[發(fā)明專利]一種拱壩中心線的擬定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711436300.4
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108060661B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 房彬;陳海坤;居浩;李剛;高傳彬;李波;何建峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 貴陽睿騰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 52114
• 代理人: 谷慶紅

本發(fā)明公開了一種拱壩中心線的擬定方法，首先通過傳統(tǒng)計算方法獲得初擬拱壩中心線，再通過不同高程的拱圈獲得初擬左(右)岸弦長L_sli(L_sri)，通過最小二乘原理擬合得出各層拱圈高程值與初擬左(右)岸弦長L_sli(L_sri)的函數(shù)關(guān)系曲線，并通過計算各拱圈高程下的左右岸計算弦長離差性趨于最小時的拱壩中心偏移距離獲得最優(yōu)的拱壩中心線位置。本發(fā)明保證了各層拱圈的左右岸趨于對稱，避免了反復(fù)繁雜的手動試算過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水利水電工程應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種拱壩中心線的擬定方法。

背景技術(shù)

在拱壩體形設(shè)計中，拱壩中心線的確定具有重要的意義，常規(guī)的設(shè)計方法是沿壩軸線找出利用巖面的最低點，如河谷底部平坦，可取平坦部分的中心作為拱冠梁位置。通過拱冠梁和頂拱圓心連線的鉛直平面，稱為拱壩參考面，拱壩參考面的水平投影即為拱壩中心線。

首先，該方法不能保證各層拱圈的左右岸均趨于對稱，而根據(jù)《拱壩設(shè)計》(美國墾務(wù)局)所述，當(dāng)左右岸各層拱圈對稱性較差的拱壩內(nèi)很可能存在有應(yīng)力集中區(qū)；其次通過該方法確定的各層拱圈間的連線不能保證順滑，需要多次繁復(fù)試算調(diào)整，工作量極大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種拱壩中心線的擬定方法，基于工程實際問題構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，通過采用最小二乘法原理及數(shù)學(xué)規(guī)劃求解方法確定拱壩中心線，保證各層拱圈的左右岸趨于對稱,避免由于左右岸各層拱圈不對稱導(dǎo)致的應(yīng)力集中現(xiàn)象；同時保證各層拱圈間連線的順滑及保凸性，避免反復(fù)試算調(diào)整的過程。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種拱壩中心線的擬定方法，包括如下步驟：

第一步：確定拱壩壩高，將拱壩沿高度方向分若干層拱圈，初擬壩軸線的位置，沿著壩軸線切地質(zhì)剖面；

第二步：初擬各層拱圈的開挖深度；

第三步：依次連接各層拱圈初擬的開挖深度，得到拱壩下游立視時的初擬開挖邊界線；

第四步：根據(jù)常規(guī)設(shè)計方法，初擬拱壩中心線，各層拱圈高程下，初擬拱壩中心線與初擬左、右岸開挖邊界線的距離即為初擬左岸弦長L_sli、初擬右岸弦長L_sri；

第五步：令各層拱圈高程值為x_i，初擬左左岸弦長L_sli或初擬右岸弦長L_sri為y_i，得到i個散點(x_i，y_i)，擬合出函數(shù)曲線y＝f(x)；

第六步：根據(jù)擬合出的函數(shù)曲線y＝f(x)，求得不同拱圈高程下左岸計算弦長L_cli、右岸計算弦長L_cri；

第七步：根據(jù)第六步求解的各拱圈高程下的左岸計算弦長L_cli、右岸計算弦長L_cri，令拱壩中心線偏移距離M作為自變量，求解的最小值及其對應(yīng)的M值；

第八步：根據(jù)第七步計算得到的偏移距離M，將初擬拱壩中心線偏移M距離后，得到最優(yōu)拱壩中心線及各拱圈高程下的左岸最優(yōu)弦長L_li、右岸最優(yōu)弦長L_ri。

優(yōu)選地,所述第五步中，函數(shù)曲線y＝f(x)采用最小二乘原理擬合。

優(yōu)選地,采用變量x的三次函數(shù)擬合曲線，得到函數(shù)曲線y＝a₁x³+a₂x²+a₃x+a₄，其中a₁、a₂、a₃、a₄為實數(shù)。