俞凱加,郎小燕

(浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院,浙江 杭州 310002)

1 問題的提出

空間岔管是水利水電工程中常見的輸水結(jié)構(gòu)之一。岔管按其結(jié)構(gòu)型式可分為三梁岔管、月牙肋岔管、球型岔管、無梁岔管和貼邊岔管等。按其管身材料又可分為鋼岔管和鋼筋混凝土岔管等。

在施工過程中,鋼岔管的制作通常采用板材下料或者管料切割后,再彎曲成型,最后將接縫焊接而成。由于鋼岔管各管節(jié)形狀各異,在生產(chǎn)下料前必須制作管節(jié)的平面展開圖才能切割下料。對(duì)于鋼筋混凝土岔管,施工立模也需要精確的展開圖。

傳統(tǒng)繪制管節(jié)展開圖的方法是根據(jù)岔管體型圖,按照畫法立體幾何原理,手工繪制管節(jié)圖;或者編制相應(yīng)的計(jì)算程序,根據(jù)電算結(jié)果進(jìn)行繪制,該方法雖然能縮短計(jì)算耗時(shí),但通用性欠高,也無法解決提高計(jì)算精度后所帶來的繪圖工作量增加的矛盾[1]。

隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展,尤其是AutoCAD二次開發(fā)的日益廣泛,基于Visual LISP、VBA、ObjectARX等語言開發(fā)的諸多岔管展開圖軟件被逐漸應(yīng)用[2]。也有設(shè)計(jì)人員借用Solidworks等通用軟件自帶的鈑金設(shè)計(jì)功能,完成異型岔管的實(shí)體展開[3]。

ZDM軟件是在AutoCAD平臺(tái)上開發(fā)出來的CAD輔助設(shè)計(jì)軟件,內(nèi)容涵蓋斷面圖開挖計(jì)算、施工橫道圖繪制、常用管道展開圖繪制等水利水電設(shè)計(jì)的諸多方面。綜觀眾多岔管展開圖軟件,ZDM軟件的岔管展開圖模塊具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì):①數(shù)據(jù)輸入和結(jié)果輸出以CAD軟件為平臺(tái),便于操作和后處理;②依托ZD M軟件自身強(qiáng)大的圖形、文字處理擴(kuò)展功能,設(shè)計(jì)者只需輸入岔管結(jié)構(gòu)特征參數(shù),軟件自動(dòng)計(jì)算,繪出主管與支管的展開圖形,同時(shí)形成各控制點(diǎn)的坐標(biāo)表;③岔管體型庫較為齊全,涵蓋常見的三梁岔管、月牙肋岔管等各類水電站岔管類型;④展開圖及相貫線節(jié)點(diǎn)數(shù)目可視精度要求自行選擇;⑤三維岔管體型圖生成簡(jiǎn)單快捷。

2 ZDM軟件在繪制岔管展開圖中的應(yīng)用

2.1 簡(jiǎn)單岔管展開圖的繪制

對(duì)于等徑對(duì)稱Y型岔管、帶大小頭卜型岔管等典型岔管的展開,只需選擇ZDM軟件自身所帶岔管展開圖模塊中“常用管件展開圖”以及“生成Y型(卜型)岔管體型及相貫線”,并輸入岔管的主要體型參數(shù),軟件便可自動(dòng)生成岔管體型圖、相貫線、展開圖及其控制點(diǎn)坐標(biāo)。

算例1:采用ZDM軟件自動(dòng)生成的帶大小頭卜型岔管展開圖如圖1、2所示。主要輸入?yún)?shù):水平管道大口外徑900 mm;水平管道小口外徑600 mm;水平管錐角度15°;斜管管道外徑600 mm;斜支管長(zhǎng)度1 000 mm;水平管與支管角度45°;水平管、斜管壁厚10 mm。

圖1 帶大小頭卜型岔管平面布置圖

2.2 復(fù)雜岔管展開圖的繪制

在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中,常常需要綜合考慮管材應(yīng)力、水流、條件等具體要求,岔管的主管或者支管往往需要設(shè)置一段甚至多段過渡管節(jié),岔管體型也因此較上述簡(jiǎn)單岔管復(fù)雜。

由于各類形式的岔管管節(jié)都可以視為具有公切球的正(斜)圓臺(tái)或者圓柱相接而成。對(duì)于此類復(fù)雜岔管的展開,可以圖解求得的岔管體型圖及相貫線特征尺寸,再利用ZDM軟件 “按相貫線展開任意圓臺(tái)(柱)”的功能,完成各段岔管的體型的展開。

圖2 帶大小頭卜型岔管展開圖及相貫線控制點(diǎn)坐標(biāo)

算例2:某電站工程鋼筋混凝土岔洞體型設(shè)計(jì)的平面圖如圖3所示。依據(jù)設(shè)計(jì)要求,岔管有多段過渡管節(jié)相連接。在該岔管的展開圖繪制過程中,將管節(jié)分為多段正圓臺(tái)或圓柱。

其中,與主公切球相接處的主岔洞和支岔洞內(nèi)壁展開圖及相貫線控制點(diǎn)坐標(biāo)見圖4。展開圖的精確繪制為混凝土岔管的施工立模提供了依據(jù)。

圖3 鋼筋混凝土岔管平面圖

圖4 主岔洞與支岔洞內(nèi)壁展開圖及相貫線控制點(diǎn)坐標(biāo)

3 結(jié) 語

采用ZDM軟件岔管展開圖模塊可直接繪制常用典型岔管的展開圖及其相貫線;對(duì)于多段錐管過渡的復(fù)雜岔管,可利用AutoCAD作圖求得岔管相貫線等基本參數(shù),再利用“按相貫線展開任意圓臺(tái)(柱)”的功能,完成各段岔管的體型的展開。

該操作功能方法簡(jiǎn)單、適用范圍廣,提高了岔管的設(shè)計(jì)效率,同時(shí)計(jì)算精度高,避免施工中板材的浪費(fèi),值得在設(shè)計(jì)中推廣使用。

[1]袁梅,羅京龍.水電站月牙肋岔管的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[J].裝備制造技術(shù),2007(6):88-90.

[2]楊濤.典型管件相貫線展開 CAD生成系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究 [D].天津:天津大學(xué),2004.

[3]三維CAD在月牙肋鋼岔管體型設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].甘肅水利水電技術(shù),2008(7):483-485.