三里坪碾压混凝土对数螺旋双曲拱坝体型测量放样控制.doc

三里坪碾压混凝土对数螺旋双曲拱坝体型测量放样控制【摘 要】 随着水利工程建设经验的积累，碾压混凝土拱坝作为一种新兴的坝型正在迅速发展，它具有施工快速、经济、美观等优点。三里坪大坝为对数螺旋双曲拱坝，其上下游平面及剖面均为曲线变化，对测量放样体型要求比较严格。目前对此类坝型一般采用支距法、延弦法、偏角法、拟半径比较法等。这些方法放样适用于等厚环型坝面，对三里坪而言，它的体型随着高程的变换均发生变化，所以三里坪采用变拱厚法放样。【关键词】 对数螺旋线拱形双曲拱坝 似中心角 变拱厚法 体型参数 施工放样1 工程概况三里坪水利水电工程位于湖北省房县境内，地处汉江中游右岸一级支流南河的中游。距离房县县城50km、老河口129km。工程开发的主要任务是防洪与发电。水库正常蓄水位416.00m，相应库容为4.72亿m3，总库容4.95亿m3，调节库容2.11亿m3，防洪库容1.21亿m3，具有多年调节性能，电站总装机容量为70MW，多年平均发电量1.834亿kwh，装机利用小时2620h。本工程为等大（2）型工程，拦河大坝采用碾压混凝土对数螺旋线拱形双曲拱坝，坝顶高420. 00m，河床底高程287.00m，最大坝高133.00m，坝顶上游面弧长284.62m，弧高比2.14，拱冠顶厚5.50m，底厚22.70m，厚高比0.17m，拱端最大厚度31.78m。拱圈中心线参数方程：左半拱中心线参数方程：X=Z0+TC/2+lcos（l）1eKlcos(l)Y=lsin（l） -leKlsin(l+)Kl=1/tg(90。-l)左半拱拱圈厚度变化公式：T= TC+（T1TC）（1cos）/（1cosIP）右半拱中心线参数方程：X=Z0+TC/2+rcos（r）reKrcos(r+)Y=rsin（r） -reKrsin(r+)Kr=1/ tg(90。-r)右半拱拱圈厚度变化公式：T= TC+（T，rTC）（1cos）/（1cosrp）左拱圈中心线弧长：Scl=l（eKl1）/ sinlScr=r（eKr1）/ sinr其中为拱圈中心线指定点的半中心角参数方程变量名词解释：Z0 拱冠梁上游面坐标TC 拱冠梁厚度T1、Tr 左拱端厚度、右拱端厚度T，r 右岸似拱端厚度Rcl、Rcr 左半拱、右半拱拱冠梁处中心线曲率半径l、r 左半拱、右半拱拱冠梁处极半径 l=Rcl cosl r=Rcr cosrl、r 左半拱、半拱拱冠梁处极半径与X轴的夹角l、r 左半中心角、右半中心角lp、rp 左半似中心角、右半似中心角Sclp、Scrp 左半似中心角对应的拱圈中心线弧长、右半似中心角对应的拱圈中心线弧Scl、Scr 左半中心角对应的拱圈中心线弧长、右半中心角对应的拱圈中心线弧长图1 双曲拱坝几何参数平面图 体型参数表高程(m)Z0(m)TC(m)Tl(m)Tr (m)T，r Rcl(m)Rcr(m)l(。)r(。) lp(。)rp(。)Sclp(m)Scrp(m) l(。)r(。)Scl(m)Scr(m) 420.00 115.55.55.55.516016021.827535.498137.604143.3789120.106160.6237.604143.3789120.106160.62405.00 5.50018.95938.893410.058610.0586135.196137.11520.481635.734541.172645.9623111.439148.83541.172645.9623111.439148.835390.00 1.405812.106112.647615.171215.1712115.467119.43519.422434.960144.600248.1986103.427148.83544.600248.1986103.427136.774375.00 -1.42414.90816.482816.482820.3443100.021106.02718.6533.174947.852349.967896.498124.63947.852349.967896.498124.639360.00 -3.130117.33320.114925.084925.084988.06695.95818.164330.378950.230550.168489.4557111.06250.230550.618489.4557111.062345.00 -3.853519.348823.277628.899628.899678.809488.294917.965426.572150.812249.575580.976995.599250.812249.575580.976995.5952330.00 -3.735420.923125.677631.29531.29571.459182.104418.503221.754549.194247.981370.800381.639549.194247.981370.800381.6395315.00 -2.916722.023827.039631.778131.778165.222976.453418.427715.926245.435744.862959.404567.078245.574544.862959.404567.0782300.00 -1.538322.618627.08430.928729.855459.308770.408819.0899.08737.527539.991543.600851.992237.527542.991543.600856.1315287.00 022.725.840432.822625.861853.831164.130319.89412.344224.234522.085524.613824.915824.243540.085524.613845.5152拱冠梁坝踵坐标X=3535265.867 Y=496953.978大坝中心线方位角NW342.232。2 数学模型（放样程序）以右半拱圈为计算对象采用fx-4800编程已知当拱坝高程为287.000m时的拱坝踵坐标X=3535265.867，Y=496953.978（北京坐标系）和以Y轴方向为拱坝中心线的方位角=NW342.232o，由参数方程可得任意高程上所对应的Z0、Tc、Tl、Tr、Rcl、Rcr、l、r；由拱坝踵坐标可得00点坐标：XO0= X+ TC/2Xcos342.232Y00= X+ TC/2X sin 342.232由Rcls可得：r=RclXcosr；oj=342.232-r；则：极坐标在水平拱圈的中心点坐标（oj）Xojx+Tc/2cosoj=XojYojx+Tc/2sinoj=Yoj由Oo点坐标和Rcl/Rcr得（Or/Ol）圆心坐标Xor=XOo+Rclcos342.232Yor=YOo+Rclsin342.232；实测点坐标为：（XYH），以先实测点到or的方向为准，以不计拱圈增加厚度（即（T-Tc）/2）为实测点达到设计点的位移量，如图1所示，假设实测点就是外拱圈上的设计点，则有暂定角为实测点到Or的方向角。将代入拱冠梁拱中心线参数方程中求解得对应角的中心线设计点和该点设计方向上的拱圈增加厚度（T/2）；其中似中心角，用内插法求得，从“体形参数表”查得非特定高程的拱圈中心线弧长对应的似中心角。3 程序Lbl:lFixm:XYH: XYHA=H-287Z=0.696283E-05A3+0.658726E-03A2-0.128069E+00A+0.115866E-06T=0.159112E-05A3-0.125782E-02A2+0.982166E+02A+0.227000E+02R=0.243592E-04A3-0.739222E-02A2+0.399179E+00A+0.258618E+02P=0.460818E-04A3-0.474569E-02A2+0.536861E+00A+0.641033E+02C=0.100918E-10A3-0.224619E-02A2+0.548037E+00A+0.234215E+01D=3535265.867+(Z+T/2)cos342.232:E=496953.978+(Z+T/2)sin342.232;F=D+PcosCcos(342.232-C)G=E+PcosCsin(342.232-C)K=1/tg(90-C):M=D+Pcos342.232N=E+Psin342.232;Pol(X-M,Y-N):Q=X+IcosJ:S=Y+IsinI;Pol(F-Q,G-S):V=U-JL=Z+T/2+PcosC- Pe（KV/180）cos(C+V);W=Ln(160.62)sinC/P/cos(C+1)(1/tg(90-C);O=PCsinCPcosCe（KV/180）sin(C+V);B=T+(R-T)(1cosV)/( 1cosW);Pol(L-M, ON):P=JPol(X-(L+BcosJ),Y-(O+BsinJ):A“SY1”=Isin(J-P):C“SY2”=Icos(J-P):Goto:1公式参数说明：Z拱冠梁上游面坐标（Z0）T拱冠梁厚度（T0）；R拱冠梁右拱端厚度（Tr）P右半拱拱冠梁处中心线曲率半径（Rcr）C(r) 右半拱中心角；Wrp左右半似中心角；该程序对于上下游坝曲面和坝左右半拱圈的放样只需要更改程序中的相应正负号，和相关参数。4 施测方法对于每一仓（层）混凝土模板立模放线，由立镜员在拱坝轮廓附近随意立棱镜，通过计算得偏差，直至棱镜移到设计点上为止，模板及时调整至设计位置。5 实施效果目前大坝已浇筑完成,用本方法进行施工放样，5分钟可完成1块模板（54块3m3m双向可调弧承插式钢模板）放样工作，经测量监理工程师