[发明专利]一种管型通道截面的三连弧设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，尤其是涉及一种管型通道截面的三连弧设计方法。

背景技术

通道是土木工程的重要组成结构，在国内外大量使用于路线两侧水系的连通。目前，通道建造普遍存在的问题如下：

1、结构构造尺寸设计不合理，建造用材较浪费，单体造价指标居高不下；

2、标准化、体系化存在缺陷，采用预制结构后，常常成为施工附加负担；

3、规模化、工业化效应不佳，常常落入技术高，但造价也高的尴尬处境；

4、设计不统一，结构形式多，发展实用准确的设计方法已成为当务之急。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种管型通道截面的三连弧设计方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种管型通道截面的三连弧设计方法，用以获取管型通道截面内轮廓线的几何参数，包括以下步骤：

1)确定通道截面内轮廓线设计的基本控制参数A和基本定形参数U；

2)根据基本控制参数A和基本定形参数U与通道截面内轮廓线的关联模式建立管型通道截面的三连弧设计模型；

3)根据管型通道截面的三连弧设计模型对基本定形参数U进行循环修正计算，直至满足基本控制参数A的要求；

4)获取管型通道截面内轮廓线设计的其他几何参数C。

所述的三连弧为通道截面内轮廓线上连续相切的顶圆弧、侧上圆弧和侧下圆弧。

所述的步骤1)中，基本控制参数A为已知参数，包括通道标准宽度B_k、标准高度H_k、净高度控制值H_j和底线横坡i。

所述的步骤1)中，基本定形参数U为待定参数，包括通道截面内轮廓线顶圆弧半径R₁和半圆心角α₁、侧上圆弧半径R₂和圆心角α₂、侧下圆弧半径R₃和半圆心角α₃、净高度计算值H′_j。

所述的步骤2)中，基本控制参数A和基本定形参数U与通道截面内轮廓线的关联模式包括：

(1)通道标准尺度B_k×H_k的上角点和下角点分别为通道截面内轮廓线上顶圆弧端部和侧下圆弧下端；

(2)通道截面内轮廓线除在底线中点设理论折点外，其余均为连续曲直切线。

所述的步骤2)中，管型通道截面的三连弧设计模型为：

所述的步骤3)具体包括以下步骤：

31)确定通道标准宽度B_k、标准高度H_k、净高度控制值H_j和底线横坡i的值，以及半圆心角α₁的初始值；

32)根据三连弧设计模型计算基本定形参数U的值；

33)判断净高度计算值H_j＇是否大于净高度控制值H_j，若是，则减小半圆心角α₁的值，并返回步骤32)，若否，则判断净高度计算值H_j＇是否小于净高度控制值H_j，若是，则增大半圆心角α₁的值，并返回步骤32)，若否，则进行步骤34)，半圆心角α₁的增大和减小幅度初始定为1度，至出现过度情况时，则开始采用两分法定幅度，每次取偏小值和偏大值的中值，直至H_j＇与H_j的差值小于0.05mm；

34)获取最终的基本定形参数U的设计值。

所述的步骤4)中，其他几何参数C包括通道截面内轮廓线净宽度B_j，其计算式为：

B_j＝2×R₂×[1-cos(α₂)]+B_k。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、设计精度高：本发明提出了一种对管型通道进行精确设计的方法。以内轮廓线为基准的设计保证了通道截面的设计同时精确满足通行净空的要求和环境限高的要求。