ZDM软件在绘制岔管展开图中的应用

俞凯加,郎小燕

(浙江省水利水电勘测设计院,浙江 杭州 310002)

1 问题的提出

空间岔管是水利水电工程中常见的输水结构之一。岔管按其结构型式可分为三梁岔管、月牙肋岔管、球型岔管、无梁岔管和贴边岔管等。按其管身材料又可分为钢岔管和钢筋混凝土岔管等。

在施工过程中,钢岔管的制作通常采用板材下料或者管料切割后,再弯曲成型,最后将接缝焊接而成。由于钢岔管各管节形状各异,在生产下料前必须制作管节的平面展开图才能切割下料。对于钢筋混凝土岔管,施工立模也需要精确的展开图。

传统绘制管节展开图的方法是根据岔管体型图,按照画法立体几何原理,手工绘制管节图;或者编制相应的计算程序,根据电算结果进行绘制,该方法虽然能缩短计算耗时,但通用性欠高,也无法解决提高计算精度后所带来的绘图工作量增加的矛盾[1]。

随着计算机辅助设计技术的发展,尤其是AutoCAD二次开发的日益广泛,基于Visual LISP、VBA、ObjectARX等语言开发的诸多岔管展开图软件被逐渐应用[2]。也有设计人员借用Solidworks等通用软件自带的钣金设计功能,完成异型岔管的实体展开[3]。

ZDM软件是在AutoCAD平台上开发出来的CAD辅助设计软件,内容涵盖断面图开挖计算、施工横道图绘制、常用管道展开图绘制等水利水电设计的诸多方面。综观众多岔管展开图软件,ZDM软件的岔管展开图模块具有以下特点和优势:①数据输入和结果输出以CAD软件为平台,便于操作和后处理;②依托ZD M软件自身强大的图形、文字处理扩展功能,设计者只需输入岔管结构特征参数,软件自动计算,绘出主管与支管的展开图形,同时形成各控制点的坐标表;③岔管体型库较为齐全,涵盖常见的三梁岔管、月牙肋岔管等各类水电站岔管类型;④展开图及相贯线节点数目可视精度要求自行选择;⑤三维岔管体型图生成简单快捷。

2 ZDM软件在绘制岔管展开图中的应用

2.1 简单岔管展开图的绘制

对于等径对称Y型岔管、带大小头卜型岔管等典型岔管的展开,只需选择ZDM软件自身所带岔管展开图模块中“常用管件展开图”以及“生成Y型(卜型)岔管体型及相贯线”,并输入岔管的主要体型参数,软件便可自动生成岔管体型图、相贯线、展开图及其控制点坐标。

算例1:采用ZDM软件自动生成的带大小头卜型岔管展开图如图1、2所示。主要输入参数:水平管道大口外径900 mm;水平管道小口外径600 mm;水平管锥角度15°;斜管管道外径600 mm;斜支管长度1 000 mm;水平管与支管角度45°;水平管、斜管壁厚10 mm。

图1 带大小头卜型岔管平面布置图

2.2 复杂岔管展开图的绘制

在实际设计过程中,常常需要综合考虑管材应力、水流、条件等具体要求,岔管的主管或者支管往往需要设置一段甚至多段过渡管节,岔管体型也因此较上述简单岔管复杂。

由于各类形式的岔管管节都可以视为具有公切球的正(斜)圆台或者圆柱相接而成。对于此类复杂岔管的展开,可以图解求得的岔管体型图及相贯线特征尺寸,再利用ZDM软件 “按相贯线展开任意圆台(柱)”的功能,完成各段岔管的体型的展开。

图2 带大小头卜型岔管展开图及相贯线控制点坐标

算例2:某电站工程钢筋混凝土岔洞体型设计的平面图如图3所示。依据设计要求,岔管有多段过渡管节相连接。在该岔管的展开图绘制过程中,将管节分为多段正圆台或圆柱。

其中,与主公切球相接处的主岔洞和支岔洞内壁展开图及相贯线控制点坐标见图4。展开图的精确绘制为混凝土岔管的施工立模提供了依据。

图3 钢筋混凝土岔管平面图

图4 主岔洞与支岔洞内壁展开图及相贯线控制点坐标

3 结 语

采用ZDM软件岔管展开图模块可直接绘制常用典型岔管的展开图及其相贯线;对于多段锥管过渡的复杂岔管,可利用AutoCAD作图求得岔管相贯线等基本参数,再利用“按相贯线展开任意圆台(柱)”的功能,完成各段岔管的体型的展开。

该操作功能方法简单、适用范围广,提高了岔管的设计效率,同时计算精度高,避免施工中板材的浪费,值得在设计中推广使用。

[1]袁梅,罗京龙.水电站月牙肋岔管的计算机辅助设计[J].装备制造技术,2007(6):88-90.

[2]杨涛.典型管件相贯线展开 CAD生成系统设计与研究 [D].天津:天津大学,2004.

[3]三维CAD在月牙肋钢岔管体型设计设计中的应用[J].甘肃水利水电技术,2008(7):483-485.