水文缆道设计软件的开发应用

张建萍，厉明排，张 佳

（黄委山东水文水资源局，山东 济南 250100）

水文缆道设计软件的开发应用

张建萍，厉明排，张 佳

（黄委山东水文水资源局，山东 济南 250100）

笔者根据多年水文缆道设计经验，依据相关理论及相关规范，开发了水文缆道设计计算程序。实践证明，该程序使用方便、计算准确、效率高，其使用改变了水文缆道受力结构的传统设计计算方法，是对水文缆道系统的有益探索，推荐与同行交流探讨。

水文缆道;受力结构;软件开发

1 问题提出

水文缆道是目前使用最广泛的水文测验设施，根据其悬吊设备不同分为铅鱼缆道、吊箱缆道、吊船缆道等型式，缆道结构包括支架、缆索、循环控制系统、基础、地锚等部分。针对水文缆道设计计算数据重复利用率高、计算项目单元多、分析判断多及查表求数多的特点，程序开发采用模块化设计，保证参数输入的唯一性;设计了数据查表功能，对需要查表的数据进行分析判断自动查表求数。为提高程序运行效率、减少程序计算量，程序在运行时隐形调用Excel软件，将所有输入参数按照不同计算模块保存于Excel工作表中，充分利用Excel的强大计算功能，承担相当部分数据计算。成果输出时以 VB6.0程序为主导，调用 Excel、Word软件，联合完成技术设计报告的合成工作。

2 模块结构

程序预置了4个模板文件，包括1个Excel工作簿（存放参数输入、计算数据）和3个Word模板文档。在3个Word模板文档中设置了若干置换代码，在综合形成技术设计报告时以实际参数数值予以替换。

程序运行时需要若干全程变量，在通用模块中定义如下变量。

2.1 打开设计项目

（1）开始一个新项目设计时，程序将预置的Excel模板复制为设计项目参数模板。调用Excel软件打开的工作簿是［项目名称.xls］，该文件保存于程序安装目录下的［参数文件］文件夹中。

（2）打开一个原设计文件时，调用Excel软件直接打开设计文件的Excel工作簿。

2.2 基本情况、设计原则、基本资料输入

此3种数据以文字说明为主，因此程序设计时采用文本框输入，各自独立保存于一个顺序文本文件中（.txt）。

2.3 基本计算运行

基本计算包括8部分:主索受力计算（主索受力计算、校核计算、主索防震）、循环系统受力计算、钢塔支架受力计算、钢塔支架架头计算、钢塔支架架脚计算、灌注桩基础计算、灌注桩锚碇计算和支架尺寸计算。

基本计算各界面中所涉及的内容并不单纯是数据计算。在每个计算单元中，还要根据计算项目的需要输入各种必要参数数据或进行判断查表等。数据输入时，各数据框间的焦点转换，除用鼠标点击外，还可以用回车键（Enter）切换。

一般情况下，各界面中的【计算】菜单包含【保存】菜单的功能。【保存】菜单主要用于参数数据未能完整输入情况下的数据保存。

在模板数据文件中预置了程序运行中需要的查算表，程序运行时，根据已计算、输入参数对相关数据进行计算、查算和插补。

在不同的计算单元中，程序根据不同的计算项打开相应的Excel工作表，在【保存】、【计算】后将数据保存到工作表中。

数据计算后，程序根据需要对一些计算结果进行了验算，并给出验算、检查报告，以便给项目设计者提供设计信息，保证项目设计的安全可靠、经济合理。

2.4 设计成果输出

2.4.1 数据整理与Word链接

成果输出以前，各项设计参数已全部输入，并通过了计算检验。成果输出时，程序同时调用Excel、Word软件。Excel已在程序设计文件时打开，这里只需链接Word，并由Word打开相应报告模板。首先检查设计报告文件是否已经形成，若先前已经综合形成，则询问是否重新综合。综合或重新综合设计报告前，程序根据缆道型式复制报告模板。

模板复制完成，程序进行数据整理，即将设计报告中需要的数据整理保存到指定数据表中（数据整理），以备综合报告时提取。

数据整理完成，程序设置Word链接。

2.4.2 基本情况、设计原则、基本资料的合成

该部分数据合成比较简单，依次打开、读取文本数据，然后替换模板文件中的预置置换代码。

2.4.3 表格处理

技术设计报告中插入了12个计算表格，程序运行时将填写这些表格，并将多余的行删除。

程序中使用了一个Ppp函数，此函数的功能是将数据格式化。

2.4.4 保存文件，断开Word链接

2.4.5 结束程序运行

结束程序运行前，须断开与Excel的链接。

3 几点说明

3.1 安全系数的选用

（1）吊船缆道主索安全系数K≥2.5。

（2）吊箱缆道主索安全系数K≥3。

（3）两用缆道主索安全系数K≥2.5（依据吊船缆道）。

（4）循环索、吊箱索安全系数K≥3。

（5）钢筋混凝土结构按构件破坏时应力状态计算，钢结构按等按材料允许应力计算。

3.2 设计与校核荷载组合的选用

3.2.1 主材稳定性计算

支架主材受力计算时，对吊船、吊箱和两用缆道3种类型缆道的设计荷载组合和校核荷载组合均进行主材内力计算，然后比较2种组合情况下的支架各节主材内力的大小，选用大者进行主材稳定性计算。

3.2.2 腹材稳定性计算

支架腹材材受力计算时，对吊船、吊箱和两用缆道3种类型缆道的上部荷载（主要指主索、循环索）传给支架断面方向和水流方向的设计荷载和校核荷载进行比较，选用大者计算腹材内力和腹材稳定性。

3.2.3 基础灌注桩计算

（1）引用缆索传给基础的力时，先比较断面方向、水流方向设计荷载与校核荷载的大小，选大者计算。

（2）引用支架传给基础的风荷载时，根据支架内力计算选用的荷载组合选用相应的风荷载。

3.2.4 灌注桩锚碇计算

传给灌注桩锚碇的力是主索张力，锚碇计算程序启动时自动判断设计荷载和校核荷载组合情况下张力大小，选用大者计算。

3.3 设计水位与流速分布的计算

由于设计水位高低的不确定，在计算水流对基础承台、牛腿、桩柱的作用力时，程序根据给定的设计水位与承台顶、牛腿顶、桩顶高程，对设计水位与各高程的相对关系进行判断，然后自动计算不同情况下的流速分布。即:

（1）当设计水位低于等于承台顶高于牛腿顶高程时。

（2）当设计水位低于牛腿顶高 ）于桩顶高程时。

（3）当设计水位低于等于灌注桩桩顶高程时。

4 程序应用

水文缆道设计软件适用于吊船、吊箱、流速仪缆道和吊船、吊箱两用水文缆道的自立式钢塔支架、主索、吊船索、循环系统（循环索、吊箱索、水平运行绞车）、拉偏缆道系统受力计算及灌注桩基础、灌注桩锚碇受力及配筋计算。该软件开发后成功后，在山东黄河水文缆道设计中得到广泛应用，据统计，手工完成1处水文缆道设计计算一般需要1个月时间，利用该程序计算一般在5天左右就能完成，提高了工作效率和计算精度。

5 结语

该软件开发后成功运用在水文缆道设计计算中，明显提高了工作效率和计算精度，目前该程序的研发是对水文缆道系统的有益探索，其使用仍受一定的条件限制，如不能对整体式、分开式、联合式基础及方块地锚、山锚等型式的地锚受力进行计算，没有绘图功能等。所以，为使程序的适用范围更广、更科学，仍需要对程序进行完善。

［1］谷源泽，游立潜．水文渡河设施设计与维修［M］．黄河水利出版社，1998．

［2］SD121-84．水文缆道测验规范［S］．

［3］SL 622-2014．水文缆道设计规范［S］．

P335.2;TP392

B

1008-1305（2015）06-0008-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2015.06.004

张建萍（1961年—），女，高级经济师。