专利名称：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縫，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カ状态；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ー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
第一歩、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β !;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β 2;然后在A1点位置作直线H1，使直线H1与拱坝中心线的夹角α 1= ( β ,β 2)/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01=(^31+@3)/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Ci1デ(β1+β3)/2，则进行下一歩；
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α 2= ( β i+β 3)/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α 2 ;若夹角α 2关(β 1+β 4) /2，则进行下一歩；
第四步、按照第三步依次类推至第η歩在A1点位置作直线Hn，使Hn与拱坝中心线的夹角为Cin= (01+011+1)/2，做直线扎的铅垂面与拱坝建基面上游边线3的交点411+2，根据拱坝体形插值方程求得Αη+2交点相对应拱坝上游面的曲线方程，计算出Αη+2交点对应的径向线Ln+2，径向线Ln+2与拱坝中心线的夹角设为βη+2;当夹角αη=(β1+βη+2)/2吋，循环结束，直线Hn即为所求的横缝线，夹角Cin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，达到使拱圈的受カ状态接近偏心受压、径向面上的受カ条件好、施工立模方便之目的。
图I是本发明设计步骤示意图。图2是图I的I部放大图。图3是图I的G部放大图。
具体实施例方式如图I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+l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圏。)本发明所述的拱坝横缝优化设计方法，按照下述步骤进行
第一歩、按照拱坝规范要求确定分缝段数及分缝长度，根据坝轴线I的曲线方程和分缝长度，利用二分法计算每条缝与坝轴线I的交点；
第二步、设定坝轴线I上的某个分缝点为A1 ;首先计算出坝轴线I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β !;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β 2 ;然后在坝轴线I上A1点位置作直线H1，使直线H1与拱坝中心线2的夹角α 1= ( β ^ β 2) /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β 3 ;若夹角Ci1= (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Ci1デ(β1+β3)/2，则进行下一歩；
第三步在坝轴线I上A1点位置作直线H2,使直线H2与拱坝中心线2的夹角为α 2ニ(β i+β 3) /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Ci2=/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a则进行下一歩；
第四步、按照第三步依次类推至第η步在坝轴线I上A1点位置作直线Ηη，使Hn与拱坝中心线2的夹角为α η= ( β 1+ β η+1)/2，做直线Hn的铅垂面与拱坝建基面上游边线3的交点Αη+2，根据拱坝体形插值方程求得Αη+2交点相对应的拱坝上游面6曲线方程，计算出Αη+2交点对应的径向线Ln+2，径向线Ln+2与拱坝中心线2的夹角设为βη+2;当夹角an=(iVi3n+2)/2吋，循环结束，直线Hn即为所求的横缝线，夹角Cin即为分缝线与拱坝中心线2的夹角。
权利要求
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一歩、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β !;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β 2;然后在A1点位置作直线H1，使直线H1与拱坝中心线的夹角Ci1= ( P1+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Q1=W1M3)/^,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Ci1デ(β1+β3)/2，则进行下一I K少；第三歩在Al点位置作直线H2，使直线H2与拱坝中心线的夹角为a2=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尹(β !+^4)/2,则进行下一歩；第四步、按照第三步依次类推至第η歩在A1点位置作直线Ηη，使Hn与拱坝中心线的夹角为α η= ( β !+β η+1)/2，做直线Hn的铅垂面与拱坝建基面上游边线的交点Αη+2，，根据拱坝体形插值方程求得Αη+2交点相对应的拱坝上游面曲线方程，计算出Αη+2交点对应的径向线Ln+2，径向线Ln+2与拱坝中心线的夹角设为βη+2;当夹角αη=(β1+βη+2)/2吋，循环结束，直线Hn即为所求的横缝线，夹角Cin即为分缝线与拱坝中心线的夹角。
全文摘要
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。
文档编号E02B3/16GK102828492SQ201210343388
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月17日 优先权日2012年9月17日
发明者王惠芹, 王美斋, 董甲甲 申请人:黄河勘测规划设计有限公司