第七章：水利工程图

工程计算机制图 Computer Drawing in Engineering 第七章 水利工程图 清华大学土木工程系 张建平 第七章 水利工程图 (Drawing in Hydraulic Engineering) § 7-1 水工结构图 § 7-2 地形图 § 7-3 开挖图 § 7-1 水工结构图 Hydraulic Structure Drawing 水利工程图的定义 表达水利工程建筑物的图样 ， 简称水工图 。 是反映设计思想 、 指导施工的重要技术资料 。 水工图的分类及特点 工程位置图 （ 流域图 ）： 水利枢纽的地理位置 。 与枢纽有关的河流 、 公路 、 铁路 、 重要的建筑物和 居民点等 。 特点 ： 表示范围大 ， 图形比例小 ， 一般为 1:50001:10000； 建筑物一般采用示意法表示 。 枢纽布置图 （ 总体布置图 ）： 表示整个水利枢纽 在平面和立面的布置情况 ， 包括 所在地区的地形 、 河流及流向 、 地理方位等 ； 各建筑物的相互位置关系 ； 建筑物与地面的交 线 、 填挖方边坡线 ； 铁路 、 公路 、 居民点及有关的重要建筑物 ； 建筑物的主要高程和主要轮廓线 。 特点 ： 枢纽平面布置图必须画在地形图上 ； 一 般省略不画 ， 或 结构的次要轮廓线和细部构造 采用示意图表示 ； 图中尺寸只标注建筑物外形轮廓尺寸及定位尺寸 、 主要部位的高程 、 填挖方坡 度 ; 比例一 般为 1:5001:1000。 建筑物结构 图 ： 以枢纽中某一建筑物为对象的 工程图 ， 包括 ： 结构布置图 ； 结构分部和细部构造图 ； 钢筋混凝土结构图 等 。 特点 ： 表示建筑物整体 、 各分部及细部的形状 、 构造 、 尺寸及材料 ； 工程地质情况及建筑物与地基的连接方式 ； 相邻建筑物之间的连接方式 ； 附属设备的位置 ； 建筑物的工作条件 ， 如上 、 下游各种设计水位 、 水面曲线 等 ； 比例一般 为 1:51:200 水工建筑结构图的表达方式与建筑结构图基本 一致 ， 配筋图允许采用简化画法 。 施工 图 ： 表达水利工程施工组织和施工方法的 图样 。 包括 施工总平面布置图 ； 施工导流布置图 ； 基础和料场开挖土 ； 混凝土分期分块浇筑图 ； 施工方法图 （ 包括方法和流程 ）。 水工图的表达方式 视图配置 平面图 （ 俯视图 ） 立面图 （ 正视图和侧视图 ） 上游立面图 ： 人站在上游 ， 面向建筑物投影 ， 所 得的视图 下游立面图 ： 人站在下游 ， 面向建筑物投影 ， 所 得的视图 展开视图 ： 为了在立面图上反映倾斜部分的形状 ， 可假想将倾斜部分展开到与立面图平行后 ， 再画 出视图 ， 图名后应标注 “ 展 开 ” 二字 。 剖面图 ： 需作多个剖面 ， 以多种方式进行剖视 ： 沿不同方向 剖 ； 沿折线或曲线剖 ； 展开剖视 ： 沿剖切线切开并向剖切面投影 ， 然后 将所得到的剖视图展开在一个平面上 ， 图名后应 标注 “ 展开 ” 二字 。 局部放大图 （ 详图 ） b L b n m A-A展开图 岸墙 支渠 N M A 干渠 平面图 规定画法 对于构造相同且均布的孔 洞 ， 可按其外形画出少数孔 洞 ， 其余用符号 “ +”表示其中心位置 ； 当图形比例较小 ， 某些细部构造无法表示清楚 ， 可用 示意图 表示其位置 、 类型和作用 ， 详图另用专门图纸 表示 ； 水工建 筑中各种缝线 ， 如沉降缝 、 伸缩缝 、 施工缝 、 材料分界线等 ， 按轮廓线处理 ， 用粗实线表示 ； 水工图上的曲面 用细实线画出若干素线 ， 注意疏密方 向 ； 斜坡面 应画出示坡线 ， 并标注坡度 ； 注意扭面和方圆过渡面的表示 ； 按 “ 水工制图标准 ” 规定 ， 线型分粗 、 中 、 细三个等 级 ， 使所表达的图示内容重点突出 ， 主次分明 。 不同材料和土质图例填充 。 河流方向和指北针 。 虚线 尺寸标注 结构尺寸 钢 结构以毫米为单位 其 他结构以厘米为单位 高程 以米为单位 “ 桩号 ” 标注法 ： 用于坝 、 隧道 、 渠道等较长水 工建筑 ， 沿轴线长度尺寸的标注 ： 标注形式 ： k+m， k为公里数 ， m为米数 ； 起点桩号标注为 0+000， 起点桩号之后 ， k、 m为正值 ； 起点桩号之前 ， k、 m为负值 ； 同一 图中几种建筑物均采用 “ 桩号 ” 标注法 ， 可在桩号数字前加注文字加以注明 ， 如坝 0+021.00。 控制点 用测量坐标系确定 ， 以米为单位 。 § 7-2 地形图 Topographical Map 在工程设计和施工中 ， 常需要绘 制 地形图 ， 表示地形以及地形与建筑物的相对关系 。 标高投影法 (Topographical projection)： 表 示地形图和复杂曲面的投影方法 用水平投影加注高度数值表示物体形 状 ； 高度数值称为高程或标高 ， 以米为单位 ； 一般采用与测量一致的标准海平面作为基准面 ； 必须注明绘图比例或画出图示比例尺 ； 需画出相关剖面图 ， 以清晰 、 完整表示地形特 征 。 点的标高投影 设水平 面 H为基准面 ， 点 A在 H面上 方 4m， 点 B在 H面下方 3m； 在 A、 B两点水平投影 a、 b的右下角注明 4、 -3， 即为点 A、 B的标 高投影 。 直线的标高投影 直线的位置是由直线上的两点或由直线上一点以 及 该直线的方向确定 ； 直线的水平投影和线上两点的高程 直线的方向和线上一点的高程 直线的方向用坡度和箭头表示 箭头指向下坡 坡度与平距 坡度 i ： 直线上两点的水平距离 为 1m时的高度差 坡度 i = 高度差 H/水平距离 L=tga 平距 l ： 直线上两点的高度差 为 1m时的水平距离 平距 l = 水平距离 L / 高度差 H =ctga=1/ tga=1/i 平距是坡度的倒数 ： 平 距 l = 1/i 已知直线上两点的高度差 H和平距 l， 可求出两点间的水 平距离 L L=l/H H=4-(-3)=7m 用比例尺量得 L=5.67m i= 7/5.67=1/0.81 平面的标高投影 等高 线 ： 某个平面或曲面 上的等高线是该面上高程相等的点的 集合 ， 即水平面与该面的交线 。 平面上等高线是平面上一组互相平行的水平线 ， 其投 影也互相平行 ； 当相邻等高线的高差相等时 ， 其水平 距离也相等 。 即 平面上等高线是一组间距相等的平行 线 。 坡度 线 ： 是平面上对 H面的最大斜度线 ， 与等高线垂直 ， 它们 的投影也互相垂直 。 坡度线代表该平面的坡度 。 平面表示方法 平面标高投影通常用平面上的一条等高线和一条坡度 线表示 。 由于它们是两条相交的直线 ， 故可以确定平面位置 ， 并根据它们作出平面上任意高程的等高线 。 直线 BC、 I、 II 是平面 P上 AB为坡度线 ， 与等高线 BC 垂直 一组平行线 ， 其 水平投 影 0、 1、 2 也互相 平 行 P 相邻等高线的 高差为 1m， 其 水平距离即为 平距 两平面的交线 在标高投影中 ， 求两平 面 （ 或曲面 ） 的交线 时 ， 通常用水平 面作为辅助平面 ， 水平面与两个相交平面的截交线是两条高程 相等的等高线 。 两平面 （ 或曲面 ） 上相同高程等高线的交线就是两平面 （ 或曲 面 ） 的共有点 。 实际工程 中 ， 相邻两坡面的交线称为坡面交线 ； 坡面与地面 的交线称为坡脚线 （ 填方 ） 或开挖线 （ 挖方 ）。 曲面的标高投影 正圆锥面 正圆锥面的等高线都是圆 ， 当高差相等时 ， 其水平投影是半径 相等的同心圆 ； 在同心圆上注明高程值 ， 就是锥面的标高投影 。 同坡曲面 曲面上任何地方的坡度都相同 同坡曲面上的等高线与相关顶点所作圆锥面上的等高线相切 ， 切点在同坡曲面和这些圆锥面的切线 上 ； 利用这种关系可画出同坡曲面上的等高线 。 地形图 地形等高线 用假想水平面 H截割山丘 ， 可得到一条不规则的曲 线 ， 该曲线上每个点的高程都相 等 ， 称之为等高线 。 地形面的标高投影 用一 组高差相等的水平面截割地形面 ， 可得到一 组 高程不同的等高线 ， 这些等高线的水平投影 ， 并注 明每条等高线的高程和画图比 例 ， 得到地形面的标 高投影 。 地形面的标高投影图 ， 称为地形图 。 地形图上等高线高程数字的字头按规定指向上坡方 向 。 相邻等高线之间的高差称为等高距 ： 1m、 2m、 5m、 10m。 地形特征 ： 陡坡 、 缓坡 、 高峰 、 低谷等 。 坡向 ： 与多数等高线大致正交的方向 地形剖面图 用铅垂面剖切地形面 ， 所得到的剖面形状 。 地形剖面图的横坐标为沿剖切面的桩号 ， 纵坐 标为高程 ； 标明纵 、 横坐标的比例尺 ； 地形剖面按地形趋势连成曲 线 。 § 7-3 开挖图 开挖图实际上求场地 （ 或工程建筑物 ） 坡 面间的交线以及坡面与地面的交线 ， 即坡 脚线和开挖 线 。 基本方法 用水平面作辅助面求两个相交面的共同点 ； 两平面 （ 或曲面 ） 上相同高程等高线的交线就是两 平面 （ 或曲面 ） 的共有点 。 实际工程中 ， 相邻两坡面的交线称为坡面交线 ； 坡 面与地面的交线称为坡脚线 （ 填方 ） 或开挖线 （ 挖 方 ）。 如果交线是直线 ， 只需求两个共同点并连直线 ； 如果交线是曲线 ， 则应求出一系列共同点 ， 然 后依 次相连 。 例题 已知 ： 在高程为 2m的地面上挖一基坑 ， 坑底 高程为 -2m； 各坡面的坡度如图所示 。 求 ： 开挖线和坡面交线 解 ： 开挖线 ： 地面高程为 2m， 故开挖线就是各坡面上高程为 2m的等 高线 ， 它们分别与相应的坑底边线平行 。 水平距离 L=平距 x高 差 =lxH， H=4m， l=1/i： L1=1x4=4m L2=1.5x4=6m L3=2x4=8m 坡面交线 ： 相邻两坡面上高程相同两等高线的交点 就是两坡面的共有点 ， 分别连接相应的两个共有点 ， 即得到四条坡面线 。 画出各坡面的示坡线 。 解 ： 因为地形图上的等高距 是 1m， 故坡面上的等 高距也应 取 1m。 填 方坡度 为 1:1.5， 等高线平距 为 1.5m； 挖方坡度为 1:1， 等高线平距 为