[发明专利]一种拱坝体形设计的方法

权利要求书

1.一种拱坝体形设计的方法，所述拱坝的拱圈轴线线型为抛物线，其特征在于：包括以下步骤：

a、确定拱坝中心线位置，建立拱坝体形设计的坐标系；

b、沿坝高方向，将拱坝的拱圈从下到上分成若干个依次连接的分拱圈，最大高程的分拱圈为顶拱圈，最小高程的分拱圈为底拱圈；

c、对选定的拱坝建基面，确定所有分拱圈所对应的左岸拱端中心坐标和右岸拱端中心坐标；

d、选择体形设计的控制高程分拱圈，控制高程分拱圈为底拱圈、顶拱圈和任意其他2个分拱圈；

e、拟定步骤d中的4个控制高程分拱圈所对应的拱冠梁厚度TCi、左拱端厚度TLi、右拱端厚度TRi、拱冠处拱圈轴线到坐标原点的距离Li为设计参数；

f、根据步骤e拟定的4个控制高程分拱圈的设计参数，分别将对应的拱冠梁厚度TCi、左拱端厚度TLi、右拱端厚度TRi、拱冠处拱圈轴线到坐标原点的距离Li拟合为3次曲线方程，得出3次曲线方程的待定系数；

g、根据确定的3次曲线方程，计算出其他各高程分拱圈所对应的拱冠梁厚度TCi、左拱端厚度TLi、右拱端厚度TRi、拱冠处拱圈轴线到坐标原点的距离Li；

h、根据各高程分拱圈拱冠处拱圈轴线到坐标原点的距离Li和步骤c中确定的左岸拱端中心坐标和右岸拱端中心坐标，计算出各高程分拱圈的曲率半径和中心角；

其中，i为某一高程分拱圈所对应的数值，沿坝高方向，从上到下各个分拱圈所对应的数值依次增大，顶拱圈所对应的数值为1，i取正整数。

2.如权利要求1所述的一种拱坝体形设计的方法，其特征在于：在步骤a中，以确定的拱坝中心线为Y轴，Y轴的正向为上游方向，以横河向为X轴，X轴的正向指向右岸，X轴的负向指向左岸，以铅直向为Z轴。

3.如权利要求2所述的一种拱坝体形设计的方法，其特征在于：在步骤c中，左岸拱端中心坐标为(XL_i，YL_i，Z_i),右岸拱端中心坐标表示为(XR_i，YR_i，Z_i)。

4.如权利要求3所述的一种拱坝体形设计的方法，其特征在于：在步骤f中：

拱冠梁厚度拟合的3次曲线方程为：TCi＝b₀+b₁(Hi/H)+b₂(Hi/H)²+b₃(Hi/H)³；

左拱端厚度拟合的3次曲线方程为：TLi＝c₀+c₁(Hi/H)+c₂(Hi/H)²+c₃(Hi/H)³；

右拱端厚度拟合的3次曲线方程为：TRi＝d₀+d₁(Hi/H)+d₂(Hi/H)²+d₃ Hi/H)³；

拱冠处拱圈轴线到坐标原点的距离拟合的3次曲线方程为：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为待定系数，H为最大坝高，Hi为某一分拱圈所对应的相对坝高。

5.如权利要求4所述的一种拱坝体形设计的方法，其特征在于：在步骤h中：以拱坝中心线为界线，将各个高程分拱圈分为左、右两部分，与左岸坝基相连接的为左分拱圈，与右岸坝基相连接为右分拱圈，则某一高程左分拱圈的曲率半径为RL_i：RL_i＝|XL_i²/(2(YL_i-L_i))|，某一高程右分拱圈的曲率半径为RR_i：RR_i＝|XR_i²/(2(YR_i-L_i))|；

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