[发明专利]一种拱坝中心线的拟定方法

说明书

本发明公开了一种拱坝中心线的拟定方法，首先通过传统计算方法获得初拟拱坝中心线，再通过不同高程的拱圈获得初拟左(右)岸弦长L_sli(L_sri)，通过最小二乘原理拟合得出各层拱圈高程值与初拟左(右)岸弦长L_sli(L_sri)的函数关系曲线，并通过计算各拱圈高程下的左右岸计算弦长离差性趋于最小时的拱坝中心偏移距离获得最优的拱坝中心线位置。本发明保证了各层拱圈的左右岸趋于对称，避免了反复繁杂的手动试算过程。

技术领域

本发明属于水利水电工程应用技术领域，具体是涉及一种拱坝中心线的拟定方法。

背景技术

在拱坝体形设计中，拱坝中心线的确定具有重要的意义，常规的设计方法是沿坝轴线找出利用岩面的最低点，如河谷底部平坦，可取平坦部分的中心作为拱冠梁位置。通过拱冠梁和顶拱圆心连线的铅直平面，称为拱坝参考面，拱坝参考面的水平投影即为拱坝中心线。

首先，该方法不能保证各层拱圈的左右岸均趋于对称，而根据《拱坝设计》(美国垦务局)所述，当左右岸各层拱圈对称性较差的拱坝内很可能存在有应力集中区；其次通过该方法确定的各层拱圈间的连线不能保证顺滑，需要多次繁复试算调整，工作量极大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种拱坝中心线的拟定方法，基于工程实际问题构建数学模型，通过采用最小二乘法原理及数学规划求解方法确定拱坝中心线，保证各层拱圈的左右岸趋于对称,避免由于左右岸各层拱圈不对称导致的应力集中现象；同时保证各层拱圈间连线的顺滑及保凸性，避免反复试算调整的过程。

本发明的技术方案如下：

一种拱坝中心线的拟定方法，包括如下步骤：

第一步：确定拱坝坝高，将拱坝沿高度方向分若干层拱圈，初拟坝轴线的位置，沿着坝轴线切地质剖面；

第二步：初拟各层拱圈的开挖深度；

第三步：依次连接各层拱圈初拟的开挖深度，得到拱坝下游立视时的初拟开挖边界线；

第四步：根据常规设计方法，初拟拱坝中心线，各层拱圈高程下，初拟拱坝中心线与初拟左、右岸开挖边界线的距离即为初拟左岸弦长L_sli、初拟右岸弦长L_sri；

第五步：令各层拱圈高程值为x_i，初拟左左岸弦长L_sli或初拟右岸弦长L_sri为y_i，得到i个散点(x_i，y_i)，拟合出函数曲线y＝f(x)；

第六步：根据拟合出的函数曲线y＝f(x)，求得不同拱圈高程下左岸计算弦长L_cli、右岸计算弦长L_cri；

第七步：根据第六步求解的各拱圈高程下的左岸计算弦长L_cli、右岸计算弦长L_cri，令拱坝中心线偏移距离M作为自变量，求解的最小值及其对应的M值；

第八步：根据第七步计算得到的偏移距离M，将初拟拱坝中心线偏移M距离后，得到最优拱坝中心线及各拱圈高程下的左岸最优弦长L_li、右岸最优弦长L_ri。

优选地,所述第五步中，函数曲线y＝f(x)采用最小二乘原理拟合。

优选地,采用变量x的三次函数拟合曲线，得到函数曲线y＝a₁x³+a₂x²+a₃x+a₄，其中a₁、a₂、a₃、a₄为实数。