第九章水工建筑中的常見曲面

1、第九章第九章 水工建筑中的常見曲面水工建筑中的常見曲面 9.2.1 可展直線面可展直線面 9.1 概概 述述 9.2 直直 線線 面面 9.2.2 不可展直線面不可展直線面 9.3 曲線面曲線面 9.4 組合面組合面 9.1 概 述 為了達到改善水流條件或受力狀況，以及節(jié)省建筑材料等 目的，水工建筑物的某些表面往往做成曲面。 連拱壩 溢流壩 9.1.1 曲面的形成及分類 規(guī)則曲面 母線按一定規(guī)則運動所形成的曲面。 控制母 線作規(guī)則運動的點、線、面，稱為定點、導(dǎo)線、導(dǎo) 面。母線在曲面上的任一位置稱為曲面的素線。 不規(guī)則曲面 如地形表面。 規(guī)則曲面按母線的形狀又可分為： 直線面 可以由直母線形成的

2、曲面。 曲線面 只能由曲母線形成的曲面。 過直線面上的任意一點，在該曲面上至少可以做一直線。 曲線面上做不出任何直線。 直線面曲線面 有些曲面可以是由不同方式形成的。圖中曲面可看作是直 線面（由直線AA1/直線MN沿曲導(dǎo)線ACB運動形成），也可看 作是曲線面（由曲線ACB沿MN方向平移形成）。 9.1.2 曲面的投影 在投影圖上表示曲面，需要畫出確定曲面的幾何要素如定點，導(dǎo)線、 導(dǎo)面，以及曲面投影的外形輪廓線。 水工圖上通常用細線畫出曲面上的若干條素線，增 強立體感。 9.2 直 線 面 直線面分可展直線面和不可展直線面。在直母線連續(xù) 運動形成的曲面上，任意相鄰兩素線彼此相交或平行，此 種曲面

3、稱為可展直線面；任意相鄰兩素線彼此交叉時，稱 為不可展直線面。 可展直線面不可展直線面 9.2.1 可展直線面 1.柱面 直母線沿曲導(dǎo)線運動且始終平行于一直線時，所形成的曲 面稱為柱面。曲導(dǎo)線可以是閉合的，也可以是不閉合的。柱面 的素線互相平行。垂直于柱面軸線的截面稱正截面。 圓柱面 橢圓柱面 斜橢圓柱面 在斜置橢圓柱面上取點時，可以利用柱面上的 素線或水平圓作輔助線 。 2錐面 直母線沿曲導(dǎo)線運動，且始終通過一定點S時，所形成的 曲面稱為錐面。定點S稱為錐面的頂點，錐面上所有素線都相 交于錐頂。錐面可以是閉合的，也可以是不閉合的。 渠道轉(zhuǎn)彎處的斜坡面 大小管道連接段 錐面的應(yīng)用 圓錐面 橢圓

4、錐面 當(dāng)錐面有兩個或兩個以上對稱面時，它們的交線稱為錐 面的軸線。 斜置橢圓錐面 9.2.1 不可展直線面 1雙曲拋物面 一直母線沿兩交叉直導(dǎo)線運動，且始終平行于 一個導(dǎo)平面，所形成的曲面稱為雙曲拋物面。 直母線AC平行導(dǎo)平面P，交叉兩直導(dǎo)線AB、CD，母線沿導(dǎo) 線作連續(xù)運動形成雙曲拋物面。 也可以將直線AB看作母線，平行導(dǎo)平面Q，交叉兩直 導(dǎo)線AC、BD，母線AB沿導(dǎo)線作連續(xù)運動形成雙曲拋物面。 雙曲拋物面的投影不僅要畫出其導(dǎo)線、曲面邊界線及外 形輪廓線的投影，一般還要用細實線畫出若干素線的投影。 曲面上有兩組直素線，通過面上的任意一點可在面上作出 兩條直線。每條素線與同一組的其它素線都是互

5、相交叉，與另 一組的所有素線都相交。 若平行于導(dǎo)面截雙曲拋物面，截交線均為直線;用平行于 兩導(dǎo)面交線但不平行于任何一導(dǎo)面的平面截此曲面，截交線為 拋物線；用垂直于兩導(dǎo)面的平面面截此曲面，截交線均為雙曲 線。由于這種曲面上只能截出雙曲線和拋物線兩種曲線，故稱 為雙曲拋物面。 雙曲拋物面經(jīng)常用在水閘、船閘、渡槽等斷面形狀變化的 連接處。 渠 道渠道雙曲拋物面段的投影 雙曲拋物面 在水利工程圖中，習(xí)慣于在俯視圖上畫出水平素線的 投影，在左視圖上畫出側(cè)平素線的投影，而在主視圖（剖 視）上不畫素線，只寫“扭曲面”或“扭面”。 在實際工程中，翼墻不僅迎水面作成雙曲拋物面，其 背水（擋土）面EFGH面也作成

6、雙曲拋物面，其導(dǎo)面與迎水面 的導(dǎo)面相同。 施工時，往往需要畫出這種翼墻的斷面圖。因剖切平 面為側(cè)平面，平行于導(dǎo)面，所以它與翼墻迎水面及背水面 的交線都是直線。 2. 柱狀面 一直母線沿著兩條曲導(dǎo)線運動，并始終與一導(dǎo)平面平行，所形成的 曲面稱柱狀面。柱狀面上相鄰兩素線交叉，是不可展直線面。 當(dāng)柱狀面的兩條曲導(dǎo)線形狀和大小 相同，且互相平行時，相鄰素線都互相 平行，則成為柱面。 柱狀面的畫法。 閘墩右端部就是兩個前后對稱的柱狀面，其上導(dǎo)線為 1/4圓周，下導(dǎo)線為一段圓弧，導(dǎo)面為正平面。該柱狀面上 所有素線都是正平線，素線的正面投影可根據(jù)水平投影按投 影關(guān)系定出。 3. 錐狀面 一直母線沿著一條直導(dǎo)

7、線和一條曲導(dǎo)線運動，并始終 與一導(dǎo)平面平行，所形成的曲面稱為錐狀面。錐狀面上相 鄰兩素線交叉,是不可展直線面。 如錐狀面的直導(dǎo)線蛻化為一點，則成為錐面。 2錐狀面的畫法 錐狀面在水利工程中的應(yīng)用實例。 4.單葉雙曲回轉(zhuǎn)面 直母線繞與其交叉的軸線旋轉(zhuǎn)而形成的曲面稱為單葉回轉(zhuǎn) 雙曲面，該面上相鄰兩直素線都是交叉的,是不可展直線面。 單葉雙 曲回轉(zhuǎn)面的 畫法 1 3 5 3 5 7 9 9 7 11 11 1 1 7 9 113 5 5 119 71 3 單葉雙曲回轉(zhuǎn)面的應(yīng)用實例 水塔支架 9.3 曲線面 曲線面只能由曲母線運動而成，它表面上沒有任何直線。 曲線面都是不可展曲面。 曲線面 回轉(zhuǎn)面，母

8、 線在運動過程中，形狀及 大小都不變。 變線曲面 曲母線在運動過程 中，形狀或大小發(fā)生變化的曲面。 9.3.1. 曲線回轉(zhuǎn)面 常見的曲線面為曲線回轉(zhuǎn)面，它是由平面曲線繞該平面上 一軸線旋轉(zhuǎn)而成。 9.3.2 圓紋曲面 圓紋曲面是指母線為圓周或圓弧的曲面。 雙曲拱橋 9.3.3 變線曲面 母線圓在運動過 程中直徑按一定規(guī)律 發(fā)生變化，圓平面始 終垂直于曲導(dǎo)線。投 影圖上除了畫出導(dǎo)線 （圓心軌跡）及曲面 外形輪廓線之外，為 了表示母線圓直徑變 化的情形，還要畫出 一些截面。 牛角面 水輪機的蝸殼 蝸殼曲面是變線曲面。左圖是蝸殼曲面的型線圖。過蝸殼 軸線作了十二個截平面，將這十二條截交線重疊地畫出，用以 表達該曲面母線的形狀及其變化規(guī)律。根據(jù)圖形和所注尺寸， 可以完全確定這個曲面的形狀和大小。 9.4 組合面 水工 建筑物中 某些局部 結(jié)構(gòu)的表 面常由幾 種曲面和 平面相交 或相切組 合而成， 這種表面 稱為組合 面。 渦殼 方圓漸變段 尾水管 水電站及抽水機站的引水管道或隧洞通常是圓形斷面，而