CN102828492A

CN102828492A - 拱坝横缝优化设计方法

Info

Publication number: CN102828492A
Application number: CN2012103433886A
Authority: CN
Inventors: 王惠芹; 王美斋; 董甲甲
Original assignee: Yellow River Engineering Consulting Co Ltd
Current assignee: Yellow River Engineering Consulting Co Ltd
Priority date: 2012-09-17
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2032-09-17
Also published as: CN102828492B

Abstract

本发明公开了一种拱坝横缝优化设计方法，按照拱坝要求确定分缝段数及分缝长度，设定坝轴线上某个分缝点为A₁；计算A₁点径向线L₁，径向线L₁与拱坝中心线的夹角为β₁；做径向线L₁的铅垂面与拱坝建基面上游边线交点A₂，求得A₂交点相对应的曲线方程，计算出A₂交点对应的径向线L₂，径向线L₂与拱坝中心线的夹角设为β₂；在A₁点位置作直线H₁，使直线H₁与拱坝中心线的夹角α₁=（β₁+β₂）/2，做直线H₁的铅垂面与拱坝建基面上游边线的交点A₃，求得A₃交点相对应的曲线方程，计算A₃交点对应的径向线L₃，径向线L₃与拱坝中心线的夹角设为β₃；夹角α₁=(β₁+β₃)/2，则H₁即为分缝线。本发明优点在于让拱坝横缝面与顶层拱圈和底层拱圈的夹角均达到最小。

Description

拱坝横缝优化设计方法

技术领域

本发明涉及水利工程中的拱坝，尤其是涉及拱坝横缝优化设计方法。

背景技术

在常态混凝土拱坝中，为防止混凝土产生裂缝需要设置临时性收缩缝即为横缝，相邻横缝的间距应根据混凝土的浇筑温度、质量、温度控制及基础要求等因素确定，一般在15-25m之间选择。横缝是为适应拱圈切向收缩时防止径向裂缝而设置，横缝面一般与坝轴线垂直或接近垂直，但是，横缝的方向若与各层拱圈径向夹角过大时将造成缝面出现不利的应力状态；因此，如何使横缝面与顶层拱圈和底层拱圈的夹角均达到最小，是拱坝横缝设计优化的目标。

发明内容

本发明目的在于提供一种使拱坝分缝处应力水平达到最优的拱坝横缝优化设计方法。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的拱坝横缝优化设计方法，按照下述步骤进行：

第一步、按照拱坝规范要求确定分缝段数及分缝长度，根据坝轴线曲线方程和分缝长度，利用二分法计算每条缝与坝轴线的交点；

第二步、设定坝轴线上的某个分缝点为A₁；首先计算出坝轴线上A₁点位置的径向线L₁，径向线L₁与拱坝中心线的夹角设为β₁；其次做径向线L₁的铅垂面与拱坝建基面上游边线的交点A₂，根据拱坝体形插值方程求得A₂交点相对应拱坝上游面的曲线方程，计算出A₂交点对应的径向线L₂，径向线L₂与拱坝中心线的夹角设为β₂；然后在A₁点位置作直线H₁，使直线H₁与拱坝中心线的夹角α₁=（β₁+β₂）/2，做直线H₁的铅垂面与拱坝建基面上游边线的交点A₃，根据拱坝体形插值方程求得A₃点相对应拱坝上游面的曲线方程，计算出A₃交点对应的径向线L₃，径向线L₃与拱坝中心线的夹角设为β₃；若夹角α₁=(β₁+β₃)/2，则直线H₁即为分缝线，此时分缝线与拱坝中心线的夹角为α₁；若夹角α₁≠(β₁+β₃)/2，则进行下一步；

第三步：在A₁点位置作直线H₂，使直线H₂与拱坝中心线的夹角为α₂=（β₁+β₃）/2，做直线H₂的铅垂面与拱坝建基面上游边线的交点A₄，根据拱坝体形插值方程求得A₄点相对应的拱坝上游面曲线方程，计算出A₄交点对应的径向线L₄，径向线L₄与拱坝中心线的夹角设为β₄；若夹角α₂=(β₁+β₄)/2，则直线H₂即为分缝线，此时分缝线与拱坝中心线2的夹角α₂；若夹角α₂≠（β₁+β₄）/2，则进行下一步；

第四步、按照第三步依次类推至第n步：在A₁点位置作直线H_n，使H_n与拱坝中心线的夹角为α_n=（β₁+β_n+1）/2，做直线H_n的铅垂面与拱坝建基面上游边线3的交点A_n+2，根据拱坝体形插值方程求得A_n+2交点相对应拱坝上游面的曲线方程，计算出A_n+2交点对应的径向线L_n+2，径向线L_n+2与拱坝中心线的夹角设为β_n+2；当夹角α_n=(β₁+β_n+2)/2时，循环结束，直线H_n即为所求的横缝线，夹角α_n即为分缝线与拱坝中心线的夹角。

本发明优点在于让拱坝横缝面与顶层拱圈和底层拱圈的夹角均达到最小，达到使拱圈的受力状态接近偏心受压、径向面上的受力条件好、施工立模方便之目的。

附图说明

图1是本发明设计步骤示意图。

图2是图1的I部放大图。

图3是图1的G部放大图。

具体实施方式

如图1所示，（即拱坝的俯视图；图中：3-建基面上游边线；4-建基面下游边线；5-An+1点高程对应的拱坝上游面拱圈；6-An+2点高程对应的拱坝上游面拱圈。）本发明所述的拱坝横缝优化设计方法，按照下述步骤进行：

第一步、按照拱坝规范要求确定分缝段数及分缝长度，根据坝轴线1的曲线方程和分缝长度，利用二分法计算每条缝与坝轴线1的交点；

第二步、设定坝轴线1上的某个分缝点为A₁；首先计算出坝轴线1上A₁点位置的径向线L₁，径向线L₁与拱坝中心线2的夹角设为β₁；其次做径向线L₁的铅垂面与拱坝建基面上游边线3的交点A₂，根据拱坝体形插值方程求得A₂交点相对应拱坝上游面的曲线方程，计算出A₂交点对应的径向线L₂，径向线L₂与拱坝中心线2的夹角设为β₂；然后在坝轴线1上A₁点位置作直线H₁，使直线H₁与拱坝中心线2的夹角α₁=（β₁+β₂）/2，做直线H₁的铅垂面与拱坝建基面上游边线的交点A₃，根据拱坝体形插值方程求得A₃点相对应的拱坝上游面曲线方程，计算出A₃交点对应的径向线L₃，径向线L₃与拱坝中心线2的夹角设为β₃；若夹角α₁=（β₁+β₃）/2,则直线H₁即为分缝线，该分缝线与拱坝中心线2的夹角为α₁；若夹角α₁≠（β₁+β₃）/2, 则进行下一步；

第三步：在坝轴线1上A₁点位置作直线H₂，使直线H₂与拱坝中心线2的夹角为α₂=（β₁+β₃）/2，做直线H₂的铅垂面与拱坝建基面上游边线的交点A₄，根据拱坝体形插值方程求得A₄点相对应的拱坝上游面曲线方程，计算出A₄点对应的径向线L₄，径向线L₄与拱坝中心线2的夹角设为β₄；若夹角α₂=（β₁+β₄）/2，则直线H₂即为分缝线，该分缝线与拱坝中心线2的夹角α₂；若夹角α₂≠（β₁+β₄）/2, 则进行下一步；

第四步、按照第三步依次类推至第n步：在坝轴线1上A₁点位置作直线H_n，使H_n与拱坝中心线2的夹角为α_n=（β₁+β_n+1）/2，做直线H_n的铅垂面与拱坝建基面上游边线3的交点A_n+2，根据拱坝体形插值方程求得A_n+2交点相对应的拱坝上游面6曲线方程，计算出A_n+2交点对应的径向线L_n+2，径向线L_n+2与拱坝中心线2的夹角设为β_n+2；当夹角α_n=（β₁+β_n+2）/2时，循环结束，直线H_n即为所求的横缝线，夹角α_n即为分缝线与拱坝中心线2的夹角。

Claims

1.一种拱坝横缝优化设计方法，其特征在于：按照下述步骤进行：

第二步、设定坝轴线上的某个分缝点为A₁；首先计算出坝轴线上A₁点位置的径向线L₁，径向线L₁与拱坝中心线的夹角设为β₁；其次做径向线L₁的铅垂面与拱坝建基面上游边线交点A₂，根据拱坝体形插值方程求得A₂交点相对应拱坝上游面的曲线方程，计算出A₂交点对应的径向线L₂，径向线L₂与拱坝中心线的夹角设为β₂；然后在A₁点位置作直线H₁，使直线H₁与拱坝中心线的夹角α₁=（β₁+β₂）/2，做直线H₁的铅垂面与拱坝建基面上游边线的交点A₃，根据拱坝体形插值方程求得A₃交点相对应拱坝上游面的曲线方程，计算出A₃交点对应的径向线L₃，径向线L₃与拱坝中心线的夹角设为β₃；若夹角α₁=(β₁+β₃)/2，则H₁即为分缝线，此时分缝线与拱坝中心线的夹角为α₁；若夹角α₁≠(β₁+β₃)/2, 则进行下一步；

第三步：在A1点位置作直线H₂，使直线H₂与拱坝中心线的夹角为α₂=（β₁+β₃）/2，做直线H₂的铅垂面与拱坝建基面上游边线的交点A₄，根据拱坝体形插值方程求得A₄交点相对应的拱坝上游面曲线方程，计算出A₄交点对应的径向线L₄，径向线L₄与拱坝中心线的夹角设为β₄；若夹角α₂=(β₁+β₄)/2，则直线H₂即为分缝线，此时分缝线与拱坝中心线的夹角α₂；若夹角α₂≠(β₁+β₄)/2, 则进行下一步；

第四步、按照第三步依次类推至第n步：在A₁点位置作直线H_n，使H_n与拱坝中心线的夹角为α_n=（β₁+β_n+1）/2，做直线H_n的铅垂面与拱坝建基面上游边线的交点A_n+2，，根据拱坝体形插值方程求得A_n+2交点相对应的拱坝上游面曲线方程，计算出A_n+2交点对应的径向线L_n+2，径向线L_n+2与拱坝中心线的夹角设为β_n+2；当夹角α_n=(β₁+β_n+2)/2时，循环结束，直线H_n即为所求的横缝线，夹角α_n即为分缝线与拱坝中心线的夹角。