水电站引水压力钢管空间平面弯管计算

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1、水电站引水压力钢管空间平面弯管计算万天明（中国水电第七工程局机电安装分局，四川彭山620860）摘要：结合水电站引水压力钢管施工中不可避免的要遇到空间平面弯管安装的计算问题，防止空间平面弯管安装过程中出现偏移、非设计折线等，本文介绍了空间平面弯管的转折角和安装转角计算方法。关键词：引水压力钢管空间平面弯管弯管转折角弯管安装转角1引言作为水电站引水道布置的重要组成部分，引水压力钢管的空间平面弯管（下简称：弯管）安装计算往往是个不可回避的，是施工单位比较复杂的一个施工难点之一。计算不正确，将会对其后的测量放点、安装出现错

2、误，使弯管出现偏移、非设计折线等，导致不必要的水头损失，恶化弯管的受力条件，甚至使弯管报废返工。浪费施工成本，影响施工工期。为此，本文介绍对弯管转折角和安装转角的计算方法，以求施工技术人员予以借鉴和参考，以确保弯管的施工安装质量。2弯管转折角2.1弯管转折角计算方法之一图2.1中，AB、BE′均为弯管轴线的切线，且设AB=BE′=a，α、β分别为AB、BE′与水平面的倾角，Ω为弯管的水平投影AD、DE的水平夹角，ε为弯管在B点的转折角。图2.1空间平面弯管在空间的位置关系一7按图2.1中弯管在空间的位置关系得：α、β

3、、Ω、ε的关系公式2.2弯管转折角计算方法之二已知：A点的高程ZA，A点的座标（xA、yA、zA）；B点的高程ZB，B点的座标（xB、yB、zB）；C点的高程ZC，A点的座标（xC、yC、zC）。图2.2空间平面弯管在空间的位置关系二管段AB的长度为：AB在XZ平面内，。所以计算LAB的公式成了平面几何问题：管段AB与水平面的倾角φB为：管段BC的长度为：管段BC与水平面的倾角φC为：7从图2.2可知，管段AB是位于XZ平面上的管段，而管段BC则是位于空间的管段，所以在管轴线AB与BC的转折处B点，管轴线的转折角（即

4、弯管的转折角）是一个空间角度。B点管轴线的空间转折角ε的计算，按下列公式进行：式中：为了及时地校对计算结果，可以用下式加以校对：3弯管的安装转角上述已计算出管轴线在B点的转折角ε，角度ε就是弯管的转折角。但是按照角ε制造成的弯管，安装到空间位置时弯管自身的平面和它的中心轴线（水平轴线和垂直轴线）与管轴线上的座标轴Z和Y是不重合的，它们之间相差一个ω角度，这个转角ω我们称为空间平面弯管的安装转角。由投影几何中我们知道：转角ω在弯管的上游端管口和下游端管口的数值是不同的。为了安装方便和检查，计算时应该同时把弯管上游端管口

5、和下游端管口的安装转角ω数值算出。设ωs为上游端弯管管口的安装转角，ωx为下游端弯管管口的安装转角。安装转角ωs和ωx的计算，按照投影几何的方法进行。下面列出两种基本的管轴线转折情况的安装转角计算方法。3.1弯管向上弯的情况即在XZ立面上，管轴线的转折点是向上的情况，如图3.1（a）所示。弯管在B点的转折角为ε。7（a）上游端管口安装转角ωs计算图（b）下游端管口安装转角ωx计算图图3.1转折角向上的空间平面弯管安装转角计算图7弯管上游端管口的安装转角ωs按下列公式计算，见图3.1（a）：下游端管口的安装转角ωx按下

6、列公式计算，见图3.1（b）：安装转角ωs和ωx亦可由三角函数关系的公式进行计算，在图3.1（a）中可以得到：式中：同样在图3.1（b）中可得：式中：3.2弯管向下弯的情况即在XZ立面上，管轴线的转折点是向下的情况，如图3.2（a）所示。弯管在B点的转折角为ε。弯管上游端管口的安装转角ωs按下列公式计算，见图3.2（a）：下游端管口的安装转角ωx按下列公式计算，见图3.2（b）：7（a）上游端管口安装转角ωs计算图（b）下游端管口安装转角ωx计算图图3.2转折角向下的空间平面弯管安装转角计算图7安装转角ωs和ωx亦可

7、由三角函数关系的公式进行计算，在图3.2（a）中可以得到：式中：同样在图3.2（b）中可得：式中：4结束语空间平面弯管在水电站引水压力钢管施工安装中常常遇到，通过弯管转折角和安装转角的计算公式，极大的方便了施工技术人员的对空间平面弯管的安装计算，具有一定的参考实用价值。防止施工质量事故的发生。作者简介：万天明（1963～），男，重庆市南岸区人，高级工程师，1983年7月毕业于重庆大学获工学士学位，1983年8月到中国水利水电第七工程局工作，从事金属结构技术工作24年。7