第九章水工建筑中的常见曲面

1、第九章第九章 水工建筑中的常见曲面水工建筑中的常见曲面9.1 概 述 为了达到改善水流条件或受力状况，以及节省建筑材料等目的，水工建筑物的某些表面往往做成曲面。连拱坝溢流坝9.1.1 曲面的形成及分类 规则曲面 母线按一定规则运动所形成的曲面。控制母 线作规则运动的点、线、面，称为定点、导线、导面。母线在曲面上的任一位置称为曲面的素线。 不规则曲面 如地形表面。规则曲面按母线的形状又可分为：直线面 可以由直母线形成的曲面。曲线面 只能由曲母线形成的曲面。 过直线面上的任意一点，在该曲面上至少可以做一直线。曲线面上做不出任何直线。直线面曲线面 有些曲面可以是由不同方式形成的。图中曲面可看作是直线

2、面（由直线AA1/直线MN沿曲导线ACB运动形成），也可看作是曲线面（由曲线ACB沿MN方向平移形成）。 9.1.2 曲面的投影 在投影图上表示曲面，需要画出确定曲面的几何要素如定点，导线、导面，以及曲面投影的外形轮廓线。 水工图上通常用细线画出曲面上的若干条素线，增强立体感。9.2 直 线 面 直线面分可展直线面和不可展直线面。在直母线连续运动形成的曲面上，任意相邻两素线彼此相交或平行，此种曲面称为可展直线面；任意相邻两素线彼此交叉时，称为不可展直线面。可展直线面不可展直线面 9.2.1 可展直线面 1.柱面 直母线沿曲导线运动且始终平行于一直线时，所形成的曲面称为柱面。曲导线可以是闭合的，

3、也可以是不闭合的。柱面的素线互相平行。垂直于柱面轴线的截面称正截面。圆柱面 椭圆柱面 斜椭圆柱面 在斜置椭圆柱面上取点时，可以利用柱面上的素线或水平圆作辅助线 。 2锥面 直母线沿曲导线运动，且始终通过一定点S时，所形成的曲面称为锥面。定点S称为锥面的顶点，锥面上所有素线都相交于锥顶。锥面可以是闭合的，也可以是不闭合的。渠道转弯处的斜坡面 大小管道连接段锥面的应用圆锥面 椭圆锥面 当锥面有两个或两个以上对称面时，它们的交线称为锥面的轴线。斜置椭圆锥面 9.2.1 不可展直线面 1双曲抛物面 一直母线沿两交叉直导线运动，且始终平行于一个导平面，所形成的曲面称为双曲抛物面。 直母线AC平行导平面P

4、，交叉两直导线AB、CD，母线沿导线作连续运动形成双曲抛物面。 也可以将直线AB看作母线，平行导平面Q，交叉两直导线AC、BD，母线AB沿导线作连续运动形成双曲抛物面。 双曲抛物面的投影不仅要画出其导线、曲面边界线及外形轮廓线的投影，一般还要用细实线画出若干素线的投影。 曲面上有两组直素线，通过面上的任意一点可在面上作出两条直线。每条素线与同一组的其它素线都是互相交叉，与另一组的所有素线都相交。 若平行于导面截双曲抛物面，截交线均为直线;用平行于两导面交线但不平行于任何一导面的平面截此曲面，截交线为抛物线；用垂直于两导面的平面面截此曲面，截交线均为双曲线。由于这种曲面上只能截出双曲线和抛物线两

5、种曲线，故称为双曲抛物面。 双曲抛物面经常用在水闸、船闸、渡槽等断面形状变化的连接处。 渠 道渠道双曲抛物面段的投影双曲抛物面 在水利工程图中，习惯于在俯视图上画出水平素线的投影，在左视图上画出侧平素线的投影，而在主视图（剖视）上不画素线，只写“扭曲面”或“扭面”。 在实际工程中，翼墙不仅迎水面作成双曲抛物面，其背水（挡土）面EFGH面也作成双曲抛物面，其导面与迎水面的导面相同。 施工时，往往需要画出这种翼墙的断面图。因剖切平面为侧平面，平行于导面，所以它与翼墙迎水面及背水面的交线都是直线。2. 柱状面 一直母线沿着两条曲导线运动，并始终与一导平面平行，所形成的曲面称柱状面。柱状面上相邻两素线

6、交叉，是不可展直线面。 当柱状面的两条曲导线形状和大小相同，且互相平行时，相邻素线都互相平行，则成为柱面。柱状面的画法。 闸墩右端部就是两个前后对称的柱状面，其上导线为1/4圆周，下导线为一段圆弧，导面为正平面。该柱状面上所有素线都是正平线，素线的正面投影可根据水平投影按投影关系定出。3. 锥状面 一直母线沿着一条直导线和一条曲导线运动，并始终与一导平面平行，所形成的曲面称为锥状面。锥状面上相邻两素线交叉,是不可展直线面。 如锥状面的直导线蜕化为一点，则成为锥面。2锥状面的画法锥状面在水利工程中的应用实例。 4.单叶双曲回转面 直母线绕与其交叉的轴线旋转而形成的曲面称为单叶回转双曲面，该面上相

7、邻两直素线都是交叉的,是不可展直线面。 单叶双曲回转面的画法135357997111111 79 113 55 119 71 3单叶双曲回转面的应用实例 水塔支架 9.3 曲线面 曲线面只能由曲母线运动而成，它表面上没有任何直线。曲线面都是不可展曲面。 曲线面 回转面，母线在运动过程中，形状及大小都不变。 变线曲面 曲母线在运动过程中，形状或大小发生变化的曲面。 9.3.1. 曲线回转面 常见的曲线面为曲线回转面，它是由平面曲线绕该平面上一轴线旋转而成。 9.3.2 圆纹曲面 圆纹曲面是指母线为圆周或圆弧的曲面。 双曲拱桥 9.3.3 变线曲面 母线圆在运动过程中直径按一定规律发生变化，圆平面始终垂直于曲导线。投影图上除了画出导线（圆心轨迹）及曲面外形轮廓线之外，为了表示母线圆直径变化的情形，还要画出一些截面。 牛角面水轮机的蜗壳 蜗壳曲面是变线曲面。左图是蜗壳曲面的型线图。过蜗壳轴线作了十二个截平面，将这十二条截交线重叠地画出，用以表达该曲面母线的形状及其变化规律。根据图形和所注尺寸，可以完全确定这个曲面的形状和大小。 9.4 组合面 水工建筑物中某些局部结构的表面常由几种曲面和平面相交或相切组合而成，这种表面称为组合面。涡壳方圆渐变段尾水管 水电站及抽水机站的引水管道或隧洞通常是圆形断面，而安装闸门处需要