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        Excel與Autocad 在小灣水電站雙曲拱壩砼澆筑工程量計算中的應(yīng)用

        2014-11-17 04:34:07蘇永東
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年33期
        關(guān)鍵詞:立體圖工程量

        摘 要:筆者通過雙曲拱壩的幾何特點,打破了傳統(tǒng)的方法,利用Excel編程和Autocad三維建模的強大功能,詳細介紹了小灣水電站雙曲拱壩工程量的計算方法,通過此方法解決了實際問題,提高了工作效率,供同行與讀者在實際工作中參考應(yīng)用。

        關(guān)鍵詞:Excel;Autocad;雙曲拱壩;立體圖;工程量

        1 工程概述

        小灣水電站位于云南省西部瀾滄江中游河段,系瀾滄江中下游河段規(guī)劃八個梯級電站中的第二級。小灣水電站是以發(fā)電為主,兼有防洪、灌溉和庫區(qū)水運等綜合效益的水利樞紐??値烊?51億立方米,有效庫容99億立方米,庫容系數(shù)0.26,屬不完全多年調(diào)節(jié)水庫。電站總裝機容量4200MW,年發(fā)電量189億千瓦·時。小灣地區(qū)的地震烈度主要受外圍與紅河斷裂、瀾滄江斷裂和南汀河斷裂有關(guān)的三個地震危險區(qū)地震的影響,其地震基本烈度為Ⅷ度,地面峰值加速度為0.308g。攔河大壩采用混凝土雙曲拱壩,最大壩高292m,為目前世界上擬建中的最高拱壩(見圖1)。泄洪消能建筑物由壩身5個開敞式表孔溢洪道、6個中孔泄水孔、2個放空底孔、左岸2條泄洪洞組成,壩后設(shè)水墊塘和二道壩。設(shè)計泄洪流量15666m3/s,校核泄洪流量20683m3/s,相應(yīng)下泄功率46000MW,泄洪消能問題突出,屬同類壩型當今世界之最。引水發(fā)電系統(tǒng)位于右岸,由豎井式進水口、埋藏式壓力管道、地下廠房、主變開關(guān)室、尾水調(diào)壓室和尾水隧洞等建筑物組成。壓力管道內(nèi)徑9.6m,地下廠房安裝6臺700MW混流式水輪發(fā)電機組,長326m,寬29.5m,最大高度65.5m。

        2 工程計量存在的問題

        小灣水電站主壩為平面拱圈按中心線等厚變化的拋物線型雙曲拱壩,其厚度在不同高程面上是不相同的,即使在同一高程面的不同點上,其厚度也是變化的。下面對小灣水電站做一下簡要概述,其最大壩高292m,壩頂中心線弧長892.79m,從右到左總共有43個壩段,左右岸參數(shù)不對稱,幾何形狀復(fù)雜,施工工序繁重多,其工程量的計量尤為主要,在施工過程中,不但要計算其各個壩段的月砼澆筑量,還要在工程完工后計算其總的砼量,再加上拱壩體內(nèi)有各種形式的廊道、預(yù)留孔洞及滿足各種功能的泄水建筑物,如(放空底孔、導流中孔等),由于各自功能的不同,其在壩體上的位置和體形各有差別,如果用傳統(tǒng)繪制斷面的方法,計算各個斷面的面積,計算其工程量,不但工程量大,其效率也低,而且個別地方有遺漏,不能獲取正確數(shù)據(jù)。

        3 工程計量實踐

        由于采用傳統(tǒng)的繪制斷面的方法計算工程量存在缺陷,為了提高工作效率,對工程計量結(jié)算提供可靠的計量依據(jù),我們采取了以下的新方法計算工程量。

        3.1 數(shù)學模型

        3.2 工程計量方法

        通過Excel進行數(shù)據(jù)預(yù)處理,利用Autocad軟件的強大功能繪制三維立體圖,再繪制出壩體附加的單元塊,利用Auto cad差集命令,減去壩體內(nèi)的實體(如廊道);利用Auto cad并集功能,加上壩體外的實體(如導流中孔的上、下游牛腿和上、下游貼角),再把三者合并為一個整體,沿壩段分縫線縱向切開,再對其實體進行水平剖切,對其有用部分求其體積,就可以分層、分段計算出其工程量。其具體操作方法如下所示:

        步驟1: 在Microsoft excel中編制程序,程序見表1,在(附表1)L2單元格中輸入所要計算截面高程,在V列和Y列中就能分別自動計算出右拱圈上、下游面的坐標值,然后把生成的上、游拱圈線的坐標分別進行“復(fù)制”。

        步驟2:在Auto cad中用命令或快捷鍵繪制多段線,在命令行中輸入命令后,彈右鍵"粘貼"數(shù)據(jù),即可自動生成在此高程面上的上、下游拱圈線,再用同樣的方法繪制另一鄰近高程面上的拱圈線,可以一次繪制多條,其高程方向上的間距為5~10米。

        步驟3:把上下游結(jié)構(gòu)線與橫縫線組合成一個閉合的平面圖形,或者用“PEDIT”命令進行連接,使同一高程面上的線閉合,在屬性中修改標高,通過“放樣”功能,繪制出兩相鄰高程面的立體圖。

        步驟4:沿分縫線把生成的立體圖縱向進行“剖切”就可以得到各壩段的立體圖。然后按設(shè)計坐標繪制壩體附加單元(牛腿、貼角、廊道等),重復(fù)上述的操作,最后組合成一個整體,就可以計算出壩體工程量。在進行以上的操作時,可以繪制多個平切面,進行一次放樣,最好分別建立圖層,不同部位分層繪制,編輯較方便,其部分立體圖效果展示如(圖2、圖3、圖4、圖5)所示。

        另外,還有一部分工程量沒有計入,那就是從基巖面至壩段成型(上、下、左、右結(jié)構(gòu)線全部出來)這段工程量,這些工程量,通過外業(yè)采集地形數(shù)據(jù),把數(shù)據(jù)從儀器儲存卡傳輸?shù)接嬎銠C,在電子表格中,編輯完成后,另存為“文件名.DAT”格式的文件,用“南方CASS”軟件展點、勾出等高線,用先出現(xiàn)的橫縫線,組合成閉合的圖形,求其面積,計算其這段的方量,一壩段的所有工程量就全部計算完成了。

        表1 Excel編程數(shù)據(jù)計算表

        4 結(jié)束語

        筆者在小灣水電站工程建設(shè)中應(yīng)用Excel和Autocad三維建模方法計算工程量,解決了工程量計算中存在的問題,此方法能不但提高了工程計量的準確度,而且質(zhì)量檢查和應(yīng)用極為方便,可以對計量范圍內(nèi)的任何部位,按不同的計量深度要求,做出準確,快速的結(jié)果,大大提高工作效率。通過實踐證明此方法是成功可靠的,具有經(jīng)濟性和實用性,在同類工程建設(shè)中具有推廣價值。

        作者簡介:蘇永東(1970,4-),男,甘肅永靖人,工程師,長期從事水利水電施工測量工作。工作單位:中國水利水電第四工程局有限公司。

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