張 恩 權(quán), 龍 國
(1.中國水利水電第五工程局有限公司,四川 成都 610066;2.中國電建成都院四川二灘國際咨詢有限責(zé)任公司,四川 成都 611130)
利用Excel VBA程序計(jì)算公路隧道相貫線坐標(biāo)
張 恩 權(quán)1,龍國2
(1.中國水利水電第五工程局有限公司,四川 成都610066;2.中國電建成都院四川二灘國際咨詢有限責(zé)任公司,四川 成都611130)
摘要:鑒于計(jì)算公路隧道相貫線的三維坐標(biāo)沒有相應(yīng)的數(shù)學(xué)公式可用,且直接計(jì)算坐標(biāo)難度較大,通常采用漸近法計(jì)算坐標(biāo)。而利用Excel VBA程序計(jì)算公路隧道相貫線程序基于Excel平臺(tái)編寫,計(jì)算速度快,具有較好的效果。
關(guān)鍵詞:相貫線; Excel VBA:用戶窗體;漸近法;過程代碼
1公路隧道相貫線及其計(jì)算方法
在大型水電站建設(shè)時(shí),為了滿足施工建設(shè)需要,往往要在場內(nèi)布設(shè)交通網(wǎng),特別是在高山峽谷地區(qū)建設(shè)水電站時(shí),其場內(nèi)交通工程的布設(shè)因受地形地貌影響,很多公路的布置形式為一段明線、一段隧道,且在隧道內(nèi)也有可能布設(shè)支洞。
圖1 1#隧道與5-1隧道平面交叉布置圖
圖1為長河壩水電站場內(nèi)交通工程1#隧道與5-1隧道相交段平面布置圖。該工程在1#隧道K2+550附近布置了5-1隧道,在隧道開挖或襯砌時(shí),1#隧道與5-1隧道都會(huì)產(chǎn)生一條空間相交線(相貫線),該相貫線形狀與主隧道、支洞的平面曲線和斷面形狀有關(guān),兩條隧道相交最簡單的形式是直交,最常見的是斜交,圖1為斜交時(shí)的情況。1#隧道在相交段時(shí)為直線,支洞5-1在相交段從圓弧段過渡到緩和曲線段,這種相交情況在公路隧道中比較常見。施工時(shí),為了控制開挖體型或襯砌體型需要進(jìn)行施工放樣,放樣前,首先需要計(jì)算相貫線的三維坐標(biāo)。但對于坐標(biāo)的計(jì)算沒有相應(yīng)的數(shù)學(xué)公式可用且因直接計(jì)算坐標(biāo)的難度較大,通常采用漸近法計(jì)算坐標(biāo)。
2公路隧道相貫線計(jì)算過程
兩隧道的相貫線是一條空間曲線,其沒有固定的函數(shù)表達(dá)式,因此而不能直接計(jì)算。筆者以長河壩水電站場內(nèi)交通工程1#隧道與5-1隧道為例介紹相貫線的計(jì)算過程。1#、5-1隧道襯砌斷面見圖2、3。
圖2 1#隧道襯砌斷面圖
圖3 5-1隧道襯砌斷面圖
(1)假定1#隧道平交段有一點(diǎn)P1,其樁號(hào)為Kp1#,其到01的偏距為Lp,則根據(jù)1#公路平曲線要素計(jì)算出坐標(biāo)P(Xp,Yp),根據(jù)1#公路縱坡及豎曲線要素計(jì)算出高程Hp1(P點(diǎn)在小圓弧段按小圓弧計(jì)算,在大圓弧段按大圓弧計(jì)算)。
(2)根據(jù)5-1隧道平曲線要素計(jì)算P(Xp,Yp)對應(yīng)的5-1隧道樁號(hào)Kp5-1(首先判斷P點(diǎn)位置,在圓弧段按圓曲線計(jì)算,在緩和曲線段按緩和曲線計(jì)算),再根據(jù)5-1隧道縱坡及豎曲線要素計(jì)算P點(diǎn)高程Hp2。
(3)如果Hp1=Hp2,則該P(yáng)點(diǎn)就是相貫線上的點(diǎn),否則需調(diào)整P點(diǎn)在1#隧道的偏距Lp。重復(fù)計(jì)算,直至Hp1=Hp2。
(4)按一定的步長改變P點(diǎn)在1#隧道的樁號(hào),重復(fù)以上計(jì)算,直至平交段范圍結(jié)束。
3Excel VBA數(shù)據(jù)的輸入及用戶窗體的設(shè)計(jì)
相貫線計(jì)算時(shí)需要兩條公路的平曲線要素、兩條公路的縱坡及豎曲線要素及兩條公路的斷面數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)輸入量較大,若將其全部在用戶窗體中輸入比較繁瑣,我們采用的辦法是先在Excel工作薄中建立三個(gè)工作表(表1~3):第1個(gè)用于輸入兩條隧道的平曲線要素,第2個(gè)用于輸入兩條隧道的縱坡及豎曲線要素,第3個(gè)用于顯示相貫線的計(jì)算數(shù)據(jù)。
鑒于表中只輸入了隧道的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),考慮到程序的通用性,我們又設(shè)計(jì)了一個(gè)用戶窗體,用于輸入斷面參數(shù)、計(jì)算步長、支洞和主洞的相互關(guān)系等內(nèi)容,用戶窗體見圖4。
表1 1#公路隧道平曲線要素表
4用戶窗體過程代碼編寫思路
(1)讀取Excel表中兩條公路隧洞的設(shè)計(jì)要素。
(2)讀取用戶窗體中公路隧洞斷面的設(shè)計(jì)參數(shù)及兩條隧洞的相關(guān)信息。
(3)根據(jù)用戶窗體中設(shè)定的計(jì)算要求迭代計(jì)算,將計(jì)算結(jié)果填入Excel表中。
因代碼篇幅較長,筆者在文中略去了窗體代碼。
5程序使用說明
(1)在Excel中先建3個(gè)工作表,將sheet1命名為“平曲線表”,將sheet2命名為“豎曲線表”,
表2 1#公路縱坡及豎曲線表
表3 相貫線坐標(biāo)及隧道樁號(hào)表
圖4 用戶窗體圖
將sheet3命名為“相貫線坐標(biāo)表”,這樣和代碼中同名,否則程序運(yùn)行要出錯(cuò)。
(2)在平曲線表和豎曲線表中填寫公路曲線參數(shù),平曲線表JDn-1到JDn+1應(yīng)包含平交段,同樣,豎曲線表中的參數(shù)應(yīng)包含平交段。
(3)運(yùn)行用戶窗體,在文本框中輸入?yún)?shù),點(diǎn)擊“開始計(jì)算”后計(jì)算結(jié)果自動(dòng)填寫到相貫線坐標(biāo)表,運(yùn)行時(shí)間大約為3~8 s,中間不要點(diǎn)擊鼠標(biāo),計(jì)算結(jié)束后點(diǎn)擊“退出窗體”退出。
6結(jié)語
利用Excel VBA計(jì)算公路隧道相貫線程序是基于Excel平臺(tái)編寫的,其計(jì)算速度快,程序運(yùn)行結(jié)束后同時(shí)可顯示主洞和支洞的樁號(hào)與高程,便于檢查計(jì)算結(jié)果。將計(jì)算坐標(biāo)復(fù)制到CAD繪制相應(yīng)的線后即能看到相貫線的形狀,工作中使用較為方便。鑒于篇幅原因,文中未給出用戶窗體中文本框的屬性,其可以結(jié)合過程代碼查看;另外,計(jì)算支洞樁號(hào)的允許誤差取值范圍為0.002 m,使用時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況在代碼中修改,修改后不會(huì)對整個(gè)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生較大影響。
參考文獻(xiàn):
[1]顧孝烈,鮑峰,程效軍.測量學(xué)[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2006.
[12]何非,葉萃娟.Excel VBA高效辦公從入門到精通[M].北京:中國青年出版社,2006.
收稿日期:2016-04-06
中圖分類號(hào):TV221;[TU997];TU19
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
文章編號(hào):1001-2184(2016)03-0061-03
作者簡介:
張恩權(quán)(1963-),男,甘肅秦安人,工程師,從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作;
龍國(1962-),男,四川安岳人,高級(jí)工程師,從事水利水電工程監(jiān)理技術(shù)與管理工作.
(責(zé)任編輯:李燕輝)