溢流坝剖面设计软件开发.docx

1、溢流坝剖面设计软件开发张纯永，辛全才(西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌712100)摘要：根据溢流坝剖面设计的基本理论和设计原则，以SL319-2005混凝土重力坝设计规范为依据，以VisualBasic6.0开发平台，仿照软件工程的方法，设计开发出了一款可视化的溢流坝剖面设计软件。该软件界面清楚、操作方便，能够快速准确地完成溢流坝的剖面设计，并能在AutoCAD中绘出其剖面图，还可将计算结果输出到Excel表格中。工程实例表明，软件性能稳定、安全可靠，具有实用价值。关键词：溢流坝；VisualBasic；软件；开发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中图分类号：TV652.1文献标识码：A文章编号：0559-9342(2011)08-0046-03溢流坝剖面设计的原则泄流能力大；水流平便于施工等。影响剖面0引言重力坝山由于其结构简单、施工方便、运行可靠，而成为当前坝工设计和建设中广泛采用或作为方案比较的重要坝型之一。溢流坝属于重力坝的一种类型，采用溢流坝来解决泄洪问题是极其常见的。在溢流坝剖面设计中，由于其曲面

5、较多，荷载及应力计算较困难，导致设计者的工作效率大大降低。为此，以SL3192005混凝土重力坝设计规范（以下简称“规范”）为依据，以VisualBasic6.0为开发平台，采用材料力学的计算方法，设计开发了一款溢流坝剖面设计软件，为溢流坝剖面设计提供一个有效的工具。1溢流坝剖面设计理论1.1溢流坝剖面设计按照重力坝设计规范,是：有较高的流量系数，顺；体形简单，造价低，设计的因素很多，如荷载、地基条件、运用要求、施工条件等。设计时需要综合考虑上述因素，进行方案比较，从中选出最优方案。溢流坝的基本断面为梯形，再根据水流情况修改为实用断面。顶部为堰面曲线，中间为直线段，底部用反弧曲线与护坦或鼻坎连

6、接。由于WES坝面曲线的流量系数较大且剖面较瘦，工程量较省，坝面曲线可用方程控制，因而得到了广泛的采用。堰顶上游段曲线有圆弧、椭圆等形式，但从施工放样考虑，多采用椭圆形式；堰顶下游面曲线采用帮曲线，其方程按规范选取。1.2溢流坝荷载的计算计算的荷载主要有坝体自重、上下游静水压力（包括水平向和铅直向）、扬压力、泥沙压力（包括水平向和铅直向），当水流流经溢流坝坝面时，由于收稿日期：2010-11-15作者简介：张纯永（1985）,男，河南周口人，硕士研究生，主要研究方向为水利水电工程；辛全才（通讯作者）.流向的改变，还需考虑动水压力。就工程的一般情况而言，不考虑冰压力和温度荷载扬压力计算考虑坝底设

7、置防渗帷幕和排水孔时的情况。1.3溢流坝的稳定与应力分析本文开发的软件主要采用规范推荐的抗剪强度公式和抗剪断强度公式进行抗滑稳定分析计算。采用材料力学方法对坝体应力进行分析。2溢流坝剖面设计软件开发2.1总体设计采用MicrosoftVisualBasic6.0企业版制作软件系统的人机界面、数据输入和输出、溢流坝剖面验算工况选择和计算以及结果保存等珀。数据保存的结果为文本文件和excel表格文件，图形保存为cad格式的文件。软件内的部分示意图用AutoCAD绘制。本软件主要以实现四大功能为目标，即各种不同工况对应的剖面设计、剖面验算、计算结果输出及剖面图形输出。整个软件的结构如图1所示。数据输

8、出数据输出基本组合工况计算软件初始界面参数输入界面坝底宽坝底宽坝体抗滑稳定系数坝底应力坝体剖面图图1溢流坝剖面设计软件结构2.2详细设计为方便用户使用，软件未设密码，用户只需用鼠标点击“进入”按钮即可进入软件主界面。2.2.1参数输入界面设计参数输入包括水位、坝体参数、泥沙参数和计算参数输入四部分。水位模块需输入的参数包括正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位以及相应的下游水位；坝体参数模块需输入的参数包括堰顶高程、坝底高程、上下游坝坡坡度、上游折坡点高程、椭圆长半轴及短半轴系数、鼻坎高程及鼻坎挑角等；泥沙参数模块需输入的参数包括坝前淤沙高程、淤沙内摩擦角及淤沙浮容重；计算参数包括坝底排水孔中心线

9、到上游坝面的距离、坝体混凝土与坝基接触面的抗乾及抗剪断摩擦系数、坝体混凝土与坝基接触面的抗乾断凝聚力等。水位模块需输入的参数如图2所示。软件还在最后一个部分画出了拟定的溢流坝基本剖面图。用户在使用时，只需点击各个部分的顶端即可在各个模块间进行切换。当用户把参数全部输入完之后，点击“确定”按钮即可进入计算和结果输出界面。2.2.2计算和输出界面设计该界面可以分别计算正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位三种工况下的荷载，进行抗滑稳定和应力分析，并在文本框中显示计算结果。若用户输入数据有误，Msgbox函数将会给与错误提示。另外，本软件还可将计算结果输出到Excel表格中，将坝体剖面图直接绘制到Aut

10、oCAD中，并对其剖面进行标注。3溢流坝剖面设计软件计算过程简介某工程等级为三级，主要水工建筑物为3级，正常蓄水位为179.0m,相应的下游水位为141.0m；设汁洪水位为181.0m,相应的下游水位为142.0m；校核洪水位为184.0m,相应的下游水位为144.0mo溢流坝堰顶高程171.5m,溢流坝段设在河床中间，其左右均为非溢流坝，清基后坝基最低点商程为136.0m；地基为花岗岩，抗剪摩擦系数为0.65；坝前淤沙高程为150m,泥沙浮容重为8.0kN/m泥沙内摩擦角为18%当用户点击“登录”按钮进入软件主界面后，按照软件的提示输入所需要的各种参数，点击“确定”按钮进入计算界面。点击各种

11、工况计算按钮便可进行计算，其部分计算结果如图3所示。校核洪水位工况下坝底抗滑稳定安全系数软件计算结果为1.0853,人工计算结果为1.08；应力计算结果一致。表明该软件计算结果准确、可靠。当用户需要将计算结果输出打印时，点击“数据输出到excel”按钮，即可将数据数据输出到excel表格中，如图4所示。图3计算结果图4数据输出到excel表格用户还可将所计算的溢流坝剖面图绘制在CAD中，只需点击“图形输出到CAD”按钮，即可在CAD中绘制坝体剖面图（见图5）,大大提高了设计者的工作效率。如计算结果不满足要求，用户可重新输入数据，再次计算。4结论根据溢流坝设计的基本理论和基本原则，采用图5绘制溢

12、流坝剖面VisualBasic6.0可视化编程工具开发出了一款可视化的溢流坝剖面设计软件。该软件可在三种独立工况下，进行溢流坝剖面的设计，并对其剖面进行稳定验算，还可将其计算结果输出到Excel表格中，在CAD中绘制其剖面图；其界面清楚、操作方便，经实际工程应用，表明其性能稳定、安全可靠，可大大减少设计者的工作量，具有较大的实际应用价值。参考文献：1 潘家铮.重力坝设计M.北京：水利电力出版社，1987.2 SL3192005混凝土重力坝设计规范S.3 华东水利学院.水工设计手册M.北京：水利水电出版社，1987.4 林继墉.水工建筑物（第四版）M.北京：水利水电出版社，2006.5 李书琴.程序设计教程M.西安：西北大学出版社，2005.6 张晋西.VisualBasic与AutoCAD二次开发M.北京：清华大学出版社，2002.（责任编辑焦雪梅）广告目次中国水电工程顾问集团公司封面成都安特力建筑工程有限公司封二郑州机械研究所前插1上海华测导航技术有限公司前插2航天科工惯性技术有限公司前插3北京华科同安监控技术有限公司前插4、5北京奥技异电气技术研究所前插6基康仪器（北京）有限公司前插7柳州欧维姆机械股份有限公司前插8南京科明自动化设备有限公司前插9杭州国电大坝安全工程有限公司前插10挪曼尔特（上海）贸易