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    水电站溢流闸门表孔弧形闸门设计

    发布时间:2021-08-17 浏览:1821次 字号:  
      
      1概述
      
      电站主要以发电为主,对下游综合用水有要求。水库正常蓄水位1015.00m,死水位012.00m,总库容9120万m3。水库具有日调节性能
      
      水电站枢纽由左岸重力式挡水坝段、河床式厂房坝段、河床4孔溢流闸坝段、右岸导流明渠3孔泄洪闸坝段组成,右岸重力式挡水坝段及其他建筑物自左至右
      
      
      
      河床溢流闸与右岸导流明渠结合段共布置7孔溢流闸,其中河床坝段4孔,明渠结合段3孔。它的主要目的是释放洪水。每个溢流门设置一个检修门。为了维护工作闸门,在工作闸门前设置一个工作闸门。7孔溢流闸门共用一个工作闸门。为满足泄洪和水库水位控制的要求,闸门要求动态启闭,可就地开启。因此,溢流闸门的工作闸门设置为弧形。双孔检修闸门的闸门槽布置在右岸坝段。溢流闸坝顶平面布置图见图1
      
      
      目前,7孔溢流闸明孔弧形闸门已安装并投入运行,运行状况良好
      
      2设计原则和总体设计思路
      
      2.1设计原则
      
      (1)在保证闸门安全可靠运行的前提下,尽可能降低闸门制造和安装的复杂性,以满足河床式水电站建设中的防洪要求,是闸门设计的首要原则
      
      (2),自雅砻江流域水电开发公司以来。,首次对桐梓林水电站设计实施投资控制,满足经济性要求也已成为闸门设计的重要原则之一
      
      (3)便于检修和维护
      
      2.2确定闸门的总体设计思想和基本设计数据
      
      2.2.1总体思想
      
      因为河床水电站需要为解决汛期泄洪问题,设置了大量泄洪闸。此外,河床式水电站金属结构设备较多,制作安装量很大。因此,金属结构的制造和安装进度是低水头河床水电站整体施工进度的关键之一
      
      桐梓林水电站引水工程采用明渠引水,主体建筑物分两段三期施工。一期导流明渠(包括右岸部分泄洪闸和挡水坝段);二期建设左岸4孔泄洪闸、厂房及挡水坝段;明渠3孔泄洪闸门及右岸挡水坝段三期工程已完工,即二期工程需完成4孔河床段溢流闸门工作闸门的制作和安装,三期工程需完成3孔明渠段溢流闸门工作闸门的安装。根据实际施工情况,二期施工工期约为70天,三期施工工期仅为1个月。因此,溢流闸门的制造和安装工作量很大,工期也很紧
      
      考虑到弧形闸门门槽埋件制作相对简单,门叶制作相对复杂,根据设计原则(1),明渠段和河床段弧形闸门埋件设计成不同高度,门叶结构设计成完全相同的形式,以最大限度地降低制造复杂度,缩短生产周期,为闸门的施工和安装进度提供有效保证
      
      2.2.2基本参数的确定
      
      溢流闸门明孔弧形闸门孔口宽度为16m,以正常蓄水位1015.00m为设计水位。由于安装位置不同,溢流闸门明孔弧形闸门的底槛高程略有不同。河床段底坎高程为993.518m,右岸明渠交汇段底坎高程为993.638m,河床段底坎高程略低于右岸明渠段底坎高程。因此,根据设计规范要求和流量曲线形状,7孔溢流闸门工作闸门设计水头为21.482m,为河床段溢流闸门水头,闸门超高为0.5m
      
      ,弧形闸门曲率半径设计为25m,合页高度为14.982m
      3 闸门结构设计说明
      
      3.1 结构设计
      
      弧形闸门的孔口尺寸为16 M ×21.982 M - 21.982 M,属于大孔口表孔弧形闸门。在设计中,对铰链 形式的选择、制造和安装,特别是 结构布局的优化进行了研究和分析,是在确保安全和可靠性的前提下满足闸门经济性的关键
      
      3.1.1 结构布局
      
      由于闸门跨度大,有效控制闸门的整体挠度 是闸门设计中需要考虑的关键因素之一。门叶结构采用 与主梁布置,纵、横向次梁与主梁在面板侧形成 同层梁体系结构,可提高门叶结构的整体刚度。同时, 主梁布置方案通常采用水平分段, 便于制造和运输 运输,便于现场安装和焊接的精度控制。因此,弧形门叶结构 结构采用双主梁
      
      的布置方案,因为溢流门工作闸门为大跨度开顶式闸门,闸门 闸门采用∏型工字型斜臂框架∏型框架见图3 
      
      闸门上下主梁按等水压布置,动载系数 为1.2,总水压达到40 900 kn。由于整体负载较大,主机机架机架的负载也较大。同时,对于具有局部开启要求的 表孔弧形闸门,支撑臂的稳定性尤为重要。因此,通 梓林溢流门 142明孔弧形闸门主梁、臂段采用箱形截面,刚度比约为5.0。通过理论计算,在各设计工况下,主梁和直臂截面的选择均能满足强 刚度、刚度和稳定性
      
      按规范要求,图中L1 约为0.2 L 。但根据已建成的大跨度明孔弧形闸门的设计经验,在断面特征相同的情况下,取L1 约0.17 l 较为经济。因此 142 这在设计过程 1018/1018中进行了分析和比较:当L1= 0.2 L 根据规范,L1= 3.2 m, 142时,此时主梁跨度142的最大弯曲应力被计算为约118.1 MPa,但支架处的最大拉应力约为184.4 mpa,与最大许用应力 184.5 mpa相当接近。如果L1=2.7 m,即L1≈ 0.17 l,主梁跨中最大弯曲应力约为178.1 mpa,支座处最大拉应力约为 148.9mpa。根据上述计算值,当L1≈ 0.17 l时,支座截面最大拉应力明显减小。主梁跨中最大弯矩虽增大,但仍在最大允许应力范围内,具有一定的安全裕度。因此,L1的值≈ 本弧形闸门设计采用0.17 l,充分发挥主梁材料性能,结构布置更加合理,为满足闸门设计的经济要求
      
      
      
      3.1.2 铰链轴承的选择
      
      铰链是弧形闸门的关键部件之一。近年来,大型弧形闸门铰链采用球面铰链。这种支撑铰链采用球面自润滑轴承,最大的优点是自动调节能力强,不仅安装方便,而且消除了安装中可能出现的误差。同时,由于轴承具有承载力高、体积小的特点,支撑铰链的活动座和固定座的重量也相应降低。基于可靠性和经济性的原则,明孔弧形闸门支撑铰链轴承也采用球面自润滑轴承
      
      
      3.1.3 其他部件设计
      
      闸门侧水封采用“L”型橡塑水封,接触面积小,水封摩擦小,止水效果理想。每扇闸门两侧各设置一个侧轮作为侧向限位装置,以保证闸门在门槽
      
      3.1.4 闸门分段
      
      中的正常运行,由于闸门孔口尺寸较大,考虑到制造、安装和运输的要求,门叶结构设计分为7个制造和运输单元,最大运输单元的外形尺寸为2 126 mm×3 550mm×15 962 mm,为保证结构单元的受力状态,减少门叶结构在运输过程中的变形,在横向次梁处分段设置门板,由于河床段和明渠段明孔弧形闸门的吊点在门叶上是相同的,所以要求制造厂在运至施工现场前对拆除的闸门采取加固措施
      
      3.2 起重设备
      
      ,为保证启闭机容量的一致性和土建安装的统一性,液压启闭机上部支撑铰位置也布置在同一标高上,因此液压启闭机容量为2×4 000 kn,最大行程为10.15 m,在工作行程上只有细微的差别。河床段液压启闭机工作行程为10.04 m,明渠段液压启闭机工作行程为9.978 m。这种布置保证了液压启闭机油缸直径和活塞杆直径的统一,避免了加工的多样性,有效缩短了启闭机的生产周期,并为溢流闸门明孔弧形闸门的安装进度提供保证
      
      4 检修维护保护设施
      
      为方便闸门的检修维护,门臂和门叶均配备了一根钢筋和检修梯,闸门铰链和液压启闭机铰链
      1018处也设置检修梯和检修平台
      
      5结论
      水电站是典型的河床式水电站。接口多、工期短、金属结构制作安装量大是所有河床式水电站施工的共同特点。因此,如何保证金属结构设备的安全有效运行,生产和安装的复杂性和多样性是设计时需要考虑的关键问题
      
      溢流闸门明孔弧形闸门属于大孔明孔弧形闸门,具有典型性和代表性。由于孔口尺寸较大,闸门尺寸和闸门承受的荷载也较大。因此,如何在保证闸门结构满足强度和刚度要求的前提下,充分发挥材料的最佳性能,对弧形闸门后期安装时闸门设计的经济合理性起着重要作用,发现大孔板面孔弧形闸门的许多设计细节也会对施工安装产生一定的影响,如门叶结构解体后的加固、箱型结构的现场焊接和内部防腐等,闸门安装所需的检修孔和安装孔的设置等,在以后的设计中,值得更详细的考虑和研究,尽可能为现场施工提供更多的方便

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