1、CASIO FX-5800P 计算器编程语言在马马崖水电站 1#公路工程隧洞段施工放样中的应用摘 要： 2006 年 10 月 CASIO 公司针对工程测绘计算器编程的市场，推出了 FX-4800P/FX4850P 系列的升级产品 FX-5800P 。而原来的4800P/4850PY 已经停产。所以 FX-5800P 的运用已经势在必行。本文结合工程实例简单介绍 FX-5800P 在工程实际中的应用。 关键词： FX-5800 P；编程语言；实际应用 中图分类号： TP313 文献标识码： A 1 工程概况 马马崖一级水电站左岸 1#公路工程起点位于左岸进场公路K8+640.00 处，终点位于
2、进水口底板，路线全长 2099.696m。公路分主线及支线两部份，主线桩号为K0+00.00K0+889.596、K0+920.00K2+048.00（K0+889.596=K0+920.000，短链 30.404m） ，支线桩号为 K0+00.00K0+82.00。公路主线上K0+4.65K0+850.00 为隧洞，支线亦为隧洞，隧洞全长 927.35m，隧洞开挖断面为三心圆形式。路基宽度 7.5m，路面宽度 6.5m。现截取隧洞开挖K0+18.214K0+134.282 段作为案例来说明 FX-5800P 计算器在实际工程中的应用。K0+18.214K0+134.282 段平面线型为圆曲线
3、，纵坡坡比 i=1.62%。此段开挖横断面见下图： 2FX-5800P 计算器简介 2008 年，卡西欧生产的 FX-4800P 系列计算器已全部停产，目前市场上只有 FX-5800P 一款工程编程计算器。而大多数用户将面临如何快速熟悉 FX-5800P，如何将新老程序转化的问题。另外；4800P 的内存太小，只有 4500 字节。而对于一些精度要求高、比较复杂的工程计算，4800P已明显“力不从心” ；如高速公路和高铁工程中的缓和曲线、匝道、互通立交等。但是对于那些 4800P 的老用户来说却容易抱着 4800P 的经验不放，总以为只要将 4800P 的赋值语句“=”修改为“ ”，输入 58
4、00P 就一定能正常运行，结果弄巧成拙，事倍功半，最后花费了新用户数倍的时间还不得入门。本文基于 5800P 的程序语言，简单介绍 5800P 的应用优点。限于篇幅不可能介绍更多的测量应用程序，但只要理解 5800P 的编程语言特点，便一通百通。针对本案例先简单介绍几种 5800p 计算器编程语言： 1. 首先要说明的一点是在 Fx-5800P 计算器中“I”和“J”被赋予了固定值；I 表示距离，J 表示角度。我们在赋值时应尽量避免于此重复。2.“ ”：表示变量赋值；将左侧元素得出的值赋予右侧的变量。 3.“？”表示输入提示；向变量赋值。如“？A” 4.“”表示输出命令；显示当前的执行结果。
5、5.“IfThen”条件语句；也就是一种条件判断语句，可以理解为“当”一种条件出现之后， “接着”会执行怎样的结果。而且两者是不可分开的，有 If,必须有 Then。之后再用“Ifend”结束。以上语句只作为本案例使用简单介绍，具体使用请参考计算机 BASIC 语言和 5800p 说明书。 3 针对以上工程案例立数学建模 根据设计提供的曲线要素表结合 AUTOCAD 绘制出隧洞开挖设计图形，作为审图过程。0+00.000+18.214 为直线段；0+18.2140+134.282 为圆曲线段；0+134.2820+716.547 为直线段；0+716.5470+786.463 为圆曲线段。 K
6、0+18.214K0+134.282 即为圆曲线段就要知道本程序的适用范围为圆曲线段，如果超过圆曲线段进入直线段就要进入另外的程序。所以我们就用方位角来作为控制条件。换言之，用圆曲线上的圆心与直圆点的连线构成起始方位角，1=127.8205 度。用圆曲线的圆心与圆点直的连线构成终止方位角，2=44.6936 度。当实际测量点在圆曲线上时，程序自动向下运行，当实测点位不在圆曲线上时，程序自动返回。判断实测点位于隧洞轴线的左右哪边。此时根据两点间的距离公式 D=(X2-X1)2+(Y2-Y1)2。X1、Y1、X2、Y2 分别是起点和终点坐标。计算实测点与圆心的直线距离，暂且为此命名为 A。如果 A
7、 大于隧洞平面半径，说明实测点在隧洞轴线右边，反之则在左边。计算实际放样点桩号根据弧长公式L=3.14*r*（ 为平面圆心与实测点连线方位角和起始方位角之差） 。计算“腰线” （上半圆与下半圆分界线）高程。因为之后要用腰线高程来判断实测点位位于上半圆还是下半圆，腰线高程的计算用设计地板高程加上蓝图设计值 2.08（2.08 可利用 AUTOCAD 直接量取） 当以上准备工作完成之后，就可以判断超欠挖；对于圆形隧洞的理论计算依据圆的曲线方程 X2+Y2=R2。但是，要将数学方程中的 X、Y、R 分别与测量坐标系统中的 X、Y、Z 一一对应。在本案例中，数学方程中的 X、Y 分别对应测量坐标系统中
8、的里程和宽度 R 对应设计图纸中的圆心半径。当实测点高程大于腰线高程时，说明实测点位于腰线上方要用小半径进行计算；当实测点位高程小于腰线高程时，说明实测点位于腰线下方需要用大半径进行计算。计算出的结果有两个，一者表示左右超欠挖情况，一者表示上下超欠挖情况，但意义等同。至此我们便将本案例的施工放样数学模型建立起来了。将此数学模型用计算器语言编程如下： 1:LBI 001 2：XI=?A：YI=?B：HI=?C 3：POL(A46220.612，B51148.618)：IfJ H：Then KS=：(5.122(CH)2Abs(K)M GS=：（5.122 K2）+HCN Else If CH：T
9、henKX=：(6.352(H-C)21.23Abs(K)P If End ：If End 12：Goto1 对本程序语言的解释说明如下： 1：程序第一句是我们为本工程案例所取的程序名称；其中 LBI 为计算器自带命令，001 为本案例名称（自己输入） 。 2：程序第二句中的 XI，YI，HI 分别表示实测坐标 X、Y 和实测高程H；在 XI、YI、HI 之前分别加双引号是为了计算器运行时屏幕显示 “XI=”、 “YI=” 、 “HI=”更直观。 3：程序第三句中的 POL 是计算器自带数学命令，实际功能在于计算出两个坐标点之间的直线距离。If 和 Then 也是计算器自带逻辑运算命令。POL
10、 命令计算器计算出实测点与圆心间的距离和坐标方位角。IfEnd 是 If和 Then 命令的结束命令。也就是说一旦需要添加逻辑判断命令就必须要有逻辑判断结束命令作为判断语句的结尾。因为本案例是“三心圆” （即开挖断面由三个不同半径的圆弧组成且三段圆弧的圆心在同一水平面上） ，计算器需要判断实测点位于“腰线”上方还是下方。本句中的 46220.612和 51148.618 分别是指隧洞平面圆曲线段的圆心坐标 X 和 Y。 4：程序第四句和第五句分别表示第三句计算出来的距离和角度；分别用 Z 和 W 代替。其实计算器内部已经用 I 和 J 表示距离和角度了。本次为了说明 5800P 的各种命令暂且
11、用 Z 和 W 表示距离和角度，熟练之后完全可以取消本句； 5：程序第六句是为了判断实测点位是否“合法” （即如果实测点在本程序范围之内时为合法，反之非法） 。当实测点“非法”时，程序会自动返回目录；计算始终在“JL=”和“FWJ=”间循环；本句中的 127.8205和 44.6936 分别是指隧洞平面圆曲线段圆心与圆弧起点和终点连线的方位角；18.214 是指直圆点里程。 6：程序第七句计算实测点里程；本句中的 127.8205 是指圆心到ZY（直圆点）的方位角。 7：程序第八句计算设计开挖腰线（上半圆与下半圆之分界线）高程；本句中的 2.08 是指设计开挖底板轴线点距“腰线”的距离。 8：
12、第九句程序计算实测点与设计点之间的高差，为第十一句判断提供基础； 9：第十句计算实测点距离设计开挖边的实际宽度。 “+”表示在路轴线右边，相反“”则表示左边； 10：第十一句程序判断当 C 大于 H 时（也就是指实测点位于上半圆时）运行以下程序： 当 C 小于 H 时（也就是指实测点位于下半圆时）运行以下程序。 “+”表示欠挖“”表示超挖； 11：第十二句当程序计算完成时自动返回目录。 4FX-5800P 的实践应用 4.1 硬件准备 测量人员 2 名、徕卡 702 型全站仪一台、对讲机 2 部、FX-5800 计算器 1 部、油漆现场人员自备。现场放样需要注意的是：洞内采用激光指示放样时应千
13、万注意洞内水汽湿度及灰尘大小情况。因为二者会严重影响激光测量实测数据。当发现以上情况影响现场放样时必须采用棱境放样。 4.2 实际应用 本程序适用圆曲线段放样。当实际点位超出圆曲线段范围后，程序自动终止运行（程序自动跳至程序目录） ，此时需输入新坐标。在电子版设计图上随意指定坐标演示如下： 当计算器算出的 K(SHI)为“”时表示实测点位于洞轴线左边，反之为右。KS 为“”时，表示该点沿左右方向超挖 0.0147m，反之为欠挖。此时司镜人员需向靠近隧洞轴线方向移动棱镜相应距离。同时，计算器算出的 GS=0.0066m 时，表示该点沿上下方向超挖 0.0066m。架设好全站仪，打开激光指示，瞄准
14、开挖掌子面轮廓直接测量实际点。按照程序提示后直接就可以计算该点位实际情况（超欠挖） ，再将激光指示点按照计算器提示位置移动至计算器提示为零即可。 经过现场实际检验，此程序完全正确，且使用方便，光面爆破效果良好。洞内施工开挖放样只需大约 20 分钟。减少了现场工序搭接时间，大大提高了工作效率。 5 结语 经过 CASIO FX-5800P 与工程实际的结合使用，我们会很容易地发现FX-5800P 的优点，特别是它先进、强大的编程的功能。这种编程方法易于理解，容易入门。对于精简程序语言很有好处，而这些功能在以往的FX-4800P 上是很难实现的；同时我们也发现只要根据设计图纸做好数学建模、再将数学模型用 FX-5800P 的程序语言写出后，将为施工作业一线测量人员现场放样带来的巨大好处。即只要输入实测点坐标（X、Y、H） ，往下的计算只需要按键 EXE 便可。而对于没有 FX-5800P 编程经验的用户来说，由于 FX-5800P 的编程规则与电脑的 TURBASIC 结构化程序语言的编程规则基本相同，因此，抱着学习一款新机器的心态来学习，反复实践，很容易掌握 FX-5800P 的编程原理。由此可见，FX-5800P 计算器性能完善、使用方便、可操作性强、易于配合全站仪进行施工现场放样。
