CN112528217A - 一种抛物线型同层等厚拱坝测量放样计算方法 - Google Patents

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李阳春
董格
李玉鹏
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PowerChina 11th Bureau Engineering Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种抛物线型同层等厚拱坝测量放样计算方法，包括建立相对坐标系；抛物线同层等厚拱坝测量放样计算推导；根据结果进行判断；根据结果进行判断之后还包括理论推导结果验证；建立相对坐标系是以拱坝的拱冠处的水平投影为原点建立相对坐标系；计算上、下游模板任意点到坝轴线的距离；将任意点转换为相对坐标；计算相对坐标到坝轴线的距离；该抛物线型同层等厚拱坝测量放样计算方法能够提高测量人员的工作效率和放样精度，节省仓号的模板验收时间，加快施工速度，快速完成施工任务。

Description

一种抛物线型同层等厚拱坝测量放样计算方法
技术领域
本发明涉及水利水电工程技术领域，尤其涉及一种抛物线型同层等厚拱坝测量放样计算方法。
背景技术
拱坝是在平面上呈凸向上游的拱形挡水建筑物，借助拱的作用将水压力的全部或部分传给河谷两岸的基岩。与重力坝相比，在水压力作用下坝体的稳定不需要依靠本身的重量来维持，主要是利用拱端基岩的反作用来支承。
我国从80年代开始进行碾压混凝土筑坝技术的试验和研究，因其“速度快、成本低”的特性，一直倍受到坝工界青睐。经过40多年的迅猛发展，从重力坝筑坝到拱坝、曲拱坝，双曲薄拱坝一路走来，其施工技术和施工工艺已经相当成熟，已达到了国际先进水平。为了适应碾压混凝土筑拱坝快速连续上升的施工，我国根据不同的坝型已研制出很多拱坝测量放样计算方法。
传统的做法：一是根据拱坝的曲线参数方程，利用计算机QBASIC语言编程，进行递迭计算，按预设的层高、水平距离，得出每层上、下游预设点位的坐标，现场用全站仪，再采用卡西欧fx-5800P进行简单计算，按极坐标发法放样。
二是利用CAD建模功能，画出大坝的结构，放样前根据现场的实际高程，提前点出结构控制点的坐标，再采用卡西欧fx-5800P进行简单计算，按极坐标发法放样。
这两种方式都有共同的缺陷，一是只能对固定点位进行检查和放样，现场出现新情况时，都需要返回后方重新计算，工作量大，现场操作不方便，影响施工速度；二是现场无法对不在固定位的结构线进行测量检查和放样，容易造成坝体偏差超标。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题而提供的一种能够提高测量人员的工作效率和放样精度，节省仓号的模板验收时间，加快施工速度，快速完成施工任务的抛物线型同层等厚拱坝测量放样计算方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种抛物线型同层等厚拱坝测量放样计算方法，包括
建立相对坐标系；
抛物线同层等厚拱坝测量放样计算推导；
根据结果进行判断。
优选的，所述根据结果进行判断之后还包括理论推导结果验证。
优选的，所述建立相对坐标系是以拱坝的拱冠处的水平投影为原点建立相对坐标系。
优选的，所述抛物线同层等厚拱坝测量放样计算推导还包括：
计算上、下游模板任意点到坝轴线的距离；
将任意点转换为相对坐标；
计算相对坐标到坝轴线的距离。
优选的，所述理论推导结果验证首先采用函数功能进行正算和反算，然后在求得相对坐标，所述相对坐标与对比点的偏差在5mm以内。
优选的，所述相对坐标系X轴指向右岸为正，Y轴指向下游为正，Z轴指向上为正。
优选的，所述计算上、下游模板任意点到坝轴线的距离以坝轴线高程上游面弧线作为计算参照线，通过任意点到抛物线的垂直距离计算，所述将任意点转换为相对坐标根据大地坐标和相对坐标的位置关系按下式进行转换，所述计算相对坐标到坝轴线的距离为相对坐标到坝轴线的垂直距离。
本发明公开的一种抛物线型同层等厚拱坝测量放样计算方法，包括建立相对坐标系；抛物线同层等厚拱坝测量放样计算推导；根据结果进行判断；根据结果进行判断之后还包括理论推导结果验证；建立相对坐标系是以拱坝的拱冠处的水平投影为原点建立相对坐标系；计算上、下游模板任意点到坝轴线的距离；将任意点转换为相对坐标；计算相对坐标到坝轴线的距离；该抛物线型同层等厚拱坝测量放样计算方法能够提高测量人员的工作效率和放样精度，节省仓号的模板验收时间，加快施工速度，快速完成施工任务。
附图说明
图1为本发明一种抛物线型同层等厚拱坝测量放样计算方法的步骤示意图。
图2为本发明图1中步骤2的示意图。
图3为本发明中拱坝的平面抛物线图。
图4为本发明中拱坝的局部截面示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。附图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
请参阅图1-4，为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种抛物线型同层等厚拱坝测量放样计算方法，包括
步骤S101，建立相对坐标系；
步骤S102，抛物线同层等厚拱坝测量放样计算推导；
步骤S103，根据结果进行判断。
作为优选方案，所述根据结果进行判断之后还包括步骤S104，理论推导结果验证。
作为优选方案，所述建立相对坐标系是以拱坝的拱冠处的水平投影为原点建立相对坐标系。
作为优选方案，所述抛物线同层等厚拱坝测量放样计算推导还包括：
步骤S201，计算上、下游模板任意点到坝轴线的距离；
步骤S202，将任意点转换为相对坐标；
步骤S203，计算相对坐标到坝轴线的距离。
作为优选方案，所述理论推导结果验证首先采用函数功能进行正算和反算，然后在求得相对坐标，所述相对坐标与对比点的偏差在5mm以内。
作为优选方案，所述相对坐标系X轴指向右岸为正，Y轴指向下游为正，Z轴指向上为正。
作为优选方案，所述计算上、下游模板任意点到坝轴线的距离以坝轴线高程上游面弧线作为计算参照线，通过任意点到抛物线的垂直距离计算，所述将任意点转换为相对坐标根据大地坐标和相对坐标的位置关系按下式进行转换，所述计算相对坐标到坝轴线的距离为相对坐标到坝轴线的垂直距离。
相对坐标设在拱冠处的水平投影位置，程高与坝轴线的切点为坐标系原点；相对坐标系X轴指向右岸为正，Y轴指向下游为正，Z轴指向上为正。
现设拱坝程高为H，任意点坐标为P(XP,YP,ZP),坝轴线点坐标M(XM,YM,ZM)；
设拱坝的抛物线参数方程为X2＝Ry；
其中R为抛物线半径，R为常数，R＝100。
计算上、下游模板任意点到坝轴线的距离：
以坝轴线H上游面弧线作为计算参照线，按照点到抛物线距离最短原来计算，设任意点P坐标为(XP,YP,ZP)，由ZP来判断点属于哪个高程的断面，根据ZP与H的高差，计算出上游坝面模板线距离坝轴的水平距离。
h上＝(H-ZP)×△h △h＝0.04m
h下＝a+(H-ZP)×△h △h＝0.4m (1)
h下＝a-(H-ZP)×△h △h＝0.4m (2)
其中h上为上游模板到坝轴线的水平距离，h下为下游模板到坝轴线的水平距离，△h为拱坝每升高一米，大坝向上偏移的水平距离，a为EL310时下游坝面距离坝轴线距离。
当ZP＞H时,h上为负，
当ZP＜H时，h上为正，
下游距离当Z1<H时用(1)式，当Z1>H时用(2)式；
将任意点转换为相对坐标；
根据大地坐标和相对坐标的位置关系按下式进行转换：
(1)式：根据测量坐标转换成施工坐标：
Figure BDA0002852149720000061
(2)式：根据施工坐标转换成测量坐标：
Figure BDA0002852149720000062
计算任意点PA对应坝轴线上的点Mo坐标：
由PA点的相对坐标X1的正负，判断点在Y轴的左右，X1为正在右侧，反正为左侧。根据点到线垂直距离最短原理，设在坝轴的线抛物线上有对应的点为Mo(xo,yo,zo)。采用距离公式，抛物线方程、抛物线法线方程建联立方程，最终通过韦达定理，求解一元三次方程，求得xo。再由抛物线方程求出yo。xo的计算公式如下：
Figure BDA0002852149720000063
计算任一点P到坝轴线的距离：
采用两点之间的距离公式：
|D|＝((Y0-y1)^2-(Xo-X1)^2)^0.5
将|D|-h上或|D|-h下<0.5cm,证明任意点PA在上游或下游模板位置，满足设计要求，否则根据|D|-h上的结果进行判断，当|D|-h上<0时任一点PA沿法线向上游调整，|D|-h上>0任一点PA沿法线向下游调整。
理论推导结果验证：
根据理论推导结果，首先采用EXCEL的函数功能进行计算，进行正算和反算，相互验证，然后在用CAD软件将EXCEL求得坐标，展到设计图中进行对比，经过比对点为的偏差在5mm以内，满足设规范要求。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种抛物线型同层等厚拱坝测量放样计算方法，其特征在于：包括
建立相对坐标系；
抛物线同层等厚拱坝测量放样计算推导；
根据结果进行判断。
2.根据权利要求1所述的一种抛物线型同层等厚拱坝测量放样计算方法，其特征在于：所述根据结果进行判断之后还包括理论推导结果验证。
3.根据权利要求1所述的一种抛物线型同层等厚拱坝测量放样计算方法，其特征在于：所述建立相对坐标系是以拱坝的拱冠处的水平投影为原点建立相对坐标系。
4.根据权利要求1所述的一种抛物线形同层等厚拱坝测量放样计算方法，其特征在于：所述抛物线同层等厚拱坝测量放样计算推导还包括：
计算上、下游模板任意点到坝轴线的距离；
将任意点转换为相对坐标；
计算相对坐标到坝轴线的距离。
5.根据权利要求2所述的一种抛物线形同层等厚拱坝测量放样计算方法，其特征在于：所述理论推导结果验证首先采用函数功能进行正算和反算，然后在求得相对坐标，所述相对坐标与对比点的偏差在5mm以内。
6.根据权利要求3所述的一种抛物线型同层等厚拱坝测量放样计算方法，其特征在于：所述相对坐标系X轴指向右岸为正，Y轴指向下游为正，Z轴指向上为正。
7.根据权利要求4所述的一种抛物线形同层等厚拱坝测量放样计算方法，其特征在于：所述计算上、下游模板任意点到坝轴线的距离以坝轴线高程上游面弧线作为计算参照线，通过任意点到抛物线的垂直距离计算，所述将任意点转换为相对坐标根据大地坐标和相对坐标的位置关系按下式进行转换，所述计算相对坐标到坝轴线的距离为相对坐标到坝轴线的垂直距离。
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