拱壩CADC的理論與實(shí)踐

歐陽(yáng)建國(guó)，湖南省雙峰縣人，1939年12月生，少年時(shí)期求學(xué)于湖南雙峰二中，湖南黔陽(yáng)一中，1964年6月畢業(yè)于原武漢水利電力學(xué)院水利水電工程施工系?，F(xiàn)為武漢大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院教授，中國(guó)工程圖學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)專業(yè)委員會(huì)副主任委員，中國(guó)工程圖學(xué)會(huì)、中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)、中國(guó)土木水利工程學(xué)會(huì)會(huì)員。數(shù)十年來(lái)，主要從事工程圖學(xué)、計(jì)算機(jī)圖學(xué)，水工曲分析與計(jì)算、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等教學(xué)與研究工作，計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)碩士研究生指導(dǎo)工作等。曾任原武漢水利電力大學(xué)工程及計(jì)算機(jī)圖學(xué)教研室主任、工程CAD研究室主任。主要學(xué)術(shù)成就是從20世紀(jì)70年代初開(kāi)始有系統(tǒng)地對(duì)水利水電工程之各種大型水工曲面建筑物，如：雙曲拱壩、溢流壩及泄洪洞、壩內(nèi)廊道、壩身進(jìn)水口、水工漸變段，發(fā)電引水管道，空間彎管、分岔管、水輪機(jī)蝸殼和尾水管等的設(shè)計(jì)計(jì)算、施工放樣、計(jì)算機(jī)圖形處理、計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)，進(jìn)行其理論與實(shí)踐研究，在這些領(lǐng)域中先后為若干水電工程解決其技術(shù)問(wèn)題。出版著作一部，在國(guó)內(nèi)外發(fā)表論文50多篇，其中有的論文被國(guó)際EI索引，多篇論文獲原武漢水利電力大學(xué)科學(xué)進(jìn)步一等獎(jiǎng)、湖北省自然科學(xué)優(yōu)秀論文二等獎(jiǎng)、國(guó)家電力公司科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)。

第一章 緒論

1 拱壩CAD技術(shù)的發(fā)展是改革開(kāi)放的必然產(chǎn)物

2 拱壩CADC系統(tǒng)所采用的壩型

3 拱壩CADC的基本理論系統(tǒng)及功能

4 拱壩CADC的理論、觀點(diǎn)和算法

第二章 拱壩CADC所研究的壩型、壩型選擇及其變換

1 拱壩壩型的幾何形式與數(shù)學(xué)定義

2 單心、雙心、三心圓弧雙曲拱壩及其基本參數(shù)

3 多心圓弧雙曲拱墳及其參數(shù)變換

4 拋物線雙曲拱壩及基本參數(shù)

5 橢圓與雙線雙曲拱壩及其基本參數(shù)

6 對(duì)數(shù)螺線雙曲拱壩及其基本參數(shù)

7 Bezier曲線與B樣條曲線雙曲拱壩

8 拱壩體型參數(shù)的數(shù)值擬合計(jì)算

9 拱壩體型參數(shù)計(jì)算的程序設(shè)計(jì)與工程實(shí)例

第三章　拱壩中軸線及其計(jì)算

1 拱壩中軸線的定義及其基本性質(zhì)與算法

2 圓弧雙曲拱壩中軸線及其計(jì)算

3 拋物線雙曲拱壩中軸線及其計(jì)算

第四章　拱壩的曲線擬合與計(jì)算

1 拱壩計(jì)算的密切圓包絡(luò)線法

2 拱壩計(jì)算的雙圓弧樣條曲線擬合法

3 雙圓弧樣條曲線的基本關(guān)系式

4 雙圓弧樣條曲線的邊界條件

5 拱壩計(jì)算的圓弧樣條曲線擬合法

6 拱壩計(jì)算的三次樣條曲線擬合法

7 拱壩計(jì)算的多項(xiàng)工回歸曲線擬合法

8 關(guān)于拱壩曲線擬合計(jì)算方法的評(píng)價(jià)

第五章　拱壩橫縫布置及其計(jì)算

1 拱壩工程常見(jiàn)的分縫方式及其算法原理

2 已知拱圈內(nèi)、外拱弧為圓弧為圓弧之拱壩的分縫算法

3 已知拱圈中軸線為拋物線之拱壩的分縫算法

4 關(guān)于分縫直線與拱弧交點(diǎn)的判別算法

第六章　拱壩應(yīng)力計(jì)算與拱壩CADC的關(guān)聯(lián)

1 拱冠梁法的理論基礎(chǔ)

2 拱冠梁法的計(jì)算方法

3 拱壩應(yīng)力計(jì)算與拱壩CADC的連接

第七章　圓弧雙曲拱壩CADC-1

第八章　圓弧雙曲拱壩CADC-2

第九章　拋物線雙曲拱壩CADC

第十章　對(duì)數(shù)螺線雙曲拱壩CADC

第十一章　橢圓與B樣條曲線拱壩CADC

第十二章　拱壩廊道施工放樣與配筋CADC

第十三章　拱壩溢流壩CADC

第十四章　拱壩混凝土澆筑的計(jì)算機(jī)模擬

第十五章　拱壩尾水管與混凝土蝸殼CADC

第十六章　拱壩尾水管與鋼蝸殼CADC

第十七章　拱壩CADC的計(jì)算機(jī)圖形處理

第十八章　拱壩CADC軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)

參考文獻(xiàn)一覽表

跋

本書是原電力工業(yè)部“八五”計(jì)劃重點(diǎn)科技開(kāi)發(fā)項(xiàng)目——《拱壩CADC》研究成果的理論總結(jié)與技術(shù)總結(jié)。全收依據(jù)拱壩設(shè)計(jì)與施工的基本原理與要求，對(duì)各種壩型之壩體與壩內(nèi)廊道、壩身泄洪，以及電站各種類型尾水管和蝸殼等的數(shù)值計(jì)算機(jī)技術(shù)、曲線擬合技術(shù)施工放樣技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)等，作了全面深入地論述。書中所有的理論，觀點(diǎn)，算法和成果都已通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)，并彩國(guó)內(nèi)已建和擬建相關(guān)壩型工程實(shí)例上機(jī)論證，提供了比較充分的各種設(shè)計(jì)圖紙和計(jì)算數(shù)據(jù)；同時(shí)對(duì)拱壩的新壩型和拱壩計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件的一體化問(wèn)題亦作了嘗試與探討。

本書在系統(tǒng)介紹高拱壩基本設(shè)計(jì)理論與分析方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合小灣特高拱壩的工程實(shí)踐，重點(diǎn)闡述了壩基巖體及混凝土材料的物理力學(xué)特性、拱壩體形設(shè)計(jì)與綜合優(yōu)化、拱座穩(wěn)定分析及工程處理、安全監(jiān)測(cè)與安全監(jiān)控、特高拱壩時(shí)空特性等。此外，還針對(duì)小灣拱壩出現(xiàn)的溫度裂縫、壩基巖體開(kāi)挖卸荷松弛、特高拱壩壩踵開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)防范等問(wèn)題進(jìn)行了專題論述。本書在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上有所突破和創(chuàng)新，提出了經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐檢驗(yàn)的、實(shí)用性較強(qiáng)的特高拱壩設(shè)計(jì)理念與方法。

序

前言

1概論

1.1高拱壩設(shè)計(jì)理論與工程實(shí)踐現(xiàn)狀

1.1.1拱壩建造歷程

1.1.2拱壩設(shè)計(jì)理論的發(fā)展與現(xiàn)狀

1.2小灣特高拱壩的設(shè)計(jì)與建造

1.2.1樞紐總布置

1.2.2工程建設(shè)及運(yùn)行

1.2.3拱壩設(shè)計(jì)

1.2.4拱座處理

1.2.5拱壩混凝土特性與溫控措施

1.2.6復(fù)雜高邊坡整治

1.2.7高水頭大流量泄洪消能

1.2.8超大型地下洞室群

1.2.9高水頭大容量水輪發(fā)電機(jī)組

1.2.10高水頭大型金屬結(jié)構(gòu)

1.2.11導(dǎo)截流工程

1.2.12監(jiān)測(cè)與檢測(cè)體系

1.2.13臨建設(shè)施

1.3結(jié)語(yǔ)

參考文獻(xiàn)

2壩基巖體工程特性

2.1研究壩基巖體工程特性的意義

2.2工程地質(zhì)勘探與巖土試驗(yàn)

2.2.1工程地質(zhì)勘察的任務(wù)及原則

2.2.2工程地質(zhì)測(cè)繪

2.2.3勘探技術(shù)

2.2.4巖土測(cè)試技術(shù)及在小灣工程中的應(yīng)用

2.2.5工程地質(zhì)勘探及試驗(yàn)技術(shù)的改進(jìn)與發(fā)展

2.3小灣工程地質(zhì)環(huán)境

2.3.1區(qū)域構(gòu)造背景

2.3.2巖體賦存環(huán)境

2.4天然狀況下小灣巖體質(zhì)量及評(píng)價(jià)

2.4.1巖體基本要素

2.4.2巖體的后期改造作用

2.4.3巖體結(jié)構(gòu)特征

2.4.4巖體強(qiáng)度

2.4.5壩基巖體質(zhì)量分級(jí)及強(qiáng)度參數(shù)

2.5工程作用下小灣壩基巖體特性

2.5.1隨開(kāi)挖卸載巖體質(zhì)昔的演化

2.5.2巖體質(zhì)量隨大壩初期澆筑及灌漿的演化

2.5.3隨大壩繼續(xù)澆筑及水庫(kù)蓄水巖體質(zhì)量的演化

2.5.4巖體質(zhì)量長(zhǎng)期演化預(yù)測(cè)

2.5.5壩基巖體質(zhì)量演化規(guī)律

2.6巖體質(zhì)量動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)體系

2.6.1表征巖體質(zhì)量變化程度的指標(biāo)

2.6.2巖體質(zhì)量動(dòng)態(tài)分級(jí)

2.6.3巖體松弛程度預(yù)測(cè)方法探討

2.7小灣壩基及拱座巖體結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定

2.7.1影響抗滑穩(wěn)定的因素

2.7.2影響變形穩(wěn)定的因素

2.7.3影響滲透穩(wěn)定的因素

2.8有關(guān)問(wèn)題討論

2.8.1工程地質(zhì)勘察方法與技術(shù)

2.8.2巖體質(zhì)量時(shí)空特性及演化規(guī)律

2.8.3巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)體系

2.8.4松弛巖體特性與處理

參考文獻(xiàn)

3拱壩混凝土特性

3.1混凝土的發(fā)展及實(shí)踐

3.1.1混凝土的發(fā)展

3.1.2拱壩混凝土特性

3.2混凝土原材料性能

3.2.1水泥

3.2.2摻合料

3.2.3骨料

3.2.4外加劑

3.3混凝土配合比及性能

3.3.1常規(guī)試件混凝土

3.3.2全級(jí)配混凝土

3.4混凝土長(zhǎng)齡期絕熱溫升

3.5氧化鎂對(duì)混凝土長(zhǎng)期安定性影響

3.6拱壩混凝土性能時(shí)空特性

3.7有關(guān)問(wèn)題討論

參考文獻(xiàn)

4拱壩結(jié)構(gòu)分析理論與方法

4.1結(jié)構(gòu)分析方法類別

4.1.1物理模型試驗(yàn)方法

4.1.2數(shù)學(xué)模擬分析方法

4.1.3安全監(jiān)測(cè)分析方法

4.2結(jié)構(gòu)力學(xué)方法——拱梁分載法

4.2.1拱粱變位協(xié)調(diào)條件的選擇

4.2.2荷載

4.2.3拱梁桿件分析

4.2.4拱梁整體分析

4.2.5應(yīng)力控制指標(biāo)

4.2.6小灣拱壩應(yīng)力計(jì)算

4.3有限單元法——靜力分析

4.3.1基本方程

4.3.2非線性問(wèn)題

4.3.3混凝土與巖體的本構(gòu)模型

4.3.4成果整理與應(yīng)用

4.3.5小灣拱壩應(yīng)力計(jì)算

4.4有限單元法動(dòng)力分析

4.4.1基本方程

4.4.2自振頻率及振型

4.4.3振型疊加法

4.4.4時(shí)程分析法

4.4.5庫(kù)水與壩體的耦合

4.4.6地震動(dòng)輸入機(jī)制研究

4.4.7應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)

4.4.8小灣拱壩動(dòng)應(yīng)力分析

4.5有限單元法——溫度分析

4.5.1熱傳導(dǎo)方程及定解條件

4.5.2初始條件和邊界條件的近似處理

4.5.3混凝土的熱性能

4.5.4日照影響

4.5.5溫度場(chǎng)的有限單元計(jì)算

4.5.6溫度應(yīng)力的有限單元計(jì)算

4.5.7小灣拱壩溫度計(jì)算

4.6有限單元法——滲流分析

4.6.1基本原理與分析方法

4.6.2無(wú)壓滲流自由面求解

4.6.3等效滲透張量

4.6.4裂隙巖體滲流/應(yīng)力應(yīng)變耦合模型

4.6.5防滲帷幕與排水孔幕模擬

4.6.6滲流量計(jì)算

4.6.7滲透力計(jì)算

4.7有限單元法——反演分析

4.7.1初始地應(yīng)力反分析

4.7.2物理力學(xué)參數(shù)反分析

4.7.3反分析的回歸分析方法

4.7.4反分析的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法

4.7.5小灣壩基巖體初始應(yīng)力場(chǎng)反演

4.7.6小灣壩基裂隙巖體等效滲透張量反演

4.8有限單元法——不同網(wǎng)格間的數(shù)據(jù)傳遞

4.9復(fù)合單元法

4.9.1應(yīng)力應(yīng)變問(wèn)題

4.9.2滲流問(wèn)題

4.9.3溫度問(wèn)題

4.9.4小灣拱壩溫度計(jì)算

4.10物理模型模擬方法

4.10.1模型試驗(yàn)的目的和意義

4.10.2模型試驗(yàn)的發(fā)展歷程

4.10.3模型試驗(yàn)的原理和方法

4.10.4模型試驗(yàn)材料

4.10.5模型試驗(yàn)加載系統(tǒng)

4.10.6模型試驗(yàn)量測(cè)系統(tǒng)

4.10.7小灣拱壩地質(zhì)模型試驗(yàn)

4.10.8小灣拱壩振動(dòng)臺(tái)動(dòng)力模型試驗(yàn)

4.10.9小灣拱壩滲流模型試驗(yàn)

4.11安全監(jiān)測(cè)分析方法

4.11.1監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)模型

4.11.2監(jiān)測(cè)確定性模型

4.11.3監(jiān)測(cè)混合模型

4.11.4小灣拱壩監(jiān)測(cè)資料分析與模型

參考文獻(xiàn)

……

5拱壩體形設(shè)計(jì)與綜合優(yōu)化

6壩基及拱座穩(wěn)定與工程處理

7拱壩溫度控制

8拱壩細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

9拱壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與監(jiān)控體系

10高拱壩時(shí)空特性 2100433B

《科技園建設(shè)的理論與實(shí)踐》由經(jīng)濟(jì)科學(xué)出版社出版