[發明專利]一種拱壩體形設計的方法

有效

• 申請號: 202111128519.4
• 申請日: 2021-09-26
• 公開（公告）號: CN113761638B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 張敬;祝海霞;劉小強;賀春暉;賴長江
• 申請（專利權）人: 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;E02B7/12;G06F111/10
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 蔣勇

1.一種拱壩體形設計的方法，所述拱壩的拱圈軸線線型為拋物線，其特征在于：包括以下步驟：

a、確定拱壩中心線位置，建立拱壩體形設計的坐標系；

b、沿壩高方向，將拱壩的拱圈從下到上分成若干個依次連接的分拱圈，最大高程的分拱圈為頂拱圈，最小高程的分拱圈為底拱圈；

c、對選定的拱壩建基面，確定所有分拱圈所對應的左岸拱端中心坐標和右岸拱端中心坐標；

d、選擇體形設計的控制高程分拱圈，控制高程分拱圈為底拱圈、頂拱圈和任意其他2個分拱圈；

e、擬定步驟d中的4個控制高程分拱圈所對應的拱冠梁厚度TCi、左拱端厚度TLi、右拱端厚度TRi、拱冠處拱圈軸線到坐標原點的距離Li為設計參數；

f、根據步驟e擬定的4個控制高程分拱圈的設計參數，分別將對應的拱冠梁厚度TCi、左拱端厚度TLi、右拱端厚度TRi、拱冠處拱圈軸線到坐標原點的距離Li擬合為3次曲線方程，得出3次曲線方程的待定系數；

g、根據確定的3次曲線方程，計算出其他各高程分拱圈所對應的拱冠梁厚度TCi、左拱端厚度TLi、右拱端厚度TRi、拱冠處拱圈軸線到坐標原點的距離Li；

h、根據各高程分拱圈拱冠處拱圈軸線到坐標原點的距離Li和步驟c中確定的左岸拱端中心坐標和右岸拱端中心坐標，計算出各高程分拱圈的曲率半徑和中心角；

其中，i為某一高程分拱圈所對應的數值，沿壩高方向，從上到下各個分拱圈所對應的數值依次增大，頂拱圈所對應的數值為1，i取正整數。

2.如權利要求1所述的一種拱壩體形設計的方法，其特征在于：在步驟a中，以確定的拱壩中心線為Y軸，Y軸的正向為上游方向，以橫河向為X軸，X軸的正向指向右岸，X軸的負向指向左岸，以鉛直向為Z軸。

3.如權利要求2所述的一種拱壩體形設計的方法，其特征在于：在步驟c中，左岸拱端中心坐標為(XL_i，YL_i，Z_i),右岸拱端中心坐標表示為(XR_i，YR_i，Z_i)。

4.如權利要求3所述的一種拱壩體形設計的方法，其特征在于：在步驟f中：

拱冠梁厚度擬合的3次曲線方程為：TCi＝b₀+b₁(Hi/H)+b₂(Hi/H)²+b₃(Hi/H)³；

左拱端厚度擬合的3次曲線方程為：TLi＝c₀+c₁(Hi/H)+c₂(Hi/H)²+c₃(Hi/H)³；

右拱端厚度擬合的3次曲線方程為：TRi＝d₀+d₁(Hi/H)+d₂(Hi/H)²+d₃ Hi/H)³；

拱冠處拱圈軸線到坐標原點的距離擬合的3次曲線方程為：Li＝a₀+a₁(Hi/H)+a₂(Hi/H)²+a₃(Hi/H)³；

其中，a0，a1，a2，a3；b0，b1，b2，b3；c0，c1，c2，c3；d0，d1，d2，d3為待定系數，H為最大壩高，Hi為某一分拱圈所對應的相對壩高。

5.如權利要求4所述的一種拱壩體形設計的方法，其特征在于：在步驟h中：以拱壩中心線為界線，將各個高程分拱圈分為左、右兩部分，與左岸壩基相連接的為左分拱圈，與右岸壩基相連接為右分拱圈，則某一高程左分拱圈的曲率半徑為RL_i：RL_i＝|XL_i²/(2(YL_i-L_i))|，某一高程右分拱圈的曲率半徑為RR_i：RR_i＝|XR_i²/(2(YR_i-L_i))|；

某一高程左分拱圈的中心角為φL_i：φL_i＝|arctan(XL_i/RL_i)，某一高程右分拱圈的中心角為φR_i＝|arctan(XR_i/RR_i)|。