总图运输详图设计系统软件的开发和应用.pdf

第 2 2卷第 2期 2 0 0 1 年 2月 电力建设 E l e c t ric P o we r Co n s t r u c t i o n v0 【2 2 N0 2 b 2 0 01 49 新技术增长点 总图运输详 图设计 系统软件的开发和应用 武一琦 ， 吴宜凤 ， 张云龙 1东北 电力设计院 ， 吉林省长春市 ． 1 3 Y 2 1 ． 2吉林建筑工程学院 ， 长春 市 ， 1 3 Y 2 1 [ 摘要】 采 用 M i c r o s o f t V i s u a l B r, i e 6 0和 F o r t r a n P o w e r ／ a t io n 4 ． 0 语 言开发 的“ 总图运输详 图设计系统 ” 软件 ， 实现 了计 算 、 绘 图一体化 ， 可直接输 出完整 的计算书和施工 图及进行工程量 统计 。该 系统彻底解 决了总图运输专 业设计 人员在 沟 隧 道 、 挡土墙 、 道路 、 围墙 栅 及大 门等 的计算 与绘 图 ， 可以极大地提 高工作效率 和设 计质 量 ， 是总图运 输专业 设计人员理想 的设计工具 。 [ 美键词 ] 总图运输沟遭挡土墙道 路详图设计 软件 中围分类号 T P 3 0 2 文献 标识 码 A文章编 号 1 0 O O一7 2 2 9 2 0 0 1 0 2 0 0 4 9 0 3 De v e l o p me n t a n d Ap p fic a fi o n o f De s i g n S y s t e m S o f t wa r e f o r Ge n e r a l Di a g r a m Tr an s p o r t a t i o n De t a i l e d Dr a wi n g W u Yi q i ， W u Yi f e ， Zh a n g yu n l o n g 1 N o 咄 一e a s t 0d I Ie P b w 盯 D e i g aI n s ti l x t ， g c h 吼 ． J m豇 g ． 1 姗1 ； 2 J m丑 g A I c 恤 目 i n gC o l l e ． g ， a’ a 工 h ll l L ． 1 0 6 2 1 1 [ Ke y w o r d ] g e v r a l d i a g r a m t r a n s p o r ta ti o n ； c h m a n e l ； r e t a i n i n g w a l l ； r o a d ； d e nd e d d r a w i n g d e s i g n s o f twa r e 总图运输专业施工 图设计阶段的详图设计 ， 是 集计算 、 绘图于一体的繁琐 、 复杂的综合性工作 。以 往总图专业设计人员在沟道 、 挡土墙 以及道路 等详 图的常规设计 中， 一般套用国家标准图集或采用典 型设计 ， 其采用 的数据都是在一定的范围内选取的 ， 不可能与所设计的构筑物的实际状况完全相符 ， 这 势必造成选小 了不安全 ， 选大 了则浪费的现象 。另 外 ， 在国外 工程设计 中， 业 主工程师要求 中方的淘 道 、 挡土墙 以及道路的详 图设计图纸必须附有计算 书， 如果对每一项构筑物都进行计算， 则其手工计算 不仅繁锁、 工作 量大 ， 而且 出错机率高， 一旦某个环 节有误都将导致整个计算前功尽弃。因此 ， 总图运 输专业迫切需要功能齐全 、 覆盖面广的能够进行详 图设计的软件 ， 以解决淘 隧 道设计、 挡土墙设计 、 道路设计、 围墙 栅 及大 门设计 的计算与绘图。但 目前国内总图运输专业 尚无此类软件。 东北电力设计 院与吉林 建筑工程学 院合作， 充 分发挥各自优势 ， 采用 M i c r o s o f t Ⅵa l B a s l e 和F o r t r a n 语 言 ， 联合开发了“ 总图运输详图设计系统” 。 在总 图运输专业施工 图详 图设计中 ， 该系统得到 了很好 的运用 ， 特别是在淘道 、 挡土墙及道路 的计算 中， 极 大地提高了计算效率和准确性。 1 软件的运 行环境及数学物理模 型 I ． I 运 行环 境 硬件环境 5 8 6以上微机 ， 3 2 MB以上 内存 ， 2 0 0 MB以上硬盘剩余空间。 软件环境 Wi n d o w s 9 x ， A u C A D R 1 4 ． 0 1 ． 2 软件 的数 学物 理模型 1 ． 2 ． 1 沟道 该系统采用平面杆系有限元法进行沟道的变形 和内力计算 。地基对淘道底板的作用按文克尔地 基 考虑 ， 计算时用弹簧进行模拟。钢筋混凝 土沟道分 为封闭式和盖板式 2类 ， 每一类又分单孔和双孔 2 种情况。对于封闭式沟道， 杆件结点按 固接考虑 ； 对 于盖板式沟道 ， 盖板与立壁之间按铰接考虑 ， 其余结 点按 固接考 虑。为 了便于 编制 计算 程序 ， 铰 接处 按 3 个 自由度考 虑 ， 使得单 刚的阶数一致 。 为了保 收稿日期 2 0 0 0 1 1 0 6 作者俺舟 武一琦 1 9 5 8 一 ， 男 ． 长春市人， 教授级高级工程师 、 现任设计总工程师 维普资讯 5 0 电 力 建设 第 2 2 卷 证铰接处的弯矩 为 0 ， 将两端 固接的单刚再右乘一 个变换矩阵[ C] 。这样就可得到铰接单元的刚度矩 阵。单孔沟道划分成 4 o个单元 ， 双孔淘道划分成 6 6 个单元。 在计算 淘道 内力时， 考虑 了一 般地 段、 公路地 段 、 铁路地段和特殊地段等 4类荷载作用情况。对 于一般地段 ， 设计荷载为 1 0 k N ／ 的均 布荷载 ； 对 于公路地段 ， 设计 荷载可选择 汽车超 一2 0级挂车 一 1 2 0 、 汽车 一2 0组挂车 一1 0 0 、 汽车 一1 5级挂车 一8 O 、 汽车 一1 O级履带 一5 0 ； 对于铁路地段 ， 设计荷载为中 一 活载； 对于特殊地段设计荷载为均布荷载 集 中 力。对于地震区的沟道考虑了地震荷载 。 对于汽车、 火车等移动性的活载 ， 为了求得准确 的最大和最小内力， 采用动态规划法进行活载 内力 计算 ， 使计算精度得到很大提高。按照 中国现行规 范进行配筋、 强度计算和变形及裂缝验算 。 1 ． 2 ． 2 挡 土墙 重力式挡土墙的土压力采用库仑理论计算 。轻 型挡土墙的土压力采用朗金理论计算。本程序按现 行公路和铁路规范对重力式挡土墙和钢筋混凝土轻 型挡土墙进行土压 力、 内力计 算、 稳定验算 、 偏心距 验算、 基底应力验算、 配筋计算 、 截面强度 验算和裂 缝 验算 。 1 ． 2 ． 3 道路 本程序采用弹性多层体系理论计算沥青路面的 位移和应力， 路面层 数不受 限制。按现行公路沥青 路面设计规范对沥青路面进行弯沉和应力计算 、 弯 沉和层底弯拉应力验算。按公路水泥混凝土路面设 计规范对水泥混凝土路面进行应力计算 、 层 底弯拉 应力验算。 沥青路 面设计 以双轮组单轴 载 1 0 0 k N为标准 轴载 当计算弯沉和沥青面层层 底拉应力时 ， 凡大 于 2 5 k N的各级轴 载的作用次数 ， 均换算成标准轴 载的当量作用次数。当计算半刚性基层层底拉应力 时 ， 凡大于 5 O k N的各级轴载 的作用次数， 均换算成 标准轴载的当量作用次数。 水泥混凝 土路 面设计 以单轴载 1 0 0 k N为标准 轴载。凡单轴大于 4 0 k N或双轴大于 8 O k N的各级 轴载的作用次数 ， 均换算 成标准轴载的当量作用 次 数 。 2 软件的主要功能及特点 2 ． 1 主 要功 能 1 沟遭 的内力计算 、 配筋和截 面强度验算 及 绘制施工 图； 2 重力式挡土墙 的内力计算 和截面强度验算 及 绘制施 工 图 ； 3 钢筋混凝土轻型挡土墙 的内力计算、 配筋 和截面强度验算及绘制施工图； 4 沟道、 钢筋混凝土轻 型挡 土墙 的钢 筋明细 计算及工程量统计 ； 5 沥青 柔性 和水泥混凝土 刚性 路面结构 层设计计算与绘图； 6 绘制道路标准横断面及交叉路 口分幅图； 7 绘制沟道、 道路 、 建筑物平面布置图 8 绘制 围墙 栅 及大门施工图。 2 ． 2 主要 特点 软件程 序设 计选 用 当今 广泛 使用 的 M i c r o s o f t V i s u a l B a s i c 6． 0和 F o r t r a n P o w e r s t a t i o n 4 ． 0 语 言 ； 全 中 文界面． 数据 与图形绘制采用 “ 动态” 连接 ， 使用方 便。在淘道计算 中， 采用平面杆系有 限元法理论， 其 活载内力计 算采用动 态规划法 在 沥青 路面计算 中， 采用 弹性多层体系理论 ， 路面层数 不限。该系统 数学模型准确， 计算理论先进 ， 正确可靠 ， 计算精度 高． 运行速度快 ， 功能齐全， 覆盖面广 ， 可直接输出完 整的计算书和施工 图及进行 工程量统计 ， 实现 了计 算 、 绘图一体化， 为优化设计提供 了有效手段， 具有 很高的实用性和可靠性 。 2 ． 3安装 单击光盘根 目录下系统安装图标， 即可将系统 全部安装成功。 2． 4启 动 在 Wi n d o w s 9 x开始菜单中选择程序项 G L D 1 ． 0 项 ， 用鼠标单击该图标 即可启 动本 系统。针对不 同 的设计类型 ， 单击相应的按钮 ， 即可进入相应的设计 界 面 。 2 ． 5 数据 输入 本系统利用 窗 口菜单输入数据 ， 数据与 图形绘 制采用 “ 动态 ” 连 接 ， 即根 据用 户输 入 的数据 动 态显 示结构简图， 这不仅使数据输入非常直观 ， 而且大大 提高了数据输入 的准确性 ， 用户可随时监控输入数 据 的正确性。在沟道、 道路及建筑物平 面布置 图设 计时 ， 为了适应输入数据较多时的灵活性 ， 系统还提 供了文件式的数据输入方式。当用户漏输数据时， 在交互式输人数据的情况下 ， 系统将 自动给出提示 信息 。 2 ． 6 输 出结果 当所有界面上显 示的数据输入完毕后， 只要按 维普资讯 第 2期 总图运输详 图设计系统软件 的开发 和应用 5 l “ 确认” 按纽 ， 系统将 自动进行计算和绘图。当计算 结束后， 只要按“ 计算书” 按纽即可查看计算结果 ， 并 可直接输出和打印。每一次计算 的数据， 系统都 自 动传递给 A u t o C A D绘图系统 ， 只要按“ 绘图” 按纽 ， 即 可 自动绘制施工详图和计算钢筋明细及进行工程量 统计 。 3 软件的适用范 围 总图运输详图设计系统” 主要适用于各行业 总 图运 输设 计专 业 施 工 图设 计 阶段 厂 区地 下 淘 道 、 挡 土墙 、 道路 、 围墙 栅 及大门等详图设计的计算与绘 图 ， 同时也适用 于火力发 电厂输煤栈桥地下部分的 结构设计 ， 还可用于公路、 铁路、 市政等部门的箱涵、 刚架桥、 挡土墙 和道路的设计 。 4 软件 的应用 总图运输详图设计系统” 经黑龙江省电力设计 研究 院 、 中南 电力 设 计 院 、 华 北 电力 设 计 院、 华 东 电 力设计院、 广东省电力设计研究院、 河北省 电力设计 研究院、 辽宁省 电力勘测设计院、 山东电力工程咨询 院、 山西省 电力勘测设计 院、 福建省电力勘测 设计 院、 内蒙古电力勘测设计 院及东北 电力设计 院等 1 2 个设计单位在具体工程的沟道设计 、 挡土墙设计 、 道 路设计等项 目中的实际应用 ， 结果表 明 该系统完全 符台现行设计 规范及标准 ， 适应工程技术 人员的设 计习惯 ； 系统平 台先进， 用户界面友好 ； 计算 结果准 确、 运行可靠、 操 作简便 ； 功能齐全 ， 覆盖面广； 可 自 动生成规范的计算 书和施工 图及进行工程量统计 ， 实现了计算与绘 图一体 化， 且具有优 化设计功能。 该系统极大地提 高了设计效率 见 表 1 ， 缩短 了设 计周期， 彻底解决 了总图运输专业设计人员在沟道 、 挡土墙 、 道路等详图设计方面的计算与绘图， 是总图 运输专业设计人员理想的设计工具。 表 1 应 用软件 与常规设计 比较 5 结束语 “ 总图运输详图设计系统” 于 2 0 0 0年 9月 2 7日 通过了电力规划设计总院组织的鉴 定， 从而在全 国 电力设计系统进行了推广。根据中国电力信息 中心 出具的科技查新报告书证明 目前国 内在总图运输 设计学科方面 ， 尚无同类 软件 。该项成果填补 了国 内总图运输专业的空白， 达到 国内领先水平。 该 系统 的开发 完 成 ， 不 仅使 总 图 设 计 人 员从 繁 琐、 复杂的计算与绘图中解脱出来 ， 大大降低了劳动 强度， 而且显著地提高了设计计算精度和效率 ， 保证 了设计质量 ， 缩短了设计周期 ， 特别适应 当前市场经 济条件下建设周期短的要求 。同时也使输 出的计算 书规范化， 便于复核存档和供业 主确认 ， 更重要的是 使总图运输专业的设计成品做到更科学、 更台理 、 更 经济、 更安全 。诚然 ， 随着 总图运输详 图设计系统 ” 在实际工程中的推广和应用 ， 可能会发现一些不足 之处， 我们将根据用户使用的反馈意见 ， 及时地进行 修改、 补充和完善 ， 逐渐使“ 总图运输详 图设计 系统” 成为一个先进而完整的设计工具 ， 以便 在实际工程 中充分发挥其显著 的社会经济效益。 责任编辑 李汉才 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ }■ ■}■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ }■ } }■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ }■ }■ } } ■ } 2 0 0 0年度国家级优秀勘测设计 金奖项 目 1 ． 威海电厂二期工程 2 x 3 0万 k W 山东 电力 工程 咨询院 2 ． 邹县电厂三期工程 26 0万 k W 国家 电力公 司西北 电力设 计 院 3 ． 湛 江电厂 一 期 工 程 2 x 3 O万 k w 广 东 省 电力 设计研究 院 4 ． 外高桥电厂一期 工程 43 0万 k w 国 家电力公司华东电力设计院 5 ． 二滩至 自贡 1回 5 0 0 k V送 电工程 国家电 力 公司西南 电力 设计 院 6 ． 5 0 0 k V东善桥变电所工程 国家电力公司 华东电力设计院江苏省电力设计院 7 ． 5 0 0 k V大庆 至 哈南 输变 电工程 国家 电力 公 司东北 电力设计院 黑龙江电力勘测设计研究院 8 ． 水 E l 水电站工程设计 国家电力公司华东 勘测设计研究院 9 ． 贵州乌江东风水电工程设计 国家电力公 司贵阳勘测设计研究 院 国家电力公 司中南勘测设 计研究 院 维普资讯