水电站枢纽工程金属结构设计分析

第４６卷第８期　２０１０年８月　甘肃水利水电技术　Ｇａｎｓｕ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏ１．４６．Ｎｏ。８　Ａｕｇ．，２０１０　・设计与研究・　铁城水电站金属结构设计　

冯　奋　（甘肃省水利水电勘测设计研究院，甘肃兰州７３００００）　摘要：铁城水电站泄水建筑物设王３孔表孔、１孔泄洪排沙中孔。表孔工作闸门采用弧形闸门，启闭机采用后拉式液　压启闭机；中孔弧门采用摇摆式液压启闭机。引水建筑物的进水口设置１道拦污栅和１道事故闸门。尾水管出口设　置１道检修闸门。　关键词：金属结构设计；闸门；启闭机；铁城水电站　中图分类号：ＴＶ３４　文献标识码：Ｂ　文章编号：２ｏ９５一Ｏ１４４（２Ｏ１Ｏ）Ｏ８—００２６—０３　１工程概况　铁城水电站位于永登县境内的大通河下游。距离兰州市　约１７２　ｋｍ。工程以发电为主，总库容７６４万ｍ３，为日调节水　库。电站总装机容量５１．５　ＭＷ，多年平均年发电量１．７４亿　ｋＷ・ｈ。　电站枢纽泄洪系统由布置在大坝上的３个表孔和１个　中孔组成。表孔孔Ｉ：１尺寸为１０　ｍｘ９　ｍ（宽Ｘ高），采用弧形工　作闸门，液压启闭机控制；中孔出口设弧形工作闸门。孔口尺　寸为６　ｒｅｘ６　ｍ（宽×高），采用液压启闭机控制。在表孔的上　游设平板检修闸门，共中孔上游设事故检修平板闸门，用门　机控制。　电站引水发电系统的引水洞进水口底板高程２０５８　ｍ，　布置２孔拦污栅，孑Ｌ口尺寸为５．０　ｍｘｌ２．５　ｍ（宽ｘ高），采用　机械清污，拦污栅后面设１道事故检修平板闸门。孔口尺寸　为６　ｒｅｘ６　ｍ（宽×高），采用高扬程卷扬机启闭。在铁城水电　站的泄洪、引水两大系统的水道上布置的金属结构设备计有　闸门和拦污栅共ｌ２扇，闸（栅）槽埋件共１５套，启闭设备共　８台套。　２金属结构设计概述　枢纽３个泄洪表孔一字排列，上游设平板检修钢闸ｆ－ｊ　１　扇，下游设３扇弧形工作钢闸门。检修闸门由坝顶单向门机　在静水条件下操作，工作门由斜拉式液压启闭机在动水条件　下操作。　泄洪冲沙中孔位于大坝右侧，在其出１２１处设工作闸门１　扇，为泄流道及出口工作闸门提供检修条件，在中孔进口设　事故检修闸门１扇。工作门由摇摆式液压启闭机在动水条件　下操作，事故检修闸门操作设备与泄洪表孔的检修闸门共用　１台门机。　电站引水进水口位于右岸坝前，由两孔拦污栅槽及其下　游侧的事故检修闸门竖井组成。拦污栅用清污机清污，拦污　栅需要检修时，清污机在静水中将拦污栅提出栅槽进行检　修。事故检修闸门用单吊点卷扬启闭机操作。　本电站共４个尾水闸孔，孔口尺寸为６．１７６　ｒｅｘ２．４０１　ｍ　（宽Ｘ高）。闸门型式为平板滑动门。运行方式为静水启闭，选　用台车式启闭机配自动抓梁移运和启闭操作。　２。１泄洪表孔金属结构及启闭设备　泄洪表孔主要肩负泄洪的任务。其控制设备的选型布置　为堰顶布置弧形工作闸门３扇，在工作弧门前布置平板检修　闸门１扇。　２．１．１泄洪表孔的工作闸门及操作设备　工作闸门孔口尺寸１０　ｍ￣１０　ｍ（宽Ｘ高），堰顶高程　２０６３．５　ｍ，闸底坎高程２Ｏ６２．９４５　ｍ，闸墩顶高程２０７５．３　ｍ，　设计水头按正常高水位２０７２．５　ｍ计，为９．５５５　ｍ。　工作闸门采用斜支臂圆柱铰支承的弧形钢闸门。门叶与　支臂、支臂与铰链用螺栓连接。弧门的弧面半径１　１　０００　ｍｍ，　支铰高度５　５００　ｍｍ。门叶的支铰跨度４　８００　ｍｉｌｌ。门叶是双　主横梁框架，主横梁与次梁等高齐平连接结构。框架横梁为　焊接组合箱形梁，梁高１　２００　ｍｍ，主梁腹板、面板、支臂等主　要材料为Ｑ３４５Ｂ，次梁采用工字钢，材料为Ｑ２３５。工作门的　支臂为焊接组合工字形梁结构，材料为Ｑ３４５Ｂ。铰座、铰链的　材料为ＺＧ３１０—５７０。铰轴的材料为４５・钢，铰轴轴套的材料为　钢基铜合金自带密封自润滑关节轴承。　工作门由２ｘ８５０　ｋＮ液压启闭机操作，启门力２ｘ８５０　ｋＮ，闭门力自重，工作行程５　０２３　ｍｎｌ，最大行程５　１６０　Ｉｎｉｎ，　液压启闭机的液压站布设在泄洪冲闸２０７５．３　ｍ高程的平台　上。液压站采用双电源作动力保证。　２．１．２泄洪表孔的检修闸门及操作设备　检修门的孔口尺寸１０　ｍＸ１０　ｍ，封水尺寸为ｌ０．００　ｍＸ　９．４６　ｍ，闸底坎高程２０６３．２３５　ｍ，闸墩顶高程２０７５．３００　Ｉｌｌ，　底坎以上设计水深９．２６５　ｍ。该闸门的运行方式为静水启　闭。采用潜水泵充水平压后启门。其启门操作设备采用２×　１０００　ｌ【Ｎ一３０　ｍ的单向门机。检修闸门是在检修时闭门挡水，　挡水时间不长，发生泥沙沉积的可能性不大，所以检修闸门　设计不考虑泥沙淤积，检修闸门为滑动平板钢闸门。闸门支　收稿日期：２０１０—０３—０３　作者简介：冯奋（１９７１一），男，白银人，工程师。主要从事水利水电工程金属结构设计。　・２６・

云南水力发电　ＹＩＪＮＮＡＮＷＡ，Ｉ１强Ｐ（　职　第２７卷　第６期　李仙江石门坎水电站金属结构设计　李卫莉，杨光，王国栋　（黄河勘测规划设计有限公司，河南郑州４５０００３）　摘要：本文全面介绍了石门坎水电站金属结构设备的布置、选型和设计要点。　关键词：石门坎水电站；金属结构；设计；运行　中圈分类号：ＴＶ３４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—３９５１（２０１１）０６—００８６—０２　ＤＯＩ：１０．３９６９０．ｉｓｍ．１００６—３９５１．２０１１．０６．０２８　水门坎水电站金属结构设备主要布置在电站进　水口与尾水、泄洪表孔、排沙中孔、导流洞等四个部　位，承担发电引水、泄洪、排沙及导流时控制水流的　任务。包括平面闸门７扇、拦污栅４扇、弧形闸门５　扇、液压启闭机５套、固定卷扬启闭机２台、门机３　台。金属结构设备总工程量约１　７３２　ｔ。　１　电站金属结构布置及选型　石门坎水电站工程为引水式电站，安装２台６５　ＭＷ水轮发电机组，为１洞２机布置形式。进口依　次设主、副拦污栅、事故闸门，出口设尾水检修闸门。　１．１拦污栅　为避免污物进人机组，在电站进口最前端布置　了两道拦污栅，主栅３孔３扇，副栅３孔１扇。正常　运行时，只下放主栅，副栅存放在栅库内。拦污栅的　主要设计条件：过栅流速不超过１．０　ｍ／ｓ，上下游水　位差３　ｍ，最大允许提栅清污水位差３　１２１。　拦污栅采用平面滑动式直栅，孔Ｅｌ尺寸为４　ｎｌ　×１８　ｍ（宽×高，以下同）。为减少启闭设备的高度，　栅体按运输单元分为６小节制造，主栅在工地焊成　上、下２节栅体，副栅为３节栅体，通过节问联接装　置连成整体。启闭及清污采用进口门机，门机启闭　容量８００　ｋＮ，扬程３８　ｎｌ。　拦污栅的清污方式采用机械清污和人工清污相　结合的方法。清污机械为清污抓斗，由进口门机　１２５　ｋＮ回转吊操作，清理电站进口前水面污物。拦　污栅上下游设有水位测量装置，传输至主控室中的　压差计，通过计算机显示各拦污栅的上下游压差。　值班人员可及时了解拦污栅的堵塞情况并采取相应　措施。当达到设计规定清污压差０．５　ｎｌ时，计算机　发出信号，放人副栅，将主栅提至塔顶进行人工清　污。清污完毕并检查维修合格后，再放人栅槽继续　运行，同时将副栅提至塔顶清污。　１．２事故闸门　事故门布置在拦污栅的后面，１孔１扇。当机　组和引水隧洞出现事故时，动水闭门防止事故扩大，　无快速闭门保护机组的任务；在机组或隧洞需要检　修时，静水闭门提供检修条件；选用２　５００　ｋＮ的固定　卷扬启闭机操作。　事故闸门为潜孔式平面定轮闸门，孔口尺寸为　６．５　ｍ×１０．０　ｍ，底坎高程为７２２．００　ｎｌ，设计水头　３４．００　ｎｌ。闸门运用方式均为动闭静启，利用水柱闭　门，采用门顶充水阀充水平压，启门水头差３　ｍ。根　据运输要求，门体分４节制造，在工地拼焊为整体。　闸门顶、侧止水布置在下游侧，为四氟敷面的Ｐ６０橡　皮，底止水为条形橡皮。支承方式为简支定轮，选用　球面滑动轴承，主轮及轨道主材为ＺＧ３５Ｍｏ。　１．３尾水检修闸门　尾水检修闸门布置在机组尾水出口，２孔２扇，　机组安装期，尾水检修闸门挡下游水，为机组安装提　供条件，因此每孔设置一扇。当机组检修时，尾水检　修门关闭挡水，平时锁定在尾水平台上。采用２×　４００　ｋＮ尾水单向门机通过液压自动抓梁操作。　尾水检修闸门为潜孔式平面滑动闸门，孔口尺　寸１０．１０５　ｎｌ×３．９３５　１２１，设计水头２１．３６　Ｉｎ。运用方　式为静水启闭，采用门顶充水阀充水平压，启门水头　差为１　ｍ。根据运输要求，门体分２节制造，现场采　用节间连接板和水密焊缝连接。闸门止水布置在背　水面，顶、侧止水为四氟敷面的Ｐ６０橡皮，底止水为　条形橡皮。支承方式为滑动支承，采用ＴＳ一７０　Ａ钉　收稿日期：２０１１—０８—２０　作者简介：李卫莉（１９６ｏ一），女，河南林县人，工程师，主要从事水电工程闸门及启闭机设计工作。

科技信息　０规划与设计ｏ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２０１３年第１１期　

克孜加尔水利枢纽金属结构布置与设计　

邹锋　（水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐８３００００）　

【摘要】新疆孜加尔水利枢纽金属结构的布置与设计的特点进行介绍和总结。　【关键词】孜加尔水利枢纽；单向门机；弧形闸门；平面闸门；定轮；滑道；门槽　１　工程概述及基本资料　克孜加尔水利枢纽的金属结构设备主要设置在泄洪系统、引水发　电系统、灌溉引水系统中，共有孔口２０个，设有平板闸门９扇，弧形闸　门３扇，拦污栅３扇，回转式清污机２台，固定卷扬式启闭机５台，液　压启闭机３台，单向门机２台，电动跑车葫芦２台，检修用单梁吊１　台。闸门总重约２１７．Ｉｔ，埋件总重约１６０．４ｔ．各种启闭设备总重约２７３ｔ。　整个工程金属结构耗钢量约６５０．５ｔ。喷锌防腐总面积约８５００ｍｚ。　气象：多年平均气温４．４℃、多年平均气温３７．６￣Ｃ、历年极端最低　气温一４３．５℃、多年平均风速２．４ｍ／ｓ．　地震烈度：基本烈度Ⅵ度、设防烈度Ⅵ度。　２设计依据文件和规程规范　１）克孜加尔水利枢纽项目建议书报告：２）新疆维吾尔自治区水利　厅“关于对新疆克孜加尔水利枢纽工程项目建议书报告的审查意见”；　３）克孜加尔水利枢纽水电站可行性研究报告；４）克孜加尔水利枢纽工　程可行性研究报告的审查意见及附件，新水规计［２００６］１４６号；５克孜　加尔水利枢纽工程初步设计报告　主要设计规范：１）ＳＬ７４—９５《水利水电工程钢闸门设计规范》；２）　ＳＬ４１－－９３（水利水电工程启闭机设计规范》；３）（ＤＬ　５０２１—９３水利水电　工程技施设计报告编制规程》：４）（ＤＬ／Ｔ５０８２—１９９８水工建筑物抗冰冻　设计规范》　工程特征水位１）正常蓄水位６５０．００ｍ：２）设计洪水位６５０．８１ｍ；　３）校核洪水位６５３．３６ｍ：４）死水位６４６．５０ｍ。　３泄洪系统金属结构　泄洪系统由导流兼泄洪洞和表孔溢洪道组成　导流兼泄洪洞共一孔．在工程建设期用于施工导流．工程建成后　作为永久性的泄洪建筑物　闸底板高程６０４．４０ｍ．闸顶平台高程　６５６．００ｍ。在导流兼泄洪洞的进口处设有一道事故闸门和一道弧形工　作闸门。　溢流表孔位于导流兼泄洪洞右侧．堰顶高程６４２．５０ｍ．闸顶平台　高程６５７．００ｍ。共两孔，最大下泄流量为１　１４９．４ｍ３／ｓ。每孔各设一道露　顶弧形工作闸门．其上游设有检修闸门槽．两孔共用一扇平板叠梁检　修闸门　４溢流表孔闸门与启闭机　检修闸门：孔Ｅ１尺寸为７．５ｍｘ８．２ｍ（宽度×闸门高，下同）．底槛高　程６４２．１２ｍ．闸顶高程６５７．Ｏ０ｍ　设计水头７．８ｍ。闸门门体采用焊接结　构．门叶结构制造材料采用Ｑ２３５Ｂ，止水橡皮选用Ｐ６０一Ｂ橡塑复合水　封．主支承采用华龙ＨＨＩＩＨ４００ｘ２４０型滑块，每块长度４００ｍｍ　水封装　置、主支承、反向支承及侧向支承均通过螺栓与门叶结构相连。闸门采　用下游水封．下游面板型式。梁格采用等高连接，水平次梁穿过隔板上　的预留孑Ｌ并被横向隔板支承为连续梁。闸门沿高度方向分成两节，分　节启吊。每节闸门为双主横梁式．为减少闸门的门槽宽度和闸门的重　量．采用变截面组合梁。闸门侧僬）止水采用Ｐ６０方形橡塑复合定型水　封橡皮，增加了止水面的宽度。闸门顶部采用２Ｏ号槽钢，其顶部设有　２０ｍｍ厚钢板条作为上节闸门底水封的支承座。闸门采用双吊点，在下　游工作闸门关闭的条件下依靠自重静水闭门．启门时先关闭工作闸门，　然后动水提起上节门约２００ｍｍ充水平压．待上下游水位基本相等后．　在静水条件下分别起吊上、下节闸门。该检修闸门采用容量为２￣１５０ｋＮ，　扬程为１８ｍ的单向门机通过自动抓梁操作　工作闸门：孔口尺寸为７．５　ｍｘ８．２ｍ，设计水头７．７ｍ，每孔各设一　扇斜支臂露顶弧形钢闸门．闸底槛高程６４２．３０ｍ，闸顶高程６５７．００ｍ。　闸门面板曲率半径为９ｍ．门叶超高为０．５ｍ，门高８．２ｍ。按泄洪表孔堰　顶校核洪水曲线及规范有关要求．确定支铰设置高程为６４７．３０ｍ．支　铰高度５ｍ　闸门为双主横梁斜支臂结构．主横梁与支臂的结构材料均　采用Ｑ２３５Ｂ．铰链、铰座材料选用ＺＧ３１０—５７０，铰轴直径ｑｂ２００ｍｍ，材　料为４０Ｃｒ号钢．支铰采用ＧＥ２０ＯＦＳＢ１—２ＲＳ型自润滑球面滑动轴承。　侧水封采用圆头Ｌ型橡皮，底水封采用｜２ｒａｍ厚的条形橡皮，侧向采　用铸铁滑块限位　闸门门叶按运输单元分３节制造．在现场拼焊成整　体　埋件结构材料采用Ｑ２３５Ｂ　该闸门各用一台容量为２ｘ３２０ｋＮ的悬　挂式液压启闭机（一机一站）操作。液压启闭机工作行程４７００ｒａｍ　液　压启闭机的缸体安装在闸墩上．安装高程６５２．８０ｍ。吊耳设在闸门下　主横梁两端附近　液压启闭机的操作系统安装在高程６５７．００ｍ平台上　的操作室内　为防止闸门承受冰的静压力．拟采用电加热法，即在闸门　面板后设若干组电热管．根据水面高度分别通电．使面板水面附近冰　层融化．与冰层隔开达到防止闸门承受冰的静压力的目的。　５导流兼泄洪洞闸门与启闭机　事故闸门：一孔，孔口尺寸５ｍＸ７ｍ（宽度×高度，下同），设计水头　４９ｍ．选用滑动支承平板钢闸门。闸门采用上游面板，下游封水，闸门　采用六主梁结构．设有６个轮径ｄＰ２ＯＯｍｍ的导向侧轮：闸门支承间距　５．８ｍ．主支承采用ＭＧＢ一２型滑道．闸门门叶结构材料采用Ｑ３４５Ｃ．埋　件结构材料采用Ｑ２３５Ｂ。门叶沿高度方向根据运输条件分节制造、运　输．在　６５３．５０ｍ高程的安装检修平台上分节吊装就位后焊接成整　体。闸门平时锁锭在检修平台上。闸门靠自重和水柱压力动水下门。门　顶设充水阀．启门前用充水阀充水平压．待上下游水位差小于３ｍ后　静水启门。充水阀与启闭机联动，充水行程为２００ｒｎｍ。闸门容量及扬　程为Ｉｘ２５００ｋＮ一５５ｍ的固定卷扬式启闭机操作．启闭机安装在塔顶平　台以上．高程为Ｖ６６５．００ｍ的机房内。　工程建成后放水中孔操作频繁．门槽处最大流速约为１６．８ｒｒｄｓ．　为避免门槽处发生气蚀破坏。采用带８０ｍｍ错距、圆角Ｒ５０ｍｍ、斜坡　ｉ：ｉ０的Ⅱ型门槽．尺寸１．４ｍｘ０．８ｍ（宽×深．下同）。　弧形工作闸门：孔口尺寸５ｍＸ５．５ｍ．设计水头４９ｍ，采用主横梁直　支臂球面铰弧形钢闸门。面板曲率半径为１０ｍ，支铰中心距底槛７ｍ，　主梁及支臂结构材料均采用Ｑ３４５Ｃ。铰链、铰座材料选用ＺＧ３１０—５７０，　铰轴直径ｑｂ３２０ｍｍ．材料为４０Ｃｒ钢．支铰采用ＧＥＷ３２０ＦＳＢ一２ＲＳ型自　润滑球面滑动轴承。埋件结构材料采用Ｑ３４５Ｃ。侧水封采用方头“Ｐ”型　橡皮，底水封采用２０ｍｍ厚的条形橡皮．闸门顶水封采用一道“Ｐ＇，型橡　皮和一道转铰式水封．闸门侧向设有油尼龙导向滑块　该闸门有局部开启运行要求．采用容量及扬程为２０００／６００ＫＮ（启　门力／下压力）－６．９ｍ的摆铰式双作用液压启闭机操作　液压启闭机的缸体安装在６２１．５８ｍ高程的平台上。操作系统设置　在Ｖ６５６．０ｍ高程的机房内　单吊点．工作行程：６７３３ｍｍ，最大行程：　６９００ｍｍ．启闭速度：０．８ｍ／ｍｉｎ，电源：３８０Ｖ、５０Ｉ－Ｉｚ交流电。为方便液压　启闭机的检修．在机房内设有一台容量２００ｋＮ单梁吊　６发电系统金属结构　引水发电系统布置在枢纽的右岸．闸底板高程６４０．００ｍ，闸顶平　台高程　６５７．００ｍ　为降低过栅流速．发电洞进１２１为喇叭体型式布置。　进水口设一道清污机槽和拦污栅槽．在水道渐变段末端设一道事故门　槽　电站厂房内设两台水轮发电机．每台机有一个尾水管出口，在每个　尾水出１２１处设一道检修闸门槽，设一扇检修闸门，两孔共用。　在发电洞进口闸顶平台上设一台容量１ｘ２５０ｋＮ，扬程２２ｍ．轨距　为６ｍ的单向门机．该门机借助液压自动抓梁操作拦污栅及事故闸　

第２６卷第２期　贵州水力发电　ＧＵＩＺＨ０Ｕ　ＷＡＴＥＲ　ＰＯＷＥＲ　２０１２年４月　

・机电与金属结构・　

思林水电站金属结构设计布置　

李超洋　

（中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院，贵州　贵阳５５００８１）　

摘要：水工钢闸门为水工建筑物中活动的挡水建筑物，通过启闭设备对其局部或完全开启和关闭以控制水库水　位、调节流量、排放泥沙等。闸门及其启闭设备的设计布置的合理与否成为水利水电工程能否实现投资省、运　行安全、检修维护方便的重要因素之一。本文通过对思林水电站全套闸门设备的设计过程、设计思路和设计体　会的总结，供业内的设计技术人员交流、参考和探讨。　关键词：金属结构；布置；总结；思林水电站　中图分类号：ＴＶ３４　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００７－０１３３（２０１２）０２－００８１－０５　

１　概述　

思林水电站位于贵州省东北部思南县思林乡境　内的乌江上，是乌江梯级电站中规模较大的电站，　电站装机容量１　０５０　ＭＷ，上游８９　ｋｍ接构皮滩水电　

站，下游１１５　ｋｍ接沙沱水电站。电站以发电为主，　兼顾航运和防洪、灌溉。电站水库为季调节水库，　

但为留出防洪库容，多按日调节运行。　思林水电站枢纽布置为碾压混凝土重力坝＋右　

岸地下厂房＋左岸通航系统。金属结构设施根据枢　纽布置分为泄洪建筑物金属结构、引水建筑物金属　

结构、尾水建筑物金属结构、导流建筑物金属结　

构、通航建筑物金属结构等五大部分。　除通航建筑物金属结构外，本部工程金属结构　共设置各种类型闸门２ｌ扇，拦污栅２Ｏ扇，门、栅　

槽４９道，各类启闭机２１台，总工程量约８　９６４　ｔ。　

２泄洪建筑物金属结构　

溢流坝位于大坝中部，是电站的主要泄洪建筑　

物。溢流坝由７孔溢流孔口组成，溢流孔口为开敞　

式，每孔设置工作闸ｆ－ｊ　１扇，共７扇。为了检修工　作闸门及门槽需要，每扇工作闸门前均设置有检修　

门槽，７孔共用２扇检修闸门检修，考虑存放检修　闸门的需要，在大坝右岸坝段设置检修闸门库。泄