小湾水电站压力钢管参数计算及测量控制

蒋华平

摘要： 本文简要介绍了小湾水电站引水压力钢管空间弯管的测量验收参数计算及安装测量控制过程。运用Excel表格，逐步地计算出各管节压力钢管的安装参数。通过实践，该方法计算结果准确，顺利完成了压力钢管的对接。

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.

關键词： 空间弯管；参数计算；没量

Key words： space elbow；parameter calculation；measurement

中图分类号：TV732.4+1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）20-0134-02

1 空间弯管的定义

空间弯管就是由上下两条空间直线所确定的平面内的一条圆曲线，通俗讲就是将一条平面的圆曲线，绕特定切线旋转一定角度后所形成的空间曲线。

2 空间弯管参数计算思路

2.1 图纸解析

图1中的B，C，A弧段是各管节中心点的连线，G2为切线的交点，O是空间弯管的圆心，C，D是计算过程中要计算出的中间量，已知条件：G1，G2，B的坐标，以及各管节的空间偏转角度。在计算之前，首先要从理论上明白空间弯管的变化规律，进而才能着手一步一步计算出各管节的数据。为了便于理解，本文采用小湾水电站厂房相对坐标。

2.2 计算思路

通过图纸读审，已知条件如下：G1点坐标（59.2995，

-137.4998，1824.750），G2坐标（24.600，-47.9998，1777.200），

B点坐标（24.600，-37.222，1777.200）

G2、G1点连线的水平转交21.1916°，竖直转交26.3518°，空间转交33.3332°已知的空间关系有：OB⊥BG2，OA⊥G1G2，空间半径OA=OB=36m。

计算过程：A点的坐标→D点坐标→空间圆圆心O坐标→各管节中心点坐标→各管口水平与竖直转角求解 各管口坐标计算

3 详细计算过程

3.1 A坐标的求解

如图2，由数据关系AG2=BG2=10.7778，则可根据方向G2A=G2G1，距离aG2=10.7778*cos26.3518°=9.65783

求解出A点的坐标（28.0904，-57.004，1781.983）

3.2 D点坐标的求解

如图3所示，可知D点为AB的中心点，所以D点坐标（26.3452，-47.1130，1779.592），d点坐标（26.3452，

- 47.1130，1777.200）。

3.3 弯管圆心坐标求解

由图4可知，G2=g2，0b⊥g2b，通过对投影图的分析理解，可以得出以下关系：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，则O点坐标（24.600+21.2225，

-37.222）。

由OB=36m，投影ob=21.2225，可求高差=29.076，所以圆心O点坐标（45.8255，-37.222，1806.276）

3.4 各管节中点坐标求解

通过以上各步骤的计算，我们已经掌握了空间压力钢管整体结构的各项参数，下面我们就可以逐步的计算出每一个关节的中心点坐标，下面我们对第一管节进行全面的分析。

如图6所示，E点就是我们要求得的第一管节的中心点坐标

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

②BW与bw是共线，这是一个很重要的空间关系，由此建立了空间图形与投影图形的转换关系。

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 各管口水平与竖直转角求解

还是以第一管节为例，由2.4我们已经求得了中心点e的坐标，现在要求的就是f-e的水平转角和竖直转角

Bf=BF=36*tan（1.282°/2）=0.402769 → f点坐标（24.600，-37.62477，1777.2）

由点e和点f的坐标即可求得f-e的水平转角为 0-32-26竖直转角为0-59-45。

3.6 各管口坐标求解

该压力钢管的管口半径为5.78m。

上管口坐标求解公式：X=中心点X-5.78*sin（竖直转角）*sin（水平转角）；Y=中心点Y+5.78*sin（竖直转角）*cos（水平转角）；H=中心点H+5.78*cos（竖直转角）

下管口坐标求解公式：X=中心点X+5.78*sin（竖直转角）*sin（水平转角）；Y=中心点Y-5.78*sin（竖直转角）*cos（水平转角）；H=中心点H-5.78*cos（竖直转角）

左平点管口坐标求解公式： X=中心点X+5.78*cos（水平转角）；Y=中心点Y+5.78*sin（水平转角）；H=中心点H

右平点管口坐标求解公式：X=中心点X-5.78*cos（水平转角）；Y=中心点Y-5.78*sin（水平转角）；H=中心点H

4 计算成果

由以上的分析过程，我们从根本上了解了空间压力钢管的结构与计算思路，并且顺利计算出第一管节的控制参数，由于计算步骤较多，借助EXCEL表格，编写每一步的计算公式，只需要更改每个管口的各项参数即可。

5 测量控制

通过对小湾水电站压力钢管的验收，只要做到以下几点，就能确保钢管的安装万无一失。①控制网的建立。由于金结安装对相对精度的要求比较高，所以必须建立独立的控制网，以保证相对精度，我们在压力钢管的上游位置，选取一合适位置，埋设了稳固的钢筋头，作为验收压力鋼管的主控点，并进行了导线控制，由于涉及到与上游直线段压力钢管的对接问题，我们与水电四局进行了控制点的校对，以确保整个系统的统一。②控制点的维护与矫正。由于施工的干扰，控制点极有可能出现偏移，甚至大的变动，倘若不及时发现，必然会酿成大错，除了每次架设仪器，检查不同的后视方向外，我们还在施工范围外布设了检查点，确保每次架站的准确性。也便于及时发现控制点的偏移等情况。③仪器与棱镜的检校。仪器在长期的使用过程中，难免会出现一定的偏差，导致精度降低的问题，所以，仪器要定期对各项指标差进行校正，以保证验收精度。棱镜在使用过程中，由于磨损，棱镜常数也会与标称的常数有出入，另外，不同的仪器，对应不同的棱镜，常数也不尽相同。为此，我们需要仔细的校正，便于施工放样与验收。

6 总结

本文通过对空间压力钢管参数计算的详细描述，旨在通过一步一步的详细介绍，让大家对空间结构有一个清醒的认识，了解对空间结构的分析方法。以便于在以后的施工测量中，遇到同样的问题，可以很轻松地进行参数的计算与施工放样。

参考文献：

[1]许景祥.白水河二级水电站压力钢管水压试验[A].第六届全国水电站压力管道学术论文集[C].2006.

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