一种带肋的大型冷却塔筒壁空间几何定位方法

一种带肋的大型冷却塔筒壁空间几何定位方法
【专利摘要】本发明涉及一种带肋的大型冷却塔筒壁空间几何定位方法，包括：（1）确定冷却塔中心点、导轨控制点和肋中心点，（2）导轨控制点空间坐标控制，（3）导轨控制点的半径控制，（4）用水平尺或铅锺对肋的垂直位置进行微调，（5）弦长测量控制使相邻肋的肋中心点之间的实际弦长与设计弦长间偏差值控制在3mm以内。从而保证了冷却塔筒壁及肋空间几何定位的施工，充分保证了筒壁及肋的施工偏差在3毫米以内，使双曲线冷却塔的外观曲线顺直流畅。
【专利说明】一种带肋的大型冷却塔筒壁空间几何定位方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑工程【技术领域】，具体涉及一种带肋的大型冷却塔筒壁空间几何定位方法。

【背景技术】
[0002]冷却塔一般是由每节高1.5m左右的圆形筒壁组成一座双曲线塔，每节筒壁是由内外相同的大模板拼装成一个近似圆形，然后浇筑混凝土形成一个近似圆形的筒壁，每块大模板接缝处由内、外导轨和内、外补偿器连接固定的。目前冷却塔筒壁的施工主要采用“哈蒙III”型电动爬模施工，其全套施工实现了机械化、导轨更容易控制，既可以大大降低了施工人员的劳动强度，也可以实现筒壁中心零偏差。大型冷却塔筒壁几何尺寸控制是冷却塔施工过程的重中之重，且冷却塔壳体半径误差是影响筒壁承载能力的重要因素。而其几何尺寸在垂直方向偏了 5-8cm，肉眼是无法发现的，故将筒壁的外壁的外补偿器用横截面为几字形的肋代替，且肋与筒壁浇筑成一体，通过观察与测量肋的垂直位置，则可达到对冷却塔筒壁的空间几何定位。
[0003]为了确保筒壁几何尺寸的准确性，一般传统的采用十字找中法来测量，冷却塔筒壁的几何尺寸测量，其主要依靠拉卷尺来测定，该方法优点是设备简易操作方便，缺点是测量精度差，且易受人力因素影响，如拉力、卷尺的松紧度等都直接影响施工测量的精度。并且针对大型、高位冷却塔的测量误差较大，严重影响了冷却塔的使用效果与使用寿命。另夕卜，也有采用光学垂准仪来测定，其先是根据内爬升架数量在水池底板上定出射线数量，每条射线上定两个基准尺寸点，等砼浇筑完后，用光学仪器测定筒壁半径，即把垂准仪架在测量点上投影到带有刻度直尺上，即可算出实际的水平距离，然后算出筒壁半径误差值，最后根据该半径误差值算出修正的偏差，使每一节水平半径相等，从而达到防止该节截面呈波浪形，但该测量方法的精度不够，筒壁的半径及垂直度偏差大，对冷却塔的使用效果与使用寿命还有存在影响。


【发明内容】

[0004]本发明的目的在于提供一种测量精准的带肋的大型冷却塔筒壁空间几何定位方法，使冷却塔筒壁外观整齐、线条顺直且几何尺寸精确，提高冷却塔的承载力并延长其使用期限。
[0005]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0006]一种带肋的大型冷却塔筒壁空间几何定位方法，所述冷却塔筒壁的每节筒壁是由大模板拼装浇筑而成圆筒状，两两大模板连接处的外壁间隔地垂直布置肋并将其与大模板浇筑成一体，包括以下步骤:
[0007](I)确定冷却塔中心点、导轨控制点和肋中心点，其中:
[0008]冷却塔中心点是指冷却塔底部在地平面上的中心点；
[0009]导轨控制点是指在位于两两大模板连接处内侧的内导轨的顶端面上选择相同位置的一点；
[0010]肋中心点是指在每节筒壁上的肋的外侧面与肋垂直中心线的交点；
[0011](2)导轨控制点空间坐标控制:将全站仪放置在冷却塔中心点处测量每个导轨控制点的实际坐标；
[0012]再根据下述公式计算出每节筒壁上的每个导轨控制点的空间计算坐标(Xn，Yn)，公式如下:
[0013]Xn = Xtl+(R-L) *cos α
[0014]Yn = Y0+(R-L) *sin α
[0015]上式中X。、Y。是冷却塔中心点有坐标，
[0016]R是每一节筒壁的外半径，
[0017]L是导轨控制点到筒壁外壁之间的距离，
[0018]α是冷却塔中心点与导轨控制点之间连线与坐标X轴的夹角；
[0019]根据同一个导轨控制点的实际坐标与计算坐标之间的偏差来调整内导轨的位置；
[0020](3)导轨控制点的半径控制:测量每个导轨控制点的实际半径，并根据其与该导轨控制点的设计半径的偏差来调整肋和筒壁的半径；并据此将每节筒壁和肋的垂直位置进行调整加固；
[0021](4)用水平尺或铅锺对肋的垂直位置进行微调；
[0022](5)弦长测量控制:先测量出每节筒壁上的相邻肋的肋中心点之间的弦长Lx，再计算出设计弦长Ly ;最后比较Lx和Ly的数值偏差值，并重复上述步骤(1)-(4)直至偏差值控制在3_以内。
[0023]进一步，所述步骤(3)中导轨控制点的实际半径的测量方法是:先在每节筒壁上的肋中心点在地面上形成的投影点与冷却塔中心点之间的连线上选取测量点；然后在测量点上放置激光垂准仪、在导轨控制点上水平放置激光接受仪，并使激光接受仪中心线与激光垂准仪镜头十字线重合(使肋中心点和导轨控制点的投影点成一条直线即可保证肋在竖直方向的垂直度)，则导轨控制点的实际半径rn = A+D，其中A表示该测量点到冷却塔中心点的距离，D表示激光接受仪上的读数。
[0024]更进一步，所述测量点的选取是将经纬仪放置在冷却塔中心点，根据肋的设计角度在地平面上投出肋中心点的投影点，然后在冷却塔中心点与投影点连线上选择整米的位置为测量点。
[0025]进一步，所述步骤(4)中用水平尺对肋的垂直位置进行微调是将水平尺与地面垂直地靠近肋的外边线，依照水平尺的垂直位置来微调肋的垂直位置，使肋的外边线与水平尺之间平行；
[0026]所述用铅锺对肋的垂直位置进行微调，是指用直角尺固定的铅垂靠近肋模板外边线，微调肋使肋的外边线与铅垂平行。
[0027]进一步,所述步骤(5)中设计弦长Ly的计算公式为Ly = 2 (R+h) *sin ( β/2),
[0028]其中R —筒壁外半径
[0029]h 一肋突出筒壁的厚度
[0030]β 一相邻肋的肋中心点与冷却塔中心点连线之间的夹角。
[0031]本发明对筒壁加肋施工的双曲线冷却塔而采用目前国内冷却塔施工最先进的激光测量方法、全站仪测点控制方法和传统的水平尺、铅锤垂直度控制、弦长测量校核等方法相结合的综合控制筒壁和肋的空间几何定位的方法来达到对冷却塔筒壁空间几何定位进行控制，可控制筒壁及肋的半径及垂直度偏差在3_以内。
[0032]冷却塔一般是由每节1.5m左右高圆形筒壁一节一节浇筑成一座双曲线塔的，每节筒壁是由内外各132块相同的大模板拼装成一个近似圆形，然后浇筑混凝土形成一个近似圆形的筒壁，每块大模板接缝处由内、外导轨和内、外补偿器(肋)连接固定而成，而外补偿器即为肋。所以只要导轨定位正确，筒壁的定位就不会有问题，故采用全站仪测点定位导轨控制点和用激光垂准仪及塔尺配合进行复测。
[0033]肋是双曲线冷却塔外观设计最重要的一部分，因为原来的大型冷却塔没有肋，如果塔的某个部位半径大5-8cm或者垂直方向偏了 5-8cm，在直径超过80m、高度超过180m的大型冷却塔上用肉眼是看不出来的。但是在冷却塔的外周自下而上均匀地间隔垂直布置肋后，相当于在筒壁上画了 66条对照线，基本上超出2cm的半径或垂直度的偏差就能轻易的用肉眼看出来了。
[0034]所以本发明的有益效果有:
[0035]1、本发明的冷却塔筒壁采用加肋新结构，肋在筒壁外周自下而上均匀地垂直布置，在浇筑时控制肋的垂直位置就能控制筒壁的垂直度，从而保护了筒壁的空间几何定位。
[0036]2、本发明采用四步测量方法来一步一步地控制冷却塔筒壁的空间几何定位，使筒壁及肋的半径及垂直度偏差在3_以内。
[0037]3、本发明将冷却塔筒壁施工精度控制在3mm以内，是冷却塔施工技术的一大飞跃，对冷却塔施工的精确控制达到了国际一流水平。
[0038]4、双曲线冷却塔作为一座电厂乃至一个地区的标志性建筑，本发明提高了其施工控制精度，就是提升了该地标性建筑的整体美观性和艺术观赏性，对展现地区最高的建筑施工水平和地区形象具有重要意义。
[0039]5、本发明将冷却塔筒壁施工精度控制在3_以内，完全符合核电站冷却塔施工的国际标准，为我国内陆核电站超大型冷却塔的研究提供了有力的技术支持，对内陆核电站建设标准的出台具有重要意义。

【专利附图】

【附图说明】
[0040]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。
[0041]图1是冷却塔结构示意图；
[0042]图2是图1的部分的横截面示意图。
[0043]图中:1-筒壁，2-肋，3-内导轨，4-导轨控制点，5-大模板，6_冷却塔中心点，7_测量点。

【具体实施方式】
[0044]实施例一:
[0045]如图1、2所示，冷却塔筒壁I的每节筒壁是由大模板5拼装浇筑而成圆筒状，两两大模板5连接处的外壁间隔地垂直布置肋2,肋2与大模5板烧筑成一体；两两大模板5连接处的内壁布置有内导轨3，内导轨3与肋2通过螺钉固定。
[0046]—种带肋的大型冷却塔筒壁空间几何定位方法，包括以下步骤:
[0047](I)在所有内导轨3的顶端面上的中心点作为导轨控制点4 ;确定冷却塔底部在地平面上的中心点为冷却塔中心点6，在每节筒壁上的所有肋2的外侧面与肋的垂直中心线的交点作为肋中心点；
[0048](2)导轨控制点空间坐标控制:将全站仪放置在冷却塔中心点6处测量每个导轨控制点的实际坐标；
[0049]再根据下述公式计算出每节筒壁上的每个导轨控制点的空间计算坐标(Xn，Yn)，公式如下:
[0050]Xn = Xtl+(R-L) *cos α
[0051]Yn = Y0+(R-L) *sin α
[0052]上式中X。、Y0是冷却塔中心点有坐标，
[0053]R是每一节筒壁的外半径，
[0054]L是导轨控制点到筒壁外壁之间的距离，
[0055]α是冷却塔中心点与导轨控制点之间连线与坐标X轴的夹角；
[0056]根据同一个导轨控制点的实际坐标与计算坐标之间的偏差来调整内导轨的位置；
[0057](3)导轨控制点的半径控制:将经纬仪放置在冷却塔中心点6，根据肋的设计角度在地平面上投出肋中心点的投影点，然后在冷却塔中心点与投影点连线上选择整米的位置为测量点7 ;然后在测量点7上放置激光垂准仪、在导轨控制点4上水平放置激光接受仪，并使激光接受仪中心线与激光垂准仪镜头十字线重合，则导轨控制点的实际半径rn = A+D，其中A表示该测量点到冷却塔中心点的距离，D表示激光接受仪上的读数。
[0058]将测得的实际半径与该导轨控制点的设计半径的偏差来调整肋和筒壁的半径；并据此将每节筒壁和肋的垂直位置进行调整加固；
[0059](4)用水平尺或铅锺对肋的垂直位置进行微调；将水平尺或直角尺固定的铅垂与地面垂直地靠近肋的外边线，微调肋使肋的外边线与水平尺或铅垂平行。
[0060](5)弦长测量控制:先测量出每节筒壁上的相邻肋的肋中心点之间的弦长Lx，再根据公式计算出设计弦长Ly = 2(R+h)*sin(i3/2)，其中R —筒壁外半径，h 一肋突出筒壁的厚度，β —相邻肋的肋中心点与冷却塔中心点连线之间的夹角；最后比较Lx和Ly的数值偏差值，并重复上述步骤(1)_(4)直至偏差值控制在3_以内。
[0061]实施例二:
[0062]以国内首座在建的高位收水筒壁带肋冷却塔(神皖安庆电厂二期2X 1000MW机组扩建工程#3冷却塔)的筒壁及肋空间几何定位控制为例进行具体说明本发明的筒壁空间几何定位控制方法:
[0063]1、导轨控制点空间坐标控制:
[0064](I)根据电厂设定的坐标系统和给出的#3冷却塔周边的测量控制点(AD3:Α =315.481，B = 692.084 ；AD4:A = 315.503，B = 951.064 ；AD5:A = 146.966，B = 692.479)用全站仪测量出#3冷却塔中心点(坐标为=X0 = 721.00，Y0 = 239.25)；
[0065](2)根据图纸给出的冷却塔中心点坐标、筒壁外半径R、每节筒壁上口标高H、导轨控制点到筒壁外壁之间的距离L、冷却塔中心点与导轨控制点之间连线与坐标X轴的夹角α，根据公式:Xn = X0+ (R-L) *cos a ,Yn = Y0+ (R-L) *sin α ,计算出每节筒壁上的每个导轨控制点的空间坐标，其结果如下所示:
[0066]#3冷却塔筒壁及肋空间坐标计算统计表
[0067]
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[0069](3)根据表中给出的标高和坐标，在冷却塔中心点架设全站仪来调整内导轨的位置。
[0070]2.使用激光垂准仪与激光接受仪测量对导轨控制点的半径进行复测，再次调整内导轨的位置，从而达到调整肋和筒壁的半径。
[0071]3.待内导轨固定后，按照内导轨位置和壁厚在筒壁外侧安装肋(也叫外补偿器)，并用对拉螺杆加固，再使用水平尺或铅锤作为参照对肋的垂直位置进行微调。
[0072]4.待全部调整完成后，再通过测量相邻肋的肋中心点之间的弦长来对肋空间定位进行验证以保证筒壁和肋空间定位的零偏差。
[0073]其中弦长计算公式Ly = 2(R+h)*(i3/2)，筒壁外半径R、肋厚度h、相邻肋的肋中心点与冷却塔中心点连线之间的夹角β。结果如下:
[0074]#3冷却塔肋中心弦长Ly计算统计表
[0075]
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[0076]本实施例通过上述四个步骤基本达到了对冷却塔筒壁的空间几何定位的有效控制，使冷却塔筒壁合格无误差，保证了筒壁承载能力与冷却塔的质量。
[0077]这些实施例并非仅限于本发明的保护范围，所有基于本发明的基本思想而进行修改或变动的都属于本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种带肋的大型冷却塔筒壁空间几何定位方法，所述冷却塔筒壁的每节筒壁是由大模板拼装浇筑而成圆筒状，两两大模板连接处的外壁间隔地垂直布置肋并将其与筒壁浇筑成一体，其特征在于:包括以下步骤: (1)确定冷却塔中心点、导轨控制点和肋中心点，其中: 冷却塔中心点是指冷却塔底部在地平面上的中心点； 导轨控制点是指在位于两两大模板连接处内侧的内导轨的顶端面上选择相同位置的■~.占.肋中心点是指在每节筒壁上的肋的外侧面与肋垂直中心线的交点； (2)导轨控制点空间坐标控制:将全站仪放置在冷却塔中心点处测量每个导轨控制点的实际坐标； 再根据下述公式计算出每节筒壁上的每个导轨控制点的空间计算坐标(Xn，Yn)，公式如下:
Xn=X0+ (R-L) *cosa
Yn=Y0+ (R-L) *sin a
上式中\、Y0是冷却塔中心点坐标， R是每一节筒壁的内半径， L是导轨控制点到筒壁内壁之间的距离， a是冷却塔中心点与导轨控制点之间连线与坐标X轴的夹角； 根据同一个导轨控制点的实际坐标与计算坐标之间的偏差来调整内导轨的位置； (3)导轨控制点的半径控制:测量每个导轨控制点的实际半径，并根据其与该导轨控制点的设计半径的偏差来调整肋和筒壁的半径；并据此将每节筒壁和肋的垂直位置进行调整加固； (4)用水平尺或铅锺对肋的垂直位置进行微调； (5)弦长测量控制:先测量出每节筒壁上的相邻肋的肋中心点之间的弦长Lx，再计算出设计弦长Ly ;最后比较Lx和Ly的数值偏差值，并重复上述步骤(I)_ (4)直至偏差值控制在3mm以内。
2.根据权利要求1所述的带肋的大型冷却塔筒壁空间几何定位方法，其特征在于:所述步骤(3)中导轨控制点的实际半径的测量方法是:先在每节筒壁上的肋中心点在地面上形成的投影点与冷却塔中心点之间的连线上选取测量点；然后在测量点上放置激光垂准仪、在导轨控制点上水平放置激光接受仪，并使激光接受仪中心线与激光垂准仪镜头十字线重合，则导轨控制点的实际半径rn=A+D，其中A表示该测量点到冷却塔中心点的距离，D表示激光接受仪上的读数。
3.根据权利要求2所述的带肋的大型冷却塔筒壁空间几何定位方法，其特征在于:所述测量点的选取是将经纬仪放置在冷却塔中心点，根据肋的设计角度在地平面上投出肋中心点的投影点，然后在冷却塔中心点与投影点连线上选择整米的位置为测量点。
4.根据权利要求1所述的带肋的大型冷却塔筒壁空间几何定位方法，其特征在于:所述步骤(4)中用水平尺对肋的垂直位置进行微调是将水平尺与地面垂直地靠近肋的外边线，依照水平尺的垂直位置来微调肋的垂直位置，使肋的外边线与水平尺之间平行； 所述用铅锺对肋的垂直位置进行微调，是指用直角尺固定的铅垂靠近肋模板外边线，微调肋使肋的外边线与铅垂平行。
5.根据权利要求1所述的带肋的大型冷却塔筒壁空间几何定位方法，其特征在于:所述步骤(5)中设计弦长Ly的计算公式为Ly=2 (R+h) *sin(P /2), 其中R —筒壁外半径 h一肋突出筒壁的厚度 β 一相邻肋的肋中心点与冷却塔中心点连线之间的夹角。
【文档编号】E04H5/12GK104164984SQ201410403701
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】姚磊, 黄航, 金飞 申请人:中国能源建设集团安徽电力建设第二工程公司