工作文档对数螺旋线型双曲拱坝几何计算程序使用说明书

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对数螺旋线型双曲拱坝计算机辅助设计几何计算程序采用QBASIC语言编制～在一般微机上运行～该程序可解决对数螺旋线型双曲拱坝平面拱圈、各种横缝和孔口等的施工放样问题。

一、坐标系及单位

1、三维直角坐标系的Y轴就是拱坝的“对称”中心轴线～并指向下游,X轴指向左岸,Z轴垂直向下,座标系原点设在坝顶,一般在顶拱拱冠上游点,。

2、单位

程序输入、输出所用单位～长度以m计,角度以度计。

二、描述体型的主要参数及其函数关系

描述对数螺旋线型拱坝体型的主要几何参数有:

1、Yc

Y是拱圈中心轴线在拱冠点处的Y座标值～或者说是拱冠梁中心轴线上c

各点的Y座标。

2、T c

T是拱冠梁各高程处的厚度 c

3、T及T alar

T及T分别是左、右两半拱拱圈的端部厚度。 alar

4、R及R lr

R及R分别是左、右两半拱拱圈轴线在拱冠处的曲率半径。lr

、θ5及θ lr

θ及θ分别是左、右两半拱拱圈轴,对数螺旋线,线方程中的初始角。lr

6、X及X DlDr

X及X分别是左、右两半拱拱圈下游端点X座标。DlDr

一般地说～上述参数都是Z座标的多项,n+1项,式:

在作施工放样座标计算时～上述全部参数的函数关系应尽知。

这些参数的函数式～其次数往往是不同的～设其中最高的次数是n次～0用户在使用程序时～应把坝顶高程H和n的数值～库存在程序的第21行～o0 前述各参数函数式中的系数[A]都要按序紧接n库存～中间不允许插入任何0 别的内容～而且～Tc的系数[A]应从程序的第23行开始库存～每个参数的系数都必须是n+1个～不能多也不能少～不足部分或未知者均须用若干个零按0 位补足。

三、主要计算公式

如图1示～某高程左右水平拱圈中轴线各为某对数螺旋线的一段～其极座标方程为:

k, ,,,e0

相应参数方程为: ,k,x,e,,, ,[sin(，),sin],0c ,k,,yY,,e,,,，

[cos,,cos(，)]0,cc

kφ2 其中～k=tgθ～ρ=R/～ R= Re 1，k00o

式中: θ:对数螺旋线的初始角,

ρ:初始极半径, o

φ:称为“似中心角”,拱中心角,,

R:拱轴线在拱冠处的曲率半径, o

R:轴线上任一点的曲率半径,

Y:拱轴线在拱冠处的y坐标, c

θ、φ均以左曲线为正～右曲线为负。

拱圈厚度按下列公式变化

α T=T+,T—T,,S/S,cACcA

式中～ T:任一点处拱厚,

T:拱端厚度, A

T:拱冠梁厚度, c

kφS:拱轴线上一点至拱冠的弧长S=R/k(e-1),cco

S:拱端至拱冠的拱轴线弧长, A

α:拱圈厚度变化指数～一般取2.0，4.0～本工程取4.0。

拱圈上、下游坝面曲线参数方程为:

T= xx ,,sin,c2 T y,y,cos,c2

曲线上一点Q,Xq～Yq,～其对应的曲率中心点是OO,XX～YY,～

S和S以左半拱为正～右半拱为负。 cA

设拱圈上有一条“平行”于坝面,包括坝面,的曲线S～若平行于上游面～它到上游面的径向距离为Lu,若平行于下游面～它到下游面的径向距离为Ld～规定～Lu 及Ld以在坝面内为正～反之为负。令:

Ls=Lu或Ld

A=C{,1+DD,Tc/2-Ls}

B=C〃DD〃Tc/2

Lo=A-Bcos ,

1 ,当Ls=Lu时,

系数:C=

-1 ,当Ls=Ld时,

则S的参数方程为

X=Xq+Lsin, 0

, Y=Yq-Lcos 0

S上一点,似中心角为φ处,到拱冠“弧距”SA,左正右负,用下式计算:

1,2222，，SA,,A，cos,B,cos,cos,B，cos,sin,d,0 ,cos,

当DD=0时～SA的计算变得甚为简单:

,SA=Sc+C,Tc/2-Ls,

拱冠到似中心角为φ处的部分拱圈面积为:

,02k,Tc(Sc，DD(Sc,1，k(e(kcos,，sin,),k)))A= 0

四、拱坝横缝类型简介

拱坝横缝一般有四类～下面逐类简单介绍。

,一,一类曲面缝

一类曲面系全径向横缝面。指定某层,控制高程,拱圈中心轴上的一点,Xq～Yq,～该层拱轴的通过该点的径向线～将与缝段区间内任意高程拱圈轴相交一点～通过交点的相应层的径向线在坝面内的线段就迭成一类曲面。

,二,二类曲面缝

二类曲面也是全径向横缝面～它是由通过驻点——控制点,Xp～Yp,的区间内任意高程拱圈的径向线在坝面内的线段迭成。

,三,垂直平面缝

垂直平面缝通常形象地称为“一刀切”面～需指定其走向线,面上水平

,线,上的一点——控制点,Xp～Yp,和其走向角。

,四,过渡曲面缝

过渡曲面缝段也是一个扭曲面。顾名思义～过渡曲面缝段一般作为一刀切面缝段和二类,或一类,曲面缝段之间和一种过渡。扭曲面的水平素线走向～在缝段连接一刀切面处就是垂直平面缝的走向～然后随高程的改变～素线绕驻点,Xp～Yp,均匀地逐步改变其方向角～到连接径向缝面处达到相应的径向。

,走向角～系平面缝走向线或曲面水平素线与一y轴的夹角～并规定以上述线、轴交点,O～y,为顶点～一轴y为始边～顺时针转为正～反之为负。W

五、“ZLHGQJS.BAS” 程序的使用

该程序的功能～简单地说～就是进行拱圈的计算。 ,一, 准备工作

1、用程序前将第三节所述数据按位库存。

2、将要作计算的Nh层拱圈的高程～连续地库存在程序的第99行以前,一般在11行到达20行之间,。

层次的排列顺序一般可不限～但当要计算该体型的混凝土工程量时～则必须从下往上逐层按序排列。

,二,操作和输入数据

1、启动程序

启动程序直接按“F5”键

2、输入及其它操作

必须输入的有如下数据:

Nh——本次须计算的拱圈层数～储存在第行。

HH——本次须计算的拱圈的高程～储存在第行。

Ls离上、下游坝面Ls米处“平行曲线”的座标须作计算。若并无“平行曲线”要计算～Ls应以“0“输入。对上、下游坝面和拱轴～程序自动计算其内容。

Os每隔Os度似中心角计算出一组成果。该值储存在第行。

,三,输出内容:

机器对每层拱圈～先输出左半拱内容～再输出右半拱内容,先输出拱端结果～再从Oo为间隔～输出各相应似中心角处的内容。

输出内容都有标识符指明～有些标识符已在前面叙述,或附图,中提到～下面只就某些标识作适当注解。