雙曲線冷卻塔施工常用數據參數分析與研究

張忠 李毅

（1、賀州學院，廣西 賀州542889 2、中國電力工程顧問集團西北電力設計院有限公司，陜西 西安710075）

雙曲線冷卻塔屬于立體空間構筑物，人字柱[1]在空間雙向傾斜，構造復雜，環梁底板也為雙面傾斜，在施工中模板放樣比較困難，有些數據計算復雜，本文把施工中常用的一些比較難以計算的參數進行推導總結，以供施工人員施工時作為參考。

1 圖紙提供的幾何參數

1.1 人字柱空間參數

人字柱空間關系詳見圖1。

圖1 雙曲線冷卻塔人字柱空間參數圖（自繪）

ε 為每對人字柱軸線所組成平面底角夾角的1/2；

β 為每對人字柱軸線所組成平面與鉛垂面的夾角。

1.2 人字柱柱墩空間參數

人字柱柱墩參數關系詳見圖2 和圖3。

圖2 柱墩水平投影圖（自繪）

圖3 柱墩空間示意圖（自繪）

圖4 環梁立面圖（自繪）

犖水池底板標高；

HC 柱墩C 點至底板面的垂直距離；

HD 柱墩D 點至底板面的垂直距離；

HB 柱墩B 點至底板面的垂直距離；

HA 柱墩A 點至底板面的垂直距離。

1.3 環梁空間參數

環梁參數關系詳見圖4。

環梁底面內壁半徑R1，環梁底面外壁半徑R2，環梁底板厚度d。

2 施工過程中所需要計算的參數

2.1 人字柱軸線與水池底板夾角α

θ 為人字柱軸線與鉛垂線（面）的夾角，其空間關系詳見圖1。

L1-2為每對人字柱所在平面底角平分線從環梁底板到水池底板的長度；

L 為人字柱軸線從環梁底板到水池底板的長度；

H 為環梁底板所在水平面與水池底板所在平面的高度差。

COSε=L1-2/L

COSβ=H/L1-2

COSθ=H/L

則COSθ=COSβCOSε

α=90°-θ=90°-arccos(COSβCOSε)

2.2 人字柱在水池底板投影截面參數

人字柱與水池底板關系詳見圖5。

圖5 人字柱在水池底板水平面的投影圖（自繪）

人字柱截面與水池底板平面夾角θ′=90°-α

人字柱截面與水池底板平面交界面橢圓長半軸[2]:a=d/(2COSθ′)，d 為人字柱直徑長度。

人字柱截面與水池底板平面交界面橢圓短半軸：b=d/2，焦距：

2.3 人字柱與環梁底面交界面參數

人字柱與環梁關系詳見圖6。

因兩人字柱軸線所組成的平面中心線與筒壁走向一致（垂直環梁底）[3]，故僅考慮一個傾斜方向求解人字柱與環梁底面交界面橢圓。

圖6 人字柱與環梁底板交界面示意圖（自繪）

2.4 人字柱與柱墩頂面的交點中心標高

C 點標高犖C=犖底板標高+ HC；

D 點標高犖D=犖底板標高+ HD；

B 點標高犖B=犖底板標高+ HB；

A 點標高犖A=犖底板標高+ HA；

AB 連線中點E 標高犖E=(犖A+犖B)/2；

F 點標高犖F=犖D-(犖C-犖D)DF/DC；

人字柱與柱墩頂面的交點中心s 標高犖S=(犖E+犖F)/2。

2.5 環梁底板參數

環梁底板所在倒圓錐空間關系詳見圖7。

圖7 環梁底板所在倒圓錐示意圖（自繪）

2.5.1 環梁底板所在倒圓錐母線長度L

實際環梁是一個圓錐截面的一部分，環梁底板[4]所在倒圓錐的母線長度（即環梁底板放樣扇形圓弧的半徑）

R1為環梁底內半徑，R2為環梁底外半徑

2.5.2 整體環梁底板放樣所在圓環平面

環梁底板模板整體放樣圖詳見圖8。

圖8 環梁底板放樣所在平面圓環示意圖（自繪）

圓環內弧長度L′=2πR1；

圓環外弧長度L″=2πR2；

圓弧圓心角度ω=360°×L′/(2πL)。

2.5.3 環梁底板分段放樣圖

環梁模板分段放樣詳見圖9。

圖9 環梁底板每段放樣示意圖（自繪）

Ⅰ-Ⅱ段為一塊模板，Ⅱ- Ⅲ段為一整塊模板，實際模板安裝時Ⅱ- Ⅲ從中間斷開分為兩段。

2.5.4 環梁底板Ⅱ- Ⅲ段安裝時中間斷開的落拱

環梁底板安裝時落拱位置關系詳見圖10 和圖11。

圖10 Ⅱ-Ⅲ段環梁底板中間落拱示意圖（自繪）

圖11 環梁底板空間位置與平面位置落拱差示意圖（自繪）

環梁底板展開面積為圓環的一部分，環梁底板實際是在一個空間倒圓錐的曲面上，而模板加工只能按平面進行加工，故實際模板支設中通過兩端人字柱位置確定環梁底板模板標高及定位點，則模板中部位置和環梁底板實際位置存在一定誤差[5]，此誤差需要修正，即環梁每段人字柱之間的環梁模板需要從中間斷開；該處誤差度需要計算。

2.6 筒壁內外徑控制方法的參數

筒壁施工過程中筒壁半徑控制鋼卷尺拉設詳見圖12。

2.6.1 內徑控制方法

每段筒壁上口內徑[6]為R，標高為H1，實際施工時通過沿筒壁四周用鋼卷尺測量筒壁模板上口內壁到中心控制圓盤的斜長來控制其內徑；卷尺中心盤的標高為H2，卷尺中心盤標高、中心位置通過經緯儀配合卷尺校正和測量

△H：為卷尺中心盤與每節筒壁上口高度差，△H=H1-H2

其中R 為筒壁模板上口所在部位的圖紙半徑，H1 為筒壁模板上口圖紙標高，H2 為卷尺中心盤標高（需要根據吊盤提升進行每次測量）

卷尺修正長度：溫度變化所引起的誤差：ΔLα=L×αΔt，α 鋼卷尺線溫度膨脹系數，Δt 為實際測量環境溫度與標準溫度的差值；

圖12 筒壁半徑控制示意圖（自繪）

筒壁外徑通過筒壁內外模板之間對拉螺栓混凝土套筒的長度控制筒壁厚度，進一步控制筒壁外徑的精度，對拉螺栓混凝土套筒的長度預制按所在筒壁位置筒壁厚度進行。施工時最后通過直尺測量筒壁模板上口內外模板之間厚度，來檢測筒壁厚度及筒壁外徑的準確度。

3 結論

隨著科學技術的發展，施工應用設備越來越先進，比如標高及角度的測量可以直接使用紅外線設備代替傳統的經緯儀校正，模板放樣可以直接通過計算機三位模擬代替人工計算，筒壁半徑驗收可以通過全站儀控制，但是作為一個施工人員對雙曲線冷卻塔施工放樣及校正的基本原理一定要掌握，本文所列的參數都是作為施工人員必須掌握的推導參數，需要具有空間想象和實際施工操作經驗，具有一定難度，故本人列出其公用參數的推導過程及原理以供施工人員進行參考。