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1、抛物线型双曲拱坝放样坐标计算和编程青海水力发电抛物线型双曲拱坝放样坐标计算和编程李润万卫林(中国水利水电第四工程局测绘中心青海西宁810007)摘要抛物线型双曲拱坝设计技术先进,已成为当前水利水电工程混凝土大坝首选坝型之一.抛物线型双曲拱坝的坐标计算,是要解决拱坝体型控制以及模板(或混凝土)偏差检测问题;抛物线型双曲拱坝计算方法复杂,涉及计算参数繁多,一般需要进行计算机编程,用计算机计算;文章根据对江口,周公宅,小湾等双曲拱坝的计算和编程亲历,介绍了抛物线型双曲拱坝的计算及其计算机编程的方法和过程,并给出了核
2、心例程,对参与双曲拱坝计算和编程者有指导和参考价值.关键词抛物线型双曲拱坝坐标计算编程1概述抛物线型双曲拱坝,结构简明流畅,承压强度优越,节省建坝材料,设计技术先进,成为当前水利水电工程混凝土大坝首选坝型之一;中国水电四局曾经承建或在建的重庆江口水电站大坝,宁波周公宅水库大坝,云南小湾水电站大坝均属抛物线型双曲拱坝.下面以周公宅水库双曲拱坝为例,谈谈抛物线型双曲拱坝放样坐标计算,模板偏差计算及其计算机编程的方法和实施过程.2数2.1围1周公宅拱坝拱圈平面布置圈周公宅拱坝拱圈平面布置见图I.双曲拱坝的坐标关系,
3、基本方程和计算参坐标关系及计算参数示意图抛物线型双曲拱坝的坐标系及其计算参数见图2,图中各参数含义解释如下:Xi—拱圈中心线上任一点X坐标;Yi—拱圈中心线上任一点Y坐标:Tc—拱坝拱冠处的拱圈厚度;Yu—拱冠梁上游面Y坐标;Ycu—拱圈中面在拱冠梁处的Y坐标;Tal,T日r.一左右拱圈的拱端厚度;x1,X广一左右拱圈中线弧长所对弦长;'pi—拱圈中线弧长对应的半中心角.2.2基本方程和参数抛物线型双曲拱坝的基本方程是一组抛物线方程式,其形式为:XiffiRc×tan(~i)式1)圈2抛韧缝型双曲拱坝坐标关系
4、与计算参数示意圈Yi=Ycu+Xj2/(2XRe)式中各变量的含义与图2中的解释相同.Rc为收稿日期:2004—02—24作者单位:李润男(1952一)高级工程师中国水电四局测绘中心小湾测量中心总工万卫林男(1976一)助理工程师中国水电四局测绘中心小湾测量中心7青海水力发电拱圈中面的曲率半径,它在水平面上随着拱圈半中心角'Pi的变化而变化,在竖直面上随着高程变化而变化,一般情况下设计图上会提供Rc的计算方程,比如周公宅拱坝拱豳中面的曲率半径Rc计算方程为:Rcl=一0.0000066317×Z+0.0032
5、31115×Z+0.371157×Z+91.5006Rcr=-一0.OooO3050l6×Z+0.00929766×Z2_0.0795593×Z+98.1578忪式2)式中Rel,Rcr分别表示左,右拱圈中面曲率半径,z为大坝坐标系中的高程.Yeu为拱囤中面在拱冠粱处的Y坐标,其计算方程由设计图给定:Ycu=Yu+Tc/2(公式3)式中Yu为拱冠粱上游面的Y坐标,Tc为拱冠梁厚度,由下式算得:Yu=一0.0000045332394×Z%0.003253163×Z一0.226138369×Z一13.709Tc=
6、一0.0000173183×Z3+0.00326359×Z一0.293573×Z+26.252另外,设计图还会给出平面拱圈厚度沿弧长变化的方程:Ti=Tc+(Tai—Te)×(si/Sa)邢(公式4)在z坐标(浇筑高程)确定的前提下,公式4中:Ti为拱圈中面上i点处的拱圈厚度(即大坝厚度);Tc为拱冠梁厚度(即拱冠位置的大坝厚度);Tai为拱端处拱圈厚度;Si为i点处拱圈中心线弧长(拱冠至i点);sa为拱端处拱圈中心线弧长(拱冠至拱端).3放样坐标计算怎样进行双曲拱坝的形体控制,如何真实反映设计图纸的意图,取
7、决于模板制作和模板安装定位的精度.双曲拱坝放样坐标计算,一是要解决双曲拱坝体型控制问题(模板制作和安装定位控制),二是解决模板(或已浇混凝土)形体偏差检测问题.在抛物线型双曲拱坝放样坐标计算时,除了用到设计图纸给定的计算方程和计算参数外,还要确定以下几个计算参数.坝段编号:设计图对整个坝体进行了统一分段和编号,计算时需要确定具体坝段;浇筑高程:该浇筑仓本次浇筑计划达到的高程;放样点距:各放样点之间的距离(放样点密度);8上游面控模距离:放样点距上游面模板的距离;下游面控模距离:放样点距下游面模板的距离;横缝控
8、模距离:放样点距横缝模板的距离.确定以上参数之后,就可以进行计算了.抛物线型双曲拱坝的放样坐标计算,一般根据以下步骤进行.a计算拱圈中心线上序列点平面坐标;b计算拱圈中心线上每个点对应的拱圈厚度;c根据拱圈厚度和上,下游面控模距离计算上下游面放样点坐标;d根据坝段编号确定该坝段两端横缝与拱圈中心线交点位置,计算交点坐标;e根据横缝交点坐标和横缝控模距离计算横缝放样点坐标.3.1拱圈中心线上序列点坐标
