丁榮輝

【摘要】文中的設計計算方法是基于小型水利工程和簡易測量手段提出的，對于大中型或重點水利工程，多利用地形圖和CASS等軟件進行輔助設計，但作為基層水利工作者，利用本文提出的方法解決渠道、鄉(xiāng)村公路等小型工程設計計算問題將會更加簡便易行，并且滿足相關精度要求。

【關鍵詞】AutoCAD軟件；Excel表格；繪制縱、橫斷面圖；制作鋼筋表

在基層從事水利工作的工程技術人員，經(jīng)常會碰到推求渠道底坡、繪制渠（管）道縱斷面圖、計算渠道土石方挖填工程量或橋涵鋼筋量等小問題，如果采取手工辦法一點一點繪圖和推算會感覺很麻煩，但結合Excel和AutoCAD等辦公軟件共同使用，則解決這些小問題就顯得十分輕松了。

1、將Excel中的縱斷面測量成果在CAD上繪制成縱斷面圖

1.1 縱斷面測量外業(yè)成果

渠道縱斷面測量的任務是測出渠道中心線上各里程樁和加樁的地面高程，了解縱向地面高低情況，并繪制縱斷面圖，進而推求設計渠底線、渠頂（臺）線等。

1.2 AutoCAD軟件中二維坐標的使用說明

AutoCAD軟件中的二維坐標為（x，y），其中，（1）x為橫坐標，代表里程（或平距），y為縱坐標，代表高程（或高差）；（2）AutoCAD軟件中二維坐標的起點（或原點）為（0，0）；（3）直接將Excel表格中二維坐標（單位為m）復制到AutoCAD上生成的圖形，其比例為1：1，圖上單位為mm（毫米）。

1.3 縱斷面圖的繪制

1.3.1 選取一段某水庫灌溉渠道工程《縱斷面測量成果表》如下。

因為AutoCAD軟件中二維坐標之間是用“，”隔開的，故要將上表中“里程（或距離）”與“地面高程”、“設計渠底高程”、“設計渠頂高程”展繪成縱斷面線，必須先將它們合成為二維坐標。

在英文輸入狀態(tài)下，在Excel表格I4中輸入“=B4&”，”&C4*10”，回車；同理，在J4中輸入“=B4&”，”&E4*10”，回車；在K4中輸入“=B4&”，”&F4*10”，回車，選中I4，J4，K4單元格并拖動復制所有的二維坐標如上表右邊部分。這里，I4等單元格中的y坐標均乘以10，主要是為了凸顯地面起伏情況而對高程擴大10倍的。

1.3.2 選中上表中一列需要繪制縱斷面線的坐標值（一次只能繪制1條線，故一次只選1列），并復制在剪貼板上，如選中I4至I13列。

1.3.3 打開AutoCAD，在左下角命令行處輸入Line（畫直線）或Pline（畫多段線），回車，出現(xiàn)提示：“Line from point：”（指定起點）?；蛘?，直接在繪圖工具欄上選中Line或Pline圖標命令，在左下角命令行中出現(xiàn)提示“Line from point：”，在逗號后先單擊鼠標左鍵，然后單擊鼠標右鍵，在快捷菜單中選擇Paste（粘貼）命令，這樣就將Excel表格中合成的一列坐標值（如I4至I13）傳遞到了AutoCAD中，并自動成1條縱向“地面線”。其余“設計渠底線”等依此法繪制。

1.3.4 根據(jù)渠道縱斷面的制圖要求，在AutoCAD中“地面線”各里程端點處作垂直構造線（Xline）或垂直線。為節(jié)約紙張和便于閱讀，圖上高程可不從零開始繪制，故在地面線下合適位置制作表格，并整理成包含“里程”、“地面高程”、“設計底板高程”、“設計渠項高程”、“挖（+）填（-）”、“設計坡降”等渠道參數(shù)信息表，如下圖，即繪制完成渠道縱斷面圖。

1.3.5 小結：1、類似地，管道縱斷面、道路縱斷面圖等均可以采用此法繪制；2、為能突出顯示地面起伏情況，也可使高程比例尺保持1：1不變（即Excel表中高程數(shù)據(jù)均不作調(diào)整），將里程（距離）比例尺縮小10～50倍。比如縮小10倍時，具體操作為：在前述1.3.1中的I4單元格內(nèi)輸入“=B4*0.1&”，”&C4，回車，其它單元格J4、K4也依此操作，然后按1.3.3的方法展繪各列坐標值，再將3條縱斷面線擴大10倍，即可得到里程小于高程10倍的渠道縱斷面圖。

2、在CAD上將橫斷面測量成果繪制成橫斷面圖

橫斷面測量的任務，是測出垂直于縱向的各中心樁兩側(cè)的地面高低情況，并繪制成橫斷面圖，進而求出各樁橫斷面上開挖線內(nèi)的挖填面積，最后近似算出渠道挖填工程量，本項工作分為外業(yè)和內(nèi)業(yè)。

2.1 橫斷面外業(yè)測量及成果

進行橫斷面測量時，需垂直于渠道縱向并以中心樁為起點，向左、向右測出地形變化點之間的距離和高差，并計錄入《橫斷面測量手薄》中。測量時，可以使用水準儀測出高差配合皮尺量出距離（或用視距法直接測距）。本文采用皮尺配合直尺量取兩點間的平距和高差，如表3。

表中為前述1.3.1某水庫灌溉渠道工程K0+850處的手工測量橫斷面數(shù)據(jù)。

2.2 橫斷面的繪制和使用

2.2.1 中樁標記

一般地，在一件工程中，經(jīng)現(xiàn)場實測的橫斷面圖通常較多，為避免混淆和方便閱圖，特提出在繪制橫斷面圖時插入中樁標記。

按制圖要求，把中樁標記設定成一個圖上邊長為0.5（mm）的倒正三角形，并自動標記在橫斷面圖中心樁處。通過計算，其在CAD上的畫法是由4個二維坐標（0，0）、（-0.25，0.433）、（0.5，0）、（-0.25，-0.433）連線而成的一個閉合的倒正三角形。上述4個坐標也可以按《手薄》計錄格式記成 。

2.2.2 利用Excel表格處理《手薄》成果

1.設起點為原點，坐標即為（0，0），將《橫斷面測量手薄》中地形變化點的平距和高差自左向右逐點錄入Excel表格中的B列和C列。注意：中樁左側(cè)的數(shù)據(jù)錄完后，加入中樁標記的后3個坐標值（因為起點已錄入，中樁是插入的，故只錄后3個點），然后再錄入《手薄》右側(cè)的數(shù)據(jù)，如下表所示。

2.因為橫斷面圖是一條連續(xù)的地面線，其坐標軌跡是逐點累進形成的，所以必須先從起點開始，并將后一個點的平距和高差在前一個點的基礎上分別累加，包括3個中樁標記點也是如此，直到累加到《手薄》右側(cè)的最后一個點。

在Excel表格中，單元格D3“=B3”，E3“=C3”，F(xiàn)3“=D3&”，”&E3”；在D4中輸入“=D3+B4”，在E4中輸入“=E3+C4”，選中D4、E4單元格拖動復制D列和E列，然后選中F3單元格拖動復制F列形成二維坐標。選中上表中合成的F列二維坐標，并復制在剪貼板上。

3.按前述1.3.3的方法操作就得到了一條起點為原點、且?guī)в兄袠稑擞浀牡孛婢€（橫斷面圖），其比例為1：1，圖上單位為mm（毫米）。

2.2.3 在橫斷面圖上計算挖填工程量（仍以本文1.3中《縱斷面測量成果表》為例）

首先，在AutoCAD中按1：1比例尺畫出渠道開挖標準斷面圖。

第二，在中樁標記處三角形頂點處畫一條水平線，對照前述《縱斷面測量成果表》里程樁號為K0+850的設計底板高程，向下平移這條水平線1.313（mm），即為設計渠底開挖深。

圖中，平移距離=地面高程-設計底板高程+渠底厚度=93.906-92.793+0.2=1.313mm。

第三，選中渠道開挖標準斷面圖底部中點，將此圖復制到平移后的水平線端點，延伸或修剪后形成與橫斷面地面線相包圍的渠道開挖斷面圖，如圖4。

最后，使用AutoCAD中帶有的測量工具，得出渠道開挖或回填面積，從而列表計算出整條渠道的開挖回填工程量（此處從略）。

3、利用Excel表格在CAD上制作鋼筋表

在工程設計過程中，經(jīng)常需要將結構圖上設計使用的各種材料制作成鋼筋表或材料用量表，這項工作極為繁雜，下面介紹的方法將使其有所簡化。

3.1 用Excel表格制作《材料理論重量表》

先在一張Excel表格上將經(jīng)常用到的“一級鋼筋”、“二級鋼筋”、“工字鋼”等材料理論重量整理成下表5。

3.2 用Excel表格制作《鋼筋表》或《材料用量表》

再在另一個Excel表格上設計1張《**工程鋼筋表》，表中包括“編號”、“型式”、“凈重”等內(nèi)容，如表6。

表5中的“編號”、“直徑”、“根長”、“根數(shù)”4項內(nèi)容需根據(jù)結構設計進行統(tǒng)計錄入，而“總長”、“凈重”、“損耗5%”、“合計”4項內(nèi)容則可以通過Excel表格的強大功能來完成，如上表中：1、“總長”F4“=ROUND（D4*E4/100，2）”，其作用是計算單根材料總長，并對得數(shù)進行四舍五入，同時保留小數(shù)點后兩位數(shù)字；2、“凈重”G4“=F4*IF（ISERROR（VLOOKUP（C4，材料理論重表！$A$3：$B$19，2，）），""，VLOOKUP（C4，材料理論重量表！$A$3：$B$19，2，））”，是一個結合了“邏輯判斷”、“檢測一個值是否為錯誤值”和“數(shù)據(jù)查找”三個函數(shù)進行嵌套的復合函數(shù)，來共同找出C4內(nèi)容與《材料理論重量表》中“型號”相匹配的“單位重量”，并與“總長”相乘；3、“損耗5%”H4“=ROUND（G4*5%，2）”，作用是在凈重基礎上計算損耗，函數(shù)釋義同前；4、“合計”I4“=G4+H4”。5、選中“F4”、“ G4”、“ H4”、“ I4”并拖動復制至第11行，然后用“SUM函數(shù)”求出“共計”數(shù)，就算出了各種材料的參數(shù)。

3.3 把制作好的《鋼筋表》復制到CAD中制作《鋼筋表》

將3.2中制作好的《鋼筋表》或《材料用量表》復制到AutoCAD中，并根據(jù)結構設計圖，在“型式”一欄中畫上各種材料的簡易圖形，就完成了《鋼筋表》的制作。

4、結論

4.1 經(jīng)測試，

WPS軟件Excel表格中的函數(shù)及數(shù)據(jù)完全可以復制到CAD中并生成圖形。

4.2 第1、2章均是用測量尺寸（m）直接在CAD生成圖形，而圖上尺寸單位為mm，亦即圖上尺寸單位與Excel表格中的實際尺寸單位相差1000倍。但是，一旦熟練掌握其技巧，則無論是對Excel表格中的數(shù)據(jù)進行擴大或縮小，或是對AutoCAD上生成的圖形進行縮放都是可行的。通常地，都是保持Excel表格中的數(shù)據(jù)不變，而對AutoCAD上生成的圖形進行縮放。

4.3 在本文第2章中，若要增加描述土石分界線等內(nèi)容也不困難，關鍵是要理清分界線的起點和終點在《手薄》中的插入位置，其余操作方法是一樣的。

4.4 利用Excel數(shù)據(jù)在CAD上作圖和制作鋼筋表等等，都只是對現(xiàn)有辦公軟件綜合運用的一些嘗試，它們更多的功能有待進一步發(fā)掘，這將給我們的工作和生活帶來更多的便利。

參考文獻：

[1]張慕良，葉澤榮.水利工程測量.中國水利水電出版社，2003.11，ISBN 7-80124-377-3/TV·208.

[2]（日）日花弘子/編著.恒盛杰資訊/譯.Excel函數(shù)與公式辭典.中國青年出版社/中國青年電子出版社，2007.2，ISNB 978-7-5006-7078-0.