空间弯管安装转角计算的新方法_张霞

文章编号:1007-2284(2005)12-0068-03

空间弯管安装转角计算的新方法

张霞1,张天会1,闫沛军3,徐人平2

(1.云南农业大学工程技术学院,昆明650216;2.昆明理工大学,昆明650093;3.水电十四局,云南昆明650226)

摘要:提出了一种计算空间弯管安装转角的新方法,并应用到云南省临沧地区忙海河三级电站和楚雄州老虎山一级和二级电站空间弯管的安装中。根据实际施工的应用,该方法与投影几何计算方法进行了对比分析,认为采用投影几何计算方法虽然较精确但比较繁琐,不易理解,难于掌握;而采用新的计算方法计算简单、实用,虽然有一定的误差,但误差较小,通过安装过程中微小的调整就能满足要求。这种新的计算空间弯管安装转角的方法可以应用到其他工程空间弯管安装过程中。

关键词:空间弯管;安装转角;计算方法;应用分析

中图分类号:T B113;U173.1文献标识码:A

A New Calculation Method for Installing Angle in Three O dimensional Siphon

ZHANG Xia1,ZHANG Tian O hui1,Y AN Pei O jun3,XU Ren O ping2

(1.T he Fault y of Engineer ing o f Yunnan A gr iculture U niver sity,K unming650216,China;

2.K unming U niver sity o f Science and T echno lo gy,K unming650093,China;

3.T he F ourteenth Co nstr uction Bureau of H ydro po wer,China,K unming650226)

Abstract:T his paper bring s for war d a new method o f calculat ing installing ang le for three O dimensional sipho n,and applies it in the in-stalling of three O dimensio na l siphons in the T hird-g rade Po wer Stat ion o f M ang hai R iver and the Lao hushan Po wer Station o f Chux-iong P refectur e,Y unnan Pro vince.A ccording to the application and co ntr asted w ith the traditional method O pr oject ion geo met ry ca-l culation,it can be co ncluded:A do pting the tr adit ional metho d,the calculat ing r esult is mo re accurate,but it is ver y int ricate and no t easy to command;this new calculat ing method is simple and easy t o command;although the calculating result has some er ro r, the er ro r is v ery small and in the installing pro cess throug h small adjustment it can satisfy the requirement.T herefor e the new meth-o d is v ery pr act ical,and it can be applied in the inst allation of o ther similar t hr ee O dimensional siphons.

Key words:t hr ee O dimensio nal sipho n;inst alling angle;calculat ion method;applicatio n analysis

0引言

空间弯管是指管轴线同时具有纵剖面转角和平面转角的弯管,其弯管角度是根据转弯处上、下游端管轴线与水平面的夹角以及两管轴线投影在水平面上的夹角,计算出来的一个复合角度。在水电站或水库工程中,引水压力钢管承担着引水任务,引水压力钢管的特点是管径较大,管道较长。根据工程的地质、地形、水文和使用要求的不同,压力钢管的布置形式有坝内式压力钢管、隧洞式压力钢管和露天式压力钢管[1]。露天式压力钢管由于受地形、地势条件和技术经济的限制,在地

收稿日期:2005-04-11

作者简介:张霞(1972-),女,讲师,硕士。形、地势转弯处都需要设置弯管或空间弯管[1]。管道在一个转弯处同时具有纵剖面转角和平面转角时就需要设置空间弯管。因此,空间弯管在水电站和水库引水工程中应用比较广泛。

在制作空间弯管时,与制作一般的只有纵剖面转角或只有平面转角的弯管一样,按空间弯管的复合角度即弯管角度进行分节展开放样、下料,在弯管的最长边和最短边处标明Y和-Y轴线以及在最长边和最短边的中心位置标明X和-X轴线,作为管轴线上的坐标轴,然后卷制,并根据标记的Y、-Y、X和-X轴线进行单节焊接、整段焊接而成。但空间弯管在安装时,其安装的垂直方向和水平方向不能分别是制作钢管时标记为Y和X轴线方向,而是与Y或X轴线之间相差了一个角度,这个角度称为安装转角,如图1所示的X角。

引水压力钢管都是安装在有一定纵向和水平倾角的管槽

68中国农村水利水电#2005年第12期

图1空间弯管安装转角示意图(钢管截面图)

内,空间弯管一般都作为混凝土镇墩处的定位管段最先安装,然后再安装空间弯管的上、下游端的直管段。采用自下而上安装方法时,定位管段是上游管段安装的一个基准,其安装质量直接影响该部分上游管段的安装质量。空间弯管一般是悬空安装,需要起吊设备吊起弯管,依靠千斤顶、拉力器和起吊设备等安装设备一起旋转空间弯管调整安装转角,使其管口中心、高程和里程符合安装要求。而空间弯管上吊点的位置关系着调整安装转角的快慢,影响着施工进度。吊点合适,安装时只需做较小的调整即可满足空间弯管的安装要求。吊点不合适,则需做较大的调整,影响施工进度。如果先计算出空间弯管的安装转角,使起吊设备的起吊点设置在距离制作钢管时标记为Y轴线或X轴线有一安装转角的部位,这样依靠安装设备作一定的调整就能满足安装要求。因此,如何计算安装转角成为安装空间弯管的关键。

传统计算空间弯管安装转角方法是根据投影几何原理计算的。该方法需要根据管轴线在转弯处的转折点是向上或向下情况下,分别对空间弯管上下游端管口的安装转角进行计算。由于投影几何计算的方法比较繁琐,不容易掌握。本文提出一种计算空间弯管安装转角的新方法,并应用到云南省临沧地区忙海河三级电站和楚雄州老虎山一级和二级电站空间弯管的安装中。根据实际安装的情况,对比分析了这两种计算方法,并比较这两种方法的优缺点。

1空间弯管安装转角的计算方法

1.1投影几何计算方法[1]

文献[1]中介绍的空间弯管安装转角的计算是按照投影几何原理进行的计算,需根据空间弯管管轴线的转折点向上和向下两种情况进行分析,并对这两种情况下的上、下游管口分别计算安装转角。

当管轴线的转折点向上时,上游端管口的安装转角X S的计算见式(1),参见图2;下游端管口的安装转角X x的计算见式(2),参见图3。

tan X S=sin8/(tan U C cos U B-sin U B cos8)(1)

tan X x=sin8/(sin U C cos8-tan U B co s U C)(2)当管轴线的转折点向下时,上游端管口的安装转角X S的计算见式(3),参见图4;下游端管口的安装转角X x的计算见式(4),参见图5。

tan X S=sin8/(sin U B cos8-t an U C cos U B)(3)

tan X x=sin8/(tan U B co s U C-sin U C co s8)(4)从以上计算可以看出,投影几何计算空间弯管的方法比较繁琐,需要区分弯管轴线的转折点向上或向下来计算上、下

游

图2转折角向上的空间弯管上游端管口安装转角X S

计算图

图3转折角向上的空间弯管下游端管口安装转角X x计算图

管口的安装转角。对于计算人员,需要看懂投影几何图,才能计算,而要看懂这些投影图也是比较困难的。因此,该方法不容易掌握。

1.2新的计算方法

本文提出的计算空间弯管安装转角的新方法,是根据在管道纵剖面图上空间弯管转折点处上、下游端管轴线与水平面的夹角和空间弯管的复合角度H计算的。计算安装转角时不考虑纵剖面图上管轴线在转折点处是向上或向下,也不用区分空间弯管的上、下游端,只采用一个统一的公式计算,简化了计算。计算方法见式(5)。

co s X=tan(|A1-A2|/2)/t an(H/2)(5)式中:X为安装转角;A1、A2为空间弯管上下游管轴线与水平面的夹角;H为空间弯管的复合角度即弯管角度。

H计算公式为:

cos H=cos A1cos A2co s C+sin A1sin A2(6)