小灣水電站壓力鋼管參數(shù)計算及測量控制

蔣華平

摘要： 本文簡要介紹了小灣水電站引水壓力鋼管空間彎管的測量驗收參數(shù)計算及安裝測量控制過程。運用Excel表格，逐步地計算出各管節(jié)壓力鋼管的安裝參數(shù)。通過實踐，該方法計算結(jié)果準(zhǔn)確，順利完成了壓力鋼管的對接。

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)計算；沒量

Key words： space elbow；parameter calculation；measurement

中圖分類號：TV732.4+1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：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)中心點的連線，G2為切線的交點，O是空間彎管的圓心，C，D是計算過程中要計算出的中間量，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。在計算之前，首先要從理論上明白空間彎管的變化規(guī)律，進而才能著手一步一步計算出各管節(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坐標(biāo)。

2.2 計算思路

通過圖紙讀審，已知條件如下：G1點坐標(biāo)（59.2995，

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

B點坐標(biāo)（24.600，-37.222，1777.200）

G2、G1點連線的水平轉(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。

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

3 詳細計算過程

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點的坐標(biāo)（28.0904，-57.004，1781.983）

3.2 D點坐標(biāo)的求解

如圖3所示，可知D點為AB的中心點，所以D點坐標(biāo)（26.3452，-47.1130，1779.592），d點坐標(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點坐標(biāo)（45.8255，-37.222，1806.276）

3.4 各管節(jié)中點坐標(biāo)求解

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

如圖6所示，E點就是我們要求得的第一管節(jié)的中心點坐標(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點坐標(biāo)（24.600，-37.62477，1777.2）

由點e和點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X-5.78*sin（豎直轉(zhuǎn)角）*sin（水平轉(zhuǎn)角）；Y=中心點Y+5.78*sin（豎直轉(zhuǎn)角）*cos（水平轉(zhuǎn)角）；H=中心點H+5.78*cos（豎直轉(zhuǎn)角）

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

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

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

4 計算成果

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)與計算思路，并且順利計算出第一管節(jié)的控制參數(shù)，由于計算步驟較多，借助EXCEL表格，編寫每一步的計算公式，只需要更改每個管口的各項參數(shù)即可。

5 測量控制

通過對小灣水電站壓力鋼管的驗收，只要做到以下幾點，就能確保鋼管的安裝萬無一失。①控制網(wǎng)的建立。由于金結(jié)安裝對相對精度的要求比較高，所以必須建立獨立的控制網(wǎng)，以保證相對精度，我們在壓力鋼管的上游位置，選取一合適位置，埋設(shè)了穩(wěn)固的鋼筋頭，作為驗收壓力鋼管的主控點，并進行了導(dǎo)線控制，由于涉及到與上游直線段壓力鋼管的對接問題，我們與水電四局進行了控制點的校對，以確保整個系統(tǒng)的統(tǒng)一。②控制點的維護與矯正。由于施工的干擾，控制點極有可能出現(xiàn)偏移，甚至大的變動，倘若不及時發(fā)現(xiàn)，必然會釀成大錯，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，確保每次架站的準(zhǔn)確性。也便于及時發(fā)現(xiàn)控制點的偏移等情況。③儀器與棱鏡的檢校。儀器在長期的使用過程中，難免會出現(xiàn)一定的偏差，導(dǎo)致精度降低的問題，所以，儀器要定期對各項指標(biāo)差進行校正，以保證驗收精度。棱鏡在使用過程中，由于磨損，棱鏡常數(shù)也會與標(biāo)稱的常數(shù)有出入，另外，不同的儀器，對應(yīng)不同的棱鏡，常數(shù)也不盡相同。為此，我們需要仔細的校正，便于施工放樣與驗收。

6 總結(jié)

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

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