拱坝浇筑块施工控制方法技术

本发明专利技术涉及水利水电领域拱坝施工控制方法，尤其是一种拱坝浇筑块施工控制方法。本发明专利技术所要解决的技术问题是提供一种可以快捷且准确的确定拱坝浇筑块的空间参数，从而完成拱坝结构施工的拱坝浇筑块施工控制方法，包括以下步骤：a、首先进行拱坝体形参数曲线拟合；b、其次进行拱坝体形坐标计算；c铅直面和拱圈上下游面交点坐标公式：c、铅直面和拱圈上下游面交点坐标公式；d、上游面切角后铅直面上游面最低点坐标计算：e、最后利用上述步骤得到的参数，通过DXF文件转换为CAD图形，得到拱坝浇筑块点的平面图、径向剖面图及拱坝三维体形图，并通过所获取的结构信息进行施工操作。本发明专利技术尤其适用于水电大坝拱坝浇筑块施工之中。

Construction Control Method of Arch Dam Casting Block

【技术实现步骤摘要】
拱坝浇筑块施工控制方法
本专利技术涉及水利水电领域拱坝施工控制方法，尤其是一种拱坝浇筑块施工控制方法。
技术介绍
前人积累的丰富的筑坝经验以及科学技术的发展，使得拱坝线型日趋多样化。抛物线拱因其参数易于选择、适应河谷能力强、受力条件好等特点，近年来在我国得到了广泛应用，在建的溪洛渡工程也把抛物线拱作为推荐坝形。拱坝体形设计的基本方法是根据坝址的地形、地质条件和枢纽布置等要求，先确定控制高程，拟定拱冠剖面和控制拱圈的几何形状，再确定各项几何参数沿高程变化的多项式中的待定系数，进而确定任意高程的拱圈形状。抛物线双曲拱坝坝型空间解析关系复杂，不能用简单的线性插值计算拱坝浇筑块的空间坐标。传统的方法是用手工计算，工作量大且费时。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可以快捷且准确的确定拱坝浇筑块的空间参数，从而完成拱坝结构施工的拱坝浇筑块施工控制方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：拱坝浇筑块施工控制方法，包括以下步骤：a、首先进行拱坝体形参数曲线拟合，其中拱冠梁剖面的控制参数为拱冠梁上游坝面曲线及拱冠梁厚度Tc，水平拱圈的控制参数为拱端X、Y坐标、拱圈曲率半径R以及中心角：(1)拱冠梁参数拟合：沿高程任意一点的拱冠梁上游坝面曲线、拱冠梁厚度Tc采用三次曲线插值拟合，拟合公式为：Tc(z)＝t0+t1*z+t2*z2+t3*z3Au(z)＝a0+a1*z+a2*z2+a3*z3式中，Au(z)-各计算高程拱冠剖面上游面点到坝轴线的距离；Tc(z)-各计算高程拱冠拱厚；(2)平面拱圈参数拟合拱端上、下游任意一点的X坐标，分段控制高程之间采用沿高程线性插值，拟合公式为：xi＝x2+(zi-z2)*(x1-x2)/(z1-z2)沿高程任意一点的拱圈曲率半径R沿高程分段采用三次曲线插值拟合，拟合公式为：Ri＝r0+r1*z+r2*z2+r3*z3；b、其次进行拱坝体形坐标计算：(1)平面拱圈上下游面点的坐标计算(a)平面拱圈拱端坐标已知两个控制高程拱圈的拱端坐标(x1，z1)，(x2，z2)，则两控制高程之间的任意高程z拱圈的拱端坐标为：x＝x2-(x2-x1)(z2-z)/(z2-z1)上、下游面点Y坐标计算公式分别为：yu＝Au(z)+d-x2/2R(z)yd＝Au(z)+d-Tc(z)式中，d-拱冠梁剖面拱冠点到x轴的距离；(b)平面拱圈上的其它坐标点：已知拱端坐标，对非拱端坐标，将拱端x坐标N等分，利用抛物线方程y＝YA-x2/2R依次求出非拱端坐标点；(2)上游面切角后平面拱圈上游面拱端点的坐标计算(a)拱圈中心线点坐标拱圈中心线点坐标(xc，yc)由上、下游面点的坐标求得：xc＝(xu+xd)/2；yc＝(yu+yd)/2(b)上游切角线方程已知两高程z1、z2的拱端上游切角α1、α2，则两高程间的任意高程z的拱端上游切角α为：α＝α1+(α2-α1)(z-z1)/(z2-z1)上游左、右岸切角线的斜率分别为：kl＝tg(α1+(α2-α1)(z-z1)/(z2-z1)+arctg((yu-yd)/(xu-xd)))kr＝-tg(α1+(α2-α1)(z-z1)/(z2-z1)+arctg((yu-yd)/(xu-xd)))上游左、右岸切角线方程为：y-yc＝k(x-xc)(c)拱圈上游切角线与上游面曲线的交点坐标y＝yc+k(x-xc)上式中，左岸取“+”，右岸取“-”；c、铅直面和拱圈上下游面交点坐标公式：利用拱圈抛物线方程和铅直面的切线方程求面与面的交点，采用逼进法求铅直面和拱圈上下游面交点坐标；d、上游面切角后铅直面上游面最低点坐标计算：先试算出交点最低高程的上下两个高程点，再用逼进法计算交点最低高程；e、最后利用上述步骤得到的参数，通过DXF文件转换为CAD图形，得到拱坝浇筑块点的平面图、径向剖面图及拱坝三维体形图，并通过所获取的结构信息进行施工操作。本专利技术的有益效果是：本专利技术根据体形施工所得到的控制点参数和待定系数等，创造性的实现了拱坝浇筑块点参数拟合，使拱坝的浇筑块点坐标计算和绘图实现了计算机化。本专利技术所提供的浇筑块点坐标求解及剖面图绘制应用程序不仅保证了施工精度，而且大大提高了施工效率，尤其适用于水电大坝拱坝浇筑块施工之中。附图说明图1是本专利技术拱坝左岸和右案的结构示意图。图2是本专利技术拱坝左岸和右案的三维结构示意图。图3是本专利技术的拱冠梁剖面布置及参数约定示意图。图4是本专利技术的拱坝基本体形及坐标轴约定示意图。图5是本专利技术的拱坝基本体形及坐标轴约定示意图。图中标记为：右岸1、左岸2、坝轴线3。具体实施方式拱坝浇筑块砌筑方法，包括以下步骤：a、首先进行拱坝体形参数曲线拟合，其中拱冠梁剖面的控制参数为拱冠梁上游坝面曲线及拱冠梁厚度Tc，水平拱圈的控制参数为拱端X、Y坐标、拱圈曲率半径R以及中心角：(1)拱冠梁参数拟合：沿高程任意一点的拱冠梁上游坝面曲线、拱冠梁厚度Tc采用三次曲线插值拟合，拟合公式为：Tc(z)＝t0+t1*z+t2*z2+t3*z3Au(z)＝a0+a1*z+a2*z2+a3*z3式中，Au(z)-各计算高程拱冠剖面上游面点到坝轴线的距离；Tc(z)-各计算高程拱冠拱厚；(2)平面拱圈参数拟合拱端上、下游任意一点的X坐标，分段控制高程之间采用沿高程线性插值，拟合公式为：xi＝x2+(zi-z2)*(x1-x2)/(z1-z2)沿高程任意一点的拱圈曲率半径R沿高程分段采用三次曲线插值拟合，拟合公式为：Ri＝r0+r1*z+r2*z2+r3*z3；b、其次进行拱坝体形坐标计算：(1)平面拱圈上下游面点的坐标计算(a)平面拱圈拱端坐标已知两个控制高程拱圈的拱端坐标(x1，z1)，(x2，z2)，则两控制高程之间的任意高程z拱圈的拱端坐标为：x＝x2-(x2-x1)(z2-z)/(z2-z1)上、下游面点Y坐标计算公式分别为：yu＝Au(z)+d-x2/2R(z)yd＝Au(z)+d-Tc(z)式中，d-拱冠梁剖面拱冠点到x轴的距离；(b)平面拱圈上的其它坐标点：已知拱端坐标，对非拱端坐标，将拱端x坐标N等分，利用抛物线方程y＝YA-x2/2R依次求出非拱端坐标点；(2)上游面切角后平面拱圈上游面拱端点的坐标计算(a)拱圈中心线点坐标拱圈中心线点坐标(xc，yc)由上、下游面点的坐标求得：xc＝(xu+xd)/2；yc＝(yu+yd)/2(b)上游切角线方程已知两高程z1、z2的拱端上游切角α1、α2，则两高程间的任意高程z的拱端上游切角α为：α＝α1+(α2-α1)(z-z1)/(z2-z1)上游左、右岸切角线的斜率分别为：kl＝tg(α1+(α2-α1)(z-z1)/(z2-z1)+arctg((yu-yd)/(xu-xd)))kr＝-tg(α1+(α2-α1)(z-z1)/(z2-z1)+arctg((yu-yd)/(xu-xd)))上游左、右岸切角线方程为：y-yc＝k(x-xc)(c)拱圈上游切角线与上游面曲线的交点坐标y＝yc+k(x-xc)上式中，左岸2取“+”，右岸1取“-”；c、铅直面和拱圈上下游面交点坐标公式：利用拱圈抛物线方程和铅直面的切线方程求面与面的交点，采用逼进法求铅直面和拱圈上下游面交点坐标；d、上游面切角后铅直面上游面最低点坐标计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.拱坝浇筑块施工控制方法，其特征在于利用拱坝浇筑块控制点进行施工控制，包括以下步骤：a、首先进行拱坝体形参数曲线拟合，其中拱冠梁剖面的控制参数为拱冠梁上游坝面曲线及拱冠梁厚度Tc，水平拱圈的控制参数为拱端X、Y坐标、拱圈曲率半径R以及中心角：(1)拱冠梁参数拟合：沿高程任意一点的拱冠梁上游坝面曲线、拱冠梁厚度Tc采用三次曲线插值拟合，拟合公式为：Tc(z)＝t0+t1*z+t2*z

【技术特征摘要】
1.拱坝浇筑块施工控制方法，其特征在于利用拱坝浇筑块控制点进行施工控制，包括以下步骤：a、首先进行拱坝体形参数曲线拟合，其中拱冠梁剖面的控制参数为拱冠梁上游坝面曲线及拱冠梁厚度Tc，水平拱圈的控制参数为拱端X、Y坐标、拱圈曲率半径R以及中心角：(1)拱冠梁参数拟合：沿高程任意一点的拱冠梁上游坝面曲线、拱冠梁厚度Tc采用三次曲线插值拟合，拟合公式为：Tc(z)＝t0+t1*z+t2*z2+t3*z3Au(z)＝a0+a1*z+a2*z2+a3*z3式中，Au(z)－各计算高程拱冠剖面上游面点到坝轴线的距离；Tc(z)－各计算高程拱冠拱厚；(2)平面拱圈参数拟合拱端上、下游任意一点的X坐标，分段控制高程之间采用沿高程线性插值，拟合公式为：xi＝x2+(zi-z2)*(x1-x2)/(z1-z2)沿高程任意一点的拱圈曲率半径R沿高程分段采用三次曲线插值拟合，拟合公式为：Ri＝r0+r1*z+r2*z2+r3*z3；b、其次进行拱坝体形坐标计算：(1)平面拱圈上下游面点的坐标计算(a)平面拱圈拱端坐标已知两个控制高程拱圈的拱端坐标(x1,z1)，(x2,z2)，则两控制高程之间的任意高程z拱圈的拱端坐标为：x＝x2-(x2-x1)(z2-z)/(z2-z1)上、下游面点Y坐标计算公式分别为：yu＝Au(z)+d-x2/2R(z)yd＝Au(z)+d-Tc(z)式中，d－拱冠梁剖面拱冠点到x轴的距离；(b)平面拱圈上的其它坐标点：已知...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵艳，牟高翔，张敬，陈丽萍，唐忠敏，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51