[发明专利]用于拱坝体形设计合理性及运行期工作状态的评价方法

说明书

本发明公开了一种评价方法，尤其是公开了一种用于拱坝体形设计合理性及运行期工作状态的评价方法，属于水利水利工程建筑物安全评价工艺技术领域。提供一种能定量反映拱坝位移对称性的指标，用以指导拱坝体形布置设计和运行期工作状态的用于拱坝体形设计合理性及运行期工作状态的评价方法。所述的评价方法以拱坝计算分析成果或运行期监测到的节点位移成果为基础，将各高程坝体最大径向位移的位置拟合为拱坝径向位移中心线，然后再以该拱坝径向位移中心线与铅垂线的夹角作为表征拱坝位移对称性的量化指标来评价拱坝体形设计的合理性以及运行期的工作状态。

技术领域

本发明涉及一种评价方法，尤其是涉及一种用于拱坝体形设计合理性及运行期工作状态的评价方法，属于水利水利工程建筑物安全评价工艺技术领域。

背景技术

拱坝对坝体材料强度的利用比较充分，可以在坝身布置泄水建筑物，是一种经济性较优越的坝型。拱坝的理想建坝条件是坝基地质条件好，地形对称，坝基均匀。但实际的坝基条件往往有较强的不对称性，如白鹤滩拱坝地形条件极不对称，锦屏一级拱坝地形和地质条件不对称，给拱坝设计带来巨大挑战。拱坝运行期间，受坝基条件和坝体结构影响，也可能导致坝体位移呈现非对称分布，坝体产生扭转效应，增大拱坝的附加应力。

对非对称条件下设计拱坝，需要通过坝基处理、体形调整等措施，尽量减小不对称条件的影响。对不同的设计方案，如何评价工程措施对改善坝体位移分布的有效性，没有量化评价的方法，方案的分析和比较存在困难。对运行期的拱坝，扭转变形的趋势是否稳定，对评价拱坝的工作状态是否正常非常重要，但如何定量评价，同样存在困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能定量反映拱坝位移对称性的指标，用以指导拱坝体形布置设计和运行期工作状态分析，用于拱坝体形设计合理性及运行期工作状态的评价方法。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于拱坝体形设计合理性及运行期工作状态的评价方法，所述的评价方法以拱坝计算分析成果或运行期监测到的节点位移成果为基础，将各高程坝体最大径向位移的位置拟合为拱坝径向位移中心线，然后再以该拱坝径向位移中心线与铅垂线的夹角作为表征拱坝位移对称性的量化指标来评价拱坝体形设计的合理性以及运行期的工作状态。

进一步的是，在获取拱坝计算分析成果或运行监测位移成果时，是通过获取拱坝网格中各个节点的径向位移实现的，在获取拱坝网格中各个节点的径向位移时可以采用监测法、拱梁分载法计算或有限元法计算获得。

上述方案的优选方式是，通过监测法获取拱坝网格中各个节点的径向位移时是按下述步骤进行的，先选定需要设置垂线的拱冠梁坝段、1/4拱弦长坝段以及其他选定的相应监测坝段，然后按照各测点部位的径向和切向安装布置垂线，并通过直接测量每条垂线各特征控制高程的径向位移δ_i，j和切向位移获得相应节点在拱坝网格中的径向位移。

进一步的是，在采用拱梁分载法计算获取拱坝网格中各个节点的径向位移时，直接使用拱梁分载法进行拱坝应力和位移计算的各计算网格节点的径向位移、切向位移以及扭转位移。

上述方案的优选方式是，通过有限元法计算获取拱坝网格中各个节点的径向位移时，遵循以下规则，

1)采用统一的坐标系，以横河向为X向，顺河向为Y向，铅垂线为Z向，

2)计算节点的位移分布图，处理为横河向位移、顺河向位移、铅垂线位移，

3)沿拱坝的厚度方向拱坝形体被剖分为多层单元，并以拱圈轴线上的节点为基础处理各节点的位移，

4)获取节点的径向位移时，通过节点位移根据其所在部位的径向和切向进行转换计算最终获得拱坝网格中各个节点的径向位移，

5)根据拱圈轴线为单心圆、多心圆、抛物线和/或椭圆线的不同种类线型分别按下述公开计算获得，