對數(shù)螺旋線型雙曲拱壩幾何計(jì)算程序使用說明書(可編輯)

1、.對數(shù)螺旋線型雙曲拱壩幾何計(jì)算程序使用說明書 對數(shù)螺旋線型雙曲拱壩計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)幾何計(jì)算程序采用QBASIC語言編制，在一般微機(jī)上運(yùn)行，該程序可解決對數(shù)螺旋線型雙曲拱壩平面拱圈、各種橫縫和孔口等的施工放樣問題。一、 坐標(biāo)系及單位 1、三維直角坐標(biāo)系的Y軸就是拱壩的“對稱”中心軸線，并指向下游；X軸指向左岸；Z軸垂直向下；座標(biāo)系原點(diǎn)設(shè)在壩頂（一般在頂拱拱冠上游點(diǎn)）。2、 單位 程序輸入、輸出所用單位，長度以m計(jì)；角度以度計(jì)。二、描述體型的主要參數(shù)及其函數(shù)關(guān)系描述對數(shù)螺旋線型拱壩體型的主要幾何參數(shù)有：1、YcYc是拱圈中心軸線在拱冠點(diǎn)處的Y座標(biāo)值，或者說是拱冠梁中心軸線上各點(diǎn)的Y座標(biāo)。2、Tc T

2、c是拱冠梁各高程處的厚度3、Tal及TarTal及Tar分別是左、右兩半拱拱圈的端部厚度。4、Rl及RrRl及Rr分別是左、右兩半拱拱圈軸線在拱冠處的曲率半徑。5、l及rl及r分別是左、右兩半拱拱圈軸（對數(shù)螺旋線）線方程中的初始角。6、XDl及XDrXDl及XDr分別是左、右兩半拱拱圈下游端點(diǎn)X座標(biāo)。一般地說，上述參數(shù)都是Z座標(biāo)的多項(xiàng)（n+1項(xiàng)）式：在作施工放樣座標(biāo)計(jì)算時，上述全部參數(shù)的函數(shù)關(guān)系應(yīng)盡知。這些參數(shù)的函數(shù)式，其次數(shù)往往是不同的，設(shè)其中最高的次數(shù)是n0次，用戶在使用程序時，應(yīng)把壩頂高程Ho和n0的數(shù)值，庫存在程序的第21行，前述各參數(shù)函數(shù)式中的系數(shù)A都要按序緊接n0庫存，中間不允許插

3、入任何別的內(nèi)容，而且，Tc的系數(shù)A應(yīng)從程序的第23行開始庫存，每個參數(shù)的系數(shù)都必須是n0+1個，不能多也不能少，不足部分或未知者均須用若干個零按位補(bǔ)足。三、 主要計(jì)算公式如圖1示，某高程左右水平拱圈中軸線各為某對數(shù)螺旋線的一段，其極座標(biāo)方程為：相應(yīng)參數(shù)方程為： 其中， k=tg，0=R0/， R= Roek 式中： ：對數(shù)螺旋線的初始角； o：初始極半徑； ：稱為“似中心角”（拱中心角）； Ro：拱軸線在拱冠處的曲率半徑； R：軸線上任一點(diǎn)的曲率半徑； Yc：拱軸線在拱冠處的y坐標(biāo)；、均以左曲線為正，右曲線為負(fù)。拱圈厚度按下列公式變化 T=Tc+（TATC）（Sc/SA）式中， T：任一點(diǎn)處拱

4、厚； TA：拱端厚度； Tc：拱冠梁厚度；Sc：拱軸線上一點(diǎn)至拱冠的弧長Sc=Ro/k(ek-1)；SA：拱端至拱冠的拱軸線弧長；：拱圈厚度變化指數(shù)，一般取2.04.0，本工程取4.0。拱圈上、下游壩面曲線參數(shù)方程為：= 曲線上一點(diǎn)Q（Xq，Yq），其對應(yīng)的曲率中心點(diǎn)是OO（XX，YY）， Sc和SA以左半拱為正，右半拱為負(fù)。設(shè)拱圈上有一條“平行”于壩面（包括壩面）的曲線S，若平行于上游面，它到上游面的徑向距離為Lu；若平行于下游面，它到下游面的徑向距離為Ld，規(guī)定，Lu及Ld以在壩面內(nèi)為正，反之為負(fù)。令：Ls=Lu或LdA=C（1+DD）Tc/2-LsB=C·DD·Tc/

5、2Lo=A-Bcos 1 （當(dāng)Ls=Lu時）系數(shù)：C= -1 （當(dāng)Ls=Ld時）則S的參數(shù)方程為 X=Xq+L0sin Y=Yq-L0cosS上一點(diǎn)（似中心角為處）到拱冠“弧距”SA（左正右負(fù)）用下式計(jì)算：當(dāng)DD=0時，SA的計(jì)算變得甚為簡單：SA=Sc+C（Tc/2-Ls）拱冠到似中心角為處的部分拱圈面積為：A0=四、 拱壩橫縫類型簡介拱壩橫縫一般有四類，下面逐類簡單介紹。（一） 一類曲面縫一類曲面系全徑向橫縫面。指定某層（控制高程）拱圈中心軸上的一點(diǎn)（Xq，Yq），該層拱軸的通過該點(diǎn)的徑向線，將與縫段區(qū)間內(nèi)任意高程拱圈軸相交一點(diǎn)，通過交點(diǎn)的相應(yīng)層的徑向線在壩面內(nèi)的線段就迭成一類曲面。（二）

6、 二類曲面縫二類曲面也是全徑向橫縫面，它是由通過駐點(diǎn)控制點(diǎn)（Xp，Yp）的區(qū)間內(nèi)任意高程拱圈的徑向線在壩面內(nèi)的線段迭成。（三） 垂直平面縫垂直平面縫通常形象地稱為“一刀切”面，需指定其走向線（面上水平線）上的一點(diǎn)控制點(diǎn)（Xp，Yp）和其走向角。（四） 過渡曲面縫過渡曲面縫段也是一個扭曲面。顧名思義，過渡曲面縫段一般作為一刀切面縫段和二類（或一類）曲面縫段之間和一種過渡。扭曲面的水平素線走向，在縫段連接一刀切面處就是垂直平面縫的走向，然后隨高程的改變，素線繞駐點(diǎn)（Xp，Yp）均勻地逐步改變其方向角，到連接徑向縫面處達(dá)到相應(yīng)的徑向。走向角，系平面縫走向線或曲面水平素線與一y軸的夾角，并規(guī)定以上述線

7、、軸交點(diǎn)（O，yW）為頂點(diǎn)，一軸y為始邊，順時針轉(zhuǎn)為正，反之為負(fù)。五、“ZLHGQJS.BAS” 程序的使用該程序的功能，簡單地說，就是進(jìn)行拱圈的計(jì)算。（一） 準(zhǔn)備工作1、用程序前將第三節(jié)所述數(shù)據(jù)按位庫存。2、將要作計(jì)算的Nh層拱圈的高程，連續(xù)地庫存在程序的第99行以前（一般在11行到達(dá)20行之間）。層次的排列順序一般可不限，但當(dāng)要計(jì)算該體型的混凝土工程量時，則必須從下往上逐層按序排列。（二）操作和輸入數(shù)據(jù)1、啟動程序啟動程序直接按“F5”鍵2、輸入及其它操作必須輸入的有如下數(shù)據(jù)：Nh本次須計(jì)算的拱圈層數(shù)，儲存在第 行。HH本次須計(jì)算的拱圈的高程，儲存在第 行。Ls離上、下游壩面Ls米處“平行

8、曲線”的座標(biāo)須作計(jì)算。若并無“平行曲線”要計(jì)算，Ls應(yīng)以“0“輸入。對上、下游壩面和拱軸，程序自動計(jì)算其內(nèi)容。Os每隔Os度似中心角計(jì)算出一組成果。該值儲存在第 行。（三）輸出內(nèi)容：機(jī)器對每層拱圈，先輸出左半拱內(nèi)容，再輸出右半拱內(nèi)容；先輸出拱端結(jié)果，再從Oo為間隔，輸出各相應(yīng)似中心角處的內(nèi)容。輸出內(nèi)容都有標(biāo)識符指明，有些標(biāo)識符已在前面敘述（或附圖）中提到，下面只就某些標(biāo)識作適當(dāng)注解。（1） 以弧度值計(jì)；（2） O即O；（3） 即；（4） F即；（5） X即Xq；（6） Y即yq；（7） S即Sc；（8）“D”為腳標(biāo)表示是下游壩面的內(nèi)容。（9）以“u”為腳標(biāo)表示是上游壩面的內(nèi)容。（10）以“a”

9、為腳標(biāo)表示是距離下游壩面Ls的“平行曲線”的內(nèi)容。（11）以“b”為腳標(biāo)表示是距離上游壩面Ls的“平行曲線”的內(nèi)容。（12）A半拱圈的水平面積（13）V從壩底到該層拱圈之間半壩體體積。（14）SS全拱圈軸弧長。（15）AA全拱圈水平面積。（16）VV從壩底到該層拱圈之間全壩體體積。六、“ZLHHFJS·BAS”程序的使用該程序的功能是作橫縫計(jì)算。同時也可以計(jì)算“平行”縫面處的內(nèi)容。（一）準(zhǔn)備工作1、使用前要將第三節(jié)所述數(shù)據(jù)全部準(zhǔn)確庫存。2、將要計(jì)算座標(biāo)處的縫面高程逐個庫存在程序第99行以前（一般存在110行），最后緊接著再庫存一個結(jié)束信號“9999”。（二）操作和輸入1、啟動程序啟動

10、程序用下列方法：RUN20002、輸入及其它操作（1）屏顯“ L or R ? ”這是在問用戶，是算左( L )半壩體還是右( R )半壩體的縫。應(yīng)正確地分別鍵入“ L ”或“ R ”。（2）屏顯“ SM-S BSM-B ”這是在問用戶算( SM )還是不算( BSM )縫面上的內(nèi)容，用戶應(yīng)根據(jù)自己的需要按屏幕提示分別鍵入“ S ”或“ B ”。(3) 屏顯“ Y or E or C ? ”這是在問用戶，是算一(Yi)類曲面縫，還是二(Er)類曲面縫,還是垂(Chui)直平面（或過渡曲面）縫？用戶應(yīng)根據(jù)將要計(jì)算的橫縫的類型分別鍵入“ Y ”或“ E ”或“ C ”。(4)算一類縫則:(i)輸入

11、H-該縫的控制高程(ii)屏顯“ S-S F-F Xd-X Ls-L”這是在問用戶是知道了縫在控制高程處的軸弧距Sc(S)、還是似中心角(F)，還是下游壩面點(diǎn)坐標(biāo)Xd、還是離壩面Ls處的“平行曲線”的弧距SA(SS)?用戶可據(jù)實(shí)情選擇并鍵入“ S ” 或“ F ”或“ X ”或 “L ”。并接著輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)。對于“L ”功能，則首先還應(yīng)輸入系數(shù)C（±1）;見第三節(jié)有關(guān)公式)。（5）若算二類縫則輸入駐點(diǎn)坐標(biāo)Xp及Yp。（6）若算垂直平面（或過渡曲面）則：屏顯“H，AFH AF，Xp，YpX”這是在問用戶“平面”的已知條件是前者還是后者？“前者”是已知平面經(jīng)過某高程（H）拱圈似中心角為

12、（AF）的徑向線；“后者”是已知平面走向線的走向角（AF）及線上一點(diǎn)控制點(diǎn)的座標(biāo)Xp和Yp。用戶應(yīng)按屏顯提示分別鍵入“H”或“X”，并接著輸入相應(yīng)的已知條件。（7）若采用“INPUT”功能，則逐層輸入相應(yīng)的高程H或“9999”。（8）若采用“AUTO”功能則只能作一回，否則對每個高程或控制高程都要作一回下列輸入：n0“平行”縫面的情況數(shù)（02）。（，），；是“平行”上游壩面的曲線數(shù)目，是“平行”下游壩面的曲線數(shù)目。（）離縫面的距離，輸入次，縫左為正，縫右為負(fù)。（）輸入次（）輸入次（三） 輸出內(nèi)容：、輸出內(nèi)容一般見到標(biāo)識符自明，有幾個指示符號含義解釋如下：MZ：縫面和拱軸交點(diǎn)。MS：縫面的上游點(diǎn)

13、。MX：縫面的下游點(diǎn)。ML：縫面和“平行曲線”和交點(diǎn)。LFZ：“平行”縫面的直線與拱軸的交點(diǎn)。L1：縫面上游點(diǎn)到控制點(diǎn)（一類曲面則是E點(diǎn)見后述）的距離，當(dāng)控制點(diǎn)（或E點(diǎn)）在壩面上游則為正，反之為負(fù)。L2：縫面下游點(diǎn)到控制點(diǎn)（或E點(diǎn)）的距離，正負(fù)號規(guī)定同上。LL縫面上、下游點(diǎn)間距離（徑向縫即該處拱厚T）。Xe點(diǎn)的X座標(biāo)值。yeE點(diǎn)的Y座標(biāo)值。2、關(guān)于E點(diǎn)如圖2示，在水平面上，AB為一類曲面控制高程素線，Du則是該曲面任一高程處的素線，Q點(diǎn)是AB與控制高程拱軸的交點(diǎn)。作EQAB，EQ與Du的交點(diǎn)就是E點(diǎn)。七、“D”程序的使用“D”程序的功能，是求斜平面（如牛腿斜面）上點(diǎn)的座標(biāo)；求斜面與壩面交點(diǎn)（交

14、線）的座標(biāo)。以特殊的使用技巧，程序?qū)⒕哂懈訌V泛的用途，這種技巧，用戶又極易意會。（一）準(zhǔn)備工作1、當(dāng)用戶是用程序計(jì)算“斜面”上某些“高程”點(diǎn)的座標(biāo)，而且這些“高程”不是逐個輸入，而是由機(jī)器自動取用庫存“高程”來計(jì)算，則用戶應(yīng)事先將欲算“高程”的數(shù)值庫存在程序的99行（一般在1-10行）以前，且以“9999”作結(jié)束信號。2、當(dāng)用戶是計(jì)算斜面與壩面交點(diǎn)的座標(biāo)，則應(yīng)將第三節(jié)所述數(shù)據(jù)全部準(zhǔn)確庫存。（二）操作和輸入1、啟動程序啟動程序按“F5”鍵2、輸入及其它操作（1）首先必須輸入斜面的參考平面走向線控制參數(shù)及斜面坡比；H0所取參考平面走向線的“高程”。X0走向線與斜面交點(diǎn)的X座標(biāo)。y0走向線與斜面交

15、點(diǎn)的y座標(biāo)。i0坡比。當(dāng)斜面沿向下游的趨向有逐步升高的趨勢，則i0為正值，反之為負(fù)值，其絕對值的定義見下圖3示：h0l0l0 / h0 i0 = 圖 3F0參考平面走向線的走向角。走向角及其正負(fù)號的定義同前述縫相應(yīng)的走向角。所謂參考平面，是一個和斜面正交的鉛垂面，通常也可稱為軸部面，前述坡比也是軸剖面內(nèi)而言的。（2）屏顯“M or J？”這是在請示用戶，是算（M）面上點(diǎn)的座標(biāo)呢，還是求交點(diǎn)（J）座標(biāo)？用戶應(yīng)分別鍵入“M”或“J”給予明確的指示。（3）屏顯“u or D”這個顯示只在“J”功能時出現(xiàn)，是機(jī)器在問：交點(diǎn)是在上（u）游面呢，還是在下（D）游面？用戶應(yīng)分別鍵入“u”或“D”。（4）屏顯“GbG BGB”程序不僅能計(jì)算軸剖面（b=0）上的內(nèi)容，也可以計(jì)算距軸剖面為b的、與軸剖面平行的剖面上的點(diǎn)座標(biāo)。“平行剖面”的軸面以左則b為正，以右則b為負(fù)。出現(xiàn)上述顯示并經(jīng)用戶處理后，就將要輸入現(xiàn)時的b值，以確定計(jì)算部面位置進(jìn)行計(jì)算。該顯示是機(jī)器向用戶，在將現(xiàn)時剖面內(nèi)容計(jì)算出來后，是將再總改變b（G b）值另算一個剖面內(nèi)容呢，還是不再（BG）算別的剖面了？用戶應(yīng)按屏顯的指示分別鍵入“G”或“B”。（5）輸入b值。注意“距離”應(yīng)垂直于軸面。（