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 kw•h，装机利用小时 2620h本工程为Ⅱ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+ρ θl ×cos（θ l）×ρ θ1 ×eKlφ ×cos(θ l＋ φ)Y=ρ θl ×sin（θ l） -ρ θl ×eKlφ ×sin(θ l+φ)Kl=1/tg(90 -θ l)左半拱拱圈厚度变化公式：T= TC+（T 1－T C）×（1－cosφ）/（1－cosφI P）右半拱中心线参数方程：X=Z0+TC/2+ρθr×cos（θr）×ρθr×eKrφ×cos(θr+φ)Y=ρθr×sin（θr） -ρθr×eKrφ×sin(θr+φ)Kr=1/ tg(90 -θr)右半拱拱圈厚度变化公式：T= TC+（T ， r－T C）×（1－cosφ）/（1－ cosφr p）左拱圈中心线弧长：Scl=ρθl×（eKl φ－1）/ sinθlScr=ρθr ×（eKrφ－1）/ sin θr其中 φ 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、Rc r —左半拱、右半拱拱冠梁处中心线曲率半径ρ θ l、 ρ θ r —左 半 拱 、 右 半 拱 拱 冠 梁 处 极 半 径 ρ θ l=Rcl ×cosθ l ρ θ r=Rcr ×cosθ rθ l、 θ r —左半拱、半拱拱冠梁处极半径与 X 轴的夹角φ l、 φ r —左半中心角、右半中心角φ lp、 φ 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、Sc r —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 极 坐 标 在 水 平 拱 圈 的 中 心拱 坝 中 心 线极 坐 标 在 水 平 拱 圈 的 中 心 yx0φφ φφ图 1 双曲拱坝几何参数平面图 体型参数表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 α=NW342.232 o，由参数方程可得任意高程上所对应的Z0、Tc、T l、T r、R cl、R cr、θ l、 θ r； 由拱坝踵坐标可得 00点坐标：XO0= X+ TC/2×Xcos342.232Y00= X+ TC/2×X sin 342.232由 Rcls 可得：ρ θr =Rcl×Xcosθr ；αoj=342.232-θr；则：极坐标在水平拱圈的中心点坐标（oj）高程(m)Z0(m) TC(m) Tl(m) Tr (m) T，r Rcl(m) Rcr(m) θl(。

) θr() φlp()φrp()Sclp(m) Scrp(m) φl() φr() Scl(m) Scr(m) 420.00 11 5.5 5.5 5.5 5.5 160 160 21.8275 35.4981 37.6041 43.3789 120.106 160.62 37.6041 43.3789 120.106 160.62405.00 5.5001 8.9593 8.8934 10.0586 10.0586 135.196 137.115 20.4816 35.7345 41.1726 45.9623 111.439 148.835 41.1726 45.9623 111.439 148.835390.00 1.4058 12.1061 12.6476 15.1712 15.1712 115.467 119.435 19.4224 34.9601 44.6002 48.1986 103.427 148.835 44.6002 48.1986 103.427 136.774375.00 -1.424 14.908 16.4828 16.4828 20.3443 100.021 106.027 18.65 33.1749 47.8523 49.9678 96.498 124.639 47.8523 49.9678 96.498 124.639360.00 -3.1301 17.333 20.1149 25.0849 25.0849 88.066 95.958 18.1643 30.3789 50.2305 50.1684 89.4557 111.062 50.2305 50.6184 89.4557 111.062345.00 -3.8535 19.3488 23.2776 28.8996 28.8996 78.8094 88.2949 17.9654 26.5721 50.8122 49.5755 80.9769 95.5992 50.8122 49.5755 80.9769 95.5952330.00 -3.7354 20.9231 25.6776 31.295 31.295 71.4591 82.1044 18.5032 21.7545 49.1942 47.9813 70.8003 81.6395 49.1942 47.9813 70.8003 81.6395315.00 -2.9167 22.0238 27.0396 31.7781 31.7781 65.2229 76.4534 18.4277 15.9262 45.4357 44.8629 59.4045 67.0782 45.5745 44.8629 59.4045 67.0782300.00 -1.5383 22.6186 27.084 30.9287 29.8554 59.3087 70.4088 19.089 9.087 37.5275 39.9915 43.6008 51.9922 37.5275 42.9915 43.6008 56.1315287.00 0 22.7 25.8404 32.8226 25.8618 53.8311 64.1303 19.8941 2.3442 24.2345 22.0855 24.6138 24.9158 24.2435 40.0855 24.6138 45.5152拱冠梁坝踵坐标 X=3535265.867 Y=496953.978大坝中心线方位角 NW342.232。

Xojx+Tc/2×cosαoj=XojYojx+Tc/2×sinαoj=Yoj由 Oo 点坐标和 Rcl/Rcr得（Or/Ol）圆心坐标Xor=XOo+Rcl×cos342.232Yor=YOo+Rcl×sin342.232；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 φ 角为实测点到 Or 的方向角将 φ 代入拱冠梁拱中心线参数方程中求解得对应 φ 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-05×A3+0.658726E-03×A2-0.128069E+00×A+0.115866E-06T=0.159112E-05×A3-0.125782E-02×A2+0.982166E+02×A+0.227000E+02R=0.243592E-04×A3-0.739222E-02×A2+0.399179E+00×A+0.258618E+02P=0.460818E-04×A3-0.474569E-02×A2+0.536861E+00×A+0.641033E+02C=0.100918E-10×A3-0.224619E-02×A2+0.548037E+00×A+0.234215E+01D=3535265.867+(Z+T/2)×cos342.232:E=496953.978+(Z+T/2)×sin342.232;F=D+P×cosC×cos(342.232-C)G=E+P×cosC×sin(342.232-C)K=1/tg(90-C):M=D+P×cos342.232N=E+P×sin342.232;Pol(X-M,Y-N):Q=X+I×cosJ:S=Y+I×sinI;Pol(F-Q,G-S):V=U-JL=Z+T/2+P×cosC- P×e（K×V×∏/180） ×cos(C+V);W=Ln(160.62)×sinC/P/cos(C+1)÷(1/tg(90-C));O=P×C×sinC－P×cosC×e （K×V×∏/180） ×sin(C+V);B=T+(R-T)×(1－cosV)/( 1－cosW);Pol(L-M, O－N):P=JPol(X-(L+B×cosJ),Y-(O+B×sinJ)):A“△SY1”=I×sin(J-P):C“△SY2”=I×cos(J-P):Goto:1公式参数说明：Z—拱冠梁上游面坐标（Z 0）T—拱冠梁厚度（T 0） ；R—拱冠梁右拱端厚度（T r）P—右半拱拱冠梁处中心线曲率半径（Rcr）C—(φ r) 右半拱中心角；W—φrp 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 3m×3m 双向可调弧承插式钢模板）放样工作，经测量监理工程师复核，拱坝体型满足设计要求，误差在规范允许范围内，满足了施工需求，提高了工作效率此程序可能还存在细小不足和待修改和简化步骤的地方，在今后的施工过程中在进一步完善6 结束语应用此方法及全站仪的三维坐标测量功能结合 fx-4800 的编程功能对对数螺旋双曲拱坝的放样方法，成功的在三里坪双曲拱坝进行了实践和应用，满足了施工现场的立模需求，加快了施工进度，提高了测量放样的精度，保证了结构尺寸符合设计要求，是一种比。