VBA在拱坝三维自动绘图程序中的应用

摘要：由于拱坝存在经济、合理和充分利用混凝土抗压强度，节约钢材等优点，在地质地形条件允许的前提下，应用越来越广泛，特别是双曲拱坝，受力条件好，而双曲拱坝计算工作量大，作为设计单位不可能提供很细致的诸如弧长、拱厚、面积、体积等坐标和参数，这就必须利用计算机语言编程进行计算，进行计算的计算机语言有很多种，而用集成在AutoCAD中的 VB程序编程实现自动绘制双曲拱坝具有数形结合、方便、直观等优点。

关键词：拱坝 程序 数形结合

一、VBA简介

1、VBA是AutoCAD Visual Basic for Application的简写，VBA 通过 AutoCAD ActiveX Automation 接口将消息发送到 AutoCAD。 AutoCAD VBA 允许 VBA 环境与 AutoCAD 同时运行，并通过 ActiveX Automation 接口对 AutoCAD 进行编程控制。 AutoCAD、ActiveX Automation 和 VBA 的这种结合方式不仅为操作 AutoCAD 对象，而且为向其他应用程序发送或检索数据提供了功能极为强大的接口。VBA 是一个面向对象的编程环境，可提供类似 Visual Basic 6 (VB) 的丰富开发功能。 VBA 和 VB 的主要差别是 VBA 和 AutoCAD 在同一进程空间中运行，提供的是具有 AutoCAD 智能的、非常快速的编程环境。实际上就是在Visual Basic中把AutoCAD作为像文本框、图像框等对象一样调用，只是先要将变量定义为AutoCAD有关属性。如：
Dim lineObj As AcadLine
Dim startPoint(0 To 2) As Double
Dim endPoint(0 To 2) As Double

2、进入VBA的方法简单，在AutoCAD命令行输入：VBAMAN即可进入界面，然后新建一个工程，再点击编辑器按钮即可进入编程界面。

3、VBA的编程语法规则类似于Visual Basic语言，也可在Visual Basic中编好程序，再略加修改即可成为VBA的程序。

4、VBA的程序编写调试好后，利用VBARUN命令生成宏，下次要调用时在AutoCAD命令行输入：VBALOAD加载该文件启用宏，然后在VBA窗口中运行宏，即可完成自动绘图工作。

二、峡口电站双曲拱坝基本特征参数及方程

1、峡口电站双曲拱坝为抛物线型双曲拱坝，基本方程如下：

局部坐标系原点的大地坐标：Xd=877019.07,Yd=511513.24, X轴平行水流,正北向到Y轴正向为顺时针118。83965637°
纵坐标：Y = H -183
拱冠梁厚：TC = 0.0000107335 * Y ^ 3 - 0.00266013 * Y ^ 2 0.018677 * Y 16
拱冠梁上游曲线：ZU = -0.0000160053 * Y ^ 3 0.00616417 * Y ^ 2 - 0.286869 * Y - 0.000000260181
拱冠梁中心曲线：ZC = ZU TC / 2
拱冠梁下游曲线：ZD = ZU TC
拱冠梁左拱圈半径：RCL = -0.0000346075 * Y ^ 3 0.0104832 * Y ^ 2 - 0.190765 * Y 43.6974
拱冠梁右拱圈半径：RCR = -0.0000565776 * Y ^ 3 0.0115757 * Y ^ 2 - 0.125049 * Y 44.3004
左拱端拱厚：TAL = -0.00000546155 * Y ^ 3 - 0.000513576 * Y ^ 2 - 0.0630213 * Y 17.3678
右拱端拱厚：TAR = -0.000000557906 * Y ^ 3 - 0.00166013 * Y ^ 2 0.0137281 * Y 16.4431
任意角度处的拱厚：T= TC (TA - TC) * (C / ALPHA) ^ 1.7948
拱轴线横坐标：X= RC * Tan(C * 3.1415926 / 180)
拱轴线纵坐标：Y= ZC 0.5 * RC * (Tan(C * 3.1415926 / 180)) ^ 2

2、横缝各直线方程的一般表达式为A*X B*Y C=0，共10条横缝分成11个坝段，输入常量A、B、C后，调用FengFeng子函数求出某一高程各分缝对应的角度值，如下：

K1=180/3.1415926*FengFeng(3.0096098016331, -2.63468880113214, 331.678023696261, ZC, RC)
K2=180/3.1415926*FengFeng(3.25641545921098, -2.32275508437306, 267.936570943845, ZC, RC)
K3=180/3.1415926*FengFeng(3.53500312718097, -1.87168469675817, 198.414675230696, ZC, RC)
K4=180/3.1415926*FengFeng(3.80306162842316, -1.22102171264123, 120.5868207, ZC, RC)
K5=180/3.1415926*FengFeng(3.97261928283842, -0.389506309322314, 36.97894121, ZC, RC)
KC = 0（为拱冠梁处）
K6=180/3.1415926*FengFeng(3.98705082532251, 0.390937561896863, -37.3627768568153, ZC, RC)
K7=180/3.1415926*FengFeng(3.75985125539591, 1.20716611767421, -120.022525108203, ZC, RC)
K8=180/3.1415926*FengFeng(3.55150513828266, 1.85666274372488, -197.628568273104, ZC, RC)
K9=180/3.1415926*FengFeng(3.41489235090668, 2.39114698511548, -275.903027902181, ZC, RC)
K10=180/3.1415926*FengFeng(3.21250286023133, 2.73405251931399, -341.843563455373, ZC, RC)

三、程序过程

1、先编写两个有用的子程序和子函数

（1）、求某一确定高程H上横缝直线对应的中心角的子函数FengFeng。
要知道，确定某一高程H后，某坝块的左右横缝直线的中心角值是唯一确定的。这就考虑要建立一个求某一高程H上横缝直线的中心角的子函数。根据设计给出的坝顶横缝直线方程A*X B*Y C=0，
与拱轴线的坐标参数方程：X= RC * Tan(C * 3.1415926 / 180)
Y= ZC 0.5 * RC * (Tan(C * 3.1415926 / 180)) ^ 2
联立，即可解得φ=arctg[(-A/B)-sqrt((-A/B)^2-2*Zc/Rc-2*C/B/Rc]，
即φ是H、A、B、C、ZC 和 RC的函数。

（2）、绘制某一确定高程H上两横缝之间的拱圈子程序GongquanDraw
A、程序逻辑分析 图一：H高程某坝块拱圈示意图
先假设几个符号变量， H为某一确定高程，用α1、α2分别表示左右横缝对应的中心角，M为一个常数变量。这里要用到微分原理，将α1、α2对应横缝之间的弧长以M段短小的直线弦长代替，为减少误差，可以将M设置为40、50或60甚至更大，如图一。利用特征方程求出上、下游弧上各微分点的二维坐标值，再分别以上、下游微分点画出上游多段线弧UpPolyline和下游多段线弧DownPolyline，再把上、下游多段线弧合并成一条多段线Pline，即可利用UpPolyline和DownPolyline的Length属性和Pline的Area属性求出上、下游弧长及坝块面积。自动绘制图形后也可用尺寸标注等查询相关属性，也可以编写在图形中写入以属性值为字符串的文本的程序，在指定位置显示这些属性值文本。

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