第九章水工建筑中常見曲面

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9.1 概 述 為了達(dá)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(yùn)動所形成的曲面?？刂颇?線作規(guī)則運(yùn)動的點(diǎn)、線、面，稱為定點(diǎn)、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(diǎn)，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

2、面（由直線AA1/直線MN沿曲導(dǎo)線ACB運(yùn)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(diǎn)，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(xì)線畫出曲面上的若干條素線，增強(qiáng)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(yùn)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?？烧怪本€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(yùn)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，

3、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(diǎn)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(yùn)動，且始終通過一定點(diǎn)S時，所形成的曲面稱為錐面。定點(diǎn)S稱為錐面的頂點(diǎn)，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(yùn)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

4、，交叉兩直導(dǎo)線AB、CD，母線沿導(dǎo)線作連續(xù)運(yùn)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(yùn)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(xì)實(shí)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(diǎn)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

5、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(shí)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(yùn)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

6、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)線和一條曲導(dǎo)線運(yùn)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(diǎn)，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(shí)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

7、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135357997111111 79 113 55 119 71 3單葉雙曲回轉(zhuǎn)面的應(yīng)用實(shí)例 水塔支架 9.3 曲線面 曲線面只能由曲母線運(yùn)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，母線在運(yùn)動過程中，形狀及大小都不變。 變線曲面 曲母線在運(yùn)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(yùn)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(jī)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(dá)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(jī)站的引水管道或隧洞通常是圓形斷面，而安裝閘門處需要