[发明专利]趾板仰角计算方法及堆石坝

权利要求书

1.一种堆石坝，所述堆石坝包括面板(10)、围绕面板(10)设置的多个趾板(20)；每个趾板(20)的仰角θ均利用下式计算：

θ＝arccos[(s1·s2)/(|s1||s2|)]；

其中，s1＝n1×n2，s2＝n2×n3，n1为水平面(1)在正交笛卡尔坐标系(X,Y,Z)中的法向量，n2为趾板轴线(6)上与被计算趾板(20)对应的线段在正交笛卡尔坐标系(X,Y,Z)中的方向向量，n3为面板(10)底面在正交笛卡尔坐标系(X,Y,Z)中的法向量；

所述正交笛卡尔坐标系(X,Y,Z)在堆石坝的任意位置界定，使得由X轴和Y轴形成的平面平行于水平面，该坐标系的坐标原点为O。

2.根据权利要求1所述的堆石坝，其特征在于：利用所述趾板轴线(6)上任意3个转折点在所述正交笛卡尔坐标系中的三维坐标计算得到面板(10)底面的法向量n3。

3.根据权利要求1所述的堆石坝，其特征在于：利用趾板轴线(6)上转折点在所述正交笛卡尔坐标系中的三维坐标计算趾板轴线(6)上与被计算趾板(20)对应的线段的方向向量n2。

4.根据权利要求2或3所述的堆石坝，其特征在于：根据面板(10)、各个趾板(20)的设计参数确定趾板轴线(6)位置，从而确定趾板轴线(6)上各个转折点在所述正交笛卡尔坐标系中的三维坐标。

5.一种基于空间向量的趾板仰角计算方法，其特征在于：所述趾板仰角计算方法包括：

步骤A：在趾板(20)所在的堆石坝区域的任意位置界定正交笛卡尔坐标系(X,Y,Z)，使得由X轴和Y轴形成的平面平行于水平面，该坐标系的坐标原点为O；根据各个趾板(20)与对应设置的面板(10)的设计参数确定趾板轴线(6)位置，且确定趾板轴线(6)上各个转折点在所述正交笛卡尔坐标系中的三维坐标；

步骤B：利用下式计算与被分析趾板(20)对应的趾板仰角θ：

θ＝arccos[(s1·s2)/(|s1||s2|)]

其中，s1＝n1×n2，s2＝n2×n3，n1为水平面(1)在所述正交笛卡尔坐标系中的法向量，n2为趾板轴线(6)上与被计算趾板(20)对应的线段在正交笛卡尔坐标系(X,Y,Z)中的方向向量，n3为面板(10)底面在正交笛卡尔坐标系(X,Y,Z)中的法向量。

6.根据权利要求5所述的趾板仰角计算方法，其特征在于：利用所述趾板轴线(6)上任意3个转折点的三维坐标计算得到面板(10)底面的法向量n3。

7.根据权利要求5所述的趾板仰角计算方法，其特征在于：利用趾板轴线(6)上转折点在所述正交笛卡尔坐标系中的三维坐标计算趾板轴线(6)上与被计算趾板(20)对应的线段的方向向量n2。

8.根据权利要求5所述的趾板仰角计算方法，其特征在于：n1＝(0,0,1)。

9.一种趾板仰角计算装置，其特征在于，包括计算机设备；

所述计算机设备被配置或编程为用于执行权利要求5-8中任一项所述的基于空间向量的趾板仰角计算方法的步骤。