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文档简介

目 录第一章 调洪演算11.1 洪水调节计算11.1.1 绘制洪水过程线11.1.2 洪水下泄曲线21.1.3 溢洪道下泄能力曲线41.1.4 调洪演算方案汇总91.1.5 调洪演算方案选择121.2 防浪墙顶高程计算12第二章 防浪墙计算142.1 防浪墙尺寸设计142.2 防浪墙荷载分析142.2.1 完建情况142.2.2 校核洪水位情况182.2.3 结果分析212.3 防浪墙配筋计算222.3.1 墙身配筋计算222.3.2 底板配筋计算232.4 抗滑稳定计算232.4.1 完建工况232.4.2 非常运用工况(校核洪水位情况)242.5 抗倾覆计算24第三章 坝坡稳定计算253.1 坝体边坡拟定253.2 堆石坝坝坡稳定分析253.2.1 计算公式253.2.2 计算过程及结果26第四章 混凝土面板计算284.1 面板厚度及宽度284.2 面板配筋28第五章 趾板设计295.1 最大断面设计295.2 趾板剖面的计算29第六章 副坝设计316.1 副坝顶宽验算316.2 强度和稳定验算316.2.1 正常蓄水位情况326.2.2 校核洪水位情况34第七章 施工组织设计367.1 拦洪高程367.1.1 隧洞断面型式、尺寸367.1.2 隧洞泄流能力曲线367.1.3 下泄流量与上游水位关系曲线377.1.4 计算结果377.2 堆石体工程量387.2.1 计算公式及大坝分期387.2.2 计算过程397.2.3 计算结果417.3 工程量计算417.3.1 堆石坝各分区工程量417.3.2 趾板工程量437.3.3 混凝土面板工程量437.3.4 副坝工程量447.3.5 防浪墙工程量447.4 堆石体施工机械选择及数量计算447.4.1 机械选择447.4.2 机械生产率及数量计算457.5 混凝土工程机械数量计算477.5.1 混凝土工程施工强度477.5.2 混凝土工程机械选择487.6 导流隧洞施工497.6.1 基本资料497.6.2 开挖方法选择497.6.3 钻机爆破循环作业项目及机械设备的选择497.6.4 开挖循环作业组织49- I -第一章 调洪演算1.1 洪水调节计算1.1.1 绘制洪水过程线由于本设计中资料有限,仅有p=2%、p=0.1%的流量及相应的三日洪水总量,无法准确画出洪水过程线。设计中采用三角形法模拟洪水过程线。根据洪峰流量和三日洪水总量,可作出一个三角形,根据水量相等原则,对三角形进行修正,得到一条模拟的洪水过程线,如图1-1、图1-2所示 。图1-1 设计洪水过程线图1-2 校核洪水过程线1.1.2 洪水下泄曲线根据本工程软弱岩基,选用单宽流量约为2050m/s,允许设计洪水最大下泄流量230m3/s,故闸门宽度约为4.6m11.5m,选择四种宽度进行比较,假定堰宽分别为7m、8m、9m和10m,并假定271m、272m、273m、274m和275m这五个堰顶高程。由于本工程是以发电为主要任务的枢纽工程,故本设计中以引水发电流量作为起调流量5m/s。鉴于本工程等别较低且没有足够的水文资料,所以采用近似的方法高切林法,如图1-3、图1-4所示。图1-3 设计洪水过程图1-4 校核洪水过程运用高切林法求出不同起调水位所对应的拦蓄库容,加上不同的堰顶高程所对应的库容,做出分别对应于不同堰高情况下的总库容,据此在库容水位曲线上查得相应水位,便可做出5条不同堰高情况下的ZQ曲线,如表1-1所示。表1-1 ZQ关系计算表堰顶高程下泄流量 Q(m/s)增加的库容V(万m)起调水位H(m)起调库容V(万m)总库容V(万m)水库水位Z(m)271设计洪水250309.60 2711599.64 1909.24 275.99 200402.72 2711599.64 2002.36 276.83 150494.07 2711599.64 2093.71 277.65 100600.06 2711599.64 2199.70 278.60 校核洪水300571.56 2711599.64 2171.20 278.34 250687.54 2711599.64 2287.18 279.38 200811.20 2711599.64 2410.84 280.49 150943.97 2711599.64 2543.61 281.68 1001086.26 2711599.64 2685.90 282.96 272设计洪水250309.60 2721661.71 1971.31 276.55 200402.72 2721661.71 2064.43 277.39 150494.07 2721661.71 2155.78 278.20 100600.06 2721661.71 2261.77 279.16 校核洪水300571.56 2721661.71 2233.27 278.90 250687.54 2721661.71 2349.25 279.94 200811.20 2721661.71 2472.91 281.05 150943.97 2721661.71 2605.68 282.24 1001086.26 2721661.71 2747.97 283.52 273设计洪水250309.60 2731723.79 2033.39 277.11 200402.72 2731723.79 2126.51 277.94 150494.07 2731723.79 2217.86 278.76 100600.06 2731723.79 2323.85 279.71 校核洪水300571.56 2731723.79 2295.35 279.46 250687.54 2731723.79 2411.33 280.50 200811.20 2731723.79 2534.99 281.61 150943.97 2731723.79 2667.76 282.80 1001086.26 2731723.79 2810.05 284.07 274设计洪水250309.60 2741785.86 2095.46 277.66 200402.72 2741785.86 2188.58 278.50 150494.07 2741785.86 2279.93 279.32 100600.06 2741785.86 2385.92 280.27 校核洪水300571.56 2741785.86 2357.42 280.01 250687.54 2741785.86 2473.40 281.05 200811.20 2741785.86 2597.06 282.16 150943.97 2741785.86 2729.83 283.35 1001086.26 2741785.86 2872.12 284.63 275设计洪水250309.60 2751847.93 2157.53 278.22 200402.72 2751847.93 2250.65 279.06 150494.07 2751847.93 2342.00 279.88 100600.06 2751847.93 2447.99 280.83 校核洪水300571.56 2751847.93 2419.49 280.57 250687.54 2751847.93 2535.47 281.61 200811.20 2751847.93 2659.13 282.72 150943.97 2751847.93 2791.90 283.91 1001086.26 2751847.93 2934.19 285.19 1.1.3 溢洪道下泄能力曲线根据堰流公式,通过假设一些列的堰上水头,即可求出不同堰顶高程、溢流前缘对应的溢洪道下泄流量。由假设的堰上水头值即可知水库水位,即可求出不同堰顶高程情况下的HQ曲线,如表1-2所示。表1-2 溢洪道下泄能力曲线表堰顶高程(m)闸门宽 B (m)流量系数 m堰上水头H(m)侧收缩系数 堰顶下泄流量Q(m/s)电站引用流量Q(m/s)总计下泄流量 Q(m/s)水库水位H(m)27127170.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.98 15.25 5.00 20.25 2720.50220.96 42.26 5.00 47.26 2730.50230.94 76.03 5.00 81.03 2740.50240.92 114.56 5.00 119.56 2750.50250.90 156.62 5.00 161.62 2760.50260.88 201.31 5.00 206.31 2770.50270.86 247.91 5.00 252.91 2780.50280.84 295.85 5.00 300.85 2790.50290.82 344.61 5.00 349.61 2800.502100.80 393.77 5.00 398.77 281880.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.98 17.48 5.00 22.48 2720.50220.97 48.55 5.00 53.55 2730.50230.95 87.58 5.00 92.58 2740.50240.93 132.35 5.00 137.35 2750.50250.91 181.48 5.00 186.48 2760.50260.90 233.99 5.00 238.99 2770.50270.88 289.09 5.00 294.09 2780.50280.86 346.16 5.00 351.16 2790.50290.84 404.65 5.00 409.65 2800.502100.83 464.08 5.00 469.08 28190.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.98 19.70 5.00 24.70 2720.50220.97 54.84 5.00 59.84 2730.50230.95 99.13 5.00 104.13 2740.50240.94 150.14 5.00 155.14 2750.50250.92 206.34 5.00 211.34 2760.50260.91 266.67 5.00 271.67 2770.50270.89 330.27 5.00 335.27 2780.50280.88 396.47 5.00 401.47 279100.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.99 21.92 5.00 26.92 2720.50220.97 61.13 5.00 66.13 2730.50230.96 110.69 5.00 115.69 2740.50240.94 167.92 5.00 172.92 2750.50250.93 231.20 5.00 236.20 2760.50260.92 299.35 5.00 304.35 2770.50270.90 371.46 5.00 376.46 2780.50280.89 446.79 5.00 451.79 27927227270.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.98 15.25 5.00 20.25 2720.50220.96 42.26 5.00 47.26 2730.50230.94 76.03 5.00 81.03 2740.50240.92 114.56 5.00 119.56 2750.50250.90 156.62 5.00 161.62 2760.50260.88 201.31 5.00 206.31 2770.50270.86 247.91 5.00 252.91 2780.50280.84 295.85 5.00 300.85 2790.50290.82 344.61 5.00 349.61 2800.502100.80 393.77 5.00 398.77 281880.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.98 17.48 5.00 22.48 2720.50220.97 48.55 5.00 53.55 2730.50230.95 87.58 5.00 92.58 2740.50240.93 132.35 5.00 137.35 2750.50250.91 181.48 5.00 186.48 2760.50260.90 233.99 5.00 238.99 2770.50270.88 289.09 5.00 294.09 2780.50280.86 346.16 5.00 351.16 2790.50290.84 404.65 5.00 409.65 2800.502100.83 464.08 5.00 469.08 28190.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.98 19.70 5.00 24.70 2720.50220.97 54.84 5.00 59.84 2730.50230.95 99.13 5.00 104.13 2740.50240.94 150.14 5.00 155.14 2750.50250.92 206.34 5.00 211.34 2760.50260.91 266.67 5.00 271.67 2770.50270.89 330.27 5.00 335.27 2780.50280.88 396.47 5.00 401.47 279100.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.99 21.92 5.00 26.92 2720.50220.97 61.13 5.00 66.13 2730.50230.96 110.69 5.00 115.69 2740.50240.94 167.92 5.00 172.92 2750.50250.93 231.20 5.00 236.20 2760.50260.92 299.35 5.00 304.35 2770.50270.90 371.46 5.00 376.46 2780.50280.89 446.79 5.00 451.79 27927327370.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.98 15.25 5.00 20.25 2720.50220.96 42.26 5.00 47.26 2730.50230.94 76.03 5.00 81.03 2740.50240.92 114.56 5.00 119.56 2750.50250.90 156.62 5.00 161.62 2760.50260.88 201.31 5.00 206.31 2770.50270.86 247.91 5.00 252.91 2780.50280.84 295.85 5.00 300.85 2790.50290.82 344.61 5.00 349.61 2800.502100.80 393.77 5.00 398.77 28180.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.98 17.48 5.00 22.48 2720.50220.97 48.55 5.00 53.55 2730.50230.95 87.58 5.00 92.58 2740.50240.93 132.35 5.00 137.35 2750.50250.91 181.48 5.00 186.48 2760.50260.90 233.99 5.00 238.99 2770.50270.88 289.09 5.00 294.09 2780.50280.86 346.16 5.00 351.16 2790.50290.84 404.65 5.00 409.65 280990.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.98 19.70 5.00 24.70 2720.50220.97 54.84 5.00 59.84 2730.50230.95 99.13 5.00 104.13 2740.50240.94 150.14 5.00 155.14 2750.50250.92 206.34 5.00 211.34 2760.50260.91 266.67 5.00 271.67 2770.50270.89 330.27 5.00 335.27 2780.50280.88 396.47 5.00 401.47 279100.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.99 21.92 5.00 26.92 2720.50220.97 61.13 5.00 66.13 2730.50230.96 110.69 5.00 115.69 2740.50240.94 167.92 5.00 172.92 2750.50250.93 231.20 5.00 236.20 2760.50260.92 299.35 5.00 304.35 2770.50270.90 371.46 5.00 376.46 2780.50280.89 446.79 5.00 451.79 27927427470.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.98 15.25 5.00 20.25 2720.50220.96 42.26 5.00 47.26 2730.50230.94 76.03 5.00 81.03 2740.50240.92 114.56 5.00 119.56 2750.50250.90 156.62 5.00 161.62 2760.50260.88 201.31 5.00 206.31 2770.50270.86 247.91 5.00 252.91 2780.50280.84 295.85 5.00 300.85 2790.50290.82 344.61 5.00 349.61 2800.502100.80 393.77 5.00 398.77 28180.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.98 17.48 5.00 22.48 2720.50220.97 48.55 5.00 53.55 2730.50230.95 87.58 5.00 92.58 2740.50240.93 132.35 5.00 137.35 2750.50250.91 181.48 5.00 186.48 2760.50260.90 233.99 5.00 238.99 2770.50270.88 289.09 5.00 294.09 2780.50280.86 346.16 5.00 351.16 2790.50290.84 404.65 5.00 409.65 2800.502100.83 464.08 5.00 469.08 281990.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.98 19.70 5.00 24.70 2720.50220.97 54.84 5.00 59.84 2730.50230.95 99.13 5.00 104.13 2740.50240.94 150.14 5.00 155.14 2750.50250.92 206.34 5.00 211.34 2760.50260.91 266.67 5.00 271.67 2770.50270.89 330.27 5.00 335.27 2780.50280.88 396.47 5.00 401.47 279100.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.99 21.92 5.00 26.92 2720.50220.97 61.13 5.00 66.13 2730.50230.96 110.69 5.00 115.69 2740.50240.94 167.92 5.00 172.92 2750.50250.93 231.20 5.00 236.20 2760.50260.92 299.35 5.00 304.35 2770.50270.90 371.46 5.00 376.46 2780.50280.89 446.79 5.00 451.79 27927527570.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.98 15.25 5.00 20.25 2720.50220.96 42.26 5.00 47.26 2730.50230.94 76.03 5.00 81.03 2740.50240.92 114.56 5.00 119.56 2750.50250.90 156.62 5.00 161.62 2760.50260.88 201.31 5.00 206.31 2770.50270.86 247.91 5.00 252.91 2780.50280.84 295.85 5.00 300.85 2790.50290.82 344.61 5.00 349.61 28080.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.98 17.48 5.00 22.48 2720.50220.97 48.55 5.00 53.55 2730.50230.95 87.58 5.00 92.58 2740.50240.93 132.35 5.00 137.35 2750.50250.91 181.48 5.00 186.48 2760.50260.90 233.99 5.00 238.99 2770.50270.88 289.09 5.00 294.09 2780.50280.86 346.16 5.00 351.16 2790.50290.84 404.65 5.00 409.65 280990.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.98 19.70 5.00 24.70 2720.50220.97 54.84 5.00 59.84 2730.50230.95 99.13 5.00 104.13 2740.50240.94 150.14 5.00 155.14 2750.50250.92 206.34 5.00 211.34 2760.50260.91 266.67 5.00 271.67 2770.50270.89 330.27 5.00 335.27 2780.50280.88 396.47 5.00 401.47 279100.50201.00 0.00 5.00 5.00 2710.50210.99 21.92 5.00 26.92 2720.50220.97 61.13 5.00 66.13 2730.50230.96 110.69 5.00 115.69 2740.50240.94 167.92 5.00 172.92 2750.50250.93 231.20 5.00 236.20 2760.50260.92 299.35 5.00 304.35 2770.50270.90 371.46 5.00 376.46 2780.50280.89 446.79 5.00 451.79 2791.1.4 调洪演算方案汇总分别将同一堰顶高程对应的ZQ曲线和HQ曲线绘于同一坐标系中,不同溢流前缘宽度的溢洪道泄流能力曲线与设计洪水、校核洪水对应的ZQ曲线分别有一个交点,此交点的坐标即为对应于此堰顶高程和溢流前缘宽度的上游水位和下泄流量。如图4-5所示。图1-5 调洪演算曲线图由图1-5中ZQ曲线和HQ曲线的交点即可得到20组方案汇总于表1-3。表1-3 调洪演算结果汇总表方案堰顶高程(m)堰顶宽度B(m)设计洪水位H设(m)设计下泄流量Q设(m3/s)校核洪水位H校(m)校核下泄流量Q校(m3/s)设计情况单宽流量Q/B(m/s)12717276.9 200.0 278.7 284.2 28.6 28276.6 216.3 278.2 306.2 27.0 39276.3 229.7 277.8 323.3 25.5 410276.1 243.8 277.5 338.3 24.4 52727277.6 187.8 279.5 273.3 26.8 68277.3 204.3 279.0 295.0 25.5 79277.1 218.3 278.6 310.8 24.3 810276.8 230.0 278.3 327.2 23.0 92737278.3 177.5 280.2 263.6 25.4 108278.1 191.7 279.8 283.6 24.0 119277.9 204.5 279.5 300.0 22.7 1210277.7 217.5 279.2 316.0 21.8 132747279.1 165.4 281.0 251.6 23.6 148278.9 178.5 280.6 271.8 22.3 159278.7 191.4 280.3 288.5 21.3 1610278.5 200.0 280.0 303.1 20.0 172757279.8 154.0 281.8 241.0 22.0 188279.6 166.5 281.4 260.0 20.8 199279.4 177.6 281.1 276.0 19.7 2010279.2 187.4 280.8 289.5 18.7 1.1.5 调洪演算方案选择以上20个方案均满足允许下泄流量,方案3、4的设计洪水位小于本设计的正常蓄水位,故舍弃。方案5、9、13、14、15、17、18、19、20的设计下泄流量均小于200 m3/s,太小,故不采用。因此在剩余的1、2、6、7、8、10、11、12方案中需通过经济技术比较:本设计对此只做定性分析,同时也考虑与导流洞结合的问题。一般情况下堰顶高程越低,溢洪道开挖量越大;堰顶高程越高,溢流前缘宽度一定的情况下,大坝洪水位越高,坝顶高程越高,大坝工程量越大;溢流前缘宽度B越大,堰顶高程一定的情况下,溢洪道开挖量越大; Q/B即单宽流量越大消能越困难,衬砌要求也高。方案1、2、6、7、8堰顶高程相对正常蓄水位高差过大,方案12相对于方案10、11,设计洪水位和校核洪水位低,单宽流量小,故最终选择方案12:即堰顶高程273m,溢流孔口净宽10m;该方案设计洪水位277.7m,设计下泄流量217.5m3/s,校核洪水位279.2m,校核下泄流量316m3/s。1.2 防浪墙顶高程计算根据碾压式土石坝设计规范计算坝体安全超高,如表1-4所示。表1-4 安全超高计算表超高Y最大波浪爬高R最大风浪壅高e安全超高A正常蓄水位3.252.550.0021358250.70设计水位3.252.550.0020890240.70校核水位1.931.530.0009015170.40K经验系数Kwh(2%)平均波高h平均波长L0.901.001.310.599.320.901.001.310.599.320.901.000.710.326.21坡度系数m风速W吹程D风向与坝轴线夹角坝前水深H1.5518.901.600.0049.101.5518.901.600.0050.201.5512.601.600.0051.70表1-5 安全超高计算表1 正常蓄水位276.63.25 279.85 防浪墙顶高程坝顶高程2 设计洪水位277.73.25 280.95 281.2 280.0 3 校核洪水位279.21.93 281.13 分别将正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位与其相应的安全超高求和,根据其中的最大高程值,即可确定防浪墙顶高程,如表1-5所示,防浪墙顶高程取为281.2m。根据混凝土面板堆石坝设计规范要求,防浪墙顶要高出坝顶11.2m,本设计取1.2m,则坝顶高程为280.0m。第二章 防浪墙计算2.1 防浪墙尺寸设计悬臂式挡土墙是将挡土墙设计成悬臂梁的形式,墙趾宽度约等于。本设计中防浪墙顶高程281.2m,底高程277.2m坝顶高程280.0m。防浪墙墙高4.0m,墙厚0.5m,底板长4.0m,底板厚0.5,防浪墙上游侧底部位设置0.8m宽的小道,以利于检查行走。如图2-1所示:图2-1 防浪墙尺寸图2.2 防浪墙荷载分析防浪墙受到的荷载有:自重、墙上堆石土料重、墙后土压力、静水压力、前趾上水重和风浪压力。以上荷载有四种组合工况:完建情况、正常挡水位情况、设计洪水位情况以及校核洪水位情况。2.2.1 完建情况完建情况为防浪墙完建尚未蓄水的情况,此时挡墙前无水,故荷载只有自重、土重以及土压力。受力情况见图2-2。由于挡墙后坝顶路面采用的是细堆石料,故试验参数选用A组。图2-2 防浪墙完建情况荷载示意图1)挡墙自重标准值(沿坝轴线方向取单位宽度,即1.0米,下同):;。2)堆石体自重标准值:;3)土压力完建情况作用在墙身上的作用力只有墙后填土压力。由于静止土压力大于主动土压力,为安全起见,墙后填土压力采用静止土压力。土压力采用朗肯土压力理论计算,取单宽1m。静止侧压力系数:;上式中: 内摩擦角,=38.58。静止土压力标准值: 4)基底应力的计算 (2-1)式中: 挡墙基底应力的最大值或最小值; 作用在挡墙上全部垂直于基底面的荷载(kN); 作用在挡墙上的全部荷载对于挡墙底板底部中点的力矩之和; 挡墙基底面的面积(); 挡墙基底面对于基底面中点平行前墙方向的截面矩()墙身自重对底板底部中点的弯矩标准值:(逆时针);盖土重对底板底部中点的弯矩标准值:(顺时针);静止土压力对底板底部中点的弯矩标准值: (逆时针) (顺时针)计算得:5)I-I截面承受的弯矩设计值:;(逆时针);6)-截面承受的弯矩设计值:图2-3 防浪墙地板完建情况荷载示意图土重产生的弯矩标准值:(顺时针);底板自重产生的弯矩标准值:;(顺时针);底板右侧静止土压力产生的弯矩标准值:;作用点距L型挡墙底板的距离为:;合力作用点距截面中轴线的竖向距离; (顺时针);基底应力产生的弯矩标准值:基底应力的合力作用点距底板右侧的距离:基底应力的合力作用点距截面的距离: (逆时针)则-截面承受的弯矩设计值: (顺时针)。2.2.2 校核洪水位情况此时上游水位为校核洪水位,荷载包括:自重、土重、挡墙后土压力、前趾上水重、挡墙前静水压力及浪压力。受力情况见图2-4。图2-4 防浪墙校核洪水情况荷载示意图1)W1、W2、G均与前相同2)前趾上水压力标准值:;3)静水压力标准值:;4)浪压力标准值:由于,坝前水深,故为深水波。波浪中心线至静水位高度:总浪压力: ;挡土墙在校核洪水位以下的高度:;浪压力在校核洪水位以下的高度:;由,则总浪压力部分作用在挡墙上。根据浪压力分布图计算得出作用在防浪墙上的浪压力: 作用在墙身上的浪压力:作用在墙身上浪压力的作用点距I-I截面的距离: 5)土压力标准值判断墙后填土压力类型: 被动土压力系数:= 被动土压力:;远大于静止土压力与浪压力的和(),故可判断在此种情况下土压力不可能是被动土压力。且静止水压力和浪压力之和亦大于主动土压力,故土压力采用静止土压力。静止土压力系数:;则静止土压力:;6)基底应力的计算墙身自重对底板底部中点的弯矩标准值:(逆时针);盖土重对底板底部中点的弯矩标准值:(顺时针);静止土压力对底板底部中点的弯矩标准值: (逆时针)上游水重对底板底部中点的弯矩标准值: (逆时针);静止水压力对底板底部中点的弯矩标准值: (顺时针);浪压力对底板底部中点的弯矩标准值: (顺时针); (顺时针)计算得:7)I-I截面承受的弯矩设计值:作用在墙身上的土压力产生的弯矩标准值: (逆时针);作用在墙身上的静止水压力产生的弯矩标准值: (顺时针);作用在墙身上的浪压力产生的弯矩标准值: (顺时针);

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