本書是原電力工業(yè)部“八五”計劃重點科技開發(fā)項目——《拱壩CADC》研究成果的理論總結與技術總結。全收依據(jù)拱壩設計與施工的基本原理與要求，對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)值計算機技術、曲線擬合技術施工放樣技術、計算機圖形處理技術、計算機模擬技術，計算機應用軟件開發(fā)技術等，作了全面深入地論述。書中所有的理論，觀點，算法和成果都已通過程序?qū)崿F(xiàn)，并彩國內(nèi)已建和擬建相關壩型工程實例上機論證，提供了比較充分的各種設計圖紙和計算數(shù)據(jù)；同時對拱壩的新壩型和拱壩計算機應用軟件的一體化問題亦作了嘗試與探討。
序
潘家錚
（中國工程院副院長、中國科學院院士
中國工程院院士、中國國家電力公司顧問）
為了興修水利、開發(fā)水電，中國在新世紀里還將修建更多更巨大的水壩，這一點是無可置疑的。
水壩的類型很多。拱壩、重力壩和土石壩是最常用的壩型，不同壩型的性能大相徑庭。譬如說，在施工一座粘土『心墻堆石壩時，如果壩體尺寸與設計稍有出入，還不致影響安全，而如果這種誤差發(fā)生在一座雙曲薄拱壩上，其后果可能是災難性的。
于此，我不禁回憶起45年前的往事。那時我們正在設計中國第一座雙曲拱壩——流溪河拱壩。由于這是開中國修建雙曲拱壩之先河，上級要求我們對拱壩的應力和變位作盡可能精確的分析。我們只有幾臺手搖計算機和一些數(shù)學用表，不得不集中全組之力，夜以繼日地奮戰(zhàn)來完成任務。但未想到還會遇到其他困難：為了解決泄洪問題，我們在壩頂設置了溢洪道和挑流坎。這雖然給工程帶來節(jié)約，但給繪制詳圖和具體施工帶來意想不到的困難。所以當流溪河拱壩在峽谷中冉冉升起時，我腦海中浮起一個想法：雙曲拱壩雖好，但設計、計算、施工實在太復雜，耗人0血�？偟糜袀�解決的辦法把人解放出來才好。
我的愿望——或可說是夢想，在十多年后就逐步地也是迅速地得到實現(xiàn)。隨著計算技術和計算機的發(fā)展，首先是拱壩應力分析程序得到開發(fā)，從試載（拱梁）法到有限元法，從線性分析到非線性分析，相應地發(fā)展創(chuàng)立了許多有特色的分析方法。以往令人望而生畏的拱壩分析工作，乃至不可想像的拱壩地震分析，都已能在很短時間內(nèi)完成。接著就搞體型的優(yōu)化、計算機輔助設計，等等，使拱壩設計一步步走向高速、優(yōu)化和自動化的目標。開發(fā)過程是曲折和艱苦的，凝聚了無數(shù)學者的。血與汗水，作為曾組織和推動這一工作的當事人，我是深知其中甘苦的。
在開發(fā)初期，人們較重視應力分析、穩(wěn)定分析、體型優(yōu)化等內(nèi)容。而我從切身體會中卻感到另一部分工作同樣重要，即根據(jù)計算成果和設計確定的參數(shù)，繪制施工詳圖。包括：拱壩體型、開挖削坡、分縫分塊、廊道管洞、配筋灌漿以及工程量計算，等等，進而組織施工、優(yōu)化澆筑、控制質(zhì)量、保證進度、降低造價等，實現(xiàn)拱壩建設的計算機化。也許有的同志認為這類開發(fā)的理論層次并不高，其實，這要全面掌握拱壩設計和施工的知識與經(jīng)驗，利用計算機圖形處理、信息處理、網(wǎng)絡技術和軟件管理技術等才能實現(xiàn)。這是一種結合實際的高層次的綜合開發(fā)�？赡苡捎谶@些特點，這一類開發(fā)成果就不及應力分析和體型優(yōu)化那么多了。
武漢大學歐陽建國教授（原武漢水利電力大學教授）是個有心人。他在40年前進大學時，看到《青年魯班》的電影，深受啟發(fā)，立志要在工程建設中的先進與落后、革新與保守間的斗爭中作出貢獻，從此開始了數(shù)十年如一日的教學與研究工作，將畢生精力投入了拱壩計算機輔助設計與施工（CADC）軟件的開發(fā)中，鍥而不舍，作出了重要貢獻。在他的帶領下并已形成梯隊。他們在拱壩計算機輔助設計（CAD）的基礎上成功地開發(fā)了施工方面的內(nèi)容，真正滿足了CADC的要求�，F(xiàn)在歐陽教授將畢生研究成果著成《拱壩cADC的理論與實踐》一書，作為武漢大學學術叢書之一出版。我讀書甚少，尚未看到國內(nèi)外類似專著，為之感到十分興奮。當然，現(xiàn)在拱壩技術的發(fā)展方興未艾，新的體型、理論和施工技術不斷涌現(xiàn)，今后可能尚需根據(jù)發(fā)展情況予以補充。但我深信這種具有首創(chuàng)意義的、結合實際需要的學術著作的出版，必將大大有助于新世紀中我國拱壩建設的騰飛與發(fā)展。在本書出版前夕，著者問序于我，我欣然同意。為寫數(shù)語如上，是為序。
潘家錚
2002年元月22日
歐陽建國，湖南省雙峰縣人，1939年12月生，少年時期求學于湖南雙峰二中，湖南黔陽一中，1964年6月畢業(yè)于原武漢水利電力學院水利水電工程施工系。現(xiàn)為武漢大學城市建設學院教授，中國工程圖學會計算機圖形學專業(yè)委員會副主任委員，中國工程圖學會、中國水力發(fā)電工程學會、中國土木水利工程學會會員。數(shù)十年來，主要從事工程圖學、計算機圖學，水工曲分析與計算、計算機輔助設計等教學與研究工作，計算機應用軟件開發(fā)和計算機應用專業(yè)碩士研究生指導工作等。曾任原武漢水利電力大學工程及計算機圖學教研室主任、工程CAD研究室主任。主要學術成就是從20世紀70年代初開始有系統(tǒng)地對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、壩身進水口、水工漸變段，發(fā)電引水管道，空間彎管、分岔管、水輪機蝸殼和尾水管等的設計計算、施工放樣、計算機圖形處理、計算機軟件開發(fā)，進行其理論與實踐研究，在這些領域中先后為若干水電工程解決其技術問題。出版著作一部，在國內(nèi)外發(fā)表論文50多篇，其中有的論文被國際EI索引，多篇論文獲原武漢水利電力大學科學進步一等獎、湖北省自然科學優(yōu)秀論文二等獎、國家電力公司科學技術進步三等獎。
第一章 緒論
1 拱壩CAD技術的發(fā)展是改革開放的必然產(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)值擬合計算
9 拱壩體型參數(shù)計算的程序設計與工程實例
第三章 拱壩中軸線及其計算
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算
3 拋物線雙曲拱壩中軸線及其計算
第四章 拱壩的曲線擬合與計算
1 拱壩計算的密切圓包絡線法
2 拱壩計算的雙圓弧樣條曲線擬合法
3 雙圓弧樣條曲線的基本關系式
4 雙圓弧樣條曲線的邊界條件
5 拱壩計算的圓弧樣條曲線擬合法
6 拱壩計算的三次樣條曲線擬合法
7 拱壩計算的多項工回歸曲線擬合法
8 關于拱壩曲線擬合計算方法的評價
第五章 拱壩橫縫布置及其計算
1 拱壩工程常見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 關于分縫直線與拱弧交點的判別算法
第六章 拱壩應力計算與拱壩CADC的關聯(lián)
1 拱冠梁法的理論基礎
2 拱冠梁法的計算方法
3 拱壩應力計算與拱壩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算機模擬
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的計算機圖形處理
第十八章 拱壩CADC軟件開發(fā)技術
參考文獻一覽表
跋
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