìn)行計(jì)算，沒有繪圖功能等。所以，為使程序的適用范圍更廣、更科學(xué)，仍需要對(duì)程序進(jìn)行完善。

［1］谷源澤，游立潛．水文渡河設(shè)施設(shè)計(jì)與維修［M］．黃河水利出版社，1998．

［2］SD121-84．水文纜道測(cè)驗(yàn)規(guī)范［S］．

［3］SL 622-2014．水文纜道設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

P335.2;TP392

B

1008-1305（2015）06-0008-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2015.06.004

張建萍（1961年—），女，高級(jí)經(jīng)濟(jì)師。