為了在可研階段合理、快速地制定重力壩設計方案，減少設計周期和成本，采用極限狀態設計的方法，利用VB 6. 0 可視化編程工具開發出了一套能夠與CAD 動態交互的重力壩三維設計系統。該系統通過對Auto-CAD 的二次開發實現了重力壩的三維參數化建模，并對所建三維模型進行結構計算，將設計與計算緊密結合，通過動態交互簡化了大量復雜數據的計算，達到精確、快速完成斷面設計的目的。經實踐檢驗證明，該系統大大提高了斷面設計效率，實用性強，對可研階段的方案比選具有重大意義。

　　引言

　　混凝土重力壩結構簡單，施工方便，安全度高，在水電工程中應用廣泛。在重力壩斷面確定之前往往涉及不同方案的比選、穩定及應力分析計算。重力壩設計在斷面設計初期可更改性較大，但修改某個參數需要重新計算，重復工作量較大。目前重力壩斷面設計計算主要有以下三種方式: a) 純手工計算;b) Excel 表格與AutoCAD( 以下簡稱CAD) 配合計算; c) 純程序計算。純手工計算顯然已經無法滿足現代設計的需要。利用CAD 圖元屬性功能得到計算所需數據，人工輸入到Excel 表格公式中進行計算，相比純手工計算已經提高了一個層次，但是兩種軟件之間的反復切換操作不但大大降低了設計效率，反復的人工操作也增大了錯誤的出現概率。純程序計算是現在的主流趨勢，此類完善的程序較多，精確度較好，但是絕大多數程序以參數輸入為主，計算時需要記錄和輸入大量的數據，且計算斷面形式相對單一，不具有廣泛的通用性。

　　目前重力壩設計還處在二維水平階段，但人在設計時的原始沖動是三維的，設計成果是有顏色、形狀、材料、尺寸、位置、復雜運動關系等關聯概念的三維實體。現階段的水電行業設計工作是從三維到二維，再從二維到三維的過程，這種設計方式對設計工程師和施工者都提出了一定的要求: a) 設計者將原始的三維設計概念和思想抽象成相關聯的平面三向視圖并以二維平面圖的形式來展示，這種設計方式往往難以完全表達設計者的原始設計思想，易出現差錯和缺漏; b) 施工者又要將平面信息想象成三維的形體才可以進行施工，設計者與施工者之間表達和理解的差異往往也帶來了差錯。而三維設計則可以完全避免這種三維—二維—三維的繁冗過程。根據三維設計概念直接進行三維設計，輸出的三維設計成果可以非常直觀和完整地表達設計師的思想。只有三維設計才能完成思維過程與設計過程的統一，才是真正意義上的CAD，故三維設計是水利水電工程設計的必然趨勢。

　　為了提高重力壩三維設計水平，本文提出了基于重力壩三維設計的CAD 動態交互系統。此系統以工程設計人員最熟悉的AutoCAD 為基礎，利用VB 6. 0 程序語言對CAD 進行二次開發，著重于系統與CAD 的動態數據交互，減少計算過程中計算參數的人為輸入，采用動態交互功能實現計算剖面信息和計算系統的有效結合，通過動態交互功能減少了大量復雜數據的人為干預，通過計算結果和斷面信息的動態交互達到快速、智能化地完成斷面設計的目的，可以提高設計人員的工作效率。設計完成的三維成果還可直接導入到ANSYS 等通用有限元軟件中進行數值分析。

　　3、結束語

　　本研究基于重力壩極限狀態設計的方法和原則，利用VB6. 0 可視化編程工具實現了重力壩的三維設計程序化，在整個設計過程中通過不斷與CAD 進行動態交互，利用CAD 強大的幾何分析功能，實現了CAD 設計和計算分析的有效結合，很大程度上提高了計算速度和精度。結合本系統在實際工程中的應用得出以下結論:

　　a) 基于三維設計方法，通過三維參數化實體造型技術可快速建立重力壩壩體三維實體模型，并滿足各個設計階段的需要，為設計人員提供一個直觀的設計成果，大大增強了設計可視化程度。

　　b) 通過三維參數化設計可快速實現重力壩斷面設計，結合動態交互的計算系統可實現對眾多方案的快速比選，為設計人員提供了方便。

　　c) 采用動態交互功能實現設計和計算系統的有效結合，通過動態交互功能減少了大量復雜數據的人為干預，通過計算結果和斷面信息的動態交互達到快速、智能化地完成斷面設計的目的，使設計人員提高了工作效率。

　　d) 利用VBA 技術開發了三維工程圖快速輸出子模塊，能夠快速輸出可直接用于工程施工的設計壩段三維、二維工程圖紙，并且實現了工程圖紙的半自動標注，為設計人員節省了大量的作圖勞動時間。

　　e) 根據本系統計算結果及在工程中的實際應用，計算結果可靠、可滿足設計要求，特別是對于水電建設的初期可研階段具有較大的實用性，可快速評價設計方案和修改方案，縮短設計周期。

　　f) 本文系統以工程設計人員最熟悉的AutoCAD 為基礎，利用VB 6. 0 程序語言對CAD 進行二次開發，便于設計人員掌握和理解，故適用性較廣。