[发明专利]一种拱坝安全性和经济性评估的M法

说明书

一种拱坝安全性和经济性评估的M法，包括：获取拱坝的坝高h、坝顶中心线弧长l、拱坝上展面面积Au、拱坝中展面面积Am；通过拱坝的坝高h和坝顶中心线弧长l计算拱坝弧高比参数α；通过拱坝中展面面积Am、拱坝的坝高h和坝顶中心线弧长l，计算拱坝形状参数β；通过获取拱坝的坝高h、拱坝上展面面积Au和拱坝中展面面积Am，计算拱坝平均荷载参数γ；计算理想拱坝体积V_C；制定评价标准M值；根据评价标准M值对拱坝经济性和安全性进行评估。本发明的评价标准M值，能对拱坝的经济性和安全性进行评估，对于未建拱坝，在初步设计阶段和施工阶段都能有很好的指导作用，对于已建拱坝，也能很好评估其安全性和经济性，对拱坝维护有很好指导作用。

技术领域

本发明属于拱坝工程技术领域，特别是一种拱坝安全性和经济性评估的M 法。

背景技术

拱坝在水电行业长期实践中，验证了其是安全性和经济性较优越的坝型， 但同时非常复杂。如果快速地评价拱坝安全性，并在安全的前提下设计出经济 的拱坝，是坝工人员不断努力解决的问题。

如何在设计前期，从宏观的数据来快速评价拱坝布置的合理性与安全性， 坝工人员建立了一些宏观指标。例如，1953年欧洲工程师卡埃克和龙巴弟引入 了一个数K＝A²/V体现拱坝的技术经济指标，式中A为拱坝中部展开面积(m²)， V为拱坝混凝土体积(m³)。实质上它是1m平均坝厚所能对应的拱坝上游承载 面积，如瑞士著名的康特拉拱坝，坝高220m，是设计得比较经济的拱坝，其K 值为3300m；又如奥地利出事故的特高拱坝柯尔布赖恩，坝高220m，其K值 3800m。K值越大拱坝体设计越先进。该方法在一些国家使用了30余年，早年到中国来进行拱坝咨询的专家使用过这个指标。其实，这个K值虽然在某些情 况下可以参考，但是此种方法还存在一个缺陷，它忽略了河谷宽度这个极其重 要的因素，使得河谷宽度差异大时，无法将不同拱坝进行对比，因此只能在河 谷宽度等大体差不多时参考使用。1986年，龙巴弟引入了坝高H因子对K进行 修正，形成了一个无因次数C＝A²/VH。此数当然比K要好，该C值实质上是从 水平向体现拱坝柔韧程度的一个柔度系数，数值越大拱坝设计越先进。然而此 方法仍然存在一些缺陷，但要作为一个拱坝统一的评估指标，仍然存在着原则 性弱点，例如坝高越大，同一设计准则和水平情况下得到的C值越小，无法单 纯用之进行普遍评估，因此，现有技术中，很难用一个统一指标去衡量拱坝的 经济性与安全性。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问 题的

一种拱坝安全性和经济性评估的M法，包括：

S100.获取拱坝的坝高h、坝顶中心线弧长l、拱坝上展面面积Au、拱坝中 展面面积Am；

S200.通过拱坝的坝高h和坝顶中心线弧长l计算拱坝弧高比参数

S300.通过拱坝中展面面积Am、拱坝的坝高h和坝顶中心线弧长l，计算拱 坝形状参数

S400.通过获取拱坝的坝高h、拱坝上展面面积Au和拱坝中展面面积Am， 计算拱坝平均荷载参数

S500.利用弧高比参数α、形状参数β、平均荷载参数γ计算理想拱坝体积 V_C；

S600.制定评价标准M,其中V_c为理想拱坝体积，V为拱坝实际体积；

S700.根据评价标准M对拱坝经济性和安全性进行评估。

进一步地，S500具体公式为：

V_c＝0.11×h^0.794×l^0.713×α^0.709×β^0.858×γ^1.652×10^-4