溢流壩剖面設(shè)計軟件開發(fā).docx

1、溢流壩剖面設(shè)計軟件開發(fā)張純永，辛全才(西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，陜西楊凌712100)摘要：根據(jù)溢流壩剖面設(shè)計的基本理論和設(shè)計原則，以SL319-2005混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范為依據(jù)，以VisualBasic6.0開發(fā)平臺，仿照軟件工程的方法，設(shè)計開發(fā)出了一款可視化的溢流壩剖面設(shè)計軟件。該軟件界面清楚、操作方便，能夠快速準(zhǔn)確地完成溢流壩的剖面設(shè)計，并能在AutoCAD中繪出其剖面圖，還可將計算結(jié)果輸出到Excel表格中。工程實例表明，軟件性能穩(wěn)定、安全可靠，具有實用價值。關(guān)鍵詞：溢流壩；VisualBasic；軟件；開發(fā)DevelopmentofDesignSoftwareforthe

2、ProfileofOverflowDamZhangChunyong,XinQuancai(CollegeofWaterConservancyandArchitecturalEngineering,NorthwestA&FUniversity,Yangling712100,Shaanxi,China)Abstract:Accordingtothebasictheoriesandprinciplesfortheprofiledesignofoverflowdam,andtakingConcreteGravityDamDesignStandard(SL319-2005)asthebasisa

3、ndVisualBasic6.0asthedevelopmentplatform,thesoftwarefbrdesigningtheprofileofoverflowdamwasdeveloped.Thesoftwarehasaclearinterfaceandisconvenienttooperate.ItcanquicklyandaccuratelycompletetheprofiledesignofoverflowdamanddrawitsprofileinAutoCAD.ThecalculatedresultscanalsobeexportedtoExcelspreadsheet.T

4、heapplicationshowsthatthesoftwareisstable,reliableandpractical.KeyWords：overflowdam;VisualBasic;software;development中圖分類號：TV652.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：0559-9342(2011)08-0046-03溢流壩剖面設(shè)計的原則泄流能力大；水流平便于施工等。影響剖面0引言重力壩山由于其結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、運(yùn)行可靠，而成為當(dāng)前壩工設(shè)計和建設(shè)中廣泛采用或作為方案比較的重要壩型之一。溢流壩屬于重力壩的一種類型，采用溢流壩來解決泄洪問題是極其常見的。在溢流壩剖面設(shè)計中，由于其曲面

5、較多，荷載及應(yīng)力計算較困難，導(dǎo)致設(shè)計者的工作效率大大降低。為此，以SL3192005混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范（以下簡稱“規(guī)范”）為依據(jù)，以VisualBasic6.0為開發(fā)平臺，采用材料力學(xué)的計算方法，設(shè)計開發(fā)了一款溢流壩剖面設(shè)計軟件，為溢流壩剖面設(shè)計提供一個有效的工具。1溢流壩剖面設(shè)計理論1.1溢流壩剖面設(shè)計按照重力壩設(shè)計規(guī)范,是：有較高的流量系數(shù)，順；體形簡單，造價低，設(shè)計的因素很多，如荷載、地基條件、運(yùn)用要求、施工條件等。設(shè)計時需要綜合考慮上述因素，進(jìn)行方案比較，從中選出最優(yōu)方案。溢流壩的基本斷面為梯形，再根據(jù)水流情況修改為實用斷面。頂部為堰面曲線，中間為直線段，底部用反弧曲線與護(hù)坦或鼻坎連

6、接。由于WES壩面曲線的流量系數(shù)較大且剖面較瘦，工程量較省，壩面曲線可用方程控制，因而得到了廣泛的采用。堰頂上游段曲線有圓弧、橢圓等形式，但從施工放樣考慮，多采用橢圓形式；堰頂下游面曲線采用幫曲線，其方程按規(guī)范選取。1.2溢流壩荷載的計算計算的荷載主要有壩體自重、上下游靜水壓力（包括水平向和鉛直向）、揚(yáng)壓力、泥沙壓力（包括水平向和鉛直向），當(dāng)水流流經(jīng)溢流壩壩面時，由于收稿日期：2010-11-15作者簡介：張純永（1985）,男，河南周口人，碩士研究生，主要研究方向為水利水電工程；辛全才（通訊作者）.流向的改變，還需考慮動水壓力。就工程的一般情況而言，不考慮冰壓力和溫度荷載揚(yáng)壓力計算考慮壩底設(shè)

7、置防滲帷幕和排水孔時的情況。1.3溢流壩的穩(wěn)定與應(yīng)力分析本文開發(fā)的軟件主要采用規(guī)范推薦的抗剪強(qiáng)度公式和抗剪斷強(qiáng)度公式進(jìn)行抗滑穩(wěn)定分析計算。采用材料力學(xué)方法對壩體應(yīng)力進(jìn)行分析。2溢流壩剖面設(shè)計軟件開發(fā)2.1總體設(shè)計采用MicrosoftVisualBasic6.0企業(yè)版制作軟件系統(tǒng)的人機(jī)界面、數(shù)據(jù)輸入和輸出、溢流壩剖面驗算工況選擇和計算以及結(jié)果保存等珀。數(shù)據(jù)保存的結(jié)果為文本文件和excel表格文件，圖形保存為cad格式的文件。軟件內(nèi)的部分示意圖用AutoCAD繪制。本軟件主要以實現(xiàn)四大功能為目標(biāo)，即各種不同工況對應(yīng)的剖面設(shè)計、剖面驗算、計算結(jié)果輸出及剖面圖形輸出。整個軟件的結(jié)構(gòu)如圖1所示。數(shù)據(jù)輸

8、出數(shù)據(jù)輸出基本組合工況計算軟件初始界面參數(shù)輸入界面壩底寬壩底寬壩體抗滑穩(wěn)定系數(shù)壩底應(yīng)力壩體剖面圖圖1溢流壩剖面設(shè)計軟件結(jié)構(gòu)2.2詳細(xì)設(shè)計為方便用戶使用，軟件未設(shè)密碼，用戶只需用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“進(jìn)入”按鈕即可進(jìn)入軟件主界面。2.2.1參數(shù)輸入界面設(shè)計參數(shù)輸入包括水位、壩體參數(shù)、泥沙參數(shù)和計算參數(shù)輸入四部分。水位模塊需輸入的參數(shù)包括正常蓄水位、設(shè)計洪水位、校核洪水位以及相應(yīng)的下游水位；壩體參數(shù)模塊需輸入的參數(shù)包括堰頂高程、壩底高程、上下游壩坡坡度、上游折坡點(diǎn)高程、橢圓長半軸及短半軸系數(shù)、鼻坎高程及鼻坎挑角等；泥沙參數(shù)模塊需輸入的參數(shù)包括壩前淤沙高程、淤沙內(nèi)摩擦角及淤沙浮容重；計算參數(shù)包括壩底排水孔中心線

9、到上游壩面的距離、壩體混凝土與壩基接觸面的抗乾及抗剪斷摩擦系數(shù)、壩體混凝土與壩基接觸面的抗乾斷凝聚力等。水位模塊需輸入的參數(shù)如圖2所示。軟件還在最后一個部分畫出了擬定的溢流壩基本剖面圖。用戶在使用時，只需點(diǎn)擊各個部分的頂端即可在各個模塊間進(jìn)行切換。當(dāng)用戶把參數(shù)全部輸入完之后，點(diǎn)擊“確定”按鈕即可進(jìn)入計算和結(jié)果輸出界面。2.2.2計算和輸出界面設(shè)計該界面可以分別計算正常蓄水位、設(shè)計洪水位和校核洪水位三種工況下的荷載，進(jìn)行抗滑穩(wěn)定和應(yīng)力分析，并在文本框中顯示計算結(jié)果。若用戶輸入數(shù)據(jù)有誤，Msgbox函數(shù)將會給與錯誤提示。另外，本軟件還可將計算結(jié)果輸出到Excel表格中，將壩體剖面圖直接繪制到Aut

10、oCAD中，并對其剖面進(jìn)行標(biāo)注。3溢流壩剖面設(shè)計軟件計算過程簡介某工程等級為三級，主要水工建筑物為3級，正常蓄水位為179.0m,相應(yīng)的下游水位為141.0m；設(shè)汁洪水位為181.0m,相應(yīng)的下游水位為142.0m；校核洪水位為184.0m,相應(yīng)的下游水位為144.0mo溢流壩堰頂高程171.5m,溢流壩段設(shè)在河床中間，其左右均為非溢流壩，清基后壩基最低點(diǎn)商程為136.0m；地基為花崗巖，抗剪摩擦系數(shù)為0.65；壩前淤沙高程為150m,泥沙浮容重為8.0kN/m泥沙內(nèi)摩擦角為18%當(dāng)用戶點(diǎn)擊“登錄”按鈕進(jìn)入軟件主界面后，按照軟件的提示輸入所需要的各種參數(shù)，點(diǎn)擊“確定”按鈕進(jìn)入計算界面。點(diǎn)擊各種

11、工況計算按鈕便可進(jìn)行計算，其部分計算結(jié)果如圖3所示。校核洪水位工況下壩底抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)軟件計算結(jié)果為1.0853,人工計算結(jié)果為1.08；應(yīng)力計算結(jié)果一致。表明該軟件計算結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。當(dāng)用戶需要將計算結(jié)果輸出打印時，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)輸出到excel”按鈕，即可將數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸出到excel表格中，如圖4所示。圖3計算結(jié)果圖4數(shù)據(jù)輸出到excel表格用戶還可將所計算的溢流壩剖面圖繪制在CAD中，只需點(diǎn)擊“圖形輸出到CAD”按鈕，即可在CAD中繪制壩體剖面圖（見圖5）,大大提高了設(shè)計者的工作效率。如計算結(jié)果不滿足要求，用戶可重新輸入數(shù)據(jù)，再次計算。4結(jié)論根據(jù)溢流壩設(shè)計的基本理論和基本原則，采用圖5繪制溢

12、流壩剖面VisualBasic6.0可視化編程工具開發(fā)出了一款可視化的溢流壩剖面設(shè)計軟件。該軟件可在三種獨(dú)立工況下，進(jìn)行溢流壩剖面的設(shè)計，并對其剖面進(jìn)行穩(wěn)定驗算，還可將其計算結(jié)果輸出到Excel表格中，在CAD中繪制其剖面圖；其界面清楚、操作方便，經(jīng)實際工程應(yīng)用，表明其性能穩(wěn)定、安全可靠，可大大減少設(shè)計者的工作量，具有較大的實際應(yīng)用價值。參考文獻(xiàn)：1 潘家錚.重力壩設(shè)計M.北京：水利電力出版社，1987.2 SL3192005混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范S.3 華東水利學(xué)院.水工設(shè)計手冊M.北京：水利水電出版社，1987.4 林繼墉.水工建筑物（第四版）M.北京：水利水電出版社，2006.5 李書琴.程序設(shè)計教程M.西安：西北大學(xué)出版社，2005.6 張晉西.VisualBasic與AutoCAD二次開發(fā)M.北京：清華大學(xué)出版社，2002.（責(zé)任編輯焦雪梅）廣告目次中國水電工程顧問集團(tuán)公司封面成都安特力建筑工程有限公司封二鄭州機(jī)械研究所前插1上海華測導(dǎo)航技術(shù)有限公司前插2航天科工慣性技術(shù)有限公司前插3北京華科同安監(jiān)控技術(shù)有限公司前插4、5北京奧技異電氣技術(shù)研究所前插6基康儀器（北京）有限公司前插7柳州歐維姆機(jī)械股份有限公司前插8南京科明自動化設(shè)備有限公司前插9杭州國電大壩安全工程有限公司前插10挪曼爾特（上海）貿(mào)易