小灣水電站壓力鋼管參數(shù)計(jì)算及測(cè)量控制

蔣華平

摘要： 本文簡(jiǎn)要介紹了小灣水電站引水壓力鋼管空間彎管的測(cè)量驗(yàn)收參數(shù)計(jì)算及安裝測(cè)量控制過程。運(yùn)用Excel表格，逐步地計(jì)算出各管節(jié)壓力鋼管的安裝參數(shù)。通過實(shí)踐，該方法計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，順利完成了壓力鋼管的對(duì)接。

Abstract： This paper briefly introduces the measurement and acceptance parameters calculation and the installation and measurement control process of the space elbow of the water diversion pipe of Xiaowan Hydropower Station. Using Excel form， the installation parameters of each pipe section of the pressure steel pipe is gradually calculated. Practice shows that the calculation result of this method is accurate and the pressure steel pipe docking is successfully completed.

關(guān)鍵詞： 空間彎管；參數(shù)計(jì)算；沒量

Key words： space elbow；parameter calculation；measurement

中圖分類號(hào)：TV732.4+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）20-0134-02

1 空間彎管的定義

空間彎管就是由上下兩條空間直線所確定的平面內(nèi)的一條圓曲線，通俗講就是將一條平面的圓曲線，繞特定切線旋轉(zhuǎn)一定角度后所形成的空間曲線。

2 空間彎管參數(shù)計(jì)算思路

2.1 圖紙解析

圖1中的B，C，A弧段是各管節(jié)中心點(diǎn)的連線，G2為切線的交點(diǎn)，O是空間彎管的圓心，C，D是計(jì)算過程中要計(jì)算出的中間量，已知條件：G1，G2，B的坐標(biāo)，以及各管節(jié)的空間偏轉(zhuǎn)角度。在計(jì)算之前，首先要從理論上明白空間彎管的變化規(guī)律，進(jìn)而才能著手一步一步計(jì)算出各管節(jié)的數(shù)據(jù)。為了便于理解，本文采用小灣水電站廠房相對(duì)坐標(biāo)。

2.2 計(jì)算思路

通過圖紙讀審，已知條件如下：G1點(diǎn)坐標(biāo)（59.2995，

-137.4998，1824.750），G2坐標(biāo)（24.600，-47.9998，1777.200），

B點(diǎn)坐標(biāo)（24.600，-37.222，1777.200）

G2、G1點(diǎn)連線的水平轉(zhuǎn)交21.1916°，豎直轉(zhuǎn)交26.3518°，空間轉(zhuǎn)交33.3332°已知的空間關(guān)系有：OB⊥BG2，OA⊥G1G2，空間半徑OA=OB=36m。

計(jì)算過程：A點(diǎn)的坐標(biāo)→D點(diǎn)坐標(biāo)→空間圓圓心O坐標(biāo)→各管節(jié)中心點(diǎn)坐標(biāo)→各管口水平與豎直轉(zhuǎn)角求解 各管口坐標(biāo)計(jì)算

3 詳細(xì)計(jì)算過程

3.1 A坐標(biāo)的求解

如圖2，由數(shù)據(jù)關(guān)系A(chǔ)G2=BG2=10.7778，則可根據(jù)方向G2A=G2G1，距離aG2=10.7778*cos26.3518°=9.65783

求解出A點(diǎn)的坐標(biāo)（28.0904，-57.004，1781.983）

3.2 D點(diǎn)坐標(biāo)的求解

如圖3所示，可知D點(diǎn)為AB的中心點(diǎn)，所以D點(diǎn)坐標(biāo)（26.3452，-47.1130，1779.592），d點(diǎn)坐標(biāo)（26.3452，

- 47.1130，1777.200）。

3.3 彎管圓心坐標(biāo)求解

由圖4可知，G2=g2，0b⊥g2b，通過對(duì)投影圖的分析理解，可以得出以下關(guān)系：g2-d的方向=26°55′30″；g2-b的方向=90°00′00″；o-g2-b的角度=63°04′27″；0b=bg2*tan63.0427°=21.2225，則O點(diǎn)坐標(biāo)（24.600+21.2225，

-37.222）。

由OB=36m，投影ob=21.2225，可求高差=29.076，所以圓心O點(diǎn)坐標(biāo)（45.8255，-37.222，1806.276）

3.4 各管節(jié)中點(diǎn)坐標(biāo)求解

通過以上各步驟的計(jì)算，我們已經(jīng)掌握了空間壓力鋼管整體結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)參數(shù)，下面我們就可以逐步的計(jì)算出每一個(gè)關(guān)節(jié)的中心點(diǎn)坐標(biāo)，下面我們對(duì)第一管節(jié)進(jìn)行全面的分析。

如圖6所示，E點(diǎn)就是我們要求得的第一管節(jié)的中心點(diǎn)坐標(biāo)

①OB⊥WB→OW=36/cos1.282°=36.0090，WB=36*tan1.282°=0.805639

②BW與bw是共線，這是一個(gè)很重要的空間關(guān)系，由此建立了空間圖形與投影圖形的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

③0w=21.24228

④OE/OW=oe/ow → oe=21.2370

⑤bw=BW → w=（24.600，-37.222-0.805639） → 方位角oe=ow=182-10-25 → e（24.6038，-38.0275，1777.207）

3.5 各管口水平與豎直轉(zhuǎn)角求解

還是以第一管節(jié)為例，由2.4我們已經(jīng)求得了中心點(diǎn)e的坐標(biāo)，現(xiàn)在要求的就是f-e的水平轉(zhuǎn)角和豎直轉(zhuǎn)角

Bf=BF=36*tan（1.282°/2）=0.402769 → f點(diǎn)坐標(biāo)（24.600，-37.62477，1777.2）

由點(diǎn)e和點(diǎn)f的坐標(biāo)即可求得f-e的水平轉(zhuǎn)角為 0-32-26豎直轉(zhuǎn)角為0-59-45。

3.6 各管口坐標(biāo)求解

該壓力鋼管的管口半徑為5.78m。

上管口坐標(biāo)求解公式：X=中心點(diǎn)X-5.78*sin（豎直轉(zhuǎn)角）*sin（水平轉(zhuǎn)角）；Y=中心點(diǎn)Y+5.78*sin（豎直轉(zhuǎn)角）*cos（水平轉(zhuǎn)角）；H=中心點(diǎn)H+5.78*cos（豎直轉(zhuǎn)角）

下管口坐標(biāo)求解公式：X=中心點(diǎn)X+5.78*sin（豎直轉(zhuǎn)角）*sin（水平轉(zhuǎn)角）；Y=中心點(diǎn)Y-5.78*sin（豎直轉(zhuǎn)角）*cos（水平轉(zhuǎn)角）；H=中心點(diǎn)H-5.78*cos（豎直轉(zhuǎn)角）

左平點(diǎn)管口坐標(biāo)求解公式： X=中心點(diǎn)X+5.78*cos（水平轉(zhuǎn)角）；Y=中心點(diǎn)Y+5.78*sin（水平轉(zhuǎn)角）；H=中心點(diǎn)H

右平點(diǎn)管口坐標(biāo)求解公式：X=中心點(diǎn)X-5.78*cos（水平轉(zhuǎn)角）；Y=中心點(diǎn)Y-5.78*sin（水平轉(zhuǎn)角）；H=中心點(diǎn)H

4 計(jì)算成果

由以上的分析過程，我們從根本上了解了空間壓力鋼管的結(jié)構(gòu)與計(jì)算思路，并且順利計(jì)算出第一管節(jié)的控制參數(shù)，由于計(jì)算步驟較多，借助EXCEL表格，編寫每一步的計(jì)算公式，只需要更改每個(gè)管口的各項(xiàng)參數(shù)即可。

5 測(cè)量控制

通過對(duì)小灣水電站壓力鋼管的驗(yàn)收，只要做到以下幾點(diǎn)，就能確保鋼管的安裝萬(wàn)無(wú)一失。①控制網(wǎng)的建立。由于金結(jié)安裝對(duì)相對(duì)精度的要求比較高，所以必須建立獨(dú)立的控制網(wǎng)，以保證相對(duì)精度，我們?cè)趬毫︿摴艿纳嫌挝恢茫x取一合適位置，埋設(shè)了穩(wěn)固的鋼筋頭，作為驗(yàn)收壓力鋼管的主控點(diǎn)，并進(jìn)行了導(dǎo)線控制，由于涉及到與上游直線段壓力鋼管的對(duì)接問題，我們與水電四局進(jìn)行了控制點(diǎn)的校對(duì)，以確保整個(gè)系統(tǒng)的統(tǒng)一。②控制點(diǎn)的維護(hù)與矯正。由于施工的干擾，控制點(diǎn)極有可能出現(xiàn)偏移，甚至大的變動(dòng)，倘若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，必然會(huì)釀成大錯(cuò)，除了每次架設(shè)儀器，檢查不同的后視方向外，我們還在施工范圍外布設(shè)了檢查點(diǎn)，確保每次架站的準(zhǔn)確性。也便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)控制點(diǎn)的偏移等情況。③儀器與棱鏡的檢校。儀器在長(zhǎng)期的使用過程中，難免會(huì)出現(xiàn)一定的偏差，導(dǎo)致精度降低的問題，所以，儀器要定期對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)差進(jìn)行校正，以保證驗(yàn)收精度。棱鏡在使用過程中，由于磨損，棱鏡常數(shù)也會(huì)與標(biāo)稱的常數(shù)有出入，另外，不同的儀器，對(duì)應(yīng)不同的棱鏡，常數(shù)也不盡相同。為此，我們需要仔細(xì)的校正，便于施工放樣與驗(yàn)收。

6 總結(jié)

本文通過對(duì)空間壓力鋼管參數(shù)計(jì)算的詳細(xì)描述，旨在通過一步一步的詳細(xì)介紹，讓大家對(duì)空間結(jié)構(gòu)有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)，了解對(duì)空間結(jié)構(gòu)的分析方法。以便于在以后的施工測(cè)量中，遇到同樣的問題，可以很輕松地進(jìn)行參數(shù)的計(jì)算與施工放樣。

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