[發(fā)明專利]一種拱壩體形設(shè)計(jì)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111128519.4
• 申請(qǐng)日: 2021-09-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113761638B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張敬;祝海霞;劉小強(qiáng);賀春暉;賴長(zhǎng)江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06F30/20;E02B7/12;G06F111/10
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所(普通合伙) 51124
• 代理人: 蔣勇

本發(fā)明涉及一種拱壩體形設(shè)計(jì)的方法，屬于拱壩工程技術(shù)領(lǐng)域，首先通過(guò)建立坐標(biāo)系，然后對(duì)選定的拱壩建基面，選擇4個(gè)體形設(shè)計(jì)的控制高程分拱圈，并擬定的4個(gè)控制高程分拱圈的設(shè)計(jì)參數(shù)，再然后將擬定的4個(gè)控制高程分拱圈的設(shè)計(jì)參數(shù)擬合為3次曲線方程，通過(guò)計(jì)算得到其他高程分拱圈的設(shè)計(jì)參數(shù)，最后再計(jì)算出各高程分拱圈的曲率半徑和中心角，完成拱壩的體形設(shè)計(jì)。該拱壩體形設(shè)計(jì)的方法只需確定16個(gè)參數(shù)來(lái)描述拱壩體形，減少體形調(diào)整參數(shù)的個(gè)數(shù)，顯著提高體形設(shè)計(jì)的效率，而且采用了以拱端中心坐標(biāo)反算分拱圈曲線的曲率半徑和中心角，使得體形調(diào)整的過(guò)程不改變拱端的位置，體形調(diào)整均在選定的拱壩建基面上進(jìn)行，保證拱壩體形設(shè)計(jì)的有效性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種拱壩體形設(shè)計(jì)的方法，屬于拱壩工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

拱壩體形設(shè)計(jì)是拱壩設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)流程是：確定拱壩軸線位置，確定拱壩中心線位置，確定拱端嵌深，然后進(jìn)行體形布置設(shè)計(jì)。拱壩軸線和拱壩中心線起到了拱壩體形骨架和定位控制的作用，拱壩體形設(shè)計(jì)過(guò)程，就是要不斷調(diào)整拱冠梁的形態(tài)，調(diào)整各高程分拱圈的曲率半徑和厚度，直到滿足體形設(shè)計(jì)要求為止。對(duì)地質(zhì)條件較復(fù)雜的工程，其壩基可利用巖體范圍不大，合理建基面位置一經(jīng)論證確定，很少有調(diào)整的余地，采用現(xiàn)有的拱壩體形設(shè)計(jì)流程中，在改變了拱冠梁形態(tài)、拱圈曲率、拱圈厚度，特別是改變拱圈曲率后，拱端位置很可能發(fā)生變化，使得與選定建基面位置存在較大的差異，從而導(dǎo)致拱端的建基條件發(fā)生變化，這樣的體形設(shè)計(jì)是不能被接受，需要重新進(jìn)行布置和體形設(shè)計(jì)，造成設(shè)計(jì)工作的反復(fù)，效率較低。而且，現(xiàn)有的拱壩體形設(shè)計(jì)流程中，體形設(shè)計(jì)時(shí)需要調(diào)整的參數(shù)較多，以一個(gè)劃分為10層分拱圈的拱壩為例，拱圈軸線采用拋物線線型，在確定了拱壩的建基面位置后，需要3個(gè)參數(shù)描述拱冠梁上游面形態(tài)，4個(gè)參數(shù)描述拱冠梁厚度，20個(gè)曲率半徑，20個(gè)拱端厚度，即共需要47個(gè)參數(shù)來(lái)描述拱壩體形，體形設(shè)計(jì)過(guò)程中就是要不斷調(diào)整這47個(gè)參數(shù)，使設(shè)計(jì)的體形滿足相關(guān)要求，由于需要調(diào)整的參數(shù)多，調(diào)整過(guò)程復(fù)雜，嚴(yán)重影響拱壩體形設(shè)計(jì)效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種效率較高的拱壩體形設(shè)計(jì)的方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種拱壩體形設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的坐標(biāo)系；

b、沿壩高方向，將拱壩的拱圈從下到上分成若干個(gè)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(duì)選定的拱壩建基面，確定所有分拱圈所對(duì)應(yīng)的左岸拱端中心坐標(biāo)和右岸拱端中心坐標(biāo)；

d、選擇體形設(shè)計(jì)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(gè)分拱圈；

e、擬定步驟d中的4個(gè)控制高程分拱圈所對(duì)應(yīng)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(biāo)原點(diǎn)的距離Li為設(shè)計(jì)參數(shù)；

f、根據(jù)步驟e擬定的4個(gè)控制高程分拱圈的設(shè)計(jì)參數(shù)，分別將對(duì)應(yīng)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(biāo)原點(diǎn)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(shù)；

g、根據(jù)確定的3次曲線方程，計(jì)算出其他各高程分拱圈所對(duì)應(yīng)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(biāo)原點(diǎn)的距離Li；

h、根據(jù)各高程分拱圈拱冠處拱圈軸線到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離Li和步驟c中確定的左岸拱端中心坐標(biāo)和右岸拱端中心坐標(biāo)，計(jì)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(duì)應(yīng)的數(shù)值，沿壩高方向，從上到下各個(gè)分拱圈所對(duì)應(yīng)的數(shù)值依次增大，頂拱圈所對(duì)應(yīng)的數(shù)值為1，i取正整數(shù)。