朝阳寺水电站溢洪道弧形闸门改造设计
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朝阳水电站引水渠进水闸门设计一、设计资料⑴闸门型式:溢洪道露顶式平面钢闸门 ⑵孔口净宽:7.0 m ⑶设计水头:4.0m ⑷结构材料:Q 235 ⑸焊条:E43型⑹行走支承:采用胶木滑道⑺止水橡皮:侧止水用P 型橡皮,底止水用条形橡皮 ⑻混泥土强度等级:C20二、闸门结构的型式及布置 1. 闸门尺寸的确定:⑴ 闸门高度:考虑风浪所产生的水位超高为0.4 m ,故闸门高度4.2+0.4=4.6 m ⑵ 闸门的荷载跨度为两侧止水间的间距L D =7.0 m ⑶ 闸门计算跨度L=L 0+2d=7+2×0.3=7.6 m2. 主梁的型式主梁的型式应根据水头和跨度大小而定,本闸门属于中等跨度(L=5~10),为了便于制造和维护,采用实腹式组合梁,焊接组合截面。
3. 主梁的布置根据闸门的高垮比L H =6.46.7=1.65>1.55,采用双主梁,并要求下悬臂a ≥0.12H 和a ≥0.4 m ,上悬臂c ≤0.45H 和c <3.6 m 。
且使底主梁到底止水的距离尽量符合底缘布置要求(即α>30°),先取a=0.12H=0.6 m ,则主梁间距:2b=2(y-a)=2×(1.33-0.6)=1.46 m 4. 梁格的布置和形式梁格采用复式布置和高等连接,三根水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所支承。
水平次梁为连续梁,其间距上疏下密,面板各区格所需要的厚度大致相等。
梁格的布置及具体尺寸如下图所示: 5. 联结系的布置和形式(1)横向联结系:根据主梁的跨度,采用布置3道横隔板,横隔板兼作竖直次梁,其横向联结间距为L=46.7=1.9 m (2)纵向联结系:采用斜杆式桁架,布置在两根主梁下翼缘的竖平面内,并设有4根等肢角钢的斜杆。
6. 边梁与行走支承采用单腹式边梁,行走支承采用双股式滚动行走支承。
三、面板设计1. 估算面板厚度假定梁格布置如上图所示,面板厚度由公式t=当b /a ≤3时,α=1.5,则t==⨯⨯1605.19.0kpa0.068a kp当b/a >3时,α=1.4,则t==⨯⨯1604.19.0kpa 0.07a kp现列表计算如下:注: 区格Ⅰ,Ⅵ中系数k 按三边固定一边简支查表得 区格Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ中的系数k 按四边固定查表所得根据计算结果,选用面板厚度t=8 mm四、水平次梁、顶梁和底梁的设计 1. 荷载与内力计算水平次梁和顶、底梁都是支承在横隔板上的连续梁,作用在上面的水压力按q=p 2下上a a +算 计算如下表所示 :据表中结果,水平次梁计算荷载取最大值18.7KN/m ,水平次梁为四跨连续梁,跨度为1.9m 。
溢洪道闸弧门门槽专项安装技术措施云南澜沧江糯扎渡水电站溢洪道、电站进水口土建及金属结构安装工程(合同编号:NZD/C4)溢洪道检修闸门门槽安装安全专项技术措施批准:审查:校核:编制:中国水利水电第七工程局澜沧江糯扎渡施工局二〇一〇年七月目录1 概述 (1)2 工期要求及进度计划 (1)2.1 工期要求 (1)2.2 本进度计划编制安装顺序 (1)3 安全组织机构及主要安全防护措施 (2)3.1安全组织机构 (2)3.2安全防护平台主要施工方法43.2.1安全通道防护施工工序 (4)3.2.2安全通道防护棚的搭设: (7)3.2.3、预留洞口的防护 (7)3.3安全用电 (8)3.4 防洪安全 (9)4 主要工程量 (10)5资源配置 (10)5.1 人力资源配置 (10)5.2 施工机械设备 (11)6、文明施工措施 (12)7、附图 (12)溢洪道检修闸门门槽安装安全专项技术措施1 概述糯扎渡水电站中水七局安装工区承担的溢洪道金属结构安装工程,检修门门槽埋件8套,单套重量为24.9吨,共计重量为199.2吨;溢洪道检修门储门槽埋件2套,单套重量为5.44吨,共计重量为10.88吨。
溢洪道弧型工作门门槽埋件8套,单套重量为40.06吨,共计重量为320.48吨。
门槽共计18套,重量530.56吨。
目前已经开始金属结构的门槽埋件的正式安装准备。
面临糯扎渡电站金结安装工期紧、任务重等特点,多层施工和高空作业,不安全施工因素增多。
因此,遵照国家企业安全生产的具体要求,结合金结安装的实际状况,工区坚持“安全生产,预防为主”的方针,确保安全生产,制定溢洪道门槽安装专项技术措施。
2 工期要求及进度计划2.1 工期要求安全防护平台从2010年7月25日开始安装8#闸室检修门门槽,其余闸室的防护在门槽埋件安装前完成。
2.2 本进度计划编制安装顺序从2010年7月25日开始8#闸室门槽安全防护工作。
再依次安装7#闸室门槽→6#闸室门槽→5#闸室门槽→4#闸室门槽→3#闸室门槽→2#闸室门槽→1#闸室门槽;3 安全组织机构及主要安全防护措施3.1安全组织机构防腐班班长:焊工班班长:起重运输班班探伤班班长:电气班班长:修配班班长:测量班班长:工区主任:工区副主任兼总工区副主任:综合办公室主技术部主任:质量安全部主调度室主任:设备物资部主劳财合同部主专职安全员:铆工班班长:技术工人3.2安全防护平台主要施工方法3.2.1安全通道防护施工工序图 2 门槽埋件安装防护工艺流程见图根据依据糯设代便函[2007]026号要求,目前溢洪道闸室堰体高程为▽775.00m,离底槛安装高程▽792.00m还有17m未浇筑。
大兴川电站溢流坝弧形闸门安装工艺(新)简介大兴川电站是位于中国四川省通江县大兴川河上游的一座大型水电站。
溢流坝是电站工程中最关键的部分之一,也是工程安全稳定运行的必备条件。
本文将介绍电站溢流坝的核心部件之一——弧形闸门的安装工艺。
弧形闸门介绍弧形闸门是一种常见的水工闸门,在水利工程中广泛应用。
它由多段构成,每段形似圆弧,相邻两段之间通过钢筋连接。
弧形闸门的上部有一条拱形曲线,能够承受水头和水压的力量。
在电站的溢流坝上,弧形闸门可以起到调节水流的作用,从而控制水位。
安装工艺前期准备提前做好安装准备工作,安排好各个工人的工作任务,确保人员的安全和施工的顺利。
对施工现场进行安全评估,制定完善的安全措施,确保施工人员的生命安全。
同时,对所有的工具和设备进行检查和维护,保证其正常工作。
闸门装置1.检查弧形闸门是否合格,包括闸板、框架和连接件等。
对于不合格的进行修复或更换。
2.分段将弧形闸门钢筋与下部执行机构连接,然后在对接口打螺栓固定。
3.轻轻扶起弧形闸板,使其与上部的半拱固定在一起。
4.将弧形闸门缓慢地拉动到正确的位置,待闸门进入轨道后缓慢放下。
5.根据实际需要进行调整,使闸门与溢流坝半拱固定紧密,确保其安全性和密封性。
防护措施在闸门安装的过程中,需要特别注意保护工人的安全。
以下是一些常见的防护措施:1.为施工人员配备合适的防护装备,包括安全钢鞋、安全带、安全帽和护目镜等。
2.在施工现场设置合适的警示标识,提示施工人员及时进行危险隐患警示。
3.建立完善的应急预案,以便在出现突发事故时及时处理。
弧形闸门是电站溢流坝的重要组成部分,对于电站的安全运行至关重要。
在安装弧形闸门的过程中,需要事先做好准备,制定安全措施,并且严格遵守安全规定,保护工作人员的安全。
通过合理的安装工艺,可以提高弧形闸门的安全性和稳定性,提高电站的运行效率。
浅谈溢洪道弧形钢闸门设计中容易忽略的几个问题溢洪道弧形钢闸门是水利枢纽中的重要组成部分,常采用斜支臂结构形式。
弧形钢闸门通常简化为平面假设模型进行设计,在设计过程中由于对一些次要构件不够重视,在工程运行中出现一些问题。
本文通过多模型对比分析溢洪道弧形闸门在设计过程中容易忽略的问题,为设计提供一定的指导作用。
标签:弧形钢闸门;位移;支臂;顶次梁;压杆稳定;ansys弧形钢闸门有启闭力小、运行可靠、结构受力合理、门槽平滑等优点,在水利枢纽溢洪道中成为首先闸门形式。
在溢洪道中采用的弧形钢闸门主要为斜支臂形式,斜支臂弧形钢闸门支臂空间角度关系多,结构为空间受力。
现行《水利水电工程钢闸门设计规范》SL 74-2013中主要介绍了主梁和支臂的平面假定计算方法。
实际证明运用平面假定进行主梁和支臂的设计是安全可靠的。
但由于设计人员在设计过程中关注于主要受力构件的设计计算,忽略了某些次要构件的设计而发生安全隐患。
本文主要分析的问题有(1)有限元计算和平面假设计算结果对比(2)支臂结构的合理布置问题。
(3)为减小闸门门顶位移,在顶次梁上加斜撑,改变顶次梁的计算模型的问题。
1、分析模型本文以一个10(宽)×13.55(高)-13.05米溢洪道弧形工作钢闸门为例进行相关研究。
安照《水利水电工程钢闸门设计规范》SL 74-2013进行主要结构布置和设计,面板半径为15米,支铰高度9米,门叶采用双主横梁式,支臂为斜支臂,门体、支臂主材为Q345B,启闭机采用液压启闭机,吊耳设置在边梁下部靠近底主梁位置。
按规范要求进行面板、次梁、竖梁、主梁、支臂结构计算,根据计算结果用ansys进行复核,复核模型分3种考虑:(1)只计算门叶和支臂,不考虑支臂斜撑和顶次梁斜撑;(2)考虑门叶、支臂和支臂斜撑;(3)考虑门叶、支臂、支臂斜撑、顶次梁设置斜撑。
三个模型采用相同的边界条件和荷载,支铰为一组铰接支座,考虑启闭机的作用闸门吊耳为另一组铰接支座。
浅谈水电厂弧形门启闭机滑轮组的改造摘要:启闭机式弧形门动、定滑轮组,老式铜套轴承加油系统存在缺陷,在运行中因加油不上造成滑轮轴承与转轴严重烧损,影响弧形门的安全运行,本文就此问题进行分析,并介绍改造方案。
关键词:弧形门;动、定滑轮;铜基;镶嵌;自润滑轴承;改造Abstract: opening and closing machine type arc door move, the diagram group, old-fashioned copper set of bearing oiling system defects, in operation for refueling not caused by pulley shaft bearings and the serious damage, the impact of arc the safe operation of the door, the paper on problems are analyzed, and introduce reform plan.Keywords: arc the door; Still, diagram; Copper matrix; Mosaic; Lubricated bearing; transformation中图分类号:TV547文献标识码:A 文章编号:前言广东粤电集团公司某水电厂,是一个径流式电站,装有4×36MW轴流转桨式水轮发电机组,电站库容5700多万米3,水库具有日调节能力,兼有航运等效益。
大坝溢洪道装有5扇14×18.8m(净宽×净高)弧形闸门,作电站水库调节和汛期防洪所用,弧形门启闭方式采用2×150吨固定式启闭机,钢索传动滑轮门后起吊方式升、降闸门的工作方式运行。
弧形门的主要技术参数设备地点:溢洪道;闸门形式:铰支臂弧形钢闸门;孔口尺寸:14×18.8米;支承形式:圆柱形支铰;支承距:12.3米;起吊距:12.6米;底坎与铰心垂直距离:13米;支铰中心高程:68.257米;面板外缘曲率半径:24米;设计水位:18.34米;净荷载(总水压力):2493T;底坎高程:56.66米;闸门自重:约202T;工作方式如图1所示:图1启闭机钢索操作系统双边各配有动、定滑轮一套,动滑轮组由六个Dxxx 滑轮和D200×1220mm的轴构成,定滑轮组由七个Dxxx滑轮和D200×1060mm 的轴组成。
水电站溢洪道闸门电气控制技术改造摘要:本文结合工程实例,介绍了水电站大坝水闸原闸门电气控制系统现有的问题,并阐述了控制系统经过改造后的组成结构、控制方式、控制层功能以及系统软件功能,其技术改造经验可供水电站管理人员参考。
关键词:水电站;闸门控制系统;改造;软件功能;监控Hydropower station spillway gate electrical control technologyPanXiangMeiHuizhou longmen county heaven mountain reservoir administration of guangdong longmen 516800Pick to: this paper combining with engineering examples, this paper introduces the hydropower station dam locks the gate electric control system of the existing problems, and expounds the control system after transformation, the structure, control mode, control layer and system software functions, its technical reformation experience reference for hydropower station management personnel.Key words: hydropower station; The gate control system; Modification; Software functions; monitoring随着我国社会经济建设的快速发展,国家加大了对水利工程基础设施建设的投入,水电站数量日益增加。
高坝溢洪道大型弧形闸门制作安装施工工法高坝溢洪道大型弧形闸门制作安装施工工法一、前言高坝溢洪道大型弧形闸门是一种常见的水利工程设施,广泛应用于各类水库、水电站等工程中,用于控制水位、调节水流等功能。
本文将介绍一种关于该工法的制作安装施工工法,包括工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例等内容。
二、工法特点该工法的特点是采用大型弧形闸门,并通过制作、安装等工艺与步骤,实现对水流的有效控制和调节。
大型弧形闸门的设计和制作需要精确计算和精细加工,以确保其功能和稳定性。
此外,施工过程中还需要采取一系列的技术措施,以确保施工质量和安全。
三、适应范围该工法适用于各类水利工程中对水位控制和水流调节有要求的场合,如水库、水电站等工程。
四、工艺原理制作大型弧形闸门的工艺原理主要包括对施工工法与实际工程之间的联系、采取的技术措施等方面的分析和解释。
其中,施工工法与实际工程之间的联系是指根据设计要求和实际现场情况,选择合适的制作和安装方法。
采取的技术措施包括对材料选用、工艺流程、加工精度等方面的要求。
五、施工工艺在具体的施工工艺描述中,需要详细阐述该工法的各个施工阶段,包括前期准备、材料采购、制作工艺、安装工艺等。
对每个施工阶段需要详细描述,使读者能够了解施工过程中的每一个细节。
六、劳动组织劳动组织是指在施工过程中的人员配置和工作分工。
需要详细介绍该工法的劳动组织方案,包括施工人员的数量、具体工作内容、协调配合等。
七、机具设备机具设备是指在施工过程中需要使用的各类机械设备。
需要详细介绍该工法所需的机具设备,包括特点、性能和使用方法等,以便读者了解这些设备的基本特点和使用技巧。
八、质量控制质量控制是指在施工过程中对质量进行控制和保证的方法和措施。
需要详细介绍该工法的质量控制方法和措施,包括检测方法、检验标准、质量验收等方面的内容,以确保施工过程中的质量达到设计要求。
水电站工程溢洪道大型弧形闸门安装几点思考水电站工程溢洪道大型弧形闸门安装几点思考[摘要]随着全其球性气候问题的产生,各种极端天气的增加,我国的水电站工程也取得了一定的发展,下文中笔者将结合自己的工作经验,对水电站工程中溢洪道大型弧形闸门的安装问题进行分析,文中笔者将结合实例,对该问题进行探讨,诸多不足,还望批评指正。
【关键词】弧形工作闸门;安装;体会1.现场施工难点本文中笔者为了更好的对大型弧形闸门的安装问题进行分析,将结合具体的实例进行说明,案例中的水电站的闸门的尺寸为15.6×22.7-20.8m,闸门的总体重量为三百五十吨,门槽深度为二十六米。
工程人员在认真的分析了该闸门的具体情况后,认为施工的难点有以下几点:(1)首先,由于闸门是弧形的,所以在运输上存在一定的困难;(2)其次,水电站的施工现场的起重设备无法将该闸门吊起;(3)再次,只有使用最原始的桅杆式起重机进行施工和吊装。
2.现场施工条件(1)首先,从工程所在位置的交通环境来看,需要通过四十五米的运输才能将闸门运送到施工现场的指定位置。
而一些门叶等构件则需要运输大约七十米;(2)其次,由于施工现场并没有合适的吊装设施,并且由于该地区的自然环境较为恶劣,风力较大,一定程度上增加了施工难度;(3)再次,由于施工区域较为狭窄,导致各种设备的安装不便。
3.安装方案确定3.1安装方案(1)首先,要铺设一条适合于吊车起吊的车道,并且能够承受住吊车的自身重量;(2)其次,将卷扬机和起重机一起进行起吊,将门叶等附件放置于门槽底坎上;(3)再次,安装从上到下的顺序对门叶进行组装。
3.2现场施工机械布置(1)栈桥梁:即吊车的通行车道,尺寸为长16m、宽2.5m;(2)桅杆式起重机:即通用的普通起重机,指的注意的是必须要选择主杆为无缝钢管的。
4.洪洞弧型闸门安装。
1.1 工程概况朝阳寺水电站位于鄂西南咸丰县西南部朝阳寺镇,是湖北省境内唐岩河干流三级开发中的骨干工程,距椒石(宣恩椒园~咸丰石门坎)公路3.0km,距重庆市黔江区28km。
原电站以发电为主,兼有农田灌溉、库区航运、水产养殖等综合效益。
电站属二等大(Ⅱ)型工程,主要由混凝土重力坝及坝身泄洪建筑物、发电引水隧洞、电站厂房及开关站、输变电系统、管理设施等建筑物组成,最大坝高69m,正常蓄水位507m,水库最大库容1.205亿m3,电站总装机3x15MW,电站设计引用流量106.74m3/s。
大坝、坝身泄洪建筑物和输水道属二级建筑物,电站厂房属三级建筑物。
增容工程主要是在大坝左岸,紧邻原厂房上游新增一装机3.0万kw的电站厂房及相应的发电引水系统,增容后的工程最大坝高70.5m,正常蓄水位509.5m,工程规模维持不变。
增容工程主要作用是改善径流调蓄能力,增大调峰容量,增加发电量。
该工程土建部分包括挡水坝加固、发电引水隧洞系统、电站厂房及尾水渠、河道清淤等工作内容。
大坝为混凝土重力坝,原坝顶高程510.0m,加高后坝顶与原防浪墙齐平。
为增加大坝混凝土重量,将高程448.0m原有2个6 ×8.4 m、一个4 ×8.4 m的大坝廊道回填混凝土后改为3个2.5 ×3.5 m (b×h)的廊道,大坝左右岸均有道路到达坝后廊道口。
原大坝泄洪建筑物采用弧形闸门控制的表孔无胸墙的溢流坝,溢流坝堰顶高程为495.0 m,共5孔,每孔净宽12 m。
在大坝左岸靠近溢流坝的10#非溢流坝段内布置有冲砂、泄空底孔,孔口尺寸4.0×4.0 m,进口高程460.0 m。
洞身纵坡i=1/20,出口鼻坎高程458.196 m,反弧半径R=30.0 m,挑射角θ=9.46232°。
库水位509.78 m时,底孔泄流量为359 m3/s。
新增发电引水隧洞布置在左岸,与原发电引水隧洞同侧,由进水口建筑物、引水隧洞组成,最近处洞轴线相距约30 m。
浅谈弧形闸门水上非常规施工方案摘要:本文着重介绍了涪江干流某电航工程泄洪冲砂闸弧门,因条件限制而采用非常规水上安装方案。
根据现场安装进度要求和场地限制,提前做好方案所需的基础预埋型钢工作,利用多种起重设备互相配合而达到弧门保质保量正常施工的目的,对以后水电站弧门水上非常规安装提拱了宝贵经验。
关键词:水电行业;泄洪冲砂闸;弧门安装;预埋型钢;水上非常规安装;1工程概况及问题的提出泄洪冲砂闸工作门门叶共31扇,属于露顶式弧形闸门。
每扇门叶四节组成,焊接闸门。
门叶单节最大尺寸14m×3.5m×2.0m,重量约为20t;支铰座约为15t,支臂约为14t。
根据施工进度,20孔泄洪闸单节闸门直接由上游侧运输至孔口内,采用100t 汽车吊吊装就位。
而另外的11孔导流泄洪冲砂闸,由于弧门安装时泄洪闸上下游围堰正在或已经拆除,围堰已经过水,水深最大达5m(即水位▽280),因此弧门必须在水面以上部位安装。
2弧门水上安装准备工作弧门采用水上非常规安装方案,必须提前预埋基础型钢,其目的是为弧门水上安装搭建一个安装平台,相当于把弧门常规在底槛安装位置上移至水面以上。
具体实施方式为:当混凝土闸墩浇筑时在孔口两侧闸墩上预埋焊接工字钢,承受闸门重量的工字钢采用钢板焊接而成,预埋高程▽282m(比最高水位高出2m)左右,工字钢伸出混凝土0.6m以上,埋深2.5m。
埋设位置:弧门门叶受力工字钢4根,中心距离支铰中心等于弧门R半径;其中下游靠近中心的工字钢采用大于25号的工字钢双拼埋设,作为支撑弧门支臂承载使用;弧门吊装前在埋设的受力工字钢上铺设20 mm厚度的钢板与工字钢焊接,上、下游同等高程上各埋设2根工字钢,做为搭设施工载人平台使用。
其它工字钢可小一些。
(详见附图1)附图1 弧门吊装支架预埋位置示意图3弧门运输及吊装方案泄洪闸单节门叶(最重节20t)二次运输,选用30t平板汽车从上游交通桥运输至各孔口安装位置附近,采用50t汽车吊卸车。
朝阳寺水电站溢洪道弧形闸门改造设计摘要:朝阳寺水电站溢洪道设有5孔弧形工作闸门。
在扩机增容过程中,正常蓄水位抬高了2.5m,弧门相应地增高了2.5m。
从缩短工期、降低施工期洪水风险方面考虑,在门叶中间增加了一节门叶结构,弧门半径和支铰高程均不变.启闭机容量由2×1250kN改为2×1500kN,保留液压泵站,更换油缸及活塞杆。
关键词:弧形闸门;启闭机;改造;设计Abstract:The spillway of Chaoyangsi Hydropower Station has five radial gates. In the process of expand capacity, the normal water level raised the 2.5 m, increasing the corresponding radial gate 2.5m . In order to shorten the construction period, reducing theconstruction period risk of flood , a structure of gate leaf is increased in the middle of the gate.The gate radius and hinge elevation are unchanged.The hoist capacity from 2 x 1250 kN to 2 x 1500 kN, retention hydraulic pump station, replace the oil cylinder and the piston rod.Key words:radial gatehoistretrofitdesign1、概述朝阳寺水电站位于湖北省咸丰县境内的唐岩河干流的下游,是唐岩河流域三级开发中的最后一个梯级电站。
该电站于1996年建成,正常发电运行至今。
2004年开始对其扩机增容,扩机增容后,电站装机容量为3×15+1×30MW,即增加一台30MW发电机。
年利用小时数3400h,多年平均发电量2.55亿kW.h,总库容1.205亿m3。
朝阳寺电站扩机增容工程的金属结构部分主要内容有:溢流坝5扇露顶式弧形工作闸门加高改造;新增引水发电系统发电洞进口拦污栅1扇、事故检修平面闸门1扇和电站厂房出口尾水检修平面闸门1扇。
配套卷扬式启闭机2台,溢流表孔弧形闸门液压式启闭机5台,而原来4套液压泵站保留继续使用。
除此之外,对一期工程的相关金属结构设备按新的设计条件进行了复核。
由于溢洪道表孔弧门改造工作量较大,而且改造过程中做到了较好的设计优化,故本文仅对溢洪道表孔弧门的改造设计做简要介绍。
2、溢洪道弧形工作闸门改造设计2.1、设计条件朝阳寺电站扩机增容后,水库正常蓄水位509.5m,较原507.0m提高了2.5m。
设计洪水位509.5m较原来507.31m,提高了0.19m。
校核洪水位509.80m,较原来509.78m提高了0.02m。
2.2、原弧门概况改造前朝阳寺电站在大坝上布置了5孔弧形闸门,闸门尺寸为12×13m溢流堰顶高程495.00m,设计水位507.00m,闸门超高0.50m,关门时闸门底缘高程494.50m ,支铰高度7.50m,闸门曲率半径14.00m,总水压力为9680kN。
选用2×1250kN液压启闭机,闸门运行条件为动水启闭,可作局部开启控制运行。
弧门采用双主横梁双斜支臂结构,主梁、支臂断面均为单腹板工字型。
2.3、弧门改造设计闸门改造的初设方案拟保留原闸门的门叶部分,在原闸门的下部增加高约2.5m的门叶结构,将增加部分与闸门连成一体。
拆除原二支臂结构将其更换成三支臂,形成12×15.0m的三主横梁-三支臂的弧形闸门,保持原支铰位置和闸门面板曲率半径14.00m不变,并更换支铰。
这样可使原弧门的主梁、次梁、支臂等主要构件所受荷载基本不变或增加不多,充分利用原来的闸门结构和原有的埋件。
2003年7月,在本工程的金属结构招标会期间,朝阳寺电业有限公司(业主)邀请了葛洲坝等单位的金属结构专家对弧门施工方案进行了现场咨询,专家提出了门叶从上部加高的两支臂方案。
此方案在缩短工期、降低施工期洪水风险方面有一定的好处。
业主对此很感兴趣,要求设计方对此方案认真研究和细化。
通过进一步方案比较后,我们认为,新方案在满足安全运行的前提下,一定程度上可缩短工期,方便安装,减少现场各专业的相互干扰,降低施工期洪水风险。
但新方案较原方案的工程量有所增加(约6t/扇),需经业主对此新增工程量的认可,且制作安装难度、精度有所增加。
根据专家的意见,并征得业主的同意,结合施工条件、施工单位的吊装手段和施工时间要求,我院在施工设计时对初设方案进行了一定的调整。
本次扩机增容确定的设计水位为509.50m,比原来的507.00m提高了2.50m。
加高改造后溢洪道表孔弧门孔口尺寸12×15.0m(宽×高,下同),溢流堰顶高程495.00m不变,弧形门底槛高程494.50m不变,设计挡水水头15m,支铰高度7.5m 不变(由于电站增容后的校核洪水位较原来仅提高了0.02m,因此支铰不影响泄洪水面线),弧门面板曲率半径R=14m不变,总水压力为1376t。
闸门操作条件为动水启闭,控制运行。
闸门设计方案为两主横梁-斜支臂框架结构,支铰轴承采用自润滑柱面轴承。
门叶从上方距上主梁1.5m处切割开,增加一小段含一根主梁的门叶结构(包括面板、小横梁、纵梁、边梁等),原上主梁不变,将原下主梁通过增加梁高等措施补强,下节门叶增加水平次梁补强加固,仍采用两支臂支承。
弧门门叶施工方案为:先将原门叶上主梁以上部分切割,吊出闸室。
再依次由下至上安装新制的主梁和中部门叶结构,原上主梁以上的门叶部分吊装回来与新制门叶对接。
门叶安装完毕后用临时措施将门叶固定在闸室内,拆除原支臂,加固下主梁,更换新的支铰和安装新制的支臂结构。
支臂采用箱形梁断面,上、下两支臂间设两根中间支承杆。
主材为Q345B,新增门叶结构、支臂在右坝头坝面的临时加工场制作,整体预拼装合格后,分为高度尺寸不大于3.7m的运输单元,拖运到各孔口上的公路桥面。
支铰部件在工厂制造,整体予拼装合格后运至现场。
闸门和启闭机的拆除和安装,利用闸墩上的两付扒杆等临时启吊设备进行。
门槽侧轨在现有侧轨基础上(510.0m高程)接高至511.5m高程。
闸门的启闭机操作吊点位置不变,仍按原来的设在下主梁的悬臂段。
弧门门叶结构剖面如左图1(方框内为新增加的门叶部分,上、下两节双点划线表示原有的门叶结构部分)。
弧门支铰装置(铰链、铰座、轴、球轴承等)全部予以更换。
复核铰座的地脚螺栓截面不能满足要求,如果把所有的地脚螺栓全凿出来,难度很大,因此将铰座设计成不对称结构,原有的12根地脚螺栓保留,在铰座的上方钻一排(4个)螺杆孔,增设4根M48对拉螺杆。
见下图2:图2支铰铰座地脚螺栓布置图2.4、弧门的计算结论及对比闸门主材Q345B,埋件主材Q235,支铰主材为ZG310-570铸钢。
2007年9月,朝阳寺电业有限责任公司委托湖北省水利厅水电工程检测研究中心,对朝阳寺表孔溢洪道弧形闸门进行现场安全检测,主要项目有:表孔弧形闸门原型观测、弧形闸门结构三维有限元分析、弧形闸门金属结构焊接质量抽检。
限于篇幅,本文仅对检测有关结论做复述。
(1)弧形闸门原型观测结论与建议①实测弧门振动加速度、振动位移和动应力都很小,闸门属于微幅随即强迫振动,对闸门安全运行无影响;②闸门在正常的工作条件下,其前三阶自振频率为5.20Hz~8.32Hz,远大于水流的脉动主频率0~2.5Hz,闸门不会产生共振现象;③实测动力响应表明,闸门振动的最不利开度是3.0m~4.0m和5.5m~6.5m两个区间,5扇闸门应尽量避开在这两个区间内长时间泄洪。
④两个边孔闸门的水流受岸壁的影响,门前流态十分紊乱,大量的不对称漩涡直接冲击闸门,容易引起强烈振动,因此,在泄洪启动过程中,建议对5#闸门(边孔)进行重点监视;⑤必须严格控制上游水位,严禁门顶过水(闸门在运行过程中,曾出现门顶过流的违规现象)。
(2)弧形闸门结构三维有限元分析采用ANSYS有限元计算程序,按第4强度理论来验算闸门的强度。
将闸门主要构件部位的实测应力值与计算结果对比,除了纵隔板下部的计算值比实际值小外,其余大部分测点计算值与实测值较接近。
见下表1:表1 闸门主要构件的应力计算值与实测值比较(MPa)构件部位(测点)实测值计算值支臂内侧翼缘(Y1)-101.3 -95.43支铰(A1)切向19.03 8.052径向-12.5 -17.369纵隔板上部(点2)-62.75 -57.498纵隔板下部(点11)120.75 96.53上主横梁后翼缘(点15)49.34 64.52下主横梁后翼缘(点15)105.11 64.52结论与建议:①在15m设计水头下,弧门门叶上悬臂最大位移为12.618mm(位于闸门面板顶部),主横梁以上的面板部分悬臂变形效应较明显。
上主横梁跨中挠度为3.026mm,下主横梁跨中挠度为2.674mm,均小于允许挠度10.8mm,闸门主梁刚度满足规范要求;②在15m设计水头下,闸门主要构件应力满足要求,有限元计算结果与实测值大部分比较接近,相互得到验证;③无水情况下闸门第1阶自由振动频率为12.212Hz,由于水体的附加质量,有水时闸门的自由振动频率比无水时低;④闸门结构设计合理,并有一定的安全储备。
3、溢洪道弧门启闭机改造设计由于闸门加高后,其总水压力增加了411t,经复核,原2×1250kN液压启闭机容量已经不能满足新的启门力的要求,因此,启闭机应予以更换。
计算采用容量为2×1500kN液压启闭机,启闭机工作行程为6.32m。
由于工作行程变化,且启闭机容量变化,原来的液压油缸和活塞杆无法保留,必须更换,但考虑到启闭机容量仅增加20%,经复核,液压系统额定压力为17.1MPa,原液压泵站和液压系统仍然能够满足要求,可以保留继续使用。
液压油缸的下吊点位置不变,仍按原来的设在下主梁的悬臂段;连接液压油缸的支铰埋件予以更换,打锚杆固定,并增设抗剪梁,液压油缸的旋转中心略有调整。
表2 2×1500kN液压启闭机主要技术特性序号名称参数备注1 额定启门力 2×1500 kN2 工作行程 6 .321m3 最大行程 6.500m4 吊点间距11.0 m5 启门速度~0.4 m/min 可调6 闭门速度~0.3 m/min 可调7 操作条件动水启闭,可局部开启4、结语在改造工程中,怎样从投资最省、施工方便、满足工期、结合现状等角度去考虑方案的选择,是我们在设计中常遇到的问题。