成都鸿之海水利设备有限公司
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水电站闸门是给排水工程、水利、水电工程中常用的拦水、止水设备,我公司生产的钢闸门种类齐全,可适用于各种场合,从其结构形式可分为以下四类: 插板闸门(TCZ):三面止水,密封性能好,适用于渠道安装。 结构特点： 本设备主要由门框、闸板、密封圈及可调式锲型压块等不见组成。钢闸门久用磨损后，其密封面可通过锲型压块的调整来保证正常工作。具有结构合理坚固、耐磨耐蚀性强、性能可靠;安装、调整、使用、维护方便等特点。、X生产X价，可订做各种颜色、型号，质X价廉，量大更X惠。真诚期待与您合作！广泛用于农田灌溉、水产养殖、农业经济区、污水处理、水利发电站、水库、河流（水闸、堤坝、涵洞、管道）、是防洪、抗旱、蓄水、发电、通航、过木及排除泥沙、冰块和其它漂浮物等进水、退水工程的X设备、山区、平原有、无电地区均可使用。各种型号闸门?启闭机（可加工2米以内的闸板?，30吨以内的启闭机）闸?门：平板闸门?弧形闸门?螺杆启闭机闸门?启闭机闸门?闸门启闭机?各种型号闸门?定做各种水利机械闸门?蜗轮启闭机闸门?水工启闭机闸门我厂主导产品有： 一、螺杆式启闭机，小吨位有平推式和侧摇式，可带机锁 装置,大吨位(5T-60T》有手动及手电两用式.直联式，可配有高度行程及过载保护装置。以上材料件，经检查合格符合图纸及规范要求后，转下道工序拼装。 ?⑶、门叶拼装、焊接和矫正 ?面板及反向翼板拼焊根据施工图，依顺序进行拼接，用手工焊进行点焊，然后用水准仪 进行面板操平，检验合格后施放各梁格拼装控制线，留足X后接方余量。它主要就是一种可以实现开启以及关闭的一种建筑过水口的活动结构，利用它可以很好的调节流量，起到了流量控制的作用，还可以在水位上进行控制，能够实现运送船只的效果，是一种非常实用的闸门。在钢闸门中，它按照性质以及叶形来分类又可以分为很多种。钢闸门的适用范围主要在电力、环保以及污水处理等方面，钢闸门的主要作用就是用来处理和控制水流的大小，利用它可以很好的调节流量，在水位上它也可以进行控制，并且它可以称之为是X实用的闸门。钢闸门主要的是由钢材料所组成的，它的质量非常的好，它属于一种非常轻质的高强材料，具有着很好的承载能力，能够承载起一定的重量。闸门的组成也是比较有特点的，它可以是平面型的叶钢闸门，它的挡水面板为平面型的，还有一种就是弧形的钢闸门，它的挡水面板不同的就是以弧形为特点的。这两种闸门可以在挡水面板上出现了不同，但是它们实现的功能却是相同的，只是在结构上不同。按钢闸门启闭力计算方法计算。 可采用电动单梁吊车（电动葫芦、手动葫芦）配抓落机构启闭。宽度在1.5m以内，且深度合适时，可采用手提操作。 扩建闸与老闸的新闸门吊装方法相同。吊车在公路桥上起吊闸门。将准备吊装的工作闸门40T平板运输车运至吊车侧面，闸门顶部的两个吊耳穿钢丝绳。先用吊车将闸门立起并进行平衡调整，调整好后将闸门吊入工作门槽内；起吊过程中，可用牵引绳调整闸门位置，防止闸门碰到砼建筑物。 检修闸门设于工作闸门前。用于建筑物或工作闸门等检修时短期挡水，一般在静水中启闭。事故闸门多设于深孔工作闸门前，用于建筑物或设备出现事故时，能在动水中关闭而在静水中开启；兼作检修闸门时，也称事故检修闸门；需要在限定时间内紧急关闭的事故闸门，称为快速闸门。闸门主要由门叶、埋设构件和启闭机械三部分组成。在水利水电工程中应用广泛。在工程中起到控制水位、调节流量的作用，它的安全与适用，在很大程度上影响整个水工建筑物的运行效果。平面钢闸门即挡水面为平面面板的钢闸门。平面闸门的门叶在门槽内作直线运动以封闭或开放水道，是水利工程广泛应用的一种水工产品。本文阐述了对水工平面钢闸门的维护和检修，以保证其正常运行，充分发挥其工程效益和较好的调控运用能力。钢闸门由于长期浸泡在海水、 淡水、 废水和其他水的质量，将不可避免地受水位、 流摩擦，加上阳光和空气，形成了工作条件、 腐蚀、 腐蚀因素的影响变化的钢闸门下面详细描述︰ 钢闸门是水工建筑物控制水平的重要组成部分，所以长期浸泡的玉水夏，并在开幕式和闭幕式石上会出现频繁地干、 湿交替的现象，冰和其他漂浮真正的冲腐蚀石，钢是易被腐蚀，使其承载的能力下降到严重的影响了水的安全。铸铁闸门是以铸铁为原料制作的，具有耐腐蚀，止水密封好、安装简单、使用寿命长等X点，有单、双向止水，止水采用精加工后自身或镶铜、不锈钢等方式止水.司以良好公的管理技术和服务给您品质保证，以良好信誉回报广大用户对申奥的厚爱，以“ 用户至上”的经营管理不断应用新技术、新工艺，积极开发良好产品，为用户服务，共同的明天会更好。开发生产和销售各种类型的闸门企业，拥有X的管理机制和精良机械加工X设备和检验测试设备，按部标、国标、行标及美、日、德、法等国标准生产。水工机械厂 ?主要产品：螺杆式启闭机、卷扬式启闭机、铸铁闸门、铸铁镶铜闸门、钢闸门、并承接各种启闭机闸门设计、制造、安装。实力雄厚，重信用、守合同、保证产品质量，以多品种经营特色和薄利多销的原则，赢得了广大客户的信任。欢迎各界朋友前来莅临参观！公司在全国主要省市设有销售办事处，可根据客户需要定制各种型号水利闸门、启闭机、拍门、清污设备等系列水利机械设备产品，供应全国各地区,欢迎来电洽谈合作！本公司生产销售的闸门、启闭机经久耐用，启闭灵活，封闭性好，自动程度高，结构合理，性能可靠，品种齐全，可广泛用于水利水电工程，河道治理工程，各类给排水及城市污水治理工程。以质量求生存、以信誉求发展、以服务求效益，今天的质量就是明天的市场、企业的信誉就是无形的市场、客户的满意就是永恒的市场，以人品造产品、以诚信铸辉煌；质量X一、信誉至上”。选用我厂的产品就等于为水利工程选择了可靠的保证！！1、封闭式铸铁闸门为高水头封闭闸门，是适用于电钻、放水洞、地下管道、诚防设施。 2、可代替高压闸阀和球阀，不用橡胶止水，封闭严密。 3、可根据用户提供的水头出水口的大小，为用户设计和制造不同规格的闸门。本设备主要由门框、闸板、密封圈及可调式楔形压块等部件组成。密封面上镶有铜嵌条，保证了密封性和耐磨性。久用磨损后，并可通过楔形压块调整来保持正常工作。
原型观侧在水电工程建设中是一项必不可少芬盆要工作.目前,国内大中型水电工程普翅开展了这项工作,并在不断完善和发展. (一),妞砚翻工作的地位及其,要性 原型观训在水电工程中有着极其重要的地位.大坝和其它建筑物在诸多外力作用及自然因索形响下,受力条件及工作状态随时可能发星变化.有的是规律性的,也可能会出现异常份况.其中有些情况会给水库的正常运行带来木利形响.严孟的会关系到大坝的安全甚至造成水库失事. 为确保水电站等建筑物的安全,在精心设开施工的同时,也要随时掌握建筑物的运行状态‘一且发现异常应及时进行补救.因此,加强工程实体研究,认真搞好原型观测极其重要. ‘地下工程的地质条件具有非均质性,不可能与地面工程同样进行定型设计,各种未知多女参数只能命现场t测来获得,其工作比坝体,观侧更加重要。所以,现场量测是构成新奥法施工缺一不可的三大支柱之一 目前,有的单位对原型观测在水电工程建设中的特殊地位和重要意义认识不足,未能将其作为一项X立.原型观测在水工建筑物特别是坝工建设中的作用已为越来越多的人所认识。几乎每一篇写到原型观测的文章或以此为题目所作的发言中,都会提到原型观测的目的是为“施工和运行提供安全监测,为设计的改进和提高积累资料”。但在我国目前的状况下这两个目的难于达到。原型观测仪器的埋设、保护和正常运行难,即便有一些原型观测资料但要整理成文用以指导设计就更难。 针对目前的这种状况,本人提出下述一些不成熟的见解: X先,原型观测应该定为是一项工程,就叫它“原型观测工程”吧。就像水工建筑的每一项工程,有了名才好做设计,为工程要经费、安排施工。 做原型观测工程设计的人应该相对稳定、有始有终。他应该有原型观测仪器和布置的知识,他应该了解本工程中所观测的水工建筑物的一般情况(包括计算的成果)和一些需要特别考虑的问题。设计的X导人应该把原型观测作为统筹考虑的一个内容。所谓“有始有终”是说,做原型观测工程设计的人应该做布置、画图、写规范、知道仪器埋设的情况,并且参加以后概述北疆供水工程的泄水中孔和底孔工作弧形闸门经过两年运行,漏水严重,影响大坝安全过冬。经业主、设计及施工单位三方共同讨论,决定用临时起重设备操作事故闸门,关闭中孔与底孔,对工作弧形闸门止水进行更换。1·1大坝泄水中孔及底孔工作弧形闸门和事故闸门特性中孔事故平面闸门自重33t,门叶尺寸5m×6m(宽度×高度,下同),设计水头49m,闸门采用上游面板、下游水封形式。中孔工作弧形闸门自重80·45t,门叶尺寸5·006m×6·4m,用液压启闭机操作。底孔事故平面闸门自重42t,门叶尺寸4m×5m,设计水头80m,闸门采用上游面板、上游水封形式。底孔工作弧形闸门自重90·9t,门叶尺寸5·006m×6·3m,用液压启闭机操作。1·2临时启闭事故闸门方案2010年10月北疆供水工程水库上游来水流量与发电流量基本持平。此时大坝泄水中孔事故闸门挡水水头为31m,大坝泄水底孔事故闸门挡水水头为61m。事故闸门的设计工作特性均为动水闭门、静水启.工程概况新疆沙湾流域溢流坝具有灌溉、发电、供水等综合应用价值,是大型综合利用的水利水电工程,而且其中的电站主要承担调峰、调相、调频任务。新疆沙湾流域溢流坝包括了灌溉、发电工程以及枢纽三大部分,该坝的水电站装机容量为24万k W,引水灌溉6.63万hm2,而且多年的平均发电量为5.04亿k W·h。该水利水电工程水库正常蓄水位为140.00 m,其中死水位为116.00 m。该水利水电工程属于多年调节水库,总库容为17.10亿m3,另外,新疆沙湾流域溢流坝河床为碾压混凝土重力坝,拦河坝全长为5 842 m,其中X大坝高为57 m,其坝长为719 m,并且两岸衔接土坝,土坝的长度为5 123 m。该水利水电工程的溢洪道采取开敞式溢洪坝,共计装设了16扇露顶式弧形钢闸门,其堰顶高程为126.00 m,设置了16个孔口(孔口净宽为16.00m),并且采用液压启闭机负责启闭。2溢流坝的弧形工作闸门泄洪水流流态分析溢流坝的弧形工作闸门泄洪.电站概述沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7 km处,为二等大(2)型工程,水库正常蓄水位365 m,相应库容7.70亿m3,总库容9.10亿m3,其中,防洪库容2.04亿m3,调节库容2.87亿m3,属日调节水库;电站装机1 120 MW,多年平均发电量45.52亿k W·h;溢流坝表孔弧形工作闸门于2013年4月投运,共7孔,挡水门高(设计水位)为24 m,孔口净宽为15 m,总水压力为44 455 k N,弧门半径为27 m,操作条件为动水启闭,局部开启,启闭机形式为表孔双缸弧门液压启闭机。2016年11月起,对1—7号溢流坝表孔弧形工作闸门进行了预试工作,检查发现闸门存在不同程度的表面锈蚀,如不及时处理,将会产生极大安全隐患。未处理前闸门锈蚀情况见图1。图1闸门未处理前锈蚀情况图2闸门锈蚀产生原因分析根据DL/T835-2003《水工钢闸门和启闭机安全监测技术规程》中规定,腐蚀评定标准根据腐蚀部位及分布,蚀坑的深度辽河工程局承担了绰勒水利枢纽工程金属结构产品的制造任务。由于工期紧,任务重,能否对标书进行完全承诺,将直接影响中标与否。若按以往的制造方法将无法保质、按期完成,故进行了弧形钢闸门制造技术的改造。主表有:改反弧制造为正弧制造,改普通手工电弧焊为埋弧自动焊与CO2保护焊。新方法不但确保了按期完成制造任务,而且还提高了辽河工程局金属结构产品的制造能力,增强了竞争力。1制造工艺改进的主要过程①向水利部金属结构检测中心权威专家咨询。②参考咨询数据,自行设计组装平台及焊接平台。③产品中标后,立即按闸门设计参数进行了平台的施工及焊接工艺参数的确定。2大型弧形闸门制造工艺的改进与实施2.1大型弧形闸门制造工艺改进方向2.1.1下料方法的改进原制造工艺为手工划线半自动单头切割机下料,改进后的工艺为人工划线,多头半自动切割机下料。多头切割机可以同时进行10条下料线的切割,X小切割宽度160 mm,X大宽度2 000 mm,切割长度可以根据需要确定,引言永庆反调节水库位于丰满大坝下游10.3 km处,它是丰满水电站反调节水库,同时满足下游工业及城市生活用水要求的日调节水库。工程所处位置环境X低温度为-35℃,结冰期约150 d。金属结构设备设有8扇弧形工作闸门,启闭机为2×800 kN液压启闭机,每套液压启闭机设一个泵站,共8个泵站。表孔弧形闸门在冬季应具备启、闭闸门调节流量条件,以保证向下游连续均匀的供水,保证工业及城市用水,每日需运行一到两次。由于地处东北寒冷地区,须解决露顶式闸门的冬季操作问题,这个难题处理的好坏,是工程能否成功投入运行的关键。影响闸门冬季正常操作的主要原因是冰冻问题。冬季丰满水库下泄的水,温度相对较高,并且与丰满水库相距不远,永庆库区冬季基本不结冰,对闸门正常操作不存在影响[1]。冰冻问题主要是由于闸门水封与埋件座板局部不可避免的间隙,造成渗水在闸门水封下游侧结冰,使水封与埋件之间冻连在一起,由此增大启闭设备的负荷,闸门启闭时冰冻力会对橡皮水封产生概述引子渡水电站11·5 m×19 m(宽×高)溢洪道弧形工作闸门在结构上主要由门叶、支臂组成,门叶纵向分为7节,支臂采用上、中、下三支臂形式(见图1)。在闸门制作组装过程中尤其是焊接过程中,若不能很好地控制焊接变形,将会影响闸门的正常使用。为此,将闸门分成几个部件,分别加以装配焊接,然后再把这些焊好的部件拼焊成一个整体,如此可使那些不对称的或收缩力较大的焊缝能自由地收缩而不影响整体结构,从而控制焊接变形。图1引子渡水电站溢洪道弧形工作闸门结构示意图2梁的焊接变形分析与控制引子渡水电站溢洪道弧形工作闸门的门叶包括横梁、纵梁、面板。横梁和支臂为“工”字形结构和“箱”形结构,纵梁为“丁”字形结构,按照先局部后整体的装配焊接原则,先对梁进行焊接装配。2·1梁焊接变形的影响因素分析焊接变形的影响因素很多,主要的影响因素有以下几种:(1)刚度大的结构,焊后变形一般都较小,因此如果在焊接之前采用一定的方法加强焊件的刚性,那么焊后的变形就可前言焊接任何结构和构件都会由于焊接接头的不均匀受热与冷却,都会导致产生不平衡的残余应力,从而使结构件伴随着某种程度的变形。二者是同时发生和存在于焊件中的,相互联系难以分割。许多研究方法都是把二者放在一起进行分析。但焊接变形和应力还具有他们不同的侧重点。对于一些塑性良好的材料焊件而言,往往控制焊接变形以保证制造精度是主要的,而对于一些高强钢制造的重要结构件,如何降低残余应力、防止焊接裂纹的产生和接头强度的下降成为主要的考虑点。因此,在生产实践中,分析与研究焊接应力和变形就显得十分重要,控制和利用焊接应力与变形,是焊接工艺较为重要的课题。2焊接变形产生原因焊接应力和变形是与多种因素交互作用而导致的结果。焊接变形分为局部变形和整体变形。局部变形是指焊接结构的某个部分发生变形,在焊接中易矫正;整体变形是指整个结构的形状和尺寸发生变化,是由于焊缝在各个方向上的收缩引起的,焊接中是不允许发生整体变形。焊接变形产生的原因主要有以下几种储罐用以存放酸碱、醇、气体、液态等提炼的化学物质,具有X异的耐腐蚀性能、强度高、寿命长等特点,是石油、化工、粮油、食品、消防、交通、冶金、国防等行业中必不可少的装备[1~2],如下图1所示一类储罐的外观。焊接是储罐建造的主要工序,对储罐的性能质量具有决定性意义[1]。储罐的类型有很多,但在各类油库的建造中,广泛应用的是大型立式钢制圆筒形拱顶储罐和浮顶储罐,它引X着当今大型储罐建造技术的发展。因此,本文以拱顶储罐为例,研究储罐焊接变形成因以及控制方法。1拱顶储罐特征拱顶储罐其罐顶为球冠状、罐体为圆柱形,并且采用不锈钢制成的容器,该类型储罐制造简单且造价低廉。具体分析,拱顶储罐结构与特征如下:(1)罐底罐底由钢板采用拼装工艺制造,罐底中部的钢板为中幅板,周边的钢板为边缘板。边缘板可采用条形板,也可采用弓形板。(2)罐壁罐壁采用搭接并纵向焊缝对接而成,其特点是罐壁整体自上而下直径相同。(3)罐顶罐顶有多块扇形板组对焊接而成球冠状,罐顶前言焊接是通过熔化金属来进行连接的工艺过程,它必然会产生热应力、残余应力以及变形。焊接变形会直接影响结构件的尺寸精度,过大的焊接变形还会导致结构件尺寸X差,使装配达不到工艺要求,降低整个结构的承载能力。而且在工作载荷的作用下引起的附加弯矩和应力集中现象是焊接结构早期失效的主要原因,也是造成焊接结构疲劳强度降低的原因之一。因此,对于焊接变形的预测、控制在实际生产中显得尤为重要。随着计算机技术的不断发展,以及数值分析方法的日趋成熟完善,数值模拟已逐渐成为研究焊接变形的有力手段。近年来,随着我国经济建设的大力发展,对于大型焊接结构的需求也日益增大,因此对大型结构焊接变形的深入研究就尤为重要。而通过数值模拟技术来研究大型焊接结构的焊接过程,在改善焊接质量、提高生[1]产效率、节约人力、物力方面有着重要意义。焊接应力和变形的数值模拟研究开始于上世纪60年代。目前,研究焊接变形常用的数值模拟方法主要以热弹塑性有限元法和固有应变法为主。热弹塑.在钢构件的制作安装中,H型钢的使用范围相当广泛,如钢构厂房门形框架、吊车梁、桥梁及锅炉框架等,都用到不同型号的H型钢或H型钢组成件。虽然现在市场上有多种型号的轧制H型钢出售,但仍然不能满足设计要求,仍有大量的H型钢需在厂家现场制作。H型钢的制作看似简单,但如果控制不严,不讲究制作工序就容易产生较大的变形,增加产品的制造成本,更有可能使工件报废。作者简介:熊华(1980-),毕业于广西机械工业学校,现对于批量生产焊接H型钢企业来说,选用H型钢生产线无疑是X佳选择,但由于该生产线价格相对较贵,对中小型企业和不是经常生产H型钢的生产厂家来说,就相对不易接受。他们仍采用以前的制作方法。当然,无论采用哪一种制作方法,其原理都是大同小异,都需要讲究焊接变形的控制。那么,如何处理好H型钢的焊接变1工程概况里底水电站工程位于云南省迪庆州维西县巴迪乡境内的澜沧江上游河段上,是澜沧江上游河段规划7个梯X电站中的X3X电站,上接乌龙弄水电站,下邻托巴水电站。枢纽布置格局为左岸布置两孔溢洪道,河床布置机组厂房(3台轴流式水轮发电机),右岸布置3孔泄洪底孔。2泄洪底孔弧形工作闸门特征及施工条件泄洪底孔出口设计分别布置3套可动水启闭的潜孔式弧形工作闸门,孔口尺寸7.00 m×8.84 m(宽×高),弧门半径18.00 m,铰座与铰链采用自润滑圆柱支铰轴关节轴承联接。弧门启闭均配置3 600 k N/800 k N摆动式液压启闭机,中间支铰支撑。活塞杆下端吊头与弧门顶部中间吊耳采用自润滑球面滑动轴承单吊点联接。泄洪底孔为电站三期导流过水流道,出口弧形工作门下闸后电站蓄水,汛期根据电站需求开启弧形工作门泄洪,因而在电站三期导流前必须完成弧形工作门安装工作。弧形工作闸门安装的主要埋件包括支撑大梁、底槛、侧轨、门楣,闸门包括门叶结构、支臂结.引言近10年来,我国水电站数量日益增多,规模也不断加大,随着闸门的设计水头越来越高,高速水流的水力学问题也越来越尖锐。如果高水头弧形闸门门槽体型设计不合理,就可能导致闸门出口水流紊乱、门槽边壁补气不充分,进而导致闸门出现振动、门槽出现气蚀等不利工况,因此进行门槽水力学研究,选择合理的门槽体型非常重要。目前,研究流体力学(水力学)的主要方法有理论分析法、模型试验法和数值模拟方法[2]。理论分析法是在研究流体运动规律的基础上提出各种简化模型,该方法无法用于研究复杂的、以非线性为主的流动现象。模型试验法是研究流体运动机理、分析流动现象的主要手段,但是所需周期长,费用也高。而数值模拟法不仅具有所需周期短、花费少、模拟信息全面等X点,而且可以快速变换数学模型,对不同体型分别进行计算,X终得到XX设计方案。1自由面的描述随着多相流模拟计算的发展,特别是VOF方法[3]对于互不掺混流体界面具有良好的跟踪捕捉能力,在具有自由界面的多相流模拟概述目前,水电站门槽混凝土施工共有两种施工工艺可供选择:(1)门槽二期混凝土施工工艺,即一期混凝土施工时在门槽内预留二期混凝土,待门槽埋件安装完成后再进行二次浇筑;(2)门槽一次成型施工工艺,即根据门槽尺寸制作台车,利用台车安装门槽埋件,然后直接将门槽及台车作为混凝土体的侧向支撑进行混凝土施工,无需预留。传统的施工方法在水电工程施工中得到了广泛使用。然而,在实际施工过程中,易出现各种影响施工安全、质量及进度的问题。1.1施工安全方面根据其施工工艺特点,门槽埋件安装及二期混凝土滞后于一期混凝土施工。施工时,一、二期混凝土施工存在交叉作业,施工协调难度大;随着二期混凝土施工高度的抬高,需要在门槽内搭设脚手架及上下人行爬梯,存在安全施工隐患。在水电工程施工中多次发生过坠物伤人、脚手架坍塌等事故。1.2施工质量方面门槽埋件安装及二期混凝土施工时,因一、二期混凝土结合面处理不佳,往往形成渗流通道;因二期混凝土施工部位狭小且钢筋较多?葛洲坝船闸输水系统采用反弧门为工作闸门,简称输水阀门.它不但具有一般弧形闸门相似的外形结构以及无门槽、启闭力小、运行可靠等X点,而且还具有与一般弧形闸门不同的特点:如阀体反向安装、门叶凸面朝向下游而以凹形弧面挡水、铰座处于门井低流速区等。如果在高水头船闸输水系统中,阁门采用正向弧门的话,那么,门井则位于闸门下游。于是,在输水水流从明流向满流过渡时,井内水流将剧烈波动,从而使闸门在紊动水流中振动利害。 然而,采用反弧门后,门井则设在闸门上游。输水时,水流波动及振动较前者轻,止水条件也较前者X越。这样布置,一可降低动水作用对支校的影响,二可遴免充水水流大量挟气而恶化闸室停泊条件。 由于反弧门作为翰水阀门(特别是高水头船闸的输水阀门)具有比其它门型较多的X点,所以它在国际水工通航建筑物船闸中得到广泛应用。例如,在美国“44座已建成和正在.施工或设计的船闸,有41座输水系统采用了反弧门”①另外,在前苏联和欧美一些X,反l孤门使概述九甸峡水利枢纽工程位于甘肃省卓尼、临潭两县交界处,工程坝址选择在洮河中游的燕子坪以下约500m陡峭峡谷河段中。九甸峡水利枢纽水库X大坝高133.00m,总库容为9.43亿m3,电站总装机容量300MW。九甸峡水利枢纽工程规模属于大(2)型,工程等别为Ⅱ等。设计正常蓄水位2202.00m,校核洪水位2205.11m。2闸门设计及启闭机布置九甸峡水利枢纽左岸1#、2#两条溢洪洞轴线平行布置,两洞中心距30.00m,均采用实用堰,堰顶高程2188.00m,孔宽均为12.00m。两条溢洪洞进口各设工作弧门1扇,由于两洞金属结构设备技术参数、操作条件相同,布置相同,故采用同一设计。闸门孔口宽12.00m,底槛高程2188.00m,设计水头约14.50m,门高15.00m,采用露顶式斜支臂圆柱铰弧形钢闸门。门叶为双主横梁、斜支臂“π”形框架结构,闸门面板曲率半径18.00m,支铰中心高度10.00m,总水压力15980kN。门叶分6节前言水工闸门的门槽埋件是指预先埋设在水工建筑物闸门运行部位混凝土中的金属结构构件,其主要作用有以下几点:(1)为闸门的正常运转和吊装、检修方便提供具有一定精度要求的支承、行走、止水等基准面和吊装工、器具;(2)将闸门所承受的荷载和闸门的自重安全的传递到混凝土中去;(3)保护和增强闸门及其附近范围对水流磨蚀和气蚀的抗力。门槽埋件形式与闸门的形式有关。一般平面闸门包括主轨、反轨、底槛和门楣;弧形闸门埋件包括侧轨、底槛、门楣以及支铰铰座以及支承梁等。另外还有些为了防止结冰而设置的加热装置埋件和为了锁定闸门而埋设的锁定装置等。埋件的主要材质有铸件和型钢焊接两种。如果支承压力较小一般常规使用型钢与钢板焊接构件,当支承压力较大时则可采用起重机钢轨或者直接设计为铸钢轨道。为了提高轨道的侧向刚度,通常将主、反轨道与门槽的护角角钢连接为整体结构。本文介绍的一类新型整体框架式焊接结构埋件,并且在一些工程中实际使用过程中有一定的特点。2常规埋件结构工程概况云南省澜沧江糯扎渡水电站位于云南省思茅市,左岸是翠云区,右岸是澜沧县,思茅—澜沧公路通过坝址区。糯扎渡水电站是澜沧江中下游梯X规划二库八X电站的X五X,在澜沧江中下游八座梯X电站中,装机容量、水库容积和发电量均属X大。糯扎渡水电站坝址以上流域面积(14.47×104)km2,多年平均流量1730m3/s,水库总库容(237.03×108)m3,具有多年调节性能,电站装机容量5850MW。电站金属结构根据水工枢纽建筑物的总体布置,有引水发电系统金属结构、泄洪系统金属结构和导流系统金属结构3部分。左岸泄洪隧洞长956.077m,进口底板高程721m,工作闸门前有压段长247.27m,过水断面为圆形,内径12m。在进口段,孔口由中墩一分为二,设2孔2扇弧形工作闸门,孔口尺寸5.0m×9.0m,校核洪水位时X大泄量3339m3/s,闸孔处X大流速37.1m/s[1]。左岸泄洪洞1#弧形工作闸门采用直支臂、主纵梁结构,设计水头1引言蜀河水电站位于陕西省旬阳县境内的汉江上游干流上,是汉江上游梯X开发规划中的X六个梯X电站[1]。工程主要任务是发电,并兼顾航运等。蜀河水电站泄洪闸布置于垂直升船机坝段与厂房坝段间,由5孔组成,孔口宽13.0 m,高24.3 m,涌浪X高0.5 m。泄洪闸弧形工作闸门结构型式为三主横梁斜支臂,采用2×4000 k N液压启闭机动水启闭,单扇闸门重457.8 t,设计水头23.8 m,支铰高度24.1 m,双吊点间距11.8 m,支承间距10.4m,弧面半径32.0 m。弧形闸门设计水平水压力37186.6 k N,垂直水压力23590.9 k N,总水压力44038.5 k N。蜀河水电站泄洪闸的弧形工作闸门结构尺寸巨大,可参考的工程经验较少[2],对其进行研究具有重要的工程指导意义。弧形闸门的研究方法有原型观测试验、物理模型试验、数值分析等多种[3]。原型观测试验是指在工程现场对工程及相关影响因素进行的观察、监测和分析的活弧形闸门是水利工程中主要的挡水、泄水结构,它的正常运行对于整个水利枢纽安全运行至关重要.当弧形闸门关闭时,若止水不良,会引起结构的自激振动.当弧形闸门开启或局部开启时,由于受到水流强烈的紊动作用,在闸门上产生脉动水压力而引起结构的振动,即流激振动.弧形闸门因流激振动失事的事件在国内、外时有发生,如:湖南甘溪水电站溢洪道弧形闸门曾在局部开启脉动水流作用下,动应力X过允许应力29%,支臂在支铰一端发生过弯折破坏;日本的和知坝堰顶弧形闸门和美国的麦克莱伦-克尔阿肯河航运系统的弧形闸门等都遭到过破坏[1].随着水利工程的不断发展,特别是由于水利、水电建设规模越来越大,高水头、大流量轻型结构的泄水建筑物的相继建造,泄水结构的流激振动问题越来越受到水利工程界的高度重视,为此,人们开展了广泛而深入的研究.结构振动在实际工程中是非常常见的现象,然而闸门的振动问题又有其特殊性,它涉及到水流条件、闸门结构及其相互作用,是一个复杂的水弹性力学问题小湾水电站闸门原型观测试验背景小湾水电站是澜沧江中下游河段的X水库,正常蓄水位1 240 m,总库容150亿m3。枢纽建筑物由混凝土双曲拱坝、右岸地下引水发电系统和泄水建筑物组成。电站装机容量4 200 MW(6×700 MW),坝高294.5 m。泄水建筑物由坝身5个开敞式泄洪表孔、6个泄洪中孔、2个放空底孔、左岸1条泄洪洞等部分共同组成。小湾水电站工程X大下泄流量为20 700 m3/s,X大水头251 m。由于泄洪建筑物场地狭窄、水头高、泄洪落差大、泄洪流量大,且调度运行复杂多样,高速水力学、高水头大流量泄洪消能、泄洪闸门振动及应力变化等问题是小湾水电站安全运行的关键技术问题。通过泄洪闸门原型观测试验,能及时发现和消除影响电站运行的安全隐患,并根据观测试验成果,据实调整完善水库调度运行方式,以及验证闸门设计的正确性和设计参数的合理性。根据计划安排,在2014年8月中旬,库水位为1 236.0 m附近时开展了小湾水电站泄原型观侧在水电工程建设中是一项必不可少芬盆要工作.目前,国内大中型水电工程普翅开展了这项工作,并在不断完善和发展. (一),妞砚翻工作的地位及其,要性 原型观训在水电工程中有着极其重要的地位.大坝和其它建筑物在诸多外力作用及自然因索形响下,受力条件及工作状态随时可能发星变化.有的是规律性的,也可能会出现异常份况.其中有些情况会给水库的正常运行带来木利形响.严孟的会关系到大坝的安全甚至造成水库失事. 为确保水电站等建筑物的安全,在精心设开施工的同时,也要随时掌握建筑物的运行状态‘一且发现异常应及时进行补救.因此,加强工程实体研究,认真搞好原型观测极其重要. ‘地下工程的地质条件具有非均质性,不可能与地面工程同样进行定型设计,各种未知多女参数只能命现场t测来获得,其工作比坝体,观侧更加重要。所以,现场量测是构成新奥法施工缺一不可的三大支柱之一 目前,有的单位对原型观测在水电工程建设中的特殊地位和重要意义认识不足,未能将其作为一项X立桃林口水库金属结构设备主要包括溢洪道n扇弧形工作闸门及液压启闭机、2扇浮动检修闸门，泄水底孔2扇弧形工作闸门及液压启闭机、1扇检修闸门，发电洞进口3扇平板定轮快速工作闸门及快速卷扬式启闭机、l扇检修闸门、3套拦污栅，坝顶门机l台，另外还包括电站压力钢管道和尾水闸门及启闭设备等。随着工程运行年限的不断增长，金属结构设备的一些缺陷逐渐显现，影响了设备的安全运行，为确定金属结构设备安全程度及其对大坝安全的影响程度，水库于2008年11月委托水利部水工金属结构质量检验测试中心对金属结构设备的现状安全性进行检测与评价。构件的一、二类焊缝。对于启闭机设备，还应检测以下内容:主要受力构件的承载性能;吊头(吊杆)表面裂纹、损伤、变形、脱落等缺陷;油缸缸体、缸盖等表面裂纹、损伤、变形等缺陷;油缸渗漏;活塞杆状态;液压元件磨损及渗漏;高度限制器状态;负荷控制器状态;电气设备状态;闸门在运行试验过程中是否平稳，启闭自如，有无其他异常情况等。符合要求桃林口水库建设期间，省水利工程局机械厂承担了工程金属结构设备制造任务，水库运行至今10年，金属结构设备运行良好。现以滋流坝弧形闸门为例，简单介绍施工工艺和质量检测。1.鑫本情况滋流坝弧形闸门尺寸为巧mx巧.sm(宽x高)，重约145.3t.属国内大型弧门，省内X大表孔弧门。弧门主要由门叶、支竹、铰链3部分组成。门叶曲率半径18m，弧长16.024m.分4节制作。每侧支衡重约24t，分上下两个制作单元。2.制作工艺2.1门叶制造2.1.1放地样、制作下料样板为预防门叶焊后收缩变形，把门叶的曲率半径适当加大，之后进行l:l放地样，用0.smm厚的镀锌钢板制造各节纵梁、边梁腹板下料样板，允许误差为土0.smm.并在样板上用红漆标识名称、序号、数盆、材质.同时侧量确定纵梁边梁翼板、劲板的下料长度，并做出面板弧度及检查弧形工作台弧度用样板。2.1.2单件下料、刨边依样板及放样确定的尺寸，用半自动切割机、剪板机下料，坡口边留smm刨边余量概述桃林口水库位于滦河支流青龙河上，总库容8.59亿而，是集城市供水、农业灌溉和水力发电为一体的大n型水利枢纽工程。工程于1992年11月5日开工，1998年11月竣工。水库检修门设计为大小2扇浮动门。大门重约380t;小门重约205t。浮动检修闸门于1998年整体制作完成后，平置于水库大坝上游左岸129m高程制作现场的混凝土组装平台上。2.浮动检修门工作原理浮动检修门大小两扇门的内部结构大体相似，分为机舱、调节水舱、死水舱和混凝土舱，设有进、排水(气)装置。死水舱进水采用设在调节舱底部的进水阀，排水采用空压机向死水舱通人压缩空气，死水舱内的水体在调试后，只有自身检修时才排出。调节水舱用来调整浮动检修门自重，充水采用长柄阀控制，排水采用深井泵。在死水舱充满水的情况下，通过调整调节水舱内混凝土配重块的位置，调平浮动检修门。浮动检修门检修时的底部工作位置和停放站牛腿高程均为甲124.9m，它是靠调节舱充水量的多少来改变自重，由自.工程概况桃林口水库是一座供水、灌溉、发电等综合利用的大型水利枢纽工程，是水利部和河北省重点工程建设项目，1992年11月开：［：，1998年底竣J：。河北省水利工程局承担桃林n水库右岸的施工任务，主要包括：右岸坝基开挖、坝体和消力地工程；发电厂和升压变电站工程；坝顶上部建筑工程及机电设备安装工程；金属结构设备制造工程；金属结构设备安装工程；右岸灌浆和排水孔工程；骨料运输。桃林口水库（右岸）＊程的施＿卜特点卞要有：①｝程X大．工期紧。右岸土石方工程X72．5x104m’；其中五方开挖44．lx104m’；混凝土工程量52x104m’，钢筋制安5930t；2X10MW水轮发电机组及升压变电站安装【金属结构设备制造、安装3400t及灌浆8100（）等。为满足施工期各年度汛需要，－11程形象进度有严格要求，各阶段施工：应在施工总进度计划的控制下进行；②施＿L条件困难。桃林口水库地区今年混凝土施工期仅约180天，春季干燥多风，不利于碾压工程概况皂市水利枢纽是以防洪为主,兼顾发电、灌溉、航运等综合效益的X重点水利枢纽工程。枢纽由碾压混凝土重力坝、泄洪消能建筑物、坝后式电站厂房、灌溉渠X、斜面升船机(预留)等组成。金结设备包括泄洪建筑物的5扇表孔弧形工作门、4扇底孔弧形工作门,各扇弧形闸门设一台液压启闭机操作,表孔、底孔各设一扇事故检修门,两台总容量2×60 MW装机、6扇拦污栅,一扇进口检修门、两扇快速闸门、4扇尾水检修闸门等。2皂市金结设备招标历经的几个阶段皂市水利枢纽金属结构设备采购采用公开招标方式。投标人资格审查为资格后审方式(不接受联营体投标)。招标大致分为3个阶段:招标文件审查及投标邀请、标前考察、评标过程。2.1招标文件审查及投标邀请皂市工程为X重点建设项目,根据规定工程招标向水利部行政主管机构上报“设备招标申请书”,并经批准。公司委托长江设计院编制招标文件(不设标底),在行政主管有关部门指导下,由公司组织计划和工程部门牵头,并邀工程设计单位金属结构设备概述西霞院反调节水库金属结构设备主要分布在14孔开敞式泄洪闸、7孔胸墙式泄洪闸、3孔排沙闸、3孔安装间排沙洞、3孔排沙底孔、4×3孔电站进水口、4×2孔电站尾水洞及引水闸等部位。按照不同的类型划分,起重机械共51台套,闸门和拦污栅设备共89扇,闸门和拦污栅埋件共132套,再加上1 182 t闸门加重块,金属结构设备总量约8 720 t。黄河高含沙量及西霞院水库的反调节运用方式,决定了金属结构设备势必运行频繁,运行条件比较复杂和苛刻,这样就对金属结构设备的安装提出了很高的要求。与常规水利工程相比,西霞院工程金属结构设备容量大、品种多、技术复杂,结构形式多样化,布置形式也有很多特殊性。同时采用了很多金属结构X方面比较X的技术,如:液压启闭机设备采用的带比例调速阀的闭环负反馈纠偏回路,内置式磁致伸缩位移传感器,X大启闭容量和行程的倒挂式油缸;门机设备采用的三合一减速机全封闭传动和PLC集中控制;闸门设备采用的整体门槽工程概况肯斯瓦特水利枢纽工程位于新疆玛纳斯河中游,枢纽东距乌鲁木齐市约192 km,距石河子市70km;设计总库容1.91亿m3,为大(2)型水利综合枢纽工程,其主要任务为防洪、灌溉、发电。水利枢纽由拦河坝、右岸溢洪道、右岸泄洪洞、发电引水系统及电站厂房等组成。2泄洪洞弧形工作闸门主要特性依据水工建筑物布置及工程运行要求,泄洪洞进口设置平板事故闸门及弧形工作闸门。弧形工作闸门孔口尺寸4 m×4.1 m,设计水头72.98 m,总水压力17 583.1 kN。采用直支臂圆柱铰弧形钢闸门,弧面半径8 m,支铰高度6 m。闸门水封采用橡塑复合水封,为防止闸门局部开启时门顶射流,门顶采用转铰式水封装置。3水封型式的选择3.1闸门运行条件分析根据工程施工组织安排,泄洪洞承担施工期导流作用,此时闸门需局部开启。另外水库运行期,泄洪洞工作闸门仅在汛期泄洪时完全开启,其余时段均处于挡水状态。由于闸门承受水头较高,一旦水封漏水,将会引起闸门震动工程概况新疆沙湾流域溢流坝具有灌溉、发电、供水等综合应用价值,是大型综合利用的水利水电工程,而且其中的电站主要承担调峰、调相、调频任务。新疆沙湾流域溢流坝包括了灌溉、发电工程以及枢纽三大部分,该坝的水电站装机容量为24万k W,引水灌溉6.63万hm2,而且多年的平均发电量为5.04亿k W·h。该水利水电工程水库正常蓄水位为140.00 m,其中死水位为116.00 m。该水利水电工程属于多年调节水库,总库容为17.10亿m3,另外,新疆沙湾流域溢流坝河床为碾压混凝土重力坝,拦河坝全长为5 842 m,其中X大坝高为57 m,其坝长为719 m,并且两岸衔接土坝,土坝的长度为5 123 m。该水利水电工程的溢洪道采取开敞式溢洪坝,共计装设了16扇露顶式弧形钢闸门,其堰顶高程为126.00 m,设置了16个孔口(孔口净宽为16.00m),并且采用液压启闭机负责启闭。2溢流坝的弧形工作闸门泄洪水流流态分析溢流坝的弧形工作闸门泄洪引言永庆反调节水库位于丰满大坝下游10.3 km处,它是丰满水电站反调节水库,同时满足下游工业及城市生活用水要求的日调节水库。工程所处位置环境X低温度为-35℃,结冰期约150 d。金属结构设备设有8扇弧形工作闸门,启闭机为2×800 kN液压启闭机,每套液压启闭机设一个泵站,共8个泵站。表孔弧形闸门在冬季应具备启、闭闸门调节流量条件,以保证向下游连续均匀的供水,保证工业及城市用水,每日需运行一到两次。由于地处东北寒冷地区,须解决露顶式闸门的冬季操作问题,这个难题处理的好坏,是工程能否成功投入运行的关键。影响闸门冬季正常操作的主要原因是冰冻问题。冬季丰满水库下泄的水,温度相对较高,并且与丰满水库相距不远,永庆库区冬季基本不结冰,对闸门正常操作不存在影响[1]。冰冻问题主要是由于闸门水封与埋件座板局部不可避免的间隙,造成渗水在闸门水封下游侧结冰,使水封与埋件之间冻连在一起,由此增大启闭设备的负荷,闸门启闭时冰冻力会对橡皮水封产生电站概述沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7 km处,为二等大(2)型工程,水库正常蓄水位365 m,相应库容7.70亿m3,总库容9.10亿m3,其中,防洪库容2.04亿m3,调节库容2.87亿m3,属日调节水库;电站装机1 120 MW,多年平均发电量45.52亿k W·h;溢流坝表孔弧形工作闸门于2013年4月投运,共7孔,挡水门高(设计水位)为24 m,孔口净宽为15 m,总水压力为44 455 k N,弧门半径为27 m,操作条件为动水启闭,局部开启,启闭机形式为表孔双缸弧门液压启闭机。2016年11月起,对1—7号溢流坝表孔弧形工作闸门进行了预试工作,检查发现闸门存在不同程度的表面锈蚀,如不及时处理,将会产生极大安全隐患。未处理前闸门锈蚀情况见图1。图1闸门未处理前锈蚀情况图2闸门锈蚀产生原因分析根据DL/T835-2003《水工钢闸门和启闭机安全监测技术规程》中规定,腐蚀评定标准根据腐蚀部位及分布,蚀坑的深度辽河工程局承担了绰勒水利枢纽工程金属结构产品的制造任务。由于工期紧,任务重,能否对标书进行完全承诺,将直接影响中标与否。若按以往的制造方法将无法保质、按期完成,故进行了弧形钢闸门制造技术的改造。主表有:改反弧制造为正弧制造,改普通手工电弧焊为埋弧自动焊与CO2保护焊。新方法不但确保了按期完成制造任务,而且还提高了辽河工程局金属结构产品的制造能力,增强了竞争力。1制造工艺改进的主要过程①向水利部金属结构检测中心权威专家咨询。②参考咨询数据,自行设计组装平台及焊接平台。③产品中标后,立即按闸门设计参数进行了平台的施工及焊接工艺参数的确定。2大型弧形闸门制造工艺的改进与实施2.1大型弧形闸门制造工艺改进方向2.1.1下料方法的改进原制造工艺为手工划线半自动单头切割机下料,改进后的工艺为人工划线,多头半自动切割机下料。多头切割机可以同时进行10条下料线的切割,X小切割宽度160 mm,X大宽度2 000 mm,切割长度可以根据需要确定工程概况足,高水头下,必须依靠事故闸门和工作闸门强螺栓连接;止水采用橡塑复合水封;为解决相互配合才能完成闭门动作;如果在某一开度门叶偏移问题,对闸门埋件进行改造;闸门启石头河水库位于陕西省眉县斜峪关,水库需要增加闸门开度,必须把闸门先行关闭后,闭机更换为QHSY2500k N/1200k N-8.0m液压枢纽主要由拦河坝、溢洪道、泄洪洞、输水洞及重新开启才能达到需要的开度。由于制造、安启闭机,提高了启闭力。坝后电站组成,设计库容1.47亿m3,坝高装误差,闸门出槽后,门叶整体向右偏移,关闭闸门时必须用千斤顶向左顶正后才能入槽。由114m,属大(2)型水利工程。泄洪洞布设于左3改造实施方案于闸门起吊由“启闭机—连接杆—滑槽—平衡岸,深孔塔式进水口,塔内设事故闸门和弧形梁—闸门”组成,导杆与滑槽为钢对钢摩擦,摩工作闸门各一扇。弧形工作闸门孔口尺寸3.1液压启闭机大梁加固擦面锈蚀导致启闭过程中卡阻严重。另外,由5.5m×5m,设计水工程概况石头河水库泄洪洞位于水库左岸,为深孔塔式进水口无压隧洞,进口高程735.000 m,出口高程705.326 m,全长697.45 m,1981年7月建成。主要任务是泄洪和放空水库,设计泄洪流量850 m3/s;进水塔塔顶高程809.100 m,塔内设有一扇5.5×6—70m平面事故检修闸门和一扇5.5×5—70 m弧形工作闸门,工作门启闭设备为双吊点QPQ2×1 000 k N固定卷扬启闭机。枢纽工程是边设计边施工而建成的,受当时设计、加工制造能力、原材料质量等客观因素的限制。金属结构设备加工、安装质量总体水平不高,虽能维持水库的基本运行,但运行中故障较多,安全性、可靠性存在隐患。经水利部水工金属结构质量检测中心对金属结构及机电设备进行安全检测,发现闸门及其埋件焊接质量差,锈蚀严重,启闭设备启门力不足等问题,被水利部大坝安全管理中心鉴定为“三类坝”,列入全国X后一批大型水库除险加固名单,其内容是更换或改造“两洞一道工程概况石头河水库枢纽工程位于陕西省眉县斜峪关,是一项兼防洪、城市供水、农业灌溉、水力发电、水产研究、养殖等多项功能的大(二)型水利枢纽工程,是渭河一X支流石头河干流上的一座大型控制性水利枢纽工程,控制流域面积673km2,总库容1.47亿m3,设计年调节水量2.7亿m3。石头河水库流域面积小,库区坡比大,库容小,形成洪峰历时短,防汛任务艰巨。同时还承担着向西安市、宝鸡市、咸阳市、杨凌示范区、蔡家坡汽车城等关中重要区域的供水任务,已经成为陕西关中地区经济发展的重要水资源。2现状及存在的问题石头河水库是1975年开始边设计边建设而成的项目,受当时设计、原材料供货等客观原因的限制,金属结构的加工、安装质量总体水平不高,虽然能维持水库的基本运行,但运行中故障较多,屡有惊险事件发生,安全性、可靠性存在隐患。2.1泄洪洞金属结构泄洪洞位于大坝左岸,为深孔塔式进水口无压隧洞,是利用导流洞改建而成的。主要任务是分担泄洪和放空水库,设计泄洪流?陕西省石头河工程是以灌溉为主的综合性的水力枢纽,由105米高的土石混合坝,泄流量Q”715。立米/秒的溢洪道、泄洪洞和输水发电洞组成。石头河泄洪洞是继刘家峡水电站泄洪洞、碧口水电站泄洪洞之后修建的国内X三个龙抬头式的泄洪洞。进口为压力孔口,装有5。5 x6。O米“的事故检修门和5。0 x 5.5平米的弧形工作门。弧形门后为明流洞,闸底槛以上的;水头“米,闸底槛至反弧末端的落差盯.247米,总落差93。247米。闸门全开时的X大泄量Q二ax=850立米/秒,X大流速出现于反弧末端几。x=40.6米/秒。鉴于刘家峡电站泄洪洞X一次运行时,在反弧段以后,由于表面的不平整造成了严重气蚀破坏,在石头河泄洪洞工程中必须认真研究以往的经验教训,其中包括气蚀产生的条件,减免气蚀的简易、绷队,X的措施。国内外很多工程的运行实践说明,几个毫米的不平整度将导致严重的气铀脚州屯。.黄尾坝泄洪洞(美国)反弧陕西省石头河水电工程局是陕西省石头河水库管理局下属的具有水利水电工程施工总承包二X、工业与民用建筑施工总承包三X资质的施工企业。企业目前下设5个职能科室,4个工程施工公司,拥有固定资产1 8 0 0多万元,员工7 2人,年施工能力达1亿元以上。自2 0 0 0年以来,企业由年产值不足百万元的施工队,逐步发展成为产值X过5 0 0 0万元的石头河水库管理局水利经济增长的生力军,同时也成为陕西水利建设大军中的一支重要力量。先后建设了西安湟河治理工程、榆林李家梁水库工程、凤翔县白荻沟水库工程、西安团结水库工程等几十项社会工程。其中承担建设的石头河5号住宅楼工程跨入了省X文明工地行列;2 0 0 6年完工的榆林李家梁水库工程获得了陕西水利X高奖“仪祉杯”。自2 0 0 4年以来,石头河水电工程局.陝西省石头河水电工程局是陕西省石头河水库管理局下属的具有水利水电工程施工总承包二X、工业与民用建筑施工总承包三X资质的施工企业。企业目前下设5个职能科室,4个工程施工公司,拥有固定资产1800多万元,员工7 2人,年施工能力达1亿元以上。自2000年以来,企业由年产值不足百万元的施工队,逐步发展成为产值X过5000万元的石头河水库管理局水利经济增长的生力军,同时也成为陕西水利建设大军中的一支重要力量。先后建设了西安湟河治理工程、榆林李家梁水库工程、凤翔县白荻沟水库工程、西安团结水库工程等几十项社会工程。其中承担建设的石头河5号住宅楼工程跨入了省X文明工地行列;2006年完工的榆林李家梁水库工程获得了陕西水利X高奖“仪祉杯”。自2 004年以来,石头河水电工程水工金属结构振动测试是水工金属结构钢闸门安全检测和原型观测的重要组成部分,该测试对分析和研究闸门结构的抗振和抗动载能力起着非常关键的作用,同时,通过对振动测试的结果进行分析研究,可为水工金属结构钢闸门合理选择运行方式、避开激流影响造成的水流脉动高能区、实现安全操作管理等方面提供技术依据。1振动测试的分类1.1动力特性测试水工金属结构钢闸门的动力特性反映闸门的固有特性,动力特性测试也称为模态测试,主要包括闸门结构的自振频率、阻尼系数和振型。闸门的动力特性与闸门的结构形式、结构刚度、材料特性、构造连接有关,而与外载荷无关。闸门的动力特性可采用人工激振法和环境随机振动法进行测试。1.2振动响应测试水工金属结构钢闸门在工作状态下的开启、关闭以及局部开度运行过程中,受流道中水流的作用,闸门的启闭设备、支承、止水装置的作用力与水流的激励等,组成一个动力联合作用的系统。振动响应测试就是对这个系统进行测试和分析,通过加速度传感器和位移传感器采集工程概况新疆沙湾流域溢流坝具有灌溉、发电、供水等综合应用价值,是大型综合利用的水利水电工程,而且其中的电站主要承担调峰、调相、调频任务。新疆沙湾流域溢流坝包括了灌溉、发电工程以及枢纽三大部分,该坝的水电站装机容量为24万k W,引水灌溉6.63万hm2,而且多年的平均发电量为5.04亿k W·h。该水利水电工程水库正常蓄水位为140.00 m,其中死水位为116.00 m。该水利水电工程属于多年调节水库,总库容为17.10亿m3,另外,新疆沙湾流域溢流坝河床为碾压混凝土重力坝,拦河坝全长为5 842 m,其中X大坝高为57 m,其坝长为719 m,并且两岸衔接土坝,土坝的长度为5 123 m。该水利水电工程的溢洪道采取开敞式溢洪坝,共计装设了16扇露顶式弧形钢闸门,其堰顶高程为126.00 m,设置了16个孔口(孔口净宽为16.00m),并且采用液压启闭机负责启闭。2溢流坝的弧形工作闸门泄洪水流流态分析溢流坝的弧形工作闸门泄洪电站概述沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7 km处,为二等大(2)型工程,水库正常蓄水位365 m,相应库容7.70亿m3,总库容9.10亿m3,其中,防洪库容2.04亿m3,调节库容2.87亿m3,属日调节水库;电站装机1 120 MW,多年平均发电量45.52亿k W·h;溢流坝表孔弧形工作闸门于2013年4月投运,共7孔,挡水门高(设计水位)为24 m,孔口净宽为15 m,总水压力为44 455 k N,弧门半径为27 m,操作条件为动水启闭,局部开启,启闭机形式为表孔双缸弧门液压启闭机。2016年11月起,对1—7号溢流坝表孔弧形工作闸门进行了预试工作,检查发现闸门存在不同程度的表面锈蚀,如不及时处理,将会产生极大安全隐患。未处理前闸门锈蚀情况见图1。图1闸门未处理前锈蚀情况图2闸门锈蚀产生原因分析根据DL/T835-2003《水工钢闸门和启闭机安全监测技术规程》中规定,腐蚀评定标准根据腐蚀部位及分布,蚀坑的深度辽河工程局承担了绰勒水利枢纽工程金属结构产品的制造任务。由于工期紧,任务重,能否对标书进行完全承诺,将直接影响中标与否。若按以往的制造方法将无法保质、按期完成,故进行了弧形钢闸门制造技术的改造。主表有:改反弧制造为正弧制造,改普通手工电弧焊为埋弧自动焊与CO2保护焊。新方法不但确保了按期完成制造任务,而且还提高了辽河工程局金属结构产品的制造能力,增强了竞争力。1制造工艺改进的主要过程①向水利部金属结构检测中心权威专家咨询。②参考咨询数据,自行设计组装平台及焊接平台。③产品中标后,立即按闸门设计参数进行了平台的施工及焊接工艺参数的确定。2大型弧形闸门制造工艺的改进与实施2.1大型弧形闸门制造工艺改进方向2.1.1下料方法的改进原制造工艺为手工划线半自动单头切割机下料,改进后的工艺为人工划线,多头半自动切割机下料。多头切割机可以同时进行10条下料线的切割,X小切割宽度160 mm,X大宽度2 000 mm,切割长度可以根据需要确定,.0引言永庆反调节水库位于丰满大坝下游10.3 km处,它是丰满水电站反调节水库,同时满足下游工业及城市生活用水要求的日调节水库。工程所处位置环境X低温度为-35℃,结冰期约150 d。金属结构设备设有8扇弧形工作闸门,启闭机为2×800 kN液压启闭机,每套液压启闭机设一个泵站,共8个泵站。表孔弧形闸门在冬季应具备启、闭闸门调节流量条件,以保证向下游连续均匀的供水,保证工业及城市用水,每日需运行一到两次。由于地处东北寒冷地区,须解决露顶式闸门的冬季操作问题,这个难题处理的好坏,是工程能否成功投入运行的关键。影响闸门冬季正常操作的主要原因是冰冻问题。冬季丰满水库下泄的水,温度相对较高,并且与丰满水库相距不远,永庆库区冬季基本不结冰,对闸门正常操作不存在影响[1]。冰冻问题主要是由于闸门水封与埋件座板局部不可避免的间隙,造成渗水在闸门水封下游侧结冰,使水封与埋件之间冻连在一起,由此增大启闭设备的负荷,闸门启闭时冰冻力会对橡皮水封产生水库工程概况克孜尔水库位于新疆拜城县境内渭干河干流木扎提河与支流克孜河交汇处,是目前塔里木河水系渭干河流域上的一座以灌溉、防洪为主,兼有水力发电等综合效益的大型控制性水利枢纽工程。1992年主体工程竣工并投入蓄水运行;2009年5月实施水库除险加固,2011年8月工程完工。克孜尔水库除险加固工程设计总库容7.25亿立方米,正常高水位1149.6米,相应库容4.28亿立方米,工程规模为一等大(Ⅰ)型,由主坝、副坝、泄洪排砂涵洞、溢洪道和发电引水涵洞等水工建筑物组成,主、副坝型为粘土心墙砂砾壳坝,X大坝高47.6米;大坝设计洪水标准为500年一遇,洪峰流量7214立方米/秒;校核洪水标准为5000年一遇,洪峰流量为11156立方米/秒[1]。二、泄洪排砂涵洞构造及闸门特性泄洪排砂涵洞位于副坝桩号0+350处,与副坝轴线成60°交角穿过坝基,涵洞由引渠、进水塔、涵洞、出口消力池等组成。涵洞进口为短管型压力进水口,底高程1117.0.1基本情况克孜尔水库位于渭干河干流木扎提河与克孜尔河的交汇处,坝址西距拜城约60km,东距库车约70km,是塔里木河水系渭干河流域上一座以防洪、灌溉为主,兼顾发电和水产养殖旅游开发等综合效益为一体的大型水利枢纽工程。水库总库容为7.25亿m3,水库下游为库车、新和、沙雅3县,现有灌溉面积26.67多万hm2,是自治区主要粮棉产地之一。1.2水土保持概况除险加固工程水土保持主要建设内容为土地平整、绿化及施工期临时措施,主要针对除险加固工程扰动地表的水土流失防治。工程水土保持方案实施后,新增绿化措施面积为6.05hm2,水土保持措施防治面积26.6hm2,使除险加固工程区域相应扰动土地整治率可达到96%、水土流失总治理度达到83%、拦渣率可达到95%、土壤流失控制比0.8、植被恢复系数达到94%、林草植被覆盖率达22%。2综合治理措施2.1砂石料场区水土保持措施2.1.1工程措施料场开采时先剥离无用层作为临时弃渣集中堆放在概述克孜尔水库地处渭干河流域,是该流域唯一一座大型控制性水利枢纽工程,工程任务以灌溉、防洪为主,兼顾发电的综合性利用水库。流域处于中纬度大陆深处,远离海洋,四周环山,属于大陆性温带干燥气候,多年平均年降水量104 mm,多年平均蒸发量2 353.6 mm。多年平均入库流量83.1 m3/s,年径流量为26.2×108m3,径流年际变化不大,入库径流年内分配不均匀,年内变化大。水库控制下游库车、沙雅、新和三县灌区,目前灌溉面积为25.533×104hm2,比设计灌溉面积21.333×104hm2多4.2×104hm2。随着灌区面积逐年扩大,且灌区作物种植结构以棉花为主,季节性缺水和阶段性用水存在矛盾,严重影响农业生产用水,经常发生春季和秋季持续性干旱。如何合理发挥水库X大效益,解决因枯水期造成的干旱缺水,满足灌区农业用水需求,X利用水库抗旱调节功能,成为目前水库所面临的显著问题。克孜尔水库作为渭干河流域唯一的一座大型水利枢纽工水文特征克孜尔水库以上由干流木扎提河、卡普斯浪河、台勒维丘克河、卡拉苏河和克孜尔河汇流,以下称为渭干河。属于塔里木河水系,处于新疆天山南麓中段,全长约452km,流域面积72420km2。年径流量为26.2×108m3,径流年际变化不大,入库径流年内分配不均匀,年内变化大。洪水出现在5月~8月。一般由融雪洪水、暴雨洪水及雨雪混合洪水组成。降雨分布特征:天山山区降水比较丰富和稳定,平原降水少。降水量的地理分部是自北向南、从西向东递减,北部高山降水量在600mm以上,中、低山地带150 mm左右,盆地100 mm左右。1.2水情自动测报系统现状及存在的问题克孜尔水库水情自动测报系统于2000年6月主汛期前投入运行,至今已运行10年,大大改善了克孜尔水库洪水调度水平低、手段落后、设施差的局面。做到了实时自动采集水、雨情信息;及时准确地做出了洪水预报;迅速可靠地提出了洪水调度方案。充分发挥了克孜尔水库的防洪效益,保证了水库下水库可持续性发展是水利工程建设中极为重要的研究方向,对水库运行有非常重大的意义。本论文针对辽宁省观音阁水库各个方面的安全鉴定进行分析。对水库大坝工程质量、水库管理、防洪标准、结构安全、大坝渗流安全、抗震安全、金属结构安全等方面进行复核、分析和评价。通过研究认为:水库大坝结构安全等X为AX,大坝渗流安全等X为AX,金属结构安全为BX,工程质量良好,因此将观音阁水库大坝评定为一类坝。X后,对观音阁水库存在的问题提出了合理化建议,作为水库制定未来发展目标和计划的依据,进一步促进水库的可持续发展水库位于本溪满族自治县县城以东,水库库区水面有62平方公里,X大库容量21.68亿立方米,控制流域面积为2795平方公里。观音阁水库是一座以防洪、供水为主,兼有灌溉、发电、养鱼等综合利用的大型水利枢纽工程。每年可为鞍山、本溪和辽阳提供工业用水7.9亿立方米,为农业提供3.8亿立方米用水。一、观音阁水库水质现状多年来,本溪满族自治县环境监测站对水库的水质一直进行每月一次的例行跟踪监测。设置监测断面三个:1#南甸,2#刘家哨,3#赛梨寨。本文选取溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、氨氮、挥发酚、总磷、总氮、石油类8项水质指标,2015年水质监测结果见表1表1观音阁水库2015年水质监测结果表单位:mg/L以上监测结果表明,8项主要指标因子中,溶解氧含量均在8.0以上,≥6。只有总氮X过标准的1.56倍,监测数据表明,观音阁水库的水质良好,但尚存在一定的污染隐患。二、2011-2015年观音阁水库水质变化情况从2011年至2015工程概况辽宁省观音阁水库位于太子河干流本溪市上游40km，控制流域面积2795km2，总库容21．68亿m3，是一座以防洪、城市及工业供水为主，兼顾灌溉、发电、养鱼等效益的大型综合利用水利工程。枢纽工程由溢流坝、挡水坝、电站和底孔组成。拦河大坝为碾压砼（RCD）重力坝，X大坝高82m，坝长1040m，顶宽10m。坝体及电站砼总量为178万m3，其中RCD砼量为96．6万m3，占坝体砼总量的54．2％。观音阁水库是“八五”期间辽宁省和水利部的重点工程，是辽宁省中部经济区防洪和供水的基础性设施。太子河流域内工业城市集中，有本溪、辽阳、鞍山和营口四座大中型城市，农业生产及交通十分发达，是辽宁省重要的工业基地和商品粮产区。流域内水资源贫乏，工农业及人民生活用水量大，水资源的供需矛盾日益突出。同时该流域防洪能力很低，本溪和辽阳两市防洪标准仅50～100年一遇，两岸200多万亩农田的防洪标准仅有5年一遇，工农业生产和人民生命财产面临着洪水观音阁水库输水工程位于太子河干流上,是将到本溪市的大(2)型Ⅱ等工程,是观音阁水库与大伙已建的观音阁水库水经过输水隧洞及管线自流输入房水库输水工程的配套工程,输水工程供水范围为本溪市城区(除南芬区)及本溪新城(沈本工业走廊)1.82亿m3的前提下,水库2020年可供水量4.11亿m3;规划区域,共5个主要用水户。观音阁水库死水位2030年水平年水库X大可供水量4.24亿m3,水库净调207.7m,相应库容0.348亿m3;正常蓄水位255.2m,相节水量7.17亿m3,损失0.06亿m3,弃水2.31亿m3。调节应库容14.20亿m3;防洪限制水位与正常蓄水位相同,系数71.3%。为255.2m,相应库容14.20亿m3。1.4可供水量与初步设计成果对比分析1观音阁水库可供水量水库现状的供水量7.17亿m3比原初步设计成果9.47亿m3少2.30亿m3。这是由于本次1956~2000年水1.1设计水平年2020,2030年入库水工程概况旁多水利枢纽工程地处拉萨河流域中游,坝址位于西藏自治区林周县旁多乡下游1.5 km,距拉萨市直线距离63 km,扼拉萨河干流─热振藏布和乌鲁龙曲、扒曲两条支流的汇合口,是拉萨河流域的骨干性控制工程,也是拉萨河干流水电梯X开发的X水库。总装机容量160 MW,4台机组,单机容量为40 MW。旁多水利枢纽工程金属结构设计,由引水发电系统(包括电站进水口及尾水)、泄洪系统(包括泄洪洞进口、导流兼泄洪洞进口和出口)、输水系统等三部分组成。2泄洪洞进口金属结构设备布置泄洪洞共一条,采用无压洞型式,进口处设有实用堰。在堰上布置检修闸门和工作闸门各一道。工作闸门挡正常蓄水位4 095.00 m,有控泄要求。工作闸门门型选择:挡水设备有平面工作闸门和弧形工作闸门两种型式,根据泄洪要求,该闸门有局部开启的要求。弧形闸门因没有门槽,水流条件较平面闸门要好,在布置上,弧形闸门所需闸墩较平面闸门所需闸墩略长,但可以取消闸墩上部混凝土排架结构该工程进入全面建该阶段.一”一目解口.口.，一一一竺，少，一一一~’-西藏是我国水资源X丰富的省份之一，也是我国乃至南亚、东南亚地区的重要江河源和生态源，是我国重要的淡水资源储备基地。虽然雪域高原奔涌着千川万水，但是，受特殊地理环境影响，西藏水资源分布不均，开发利用难度大;由于缺少骨干工程，干旱、洪涝灾害难以X控制，防灾减灾能力不足;民生水利建设滞后，水利仍是制约西藏经济社会可持续发展的主要瓶颈之一。2009年7月15日，西藏历史上规模X大、投资X多的控制性水利枢纽工程—旁多水利枢纽工程正式开工建设。规划》确定的118项重点骨干工程之一，旁多水利枢纽工程以灌溉、发电为主，兼顾防洪和供水。—灌溉效益拉萨河流域现有耕地面积5.2万公顷，其中90%以上分布在拉萨河中下游、旁多以下地区的干流两岸及支流墨竹玛曲、澎波曲、堆龙曲等2013年12月10日11时50分,随着机组启动纽按下,被誉为“西藏三峡”的旁多水利枢钮工程X台机组正式投产发电,这标志着旁多水利枢纽工程自此开始发挥发电效益。旁多水利枢纽工程,地质条件极其复杂,是国内水利专家公认的极具挑战性的一项水利工程。目前,该工程已经创造了防渗墙世界X深、高海拔地区库容X大、高海拔地区单机容量X大、高海拔地区输水隧洞X长等多项之X,是X在西部大开发10周年之际确定的23个开工项目之一,是西藏和平解放以来投资规模X大的水利枢纽工程。该工程总投资达45.69亿元,是一座以灌溉、发电为主,兼顾防洪和供水的大型水利枢纽工程。该工程于2009年7月15日开工建设,预计2014年6月4台机组全部投产发电工程施工概述云南小湾水利枢纽工程主坝为双曲拱坝,坝高295米,整个拱坝从坝趾到坝顶共设置有2个导流底孔、3个导流中孔、2个放空底孔、6个泄洪中孔以及5个泄洪表孔起导流和泄洪功用。导流中、底孔和放空底孔弧形工作闸门结构与后续安装的弧形工作闸门结构相同,均是由铰轴、支臂、门叶以及门槽组成,但由于小湾工程具有高水头的特征,在止水装置设置方面有异于其他弧形工作闸门,即安装在门体部位的常规止水和安装在门槽部位的伸缩式充压水封止水;常规止水,即安装在门体部分的“P”型顶止水和侧止水以及“刀”型底止水;可伸缩式充压水封,即安装在门槽侧水封座凹槽内的“山”型水封。前者利用常规止水橡皮和门槽止水面的预压缩量来完成止水,后者则利用镶嵌在门槽内的伸缩式水封通过水头高度和空压机补压与弧门面板间形成压缩量来完成止水作用。本文就导流中、底孔及放空底孔充压水封安装及调试工序及其过程中出现的问题进行汇总,给后续充压水封安装施工提供切实可行的理论依工程概况新疆沙湾流域溢流坝具有灌溉、发电、供水等综合应用价值,是大型综合利用的水利水电工程,而且其中的电站主要承担调峰、调相、调频任务。新疆沙湾流域溢流坝包括了灌溉、发电工程以及枢纽三大部分,该坝的水电站装机容量为24万k W,引水灌溉6.63万hm2,而且多年的平均发电量为5.04亿k W·h。该水利水电工程水库正常蓄水位为140.00 m,其中死水位为116.00 m。该水利水电工程属于多年调节水库,总库容为17.10亿m3,另外,新疆沙湾流域溢流坝河床为碾压混凝土重力坝,拦河坝全长为5 842 m,其中X大坝高为57 m,其坝长为719 m,并且两岸衔接土坝,土坝的长度为5 123 m。该水利水电工程的溢洪道采取开敞式溢洪坝,共计装设了16扇露顶式弧形钢闸门,其堰顶高程为126.00 m,设置了16个孔口(孔口净宽为16.00m),并且采用液压启闭机负责启闭。2溢流坝的弧形工作闸门泄洪水流流态分析溢流坝的弧形工作闸门泄洪电站概述沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7 km处,为二等大(2)型工程,水库正常蓄水位365 m,相应库容7.70亿m3,总库容9.10亿m3,其中,防洪库容2.04亿m3,调节库容2.87亿m3,属日调节水库;电站装机1 120 MW,多年平均发电量45.52亿k W·h;溢流坝表孔弧形工作闸门于2013年4月投运,共7孔,挡水门高(设计水位)为24 m,孔口净宽为15 m,总水压力为44 455 k N,弧门半径为27 m,操作条件为动水启闭,局部开启,启闭机形式为表孔双缸弧门液压启闭机。2016年11月起,对1—7号溢流坝表孔弧形工作闸门进行了预试工作,检查发现闸门存在不同程度的表面锈蚀,如不及时处理,将会产生极大安全隐患。未处理前闸门锈蚀情况见图1。图1闸门未处理前锈蚀情况图2闸门锈蚀产生原因分析根据DL/T835-2003《水工钢闸门和启闭机安全监测技术规程》中规定,腐蚀评定标准根据腐蚀部位及分布,蚀坑的深度引言永庆反调节水库位于丰满大坝下游10.3 km处,它是丰满水电站反调节水库,同时满足下游工业及城市生活用水要求的日调节水库。工程所处位置环境X低温度为-35℃,结冰期约150 d。金属结构设备设有8扇弧形工作闸门,启闭机为2×800 kN液压启闭机,每套液压启闭机设一个泵站,共8个泵站。表孔弧形闸门在冬季应具备启、闭闸门调节流量条件,以保证向下游连续均匀的供水,保证工业及城市用水,每日需运行一到两次。由于地处东北寒冷地区,须解决露顶式闸门的冬季操作问题,这个难题处理的好坏,是工程能否成功投入运行的关键。影响闸门冬季正常操作的主要原因是冰冻问题。冬季丰满水库下泄的水,温度相对较高,并且与丰满水库相距不远,永庆库区冬季基本不结冰,对闸门正常操作不存在影响[1]。冰冻问题主要是由于闸门水封与埋件座板局部不可避免的间隙,造成渗水在闸门水封下游侧结冰,使水封与埋件之间冻连在一起,由此增大启闭设备的负荷,闸门启闭时冰冻力会对橡皮水封产生 概述东风水电站位于贵州省清镇市与黔西县交界的乌江鸭池河河段上,电站总装机容量3×170ＭＷ。电站枢纽由大坝、左岸泄洪洞、左岸溢洪道、右岸地下厂房组成。拦河大坝采用双曲率抛物线拱坝,坝高1623ｍ。电站X大下泄流量约12400ｍ3/ｓ,为此,泄洪系统设置岸边溢洪道及泄洪洞、坝身3个表孔和3个中孔共同承担宣泄洪水的任务。溢洪道孔口尺寸15ｍ×20ｍ,泄洪洞孔口尺寸12ｍ×20ｍ,表孔孔口尺寸11ｍ×71ｍ,左、右中孔孔口尺寸5ｍ×6ｍ及中中孔孔口尺寸35ｍ×35ｍ。中孔弧形工作闸门是东风水电站设计水头X高的泄水闸门,门型选定为直支臂、圆柱铰弧形工作闸门,设计水头80ｍ。2 弧形工作闸门的总体布置中孔弧形工作闸门担负着水库泄洪及排砂的重要任务,根据其设计参数,经过对前苏联、欧美、日本等国文献资料的分析研究和国内高水头弧形工作闸门的运行经验,认为东风中孔弧门采取传统的无门槽体型及常规的止水型式很难满足闸门的运行要求,尤其是闸门的止水闸门启闭力可靠度分析模式 影响弧形闸门启闭力的因素较多,主要有闸门自重G,转动铰的摩擦力T,d,闸门止水的摩阻力‘r二.,以及侧水封预压缩引起的摩阻力T奋.。当启闭力能克服这些力的影响,闸门就能顺利开启和关闭。以F。表示启门力,以F,表示闭门力,如果 F。凡::T:‘r。十T二:r:十T石厂:+Gr:(l)闸门能顺利开启,如果 F。凡:P,‘了,dr。十P,.了,.r: 十P石.了石r:(8)闸门能顺利关闭;如果 F,R:十Gr:T:dr。+T:.r: +T盛:r工+Gr:)·(11)式中,Pr()表示括号内事件发生的概率。相应,由于启门力不足,闸门不能顺利开启的风T,.二P.,了,.(5) 本文计算得到了成都勘测设计院肖富仁、程志华、曾书实同志的帮助,谨此致谢。闸门在启闭过程中或局部开启的情况下工作时,水处于流动状态而产生动水压力作用在闸门上。因影响动水压力的因素较多,而且动水压力的作用机理尚不完全清楚,要定量计算比较困难。目前,在进行弧形闸门启闭力的计算时,对于水头不高且不经常局部开启的弧门,一般只是近似采用静水压力的计算结果来代替动水压力的作用。对于需要动水中启闭的高水头弧形闸门,考虑到启闭过程中水流条件的复杂性,作用在闸门上的动水压力一般通过模型试验的方法获得,但通过模型试验测得作用在闸门上的动水压力所需的代价较大,因此采用数值计算的方法得到作用在闸门上的水压力,进而求解出在动水压力作用下弧形闸门的启闭力是很有必要的。目前,模拟自由水面的常用方法主要有高度函数法(HOF)、标记网格法(MAC)[1]和体积率法(VOF)[2]。HOF法计算简单,但水深须是单指函数,水面线不能重叠;MAC法将欧拉法和拉格朗日法有机结合起来,采用跟踪液体质点运动的方法,能X模拟出自由水面水流流态的变.闸门形式:双主梁潜水式平面滑动钢闸门孔口尺寸:(宽×高)1.5×1.5米;闸门尺寸:(宽×高)1.7×1.6米;平均设计水头:12.0米(下涵管),6.5(上涵管),3.35(沙毛坑涵管);平均校核水头:13.0米(下涵管),7.5(上涵管),4.35(沙毛坑涵管);钢结构主材料:A3钢;止水材料:不锈钢。2闸门结构形式及布置闸门的荷载跨度为两侧止水的间距:1.60米,闸门计算跨度:1.60米,为方便于制造和维护,主梁采用型梁。总水压力:平均水压力强度:3主梁的布置及梁格的布置和型式(图1,表1、2)4面板厚度验算考虑2mm的腐蚀,选取12mm厚合乎要求。5主梁验算仅对下主梁进行验算,,,选取I18,Wx=185cm3能满足强度要求。,故刚度也能满足要求。6闸门启闭力及吊座计算6.1闭门力计算Fw=nT(TZd+TZs)-nGG+Pt式中:nT———摩擦阻力安全系数,取nT=1.2;nG———计算闭门力用的闸门自重修正系数,一般船闸输水阀门是控制船闸运行X重要的设备之一,常年在非恒定流作用下频繁启闭,其工作环境恶劣,条件复杂。对船闸输水阀门的研究,一个关键问题是阀门的空化特性及预防和改善措施,另一个重要问题则是阀门的启闭力及其脉动幅值。前者关系到输水阀门能否正常运行,而后者不仅关系到阀门启闭机的容量和门体结构,而且涉及阀门运行的可靠性和灵活性。在大量分析研究前人有关船闸主要门型—反向弧形门启闭力(净动水启闭力)试验成果的基础上,建立了大比尺的输水阀门物理模型(依托银盘船闸),通过恒定流和非恒定流试验,对作用在阀门上的水流结构形态进行了详细的观察和分析,认为阀门的净动水启闭力构成可以分为两大部分,即廊道水流对门体的作用力和门井下降或上升水流的作用力,并通过理论分析得到了由这两部分作用力构成的净动水启闭力计算公式,与试验结果吻合较好,同时还对影响阀门净动水启闭力的各种因素及其变化规律进行了进一步探讨,并指出了需深入研究的方向。研究选取的反向弧形阀门是高水头通径越大的阀门,例如高压截止阀、楔式闸阀、井口阀等阀门启闭力矩过大,一直是影响阀门性能的主要参数。为此,如何降低阀门启闭力矩,就成为各阀门生产厂家都需要着重解决的问题。如改进密封盘根与阀杆接触面的密封角度及改变密封盘根材料,以及在阀杆与手轮连接处增加撞击轮装置等,但是根据实际使用情况来看,启闭力矩变化不很明显,效果不很好。如增加一组差动装置,通过差动活塞控制阀门各内腔的压差,从而带动闸板向上或向下运动,虽然效果好,但是加工难度大,对零件加工精度要求高,不易于加工,并且成本增加。 通过对阀门结构上进行反复研究,我们将阀杆由原来的单阀杆变为双阀杆,在生产实践中证明效果很好,既省工省时又能使加工工序简单,使阀门更具可操作性。2结构及对比分析2.1两种结构2.1.1单阀杆结构图 阀杆螺母 单阀杆结构是由阀杆、密封压套、阀杆螺母、压盖及密封盘根组成。工作原理是:阀杆螺母旋转,带动阀杆上下运动。密封盘根通过密封压套压紧,使其包紧阀杆概述澄碧河水库溢洪道位于大坝右岸西北约7 km的山坳内，为开敞式实用堰，属IX建筑物。溢洪道于1966年完成土建工程施工，1970年完成闸门及启闭机安装，堰顶高程176.oon、，设有4孔12 m x 9.3m(宽x高)的弧形钢闸门，设计水头gm，由4台固定式2 x 50t油压卷扬式启闭机控制，堰下游设有三X消力池，设计泄洪流量为3 210 mVs。由于溢洪道闸门控制系统部分设备陈旧老化已X过使用年限，2007年l月，澄碧河水库管理局委托武汉立方科技有限公司和榆次液压有限公司武汉分公司对相应控制部分进行改造，在对原有的液压系统和配电进行改造的同时，新建闸门自动监控系统。2007年6月巧日完成液压系统和控制系统设备的安装和调试，并通过了控制系统分部工程的验收。为了在汛前对改造后的启闭设备进行理论启闭力检测，根据《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》(DuT 835一2003)要求和《闸门与启闭设备》之露顶式弧形闸门启闭力计算公式峡口水利枢纽由混凝土双曲拱坝、发电引水建筑物、地面式厂房和变电站等组成。泄水系统包括坝顶3个溢流表孔和2个坝体泄洪中孔,其金属结构设备主要包括:溢洪道3扇表孔弧形工作闸门及3台QH-LY-2×1 250 k N液压启闭机;泄洪中孔2扇弧形工作闸门和2扇平面事故检修闸门,泄洪中孔弧门2台QHSY-2000/400 k N液压启闭机,泄洪中孔事故检修门2台QP-3 200 k N固定卷扬式启闭机。泄水系统的闸门及启闭设备主要承担水库的正常蓄水、安全泄洪等控制任务,以确保电站安全运行。1溢流表孔弧形工作闸门及启闭机坝顶溢流的3个表孔,每孔均设有弧形工作闸门,其孔口尺寸(b×h)为13 m×11 m,底槛高程253.557 m,设计挡水水头10.569 m,支铰中心高程260.057 m,弧形门面板半径R=11 m;闸门均为双主横梁直支臂框架结构,支铰轴承采用自润滑球面滑动轴承。该门门叶、支臂等部件在工厂制造,整体在拼装合格后,分为高度1工程概况扬旗山水利枢纽工程位于内蒙古自治区呼伦贝尔扎兰屯市境内,嫩江支流雅鲁河左岸一X支流卧牛河下游,坝址距扎兰屯市城区11 km。该工程是《雅鲁河流域规划》确定开发的X一期工程,是内蒙古水利发展“十五”计划的16个重点水利工程项目之一。工程任务是以工业供水为主,兼顾防洪、灌溉等综合利用的中型水库。设计建成后,不但满足城区到2040年的工业用水需求,还将具备为2 000万hm2灌区年补水448.9万m3的能力,能够切实保护24.64万人、2.044万hm2耕地和滨洲铁路等重要基础设施安全,X缓解下游区域的人畜饮水等问题,并提高雅鲁河市区段堤防标准到70年一遇。尤其是在当前产业要素流动加快、产业结构调整深化的形势下,这一工程建设对于放大区域资源组合X势,加快推进扎兰屯市乃至呼伦贝尔市的经济社会发展都具有极其重要和十分迫切的现实意义。工程等别为Ⅲ等,主要建筑物有沥青混凝土堆石坝、溢洪道、供水工程X部,设计总工期为2年。工程概况广东省丰顺县韩江东山水利枢纽是以发电为主、结合航运等综合利用的水利枢纽工程。坝址位于丰顺县留隍镇的韩江干流河段,为韩江干流梯X规划的4个梯X中的倒数X2个梯X。该工程正常蓄水位为25.50m,相应库容为1.16亿m3,装机为7.5万kW,机组为灯泡贯流式机组,年发电量为3.117 2亿kWh。枢纽建筑物主要由河床式厂房、船闸及泄洪闸坝段组成,工程等X为I等大(1)型。金属结构设备包括拦河闸、电站、船闸3部分,本文将介绍拦河闸的闸门设计。工程枢纽布置见图1。图1枢纽平面布置简图示意(单位:m)2拦河闸的布置方案与设计拦河闸位于河床中间,作为主要泄洪建筑物,其任务是挡水、过流和泄洪。闸孔净宽为14m,共19孔,正常蓄水位为25.5m,设计洪水位为30.85m,校核洪水位为32.45m,底坎高程为15.5m,检修平台高程为34.3m。按照规范要求,每孔设置1道工作闸门和1道事故检修门。闸门及启闭机布置见图2。工程简介可以实现从下游到上游递增的坝料,从而确保水利枢纽蓄水后,坝体的某水利枢纽工程,控制流域面积约为6375km2。工程建设的目的是以变形协调统一,避免对面板造成较大的变形影响,引发面板以及止水系灌溉和防洪为主,同时兼顾发电。该水利枢纽工程为Ⅱ等工程,设计大坝统出现破坏的情况。抵御100年一遇的洪水。为了提升水利工程的安全性能和抗洪效果,采(3)在设计过程中,应结合枢纽工程的开挖料的质量和数量情况,对用混凝土面板堆石坝作为拦河坝,X大坝高为124.5m,坝顶长度为坝体的材料进行分析,从而充分利用现场的开挖料资源,降低资源的消489m。耗,节约工程的建设成本。2坝体结构设计2.3混凝土面板设计作为主要的防渗设施,混凝土面板的厚度主要根据工程现场的施2.1坝体体型设计工、结构和耐久度等要求来确定,本工程结合以上因素,采用的混凝土面在对混凝土面板堆石坝进行设计过程中,结合工程所在区域的地质板顶部厚度为特点,在满足工程建设需要的同时.引言2水利枢纽发电厂房布置设计的原则水利枢纽发电厂房是一种在生产工艺设计方面和操作技2.1主厂房及主厂房尾水渠位置术层面上具有较高要求的工业厂房。它之所以与普通的民用(1)主厂房的位置,对于坝后式厂房应尽量靠近拦河坝,对建筑不同,就是因为它的设计会对其整体的布局结构、空间构于引水式厂房应尽量靠近前地或调压室,如此可以减少投资,造以及施工工艺的流程和难易程度直接挂钩。所以,必须重视降低水锤的压力,以及改善机组整体的运行条件;主厂房应建对水利枢纽发电的厂房设计。在条件良好的地基上,且考虑外部交通环境,确保在施工时可1水利枢纽发电厂房的结构以不受外部干扰。(2)为防止下游水位的波动对机组运行产生1.1上部结构干扰,主厂房的尾水渠应远离泄洪洞的出口,而且要使尾水和以水轮发电机的上机架所在的楼板面为界,以上为上部河道中的水顺利的对接,如此能保证河道不会淤积泥沙,此结构。水利枢纽发电厂房的上部结构包括屋顶、排架柱、吊车外,为了降低工程耗费和引言缺乏完善的管理制度受社会发展趋势的影响,当前在水利枢纽运行管理问题水资源污染严峻实施水利枢纽运行管理时还存在一水土流失些问题,直接影响水利工程实施效水库周边环境质量变差果,对于我国现有水资源循环利用表1水利枢纽运行管理常见问题水平也有很大的影响。这就需要按照规定的程序开展水利枢纽运行管还会导致水利工程在实施过程中出场地质条件相对复杂,在开展水利理,同时构建合理的管理机制。在实现问题的可能性大大提升,直接影响工程时经常出现水土流失现象,影现水利枢纽运行信息化、科学化管理我国水利行业发展水平。响水利枢纽管理效果。不仅如此,因的同时,为水利工程顺利开展奠定坚2.2水资源污染过于严峻为水利工程而出现的水土流失现象实基础。众所周知,在工业生产和人们日还会导致当地生态环境变差。影响常生活中会产生诸多废水,如果没有各项作物种植效果,这对于水利枢2.水利枢纽运行管理问题按照规定的程序进行废水处理,直纽工程实施效果和当地农业发展水为保证水高水头冲压式止水弧形闸门安装技术难点分析高水头冲压式止水弧形工作闸门与常规弧形闸门在止水型式上不同,常规弧形闸门只采用一套活动水封止水,而高水头冲压式止水弧门采用“活动水封+固定充压水封”两套水封止水,固定水封安装在门槽上,采用液压控制,止水效果好。由于固定水封座与弧门面板的间隙为5 mm,固定水封外侧压板与弧门面板的间隙为1.5 mm,弧形闸门要控制外侧水封压板与弧门面板的间隙为1.5 mm,且必须保持间隙均匀,制造、安装难度大,技术措施复杂。2高水头冲压式止水弧形闸门安装高水头冲压式止水弧形闸门采用先拼装弧门、再利用门槽配门叶的方式安装,所以闸门及门槽埋件的吊装次序、调整步骤、装配程序、充压系统压力试验等工序均有序控制,准确衔接。门槽埋件及闸门的吊装方式及程序[1],分为5个方面:泄洪底孔弧形闸门及埋件单件X小重量均较大,缆机吊装,X过30t构件采用两台缆机双机台吊。当闸门支承大梁预应力锚栓张拉完成、门槽内所有土建施工完成.概述构皮滩水电站泄洪中孔共7孔,孔口尺寸7.24 m×6 m(宽×高)。1,3,5,7号为平底坎,底坎高程549.50 m。为满足消能要求,4号和2,6号孔在尾端分别上挑10°和25°。泄洪中孔出口设弧形工作门,设计水位630.00 m,设计水头80.50 m。一般在高水头电站中,80 mX设计水头处于临界范围,既有采用常规止水的,也有采用充压伸缩式水封的。根据近10 a来国内弧形工作闸门水封的研究和实际运用情况,充压伸缩式水封具有良好的止水效果,使用这种水封逐渐成为一种趋势。考虑到构皮滩水电站泄洪中孔出口具备采用充压伸缩式水封的突扩突跌条件,故采用了充压伸缩式水封(见图1)作为主止水。2充压伸缩式水封结构研究2.1主要研究内容充压止水的基本原理是止水橡皮在背压P1作用下克服库压P2外伸至弧门面板并形成3~5 mm的压缩量而止水。根据对已建工程采用充压伸缩式水封的工作状况调研,确定充压伸缩式水封研究的主要内容如下:(1)水封背近年来,我国船闸建设呈现日益大型化、高水头发展趋势,建成一批具有代表性的高水头船闸,如葛洲坝、水口、五强溪、三峡、银盘等,其中三峡双线连续五X船闸,总水头达113 m,中间X水头45.2 m,其规模与技术难度均达到世界X高水平。阀门是船闸输水系统的核心,高水头船闸普遍采用启闭性能较X的反弧门型式,由于运转频繁,且处于非恒定流复杂流场中,工作条件十分恶劣。止水是阀门上的重要部件,船闸运行一段时间后常出现阀门静止挡水状态时强烈自激振动现象[1],即由阀门止水损坏漏水引起。阀门止水包括底止水、侧止水和顶止水,底止水自水口、三峡成功采用钢止水后一直沿用,效果很好;侧止水一般采用“?型”橡皮止水,基本表现为正常的摩擦损耗;反弧门顶止水主要有“P型”和“半圆头型”两种橡皮止水型式,工程实践表明,顶止水是输水阀门X容易损坏的部件,主要表现为撕裂、剪断、磨损、翻卷等破坏形式。葛洲坝[2]、三峡船闸反弧门顶止水频频损坏,对船闸运行安全及效率带来较引言水库是我国防洪体系与水利基础设施的重要组成部分,在水利建设中占有重要的地位,它在改善环境、发电、供水、灌溉以及防洪等方面发挥了重大的作用。水库弧形闸门的两道止水是,X一道止水装置安装在了弧形闸门的上方,而且X二道止水装置则是安装在了顶楣止水座板的下方。关闸之后的两道止水就可以互相扣合,可以很好地制止水两端漏水的情况。由于弧门存在着一些误差以及上部面板制作工艺的限制,确保两道止水受到同步的压力是很困难的,而且也不可能有两个完全一样的两道止水的橡胶压缩量,在冬天,由于温度过低,在两止水之间就会存在冰,由于冰压力的存在,可以使闸门对顶止水的压力降低,密封就不好,就会造成止水不严密,也就会有漏水现象发生。1弧形闸门的止水设计弧形闸门的止水可以分为侧止水、底止水以及顶止水,并且顶止水还可以分为顶外止水以及顶内止水。X一个就是按着闸门结构尺寸以及原来的止水方式进行仔细地研究,并且对漏的水原因存在进行详细地分析,大部分都是由于止水方式出现随深孔弧形闸门孔口尺寸的加大及设计水头的增高,对止水的要求也不断提高。为了解决止水问题,近年来国内外有些工程已经采用偏心铰弧形闸门和变形止水(也称伸缩止水)。但至今尚未见到变形止水的完整计算方法。笔者根据变形止水的形状提出了计算变形和弹性反力的方法,并做了例题。计算公式虽是近似的,但有助于设计者作出判断。 由于变形止水型式很多,本文以图1型式为代表,进行研究。厂了、、①止水橡皮②压板⑧槽形底座图1几何可变体变形止水一、变形计算(一)闸门处于开启状态 这时无外水压力,水封仅受压力腔内的水压力作用,而且随着压力腔内压力升高,橡皮开始变形。橡皮的变形由二部分组成: 1.几何形状改变产生的变形(彳,l·)。向压力腔充水时,止水橡皮由形状I变为形状l(见图1),据试验约川10米水柱压力即可完成这一变形,变形量Jh。一AA工。 2.橡皮产生的拉伸变形(J八:)。当橡皮变为形状l后,继续升高压力腔内的水压力,水封橡皮的两肢被拉长(见图2),水引言泽城西安水电站位于山西省晋中市左权县境内,枢纽大坝为我省X座混凝土面板堆石坝,X大坝高46.8 m。该工程属中型Ⅲ等,是一个以发电为主兼顾防洪、养殖等综合利用,并为下游梯X水电站调节发电用水的水电枢纽工程。枢纽主要建筑物由混凝土面板堆石坝、右岸溢洪道、右岸导流泄洪洞、左岸引水发电洞和左岸发电站组成。面板是混凝土面板堆石坝安全稳定的重要部位,面板的分缝分块,多为纵向条块分缝,每个条块从趾板直至坝顶,纵向分缝便于滑模施工,但止水铜片安装施工比较困难,传统的施工方法是铜止水每2 m一段,气焊焊接,每条纵缝铜止水安装焊缝多,而且在坝体上游坡面作业,不仅操作难度大,焊接质量也不易保证,此外,传统的施工工艺平整度差,材料和人工消耗量大。在泽城西安水电站大坝面板施工过程中,我们自行设计制作了一套铜片止水加工模具,结构简单,操作方便,质量精度可靠,具有体积小、重量轻、结构简单、成本低廉、运输方便等特点。实现了铜片止水的连续加工,在施工现场.工程概况尼尔基水利枢纽工程是以防洪及工农业供水为主,结合发电、兼顾航运及改善水环境质量,是X十五计划批准修建的大型水利工程项目。该工程由主坝、左右副坝、左右岸灌溉洞、溢洪道、水电站厂房等建筑物组成。溢洪道共设11个溢流表孔,每孔设1扇12×19-18.65m弧形工作闸门及1台2×2000kN液压启闭机,11台启闭机由1台计算机远方操作启闭。2弧形工作闸门埋件安装弧形工作闸门埋件安装主要内容包括底槛、侧轨、支铰埋板的安装,每孔安装工程量为14.62t。安装均采用全站仪放线,安装线架调整的方法。埋件安装流程见图1。图1埋件安装流程弧形门底槛安装与平板闸门底坎安装之不同点是必须检查底坎中心至支铰中心的半径R值。侧轨安装以孔口中心线的永久控制点为基准,在门槽两侧分别作对孔口中心线控制点、在闸墩侧壁上作支铰中心控制点、作半径R参考点。将侧轨逐件吊装至门槽,依据半径R参考点控制侧止水座板中心线至支铰中心点的间距、侧轮导板中心线至支铰中心大朝山水电站工程概况 大朝山水电站位于云南省云县和景东县交界处的斓沧 江中游河段,是澜沧江上继漫湾水电站后已建的X二座大型 水电站。电站坝址距昆明市公路里程630 km,距上游漫湾 水电站公路里程131 km,电站共安装6台混流式水轮发电机 组,单机容量为225 MW,总装机容量为1 350 MW。 根据大朝山水电站泄洪排沙和工程施工特点,枢纽采用 坝、厂分离布置方案。大坝为碾压混凝土重力坝,坝顶高程 906.00m,X大坝高118m,坝顶总长度48om。大坝轴心线 呈“V”型,中心夹角为13扩,左岸侧为主河床拦河坝,泄水建 筑物集中布置在左岸侧的大坝内,共设置五孔溢流表孔,3孔 泄洪排沙底孔和l孔排沙底孔。右岸侧为坝式引水建筑物, 6台机组采用单机单管的进水口型式,通过高压管道引人地 下厂房。地下厂房、主变洞和尾水调压室这三大洞室呈平行 布置,6台机组的6条尾水管的每3条汇合于l个尾水调压 室后经过一条长尾水隧洞通向下游河床历经5年建设完成的尼尔基水利枢纽,正运用现代化的管理手段和人性化的管理机制,为龙江经济和生态发展保驾护航,用科技驯服嫩江水。9月的尼尔基水库秋高气爽。工程建设期间修筑的对外公路、坝下交通桥方便了两岸居民的出行,宽广的水库成为景色X美的风景区。大坝上,游人们沐浴着秋日的阳光在这里观景、合影。而此时,距离尼尔基水利枢纽X一台发电机组正式发电已经一年零两个月。在此期间,龙江人民期盼多年的尼尔基水利枢纽工程已经逐渐进入角色,开始发挥其防洪、生态等多种作用。在尼尔基公司齐齐哈尔市总部内,尼尔基水利水电有限责任公司总工程师郑沛溟将水库今年以来的调度管理情况向记者娓娓道来。“今年年初至今,尼尔基水库采取兴利调度的方法,加大下泄水量,在入库流量仅为27.2亿立方米的情况下,却下泄水量48.2亿立方米,利用水库库容为下游补水21亿立方米,缓解了嫩江流域抗旱救灾的压力,对确保全年粮食生产起到了关键作用。”尼尔基水利枢纽坐落在嫩江干流中游,它有力地扼，嫩江干流由于缺乏控制性工程，洪水灾害较频繁，严重威胁齐齐哈尔、大庆和沿江两岸地区的安全。尼尔基水库的兴建不仅可以对下游城市和沿江两岸地区起到重要的防洪作用，而且可大大缓解区域内上、下游，左、右岸工农业用水以及河道内、外用水矛盾，促进本地区国民经济的发展，远景还可为“北水南调”提供水源。1基本情况尼尔基水利枢纽位于黑龙江省与内蒙古自治区交界的嫩江干流上，右岸为内蒙古自治区奠力达瓦达斡尔族自治旗，左岸为黑龙江省油河市，下距东北工业重镇齐齐哈尔市约130km。坝址控制流域面积664万km’，占嫩江流域面积的22．4％。具有防洪、工农业供水、发电、环保、航运、调水、渔苇等综合利用效益，是松花江流域水资源开发利用的核心工程之一，也是松江流域北水南调水源工程之一。枢纽总库容83．74亿m’，其中防洪库容13．38亿m’，兴利库容58．10亿m’。2投资费用估算及分摊尼尔基水利枢纽工程费用由枢纽投资、年运行费、流动资金等项组成。安装机组状态监测系统的重要意义当前我国大中型水电厂正朝着“无人值班,少人值守”的管理模式发展,各个水电厂都在努力提高自身的安全经济运行管理水平和自动化程度,而机组运行的状态及其稳定性对电厂、电网的安全经济运行又至关重要。实时掌握设备状态,及时发现机组存在的隐患和缺陷,有针对性地对机组设备进行维护保养,为状态检修提供辅助决策依据,建立预测性维修体制等,有助于提高电厂、电网的安全经济运行水平,并为电厂、电网带来经济效益。因此,在现有机组运行设备的基础上,特别是在大中型水轮发电机组上安装机组状态监测与故障诊断系统,对机组进行状态监测和故障诊断是迫切的、重要的。2系统构成尼尔基水电厂机组状态监测系统采用目前国内较为X的TN 8000系统。该系统充分利用目前XX的技术建立系统平台,通过对水轮机组的运行稳定性在线监测,联合计算机监控系统的监测信息,针对尼尔基机组建立功能完备的监测分析诊断系统,提供报警、预警、状态分析、性能评价、故障诊.概述宝珠寺水电站位于四川省广元市境内的白龙江上,电站总装机容量为70MW,是以发电为主,兼有灌溉、防洪、过木等效益的综合利用的大型工程。混凝土重力坝的X大坝高为132m,枢纽布置采用中部坝后式厂房方案,右底孔有2孔布置在13号坝段,设有1扇平面链轮事故检修闸门和2扇弧形工作闸门。其中弧形工作闸门是宝珠寺水电站金属结构设备中,设计水头X高的泄水建筑物,它担负着水库泄洪、排沙、调节流量的重要任务。随着中国水利水电事业的发展,在大、中型工程的枢纽布置中,对闸门的孔口尺寸和运行水头的要求不断提高,有的参数已接近或X过世界水平。国内外闸门的运行实践表明,在高水头情况下,闸门漏水不仅是损失水量和电能,更重要的是由此引起闸门的振动和闸门缝隙空穴所导致的严重空蚀,引起闸门和门槽的破坏、危及工程安全。由于弧形工作闸门在运行过程有全开和局开的要求,因此闸门的结构设计、门槽的体型设计、止水的结构型式就是整个右底孔泄水道所要研究的重要内容之一?宝珠寺水电站右底孔在电站中除排沙外,还兼有泄洪作用.安装有两扇弧形工作闸门,上游设链轮式事故检修门。两扇弧形工作闸门分别由两套液压启闭机和一套液压泵站控制.但要求同步启闭,高差不X过300.mm,以加强中墩稳定性。 设备主要参数如下: .油缸 启闭力 3200 kN 下压力 1000 kN 工作行程ll m’ 启门时间 16 min 闭门时间 22 min 有杆腔工作压力 18.2 MPa 无杆腔工作压力 4.06 MPa 油缸内径560 mrll 活塞杆外径300 mm 油泵电机组 型号油泵250SCYl4一lB 电动机Y315Ml一6 额定压力31.5 MPa 额定流量250 I,/min 功率90 kw 52转速 1000 r/nlin油泵电机组数量2套(互为备用)油箱容积3.5 m。 、2设备安装 由于液压启闭机运行时活塞及活塞忏在油缸内作上下的直线运动。带动连杆滑块眦构实现门叶的升降.要使弧门灵活扃吲.必钏保证宝珠寺水电站于!9xx年x月开始蓄水,19x x年年底X台机■产发电’水库已基本形成。据了解,目前库区有关部门正积极筹划在宝珠寺水电站库区发展旅_和养_。为保障水库和大_安全运行’现将我局有关意见函。如下。 一、宝珠寺水电站是由X开发银行货款,四川省电力工业局负责还货建设的重点水电工程。四川省电力工业局既是宝珠寺水电站工程的业主,又是工程主管部门。按照X有关基本建设“谁投资,谁受益”的原则,四川省电力工业局拥有宝珠寺水电站工程(包括水库)管理权和开发权,宝珠寺水电厂直接受四川省电力工业局X导’是宝珠寺水电站工程管理和开发的直接主体。尽管如此’为支持库区移民发展生产,根椐《四川省大型水电工程建设征地补偿和移民安置办法》X三十条“大型电站形成后的水面和消落区,在服从工程管理机构的统一指挥、管理、调度和保证工程安全的前提^ 下’由当地县X以上人民X统筹组织移民X先开发利;r和_电力‘_发的察尔森除险加固工程金属结构部分包括溢洪道弧形工作闸门和平面滑动检修闸门、泄洪洞进口拦污栅和快速闸门以及与各闸门(拦污栅)配套的门槽(栅槽)埋件和起吊设备。1存在的问题金属结构设备普遍存在着闸门锈蚀严重、启闭设备落后陈旧老化,已达到报废年限等问题,安全检测结果:察尔森水库金属结构安全性分析为“C”X。金属结构安全评价结论:溢洪道和泄洪洞金属结构及其启闭设备多为20世纪70年代产品,属于X期服役,带病运行,设备陈旧、老化、锈蚀严重,电气设施设备陈旧、老化,已经不能保障溢洪道和泄洪洞安全运行。1.1溢洪道金属结构存在的问题溢洪道金属结构设备存在着弧形工作闸门启闭机及电气控制设备为两种型号,不统一,一致性差,不利于运行、操作和维护,设备线路老化,部分电机三相电流不满足现行规范要求。电机出厂年限已X过折旧年限。平面检修闸门双向门机钢结构件锈蚀严重,启闭设备陈旧、老化,主要零部件——电动机、制动器和减速器等为淘汰产品,维修、更换困难,已不能.加强水电厂金属结构设备的维修管理紧水滩水电厂（３２３６０３）费修渔水电厂的金属结构设备（含铜闸门、启闭机、发电引水钢管等）是水电厂的重要组成部分，不仅有保障水库、大坝安全的作用，还担负着机组安全经济运行，保障下游广大人民生命财产安全的任务。加强对金属结构设备的维修管理工作，使金属结构设备长期保持健康水平，是水电厂管理人员应尽的职责。１金属结构设备存在薄弱环节水电厂“的金属结构设备数量多，分布面广，型号与规格各异。从华东电网水电厂金属结构设备维修管理工作交流会上各单位的汇报来看，对金属结构设备还存在着缺乏正常化、制度化和规范化维修管理的薄弱环节。１）金属结构设备长期位于水下或潮湿密闭的空腔内，运行条件恶劣，维护检修困难。２）有些金属结构设备长期处于备用状态，但锈蚀、老化等现象照样在发展。一旦缺陷暴露，往往已发展到难以解决的程度。某水电厂的深孔高压弧形钢闸门在操作过程中发卡，油缸的活塞杆因严重锈蚀而卡在油缸底盖上，闸门处于既不能开，龙羊峡水电站是黄河上游的一座以发电为主,兼有防洪、供水和灌溉等综合效益的大型工程.正常蓄水位2600.0m,相应库容247亿m’;拦河坝为棍凝土重力拱坝,X大坝高178m.电站布置在河床中部坝后,装设4台容量为32万kw的水轮发电机组. 龙羊峡水电站坝高库大,工程重要,故要求金属结构设备操作灵活,运行可靠.由于在狭窄的“V”形河谷的重力拱坝上,要集中布置诸多引水、泄水孔道,其金属结构设备布置相当困难.龙羊峡水电站在金属结构设备的选型和结构设计上有许多技术难题巫待解决.料的基础上,依据多项次科学研究成果进行的.它总体布置协调,选型合理,技术X具有鲜明的设计特点.龙卜、、._①卜~。异④戈拦污栅1叻⑤姆事丝口龚犷犷气桑 一、电站金属结构设备简介 根据枢纽布置和运行要求,金属结构设备可分为五个部分,即导流系统、引水系统、泄水系统、取水系统和出线构架.其平面布置见图1,闸门和启闭扒见表1和表2.金属结构设备总量为11,’468七,其中概述涪江干流梯X渠化潼南航电枢纽工程位于潼南县城区涪江大桥下游约3 km处,坝址以上控制流域面积达28 916 km2。潼南航电枢纽金属结构设备布置是否合理,直接影响到工程的正常运行和今后的维护。笔者对金属结构设备的设计作了简要介绍,对设备布置等问题进行了分析和探讨,提出了设计X化方案。2金属结构设备的设计2.1泄水闸金属结构设备泄水闸布置在河床中部,共设18孔泄水表孔,堰顶高程225 m,孔口宽度为14 m,设有工作闸门、上下游检修闸门及相应的启闭设备。(1)泄水闸工作闸门。该工作闸门为平面定轮式,上游止水,分4节制作,现场拼焊成整扇。门叶结构主要材料为Q345B,主轮采用偏心轴结构,轮径φ950,轴承采用铜基镶嵌自润滑关节轴承;反向支承采用弹性滑块。启闭设备为固定卷扬机,1门1机配置,用电功率为75 k W。闸门启闭采用现地控制与远程集中控制相结合,除配有柴油发电机作为备用电源外,每台启闭机另配有应急操作装置和动力单元工程概况陡河水库位于唐山市区东北15km的陡河上,控制流域面积530km2,水库总库容5.152亿m3,是一座以防洪、供水为主的大型水利枢纽。陡河水库枢纽工程于1955年开始兴建,1956单位:N/mm表22输水洞检修闸门主要结构构件应力计算结果项目面板主梁吊耳孔承压吊耳孔拉力启闭力/kN计算值97.89 42.7 56 110.3 217容许值213.8 144 72 108 250年建成并投入运用,经1969~1971年续建,1976~1977年震后修复,1988~1989年提高保坝标准等工程建设,到1990年全部完工。陡河水库金属结构包括输水洞工作闸门和检修闸门、溢洪道工作闸门及其启闭机设备等。2金属结构安全分析2.1输水洞工作闸门输水洞位于左坝头凤山山坡,为一直径3.6m钢筋混凝土有压洞。进口设有两扇工作闸门及检修闸门,于1956年建成投入运用。工作闸门1.75m×3.0m(宽×高),为平面定轮钢闸门,门叶结构全部用铆.小浪底水电厂有闸门70扇,拦污栅25扇,各类启闭机65台。运行6年后,X次进行了大规模检修。1检修工作概况检修项目主要包括:9条泄洪洞工作闸门埋件、事故闸门和1套台车式启闭机防腐,3条排沙洞工作闸门、液压启闭机、2台400 t门机检修。由5个单位负责检修,历时6个月。2检修管理(1)检修管理工作流程见图1。图1检修管理工作流程(2)组织与信息管理。成立检修质量监督X导小组和工作小组,实行层层负责制。每周召开1~2次检修会,及时沟通信息。(3)进度、质量、投资控制。①检修过程中适时修订检修计划,对工期拖后的项目采取增加施工投入、改进施工方法、增开作业面的办法进行赶工。②质量控制实施三X验收制度,重点项目实施旁站监理,严格按要求进行隐蔽工作的见证和停工待检点的验收。③严格按合同内容和要求开展检修工作,对必须追加的检修项目,按程序审批,及时签认工程量,并记录监理日志,严格控制投资。(4)安全、文明管理。项目开工前,办理检修作业票基本概述大顶子山航电枢纽位于松花江干流哈尔滨市下游46Km处,北岸属于呼兰县,南岸属于宾县。是一座以航运、发电和改善哈尔滨城市水环境为主,同时具有交通、水产养殖和旅游等综合利用功能的航电枢纽工程。大顶子山航电枢纽工程主要由船闸、泄洪闸、河床式电站、土坝、过坝公路(桥)等组成。本枢纽地区多年平均气温4℃,X高气温40℃以上,X低气温-40℃以下,多年平均封冻天数为135天。2设置舌瓣门的必要性大顶子山航电枢纽距离哈尔滨市较近,而且交通便利,枢纽建成后集旅游度假与一体,旅游季节在库区内漂浮垃圾较多;由于其地处冬季寒冷的北方,水库冬季结冰,春季开江后会形成大量的冰排,冰排如不能及时清除,会对水工建筑物和金属结构设备产生不利作用,故需及时清除库区内的冰排。根据国内外已运行的该类工程的运行经验,水库中大量的漂浮污物(包括春季冰排及汛期上游冲来的残枝断树)汇集在坝前,涌向拦污栅,直接影响机组的运行安全,并使机组出力下降,影响电厂的经济效益工程概况草街航电枢纽工程位于重庆市合川区境内草街乡附近的嘉陵江干流河段上,是重庆市境内嘉陵江自下而上规划的X2个梯X,是以航运为主,兼顾发电并具有拦沙减淤、改善灌溉条件等效益的水资源综合利用工程。草街水库正常蓄水位为203 m,正常蓄水位以下库容为7.54亿m3,水库总库容为22.12亿m3;渠化航道里程为180 km,船闸过船吨位为2×1 000 t;电站装机容量为500 MW(4×125MW),多年平均发电量为19.96亿kW·h。枢纽建筑物从左到右由船闸、厂房、5孔冲沙闸、1孔与施工纵向围堰结合的泄洪闸1、5孔泄洪闸和右岸挡水坝等组成,坝顶高程为221.50 m。2弧形工作闸门及其启闭机的总体布置草街航电枢纽工程冲沙闸共5孔,堰顶设置5扇弧形工作闸门,工作闸门前设1道检修门槽,5孔共用1扇平面滑动检修闸门。冲沙闸每孔宽14.8m,闸门底坎高程178.0 m,弧形闸门以正常蓄水位203.0 m为设计水位,闸门正常挡水高度为湾则水电站概述湾则水电站位于山西省沁水县郑庄镇湾则村上游,是沁河支流沁水县河上唯一的控制性工程,水库总库容1432万m3,为年调节水库,是一座以发电、防洪为主,兼顾养殖、旅游的中型水利工程。根据X水利部《中国水电农村电气化2001—2015年发展纲要》编制的《山西省沁水县水电农村电气化规划报告》,确定了湾则水电站为沁水县实现水电农村电气化的电源工程。湾则水电站大坝控制流域面积410km2,流域平均纵坡1%,多年平均降雨量为610mm,多年平均径流量8010万m3。根据部颁防洪标准,大坝采用50年一遇洪水设计,500年一遇洪水校核。湾则水电站建设的主要内容有:(1)修建浆砌石重力坝,坝顶总长292.5m,X大坝高40m,坝顶宽4m,非溢流坝坝顶高程722.5m,溢流坝坝顶高程718.0m,溢流堰净宽140.0m;(2)修建坝后式水电站,电站设计水头22m,装机2×500kW,设计引水流量2×3.05m3/s;(3)建设35kV小冲沙闸位于主河槽右岸,其顺水流方向荆面见图1。施工以前,根据初设地质资料推测,只有右上角的一小部分为基岩,其余大部分为覆盖层,故闸体设计原按软基计算。利用右岸先建成的低引水明渠进行枯水期施工导流,放河庆某坑只有半年的施工时间。1975年11 H---一一小冲沙闸是X后一块开挖的坝段。开挖中发现右岸基【*I!\石闪州十匹1甲利十俐以卜郧仪。渡石方开纠沧个十何11!Ill_\水流方向。沙卵石变模500、700 kg/gm’,花岗岩——卜H卜卜一工二c二·剔_、势不平衡扭矩与竖向荷载作用于所 疥Dll【刻 引。。’J截取的倒框架或梁上,按弹性地 H【11【刘。剥 到基结构即可进行应力分析计算。工程概况十里河水库位于海河流域桑干河支流十里河上,枢纽位于山西省左云县城西南角,现状总库容106000000m3,坝址以上控制流域面积127km2,水库任务为防洪、城市供水、灌溉等综合利用的中型水库。主要建筑物X别为3X,次要建筑物X别为4X。水库原设计标准为100年一遇设计,500年一遇校核。十里河水库现状枢纽由大坝、冲沙泄洪洞和灌溉输水洞组成。大坝为均质土坝,长1230m,坝顶高程1325.9m,宽4m,坝顶设1m高的浆砌石防浪墙。大坝由主坝和副坝组成,主坝桩号0+000～0+330,长330m,X大坝高16m;副坝桩号0+330～1+230,长900m,X大坝高10.6m。原冲沙泄洪洞位于主坝左端桩号0+073处,原设计泄量240m3/(s安全鉴定复核实际泄流能力181.5m3/s),为2孔无压涵洞,长51m,断面为城门型,为浆砌石结构。进口设进水塔,内设两道平板钢门,洞出口采用消力池底流消能。原灌溉输水洞位于坝轴桩号0.设计浮力自控冲沙闸的目的和意义水利工程大多建在深山区，工程点距沙源X为接近。泥沙的淤积成了水利工程的“公害”。特别是输水工程，在山区的多沙河流上，泥沙淤积渠道是引水工程中普遍存在的问题。产生渠道淤积的主要原因一方面是河流推移质被洪水推入渠道；另一方面是悬移质随水流漂浮进入渠道。关于悬移质不淤积渠道的问题，目前在水利工程设计阶段解决得较为成功，就是在设计渠道时，在规范允许的条件下，使渠道的设计流速大于悬移质临界淤积流速，悬移质失去下沉的条件而被水流冲入灌区；如何使推移质不进入渠道，在工程设计中解决得不够理想，一般的作法是：在工程运行中，当洪水来临时或在泥沙淤积在进水口并达到一定程度时，管理人员打开冲沙闸门，关闭进水闸门，停止渠道输水而进行泄洪冲沙。然而，引水工程的进水枢纽一般都建在深山区，河谷狭窄，人口稀少，给管理人员带来诸多不便。加上目前相当一部分小型引水工程均未配置专职管理人员。因此，一般是很难避免推移质不进入渠道的。我国有许多低坝引水枢纽,在工农业生产中发挥着巨大作用.泄洪冲沙闸是低坝引水枢纽的重要建筑物之一在泄洪冲沙闸的设计中,闸孔宽度是关键设计参数.闸孔宽度确定的是否合理,不仅直接关系到枢纽能否正常引水防沙,而且往往关系到整个枢纽的成败.目前,泄洪冲沙闸宽度确定虽有一些方法川,但还很不完善,给生程设计带来很大不便.为此,本文在前人的研究成果基础上,进一步完善了泄洪冲沙闸宽度的计算方法.二、泄洪冲沙闸的布置及其作用 低坝引水枢纽主要由拦河坝、溢流坝、冲沙闸、进水闸及上下游导流堤等建筑物组成.冲沙闸位于溢流坝端并靠近进水闸,上游用分水墙与溢流坝隔开,形成冲沙槽〔见图1).此种布置型式称为冲沙槽式枢纽.也有用拦河闸代替溢流坝,将冲沙闸与泄洪闸结合起来,形成泄洪冲沙闸(见图2),扩大了冲沙效果,这种布置型式称为拦河闸式枢纽. 修建引水枢纽以后,枢纽段河床将会发生再造床过程.枢纽正常引水运用时,泄洪冲沙闸关闸奎水,库区水流挟沙能力降低工程概况拾桥河左岸节制闸位于南水北调中线引江济汉干渠桩号K28+307—K28+491段,全长184m,主要布有上游混凝土铺盖、闸室段、下游混凝土护坦。闸孔及通航孔口净宽为60m,底槛高程26.17m。节制闸采用1孔平面弧形双开工作闸门,如图1所示。对开弧形工作门由2扇弧形钢闸门组成,沿闸纵轴线对称布置,2个支铰装置分别布置在左、右两岸,单扇弧门面板外缘半径为45m,弧门外侧面板总弧长40m,门高7.9m,结构质量达545t,门体主材为Q235B。支铰中心距闸孔边墙5m。通航时,由2台容量为600kN非标固定卷扬式启闭机进行启闭。闸门转动至门库内,门库为扇形,对称布置在河道两岸。2施工要点1)门叶整体采用箱形结构,利用门体内部分空图1平面弧形双开闸门平面布置Fig.1 Plan layout of sluice curved double gate箱作为水舱,部分空箱作为设备舱,通过内置充排水系统调节舱内充水量,控制闸门对轨道拱坝或薄拱坝采用坝身中孔泄洪,是一种较好的泄洪形式。薄拱坝泄洪为短压进水口,水流条件较好,泄洪彭力较强,在峡谷混凝土高拱坝的坝体上适宜选用设置中孔泄-洪的方案。现已建成和在建的拱坝和薄拱坝采用中孔泄洪的有欧阳海、石门、一红岩、‘一托海等工程。一般说来,泄洪孔设置检修闸门,便于管理,是合理的。但是对于拱坝或薄拱坝的泄洪孔口来说,设置检修闸门比较困难,主要是拱坝泄洪中孔所处位置坝体较薄,在结构设计和形体布置方面有些问题不易解决。那么不设置检修闸门是否合理,对水库效益的影响程度如何,成为人们关注和争论的重要间题。本文拟就石门拱坝中孔(未设检修门)泄洪运行13年来的经验及体会,谈谈该坝泄洪中孔工作闸门是如何进行检修的。 (一)我国己建薄拱坝中孔泄洪闸门设置概况 我国采用中孔泄洪的薄拱坝工程有1970年建成的湖南欧阳海拱坝,1975年建成的陕西石门拱坝和1980年建成的贵州红岩拱坝。欧阳海拱坝中孔孔口面积为80.5平方米,仅次于国外的卡里.在高水头泄水建筑物中,采用通气设施的工程日益增多,掺气设施的形式发展成多种多样,像通气槽、挑坎、跌坎及其组合形式等.这些形式的掺气设施在一些工程进行了运用,突扩突跌形式的掺气设施就是其中的一种.突扩突跌掺气设施在泄洪洞和泄洪深孔中运用较多,国内外的一些工程都有采用[1].采用突扩突跌掺气设施,一方面可以满足掺气减蚀的要求[2-3],另一方面有利于采用偏心铰弧门同曲面液压密封止水,保证闸门止水的安全可靠和X良运行.这种掺气方式是底空腔与侧空腔相通,这种方式要保证底空腔有一定的长度,以确保有足够的掺气浓度[4-5].掺气设施空腔长度是设置掺气设施所必须确定的关键指标.目前对空腔长度的计算还没有一个既有较高计算精度又相对简洁的完全令人满意的方法.现有的计算方法主要分三种:抛射体公式[6-7]、因次分析经验公式[8-9]和按势流理论进行数值模拟[10].空腔是由于射流股脱离底板形成的,在射流冲击到底板的时候,必然形成空腔,并伴有空腔回水概述在水电工程中,泄洪洞是常用的泄洪设施之一,它主要是用来减轻坝身泄洪及坝下消能的负担,由此泄洪量的控制是很重要的,前人在泄洪洞工作闸门在全开条件下的水力特性进行了很多研究[1-4],但是在一些情况下,为了完成施工导流任务或便于水库调度,充分利用水资源,X大限度地发挥水库的综合效益[2-3],泄洪洞的局部开启运行已越来越普遍,所以本文就局部开启情况进行数值模拟计算,主要计算的是掺气底空腔的长度。近年来,随着紊流理论的发展和计算机计算能力的提高,数值模拟计算也有了很大的提高,应用数值计算对水力学问题进行研究已成为一种趋势。与模型试验比,数值计算可具有花费小、速度快、适应性强,便于设计方案的比较等X点。随着计算流体动力学(ComputationalFluid Dynamics,简称CFD)的发展实际工程中的许多流体力学问题进行了数值模拟。对于泄洪洞工作闸门局部开启的水力计算,前人已有研究,像沙海飞、吴时强等[5]提出的泄洪洞整体三工程概况溪洛渡水电站左岸布置有1#、2#泄洪洞,由进水塔、有压段、工作闸门室、无压段、龙落尾段和出口挑坎等组成。左岸工作闸门室布置在泄洪洞中段,承接有压段及无压段。高程577.70m上通长布置,即上室,高程577.70m以下为工作闸门室下室,设置了两个相对X立的闸门井,开挖尺寸(18.3～36.3)m×18.3m×40.7m(长×宽×高)。图1为工作闸门室典型断面图。图1工作闸门室典型断面图工作闸门室上覆岩体厚150m,水平埋深300m。地层岩性为P2β12层致密状玄武岩及角砾(集块)熔岩。地层岩质坚硬,嵌合紧密,岩体多呈块状～次块状结构,但局部层间、层内错动带发育。围岩类别以Ⅲ1类围岩为主,局部有渗、滴水现象。工作闸门室下室高程556.57～577.7m段的井挖施工安排在工作闸门室上室及泄洪洞一层开挖支护结束后进行。下室井挖段的施工特点:水平断面大,上游与左右侧井壁成90°,下游侧为1∶1、1∶0.655两段倒坡,围岩地质条引言湖南省酉水河某水电站扩机工程装机容量2×200 MW,设计多年平均发电量5.446亿kW·h,设计保证出力110.3 MW。2004年5月投产发电后,进水口事故工作闸门液压启闭机油缸上腔压力油管和补油管在机组运行中因引用水流量变化产生异常振动,并伴随有剧烈的金属敲击响声。特别是水轮发电机组带60至100 MW负荷区域运行时启闭机油管路振动X为显著,其中补油管间歇性振动X为强烈,直接危及启闭设备安全稳定运行。2闸门及液压系统简介因受地理条件限制,进水口闸门采用隧洞式布置,距取水口水平距离63.9 m。每台机组设置1孔检修闸门槽和1孔事故闸门槽,其孔口尺寸均为9m×9 m。每台机组布置1扇事故工作闸门,自重108.6 t,设计水头42 m。闸门布置位置见图1。闸门采用铅直式单向作用液压启闭机启闭。液压启闭机X大启门力3 000 kN,X大持门力5 000kN,工作行程10.3 m,X大行程10.45 m,快速关闭时间接触问题是工程上经常遇到的问题,对于弧形闸门,转轴与固定铰和活动铰之间的接触都属于接触问题的范畴。两个物体在接触界面上的相互作用是非常复杂的力学现象,也是发生损伤失效和破坏的主要原因,解决这些问题对于闸门的设计和分析有着十分重要的意义。小湾水电站工程规模巨大,弧形工作闸门的工作水头大,支铰作为整个闸门的转动中心,承受了全部水压力和部分启闭力,因此有必要对支铰的强度和刚度进行验算。1三维接触模型1.1接触问题计算方法接触问题是一种非线性行为,其特点和难点在于接触边界和接触力均事先未知,而初始间隙和摩擦效应使问题更加复杂。求解接触问题目前主要有两种解法:①解析解法。是直接通过经典接触理论对接触问题进行求解,但仅能求解接触体的几何形状较规范、边界条件较简单的接触问题,而不能准确地表现应力集中现象,故在使用上有局限性,不适用于工程应用。②数值解法。是工程上求解接触问题X常用的解法,主要有有限元法、有限差分法、边界单元法,其中有限元法在工工程概况新疆沙湾流域溢流坝具有灌溉、发电、供水等综合应用价值,是大型综合利用的水利水电工程,而且其中的电站主要承担调峰、调相、调频任务。新疆沙湾流域溢流坝包括了灌溉、发电工程以及枢纽三大部分,该坝的水电站装机容量为24万k W,引水灌溉6.63万hm2,而且多年的平均发电量为5.04亿k W·h。该水利水电工程水库正常蓄水位为140.00 m,其中死水位为116.00 m。该水利水电工程属于多年调节水库,总库容为17.10亿m3,另外,新疆沙湾流域溢流坝河床为碾压混凝土重力坝,拦河坝全长为5 842 m,其中X大坝高为57 m,其坝长为719 m,并且两岸衔接土坝,土坝的长度为5 123 m。该水利水电工程的溢洪道采取开敞式溢洪坝,共计装设了16扇露顶式弧形钢闸门,其堰顶高程为126.00 m,设置了16个孔口(孔口净宽为16.00m),并且采用液压启闭机负责启闭。2溢流坝的弧形工作闸门泄洪水流流态分析溢流坝的弧形工作闸门泄洪电站概述沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7 km处,为二等大(2)型工程,水库正常蓄水位365 m,相应库容7.70亿m3,总库容9.10亿m3,其中,防洪库容2.04亿m3,调节库容2.87亿m3,属日调节水库;电站装机1 120 MW,多年平均发电量45.52亿k W·h;溢流坝表孔弧形工作闸门于2013年4月投运,共7孔,挡水门高(设计水位)为24 m,孔口净宽为15 m,总水压力为44 455 k N,弧门半径为27 m,操作条件为动水启闭,局部开启,启闭机形式为表孔双缸弧门液压启闭机。2016年11月起,对1—7号溢流坝表孔弧形工作闸门进行了预试工作,检查发现闸门存在不同程度的表面锈蚀,如不及时处理,将会产生极大安全隐患。未处理前闸门锈蚀情况见图1。图1闸门未处理前锈蚀情况图2闸门锈蚀产生原因分析根据DL/T835-2003《水工钢闸门和启闭机安全监测技术规程》中规定,腐蚀评定标准根据腐蚀部位及分布,蚀坑的深度由中国能源建设集团有限公司安装的溪洛渡水电站左岸泄洪洞工作弧形闸门检测调试工作日前完成。至此,世界X套X大的弧形工作闸门安装在溪洛渡水电站泄洪洞顺利完成。溪洛渡水电站左岸泄洪洞共有两套工作弧形闸门,每套由14个单元节组成,支铰重量达92.7吨,支臂X大设计规格为18.397米×3.631米×2辽河工程局承担了绰勒水利枢纽工程金属结构产品的制造任务。由于工期紧,任务重,能否对标书进行完全承诺,将直接影响中标与否。若按以往的制造方法将无法保质、按期完成,故进行了弧形钢闸门制造技术的改造。主表有:改反弧制造为正弧制造,改普通手工电弧焊为埋弧自动焊与CO2保护焊。新方法不但确保了按期完成制造任务,而且还提高了辽河工程局金属结构产品的制造能力,增强了竞争力。1制造工艺改进的主要过程①向水利部金属结构检测中心权威专家咨询。②参考咨询数据,自行设计组装平台及焊接平台。③产品中标后,立即按闸门设计参数进行了平台的施工及焊接工艺参数的确定。2大型弧形闸门制造工艺的改进与实施2.1大型弧形闸门制造工艺改进方向2.1.1下料方法的改进原制造工艺为手工划线半自动单头切割机下料,改进后的工艺为人工划线,多头半自动切割机下料。多头切割机可以同时进行10条下料线的切割,X小切割宽度160 mm,X大宽度2 000 mm,切割长度可以根据需要确定引言永庆反调节水库位于丰满大坝下游10.3 km处,它是丰满水电站反调节水库,同时满足下游工业及城市生活用水要求的日调节水库。工程所处位置环境X低温度为-35℃,结冰期约150 d。金属结构设备设有8扇弧形工作闸门,启闭机为2×800 kN液压启闭机,每套液压启闭机设一个泵站,共8个泵站。表孔弧形闸门在冬季应具备启、闭闸门调节流量条件,以保证向下游连续均匀的供水,保证工业及城市用水,每日需运行一到两次。由于地处东北寒冷地区,须解决露顶式闸门的冬季操作问题,这个难题处理的好坏,是工程能否成功投入运行的关键。影响闸门冬季正常操作的主要原因是冰冻问题。冬季丰满水库下泄的水,温度相对较高,并且与丰满水库相距不远,永庆库区冬季基本不结冰,对闸门正常操作不存在影响[1]。冰冻问题主要是由于闸门水封与埋件座板局部不可避免的间隙,造成渗水在闸门水封下游侧结冰,使水封与埋件之间冻连在一起,由此增大启闭设备的负荷,闸门启闭时冰冻力会对橡皮水封产生喜河水电站位于汉江上游陕西石泉喜河镇附近,是汉江上游(陕西段)规划开发的X3座梯X水电站项目,也是被X列为“十五”电力发展规划重点电站建设项目之一。电站安装3台60 MW轴流转浆式机组,年发电量为4.94亿kW·h,年利用小时数2 710 h。喜河水电站建成后,将担负陕西省电网部分调峰、调频和事故备用任务,还将为加快汉江上游水电梯X开发步伐,推进安康能源工业快速发展提供强有力的支持和保证。喜河水电站坝顶设五个溢流表孔,每个溢流表孔设置一扇弧形工作闸门,采用一套2×2 800 N双吊点液压启闭机启闭。每套液压启闭机设置一套由两台37 kW电动机组成的X立液压泵站。每孔闸门采用X立的电气控制系统实现弧形工作闸门的启闭全过程控制以及油泵组的自动启停控制和工作泵与备用泵的切换控制,并实现闸门启闭过程中各种工况参数的自动采集与监视,以及故障报警等。本文在分析溢流表孔弧形工作闸门控制要求的基础上,提出控制系统设计方案,经过启动控制柜出厂前引言澄碧河水库位于广西百色市城北右江支流的澄碧河下游,距百色城区7km,是一座以防洪、发电、城区供水等综合利用的大(1)型水库,属多年调节,正常水位185.00m,大坝于1961年10月建成。溢洪道为开敞式实用堰,为ⅠX建筑物,1966年完成土建,1970年完成闸门及启闭机安装,堰顶高程176.00m,设有4孔12m×9.3m(宽×高)的两支臂主横梁式弧形钢闸门,溢流坝4扇弧形工作门为2根主横梁、双斜2支臂、整段门叶的焊接钢结构,支承型式为双圆柱铰。闸门由面板、主横梁、次梁、垂直隔板、斜撑、支腿等主要结构组成。闸门圆弧半径为12m,闸门底部高程176.0m,闸门顶部高程185.3m,支绞高程185.0m[1],设计水头9m,由4台固定式2×50t油压卷扬式启闭机控制,当上游水位X过185.0m时开门泄洪,进行水库水位调度,堰下游设有两X消力池。目前使用的1#、3#、4#弧型钢闸门于1970年使用,已工作35年,2#弧型钢闸门于工程概况新疆沙湾流域溢流坝具有灌溉、发电、供水等综合应用价值,是大型综合利用的水利水电工程,而且其中的电站主要承担调峰、调相、调频任务。新疆沙湾流域溢流坝包括了灌溉、发电工程以及枢纽三大部分,该坝的水电站装机容量为24万k W,引水灌溉6.63万hm2,而且多年的平均发电量为5.04亿k W·h。该水利水电工程水库正常蓄水位为140.00 m,其中死水位为116.00 m。该水利水电工程属于多年调节水库,总库容为17.10亿m3,另外,新疆沙湾流域溢流坝河床为碾压混凝土重力坝,拦河坝全长为5 842 m,其中X大坝高为57 m,其坝长为719 m,并且两岸衔接土坝,土坝的长度为5 123 m。该水利水电工程的溢洪道采取开敞式溢洪坝,共计装设了16扇露顶式弧形钢闸门,其堰顶高程为126.00 m,设置了16个孔口(孔口净宽为16.00m),并且采用液压启闭机负责启闭。2溢流坝的弧形工作闸门泄洪水流流态分析溢流坝的弧形工作闸门泄洪电站概述沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7 km处,为二等大(2)型工程,水库正常蓄水位365 m,相应库容7.70亿m3,总库容9.10亿m3,其中,防洪库容2.04亿m3,调节库容2.87亿m3,属日调节水库;电站装机1 120 MW,多年平均发电量45.52亿k W·h;溢流坝表孔弧形工作闸门于2013年4月投运,共7孔,挡水门高(设计水位)为24 m,孔口净宽为15 m,总水压力为44 455 k N,弧门半径为27 m,操作条件为动水启闭,局部开启,启闭机形式为表孔双缸弧门液压启闭机。2016年11月起,对1—7号溢流坝表孔弧形工作闸门进行了预试工作,检查发现闸门存在不同程度的表面锈蚀,如不及时处理,将会产生极大安全隐患。未处理前闸门锈蚀情况见图1。图1闸门未处理前锈蚀情况图2闸门锈蚀产生原因分析根据DL/T835-2003《水工钢闸门和启闭机安全监测技术规程》中规定,腐蚀评定标准根据腐蚀部位及分布,蚀坑的深度、大辽河工程局承担了绰勒水利枢纽工程金属结构产品的制造任务。由于工期紧,任务重,能否对标书进行完全承诺,将直接影响中标与否。若按以往的制造方法将无法保质、按期完成,故进行了弧形钢闸门制造技术的改造。主表有:改反弧制造为正弧制造,改普通手工电弧焊为埋弧自动焊与CO2保护焊。新方法不但确保了按期完成制造任务,而且还提高了辽河工程局金属结构产品的制造能力,增强了竞争力。1制造工艺改进的主要过程①向水利部金属结构检测中心权威专家咨询。②参考咨询数据,自行设计组装平台及焊接平台。③产品中标后,立即按闸门设计参数进行了平台的施工及焊接工艺参数的确定。2大型弧形闸门制造工艺的改进与实施2.1大型弧形闸门制造工艺改进方向2.1.1下料方法的改进原制造工艺为手工划线半自动单头切割机下料,改进后的工艺为人工划线,多头半自动切割机下料。多头切割机可以同时进行10条下料线的切割,X小切割宽度160 mm,X大宽度2 000 mm,切割长度可以根据需要确定工程概况新沭河泄洪闸加固改造工程位于山东省临沭县境内新沭河入口处,是沂沭泗河洪水东调南下的骨干工程大官庄水利枢纽主体工程之一,也是国务院确定的19项治淮重点工程之一。该闸建于1974年,按50年一遇洪水设计,设计流量6000m3/s,泄洪流量7000m3/s进行校核。该次加固改造主体工程按地震烈度Ⅸ度设防,按50年基准期、X概率3%的概率采用动峰值加速度0.35g,水闸规模不变。主要建筑物为1X,次要建筑物为3X。该闸为开敞式结构,共18孔,每孔净宽12m,总宽241.5m,闸墩长23.0m;工作门为斜支臂式钢质弧形闸门,尺寸为12×9.5(宽×高)m,门重约50t,配2×250kN双吊点卷扬式启闭机;检修门2套共18节,为叠梁式平面滑动钢闸门,配自动挂脱移动式2×50kN启闭机。2施工工序支承埋设→支承、支架组装→锚栓座板调整、加固→锚栓安装、调整、加固→检测锚栓组位置(如有偏差进行调整矫正和加固)→混凝土浇筑→复测锚栓组位工程概况新疆沙湾流域溢流坝具有灌溉、发电、供水等综合应用价值,是大型综合利用的水利水电工程,而且其中的电站主要承担调峰、调相、调频任务。新疆沙湾流域溢流坝包括了灌溉、发电工程以及枢纽三大部分,该坝的水电站装机容量为24万k W,引水灌溉6.63万hm2,而且多年的平均发电量为5.04亿k W·h。该水利水电工程水库正常蓄水位为140.00 m,其中死水位为116.00 m。该水利水电工程属于多年调节水库,总库容为17.10亿m3,另外,新疆沙湾流域溢流坝河床为碾压混凝土重力坝,拦河坝全长为5 842 m,其中X大坝高为57 m,其坝长为719 m,并且两岸衔接土坝,土坝的长度为5 123 m。该水利水电工程的溢洪道采取开敞式溢洪坝,共计装设了16扇露顶式弧形钢闸门,其堰顶高程为126.00 m,设置了16个孔口(孔口净宽为16.00m),并且采用液压启闭机负责启闭。2溢流坝的弧形工作闸门泄洪水流流态分析溢流坝的弧形工作闸门泄洪电站概述沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7 km处,为二等大(2)型工程,水库正常蓄水位365 m,相应库容7.70亿m3,总库容9.10亿m3,其中,防洪库容2.04亿m3,调节库容2.87亿m3,属日调节水库;电站装机1 120 MW,多年平均发电量45.52亿k W·h;溢流坝表孔弧形工作闸门于2013年4月投运,共7孔,挡水门高(设计水位)为24 m,孔口净宽为15 m,总水压力为44 455 k N,弧门半径为27 m,操作条件为动水启闭,局部开启,启闭机形式为表孔双缸弧门液压启闭机。2016年11月起,对1—7号溢流坝表孔弧形工作闸门进行了预试工作,检查发现闸门存在不同程度的表面锈蚀,如不及时处理,将会产生极大安全隐患。未处理前闸门锈蚀情况见图1。图1闸门未处理前锈蚀情况图2闸门锈蚀产生原因分析根据DL/T835-2003《水工钢闸门和启闭机安全监测技术规程》中规定,腐蚀评定标准根据腐蚀部位及分布,蚀坑的深度辽河工程局承担了绰勒水利枢纽工程金属结构产品的制造任务。由于工期紧,任务重,能否对标书进行完全承诺,将直接影响中标与否。若按以往的制造方法将无法保质、按期完成,故进行了弧形钢闸门制造技术的改造。主表有:改反弧制造为正弧制造,改普通手工电弧焊为埋弧自动焊与CO2保护焊。新方法不但确保了按期完成制造任务,而且还提高了辽河工程局金属结构产品的制造能力,增强了竞争力。1制造工艺改进的主要过程①向水利部金属结构检测中心权威专家咨询。②参考咨询数据,自行设计组装平台及焊接平台。③产品中标后,立即按闸门设计参数进行了平台的施工及焊接工艺参数的确定。2大型弧形闸门制造工艺的改进与实施2.1大型弧形闸门制造工艺改进方向2.1.1下料方法的改进原制造工艺为手工划线半自动单头切割机下料,改进后的工艺为人工划线,多头半自动切割机下料。多头切割机可以同时进行10条下料线的切割,X小切割宽度160 mm,X大宽度2 000 mm,切割长度可以根据需要确定引言永庆反调节水库位于丰满大坝下游10.3 km处,它是丰满水电站反调节水库,同时满足下游工业及城市生活用水要求的日调节水库。工程所处位置环境X低温度为-35℃,结冰期约150 d。金属结构设备设有8扇弧形工作闸门,启闭机为2×800 kN液压启闭机,每套液压启闭机设一个泵站,共8个泵站。表孔弧形闸门在冬季应具备启、闭闸门调节流量条件,以保证向下游连续均匀的供水,保证工业及城市用水,每日需运行一到两次。由于地处东北寒冷地区,须解决露顶式闸门的冬季操作问题,这个难题处理的好坏,是工程能否成功投入运行的关键。影响闸门冬季正常操作的主要原因是冰冻问题。冬季丰满水库下泄的水,温度相对较高,并且与丰满水库相距不远,永庆库区冬季基本不结冰,对闸门正常操作不存在影响[1]。冰冻问题主要是由于闸门水封与埋件座板局部不可避免的间隙,造成渗水在闸门水封下游侧结冰,使水封与埋件之间冻连在一起,由此增大启闭设备的负荷,闸门启闭时冰冻力会对橡皮水封产生.概述东风水电站位于贵州省清镇市与黔西县交界的乌江鸭池河河段上,电站总装机容量3×170ＭＷ。电站枢纽由大坝、左岸泄洪洞、左岸溢洪道、右岸地下厂房组成。拦河大坝采用双曲率抛物线拱坝,坝高1623ｍ。电站X大下泄流量约12400ｍ3/ｓ,为此,泄洪系统设置岸边溢洪道及泄洪洞、坝身3个表孔和3个中孔共同承担宣泄洪水的任务。溢洪道孔口尺寸15ｍ×20ｍ,泄洪洞孔口尺寸12ｍ×20ｍ,表孔孔口尺寸11ｍ×71ｍ,左、右中孔孔口尺寸5ｍ×6ｍ及中中孔孔口尺寸35ｍ×35ｍ。中孔弧形工作闸门是东风水电站设计水头X高的泄水闸门,门型选定为直支臂、圆柱铰弧形工作闸门,设计水头80ｍ。2 弧形工作闸门的总体布置中孔弧形工作闸门担负着水库泄洪及排砂的重要任务,根据其设计参数,经过对前苏联、欧美、日本等国文献资料的分析研究和国内高水头弧形工作闸门的运行经验,认为东风中孔弧门采取传统的无门槽体型及常规的止水型式很难满足闸门的运行要求,尤其是闸门的止水.工程概况新疆沙湾流域溢流坝具有灌溉、发电、供水等综合应用价值,是大型综合利用的水利水电工程,而且其中的电站主要承担调峰、调相、调频任务。新疆沙湾流域溢流坝包括了灌溉、发电工程以及枢纽三大部分,该坝的水电站装机容量为24万k W,引水灌溉6.63万hm2,而且多年的平均发电量为5.04亿k W·h。该水利水电工程水库正常蓄水位为140.00 m,其中死水位为116.00 m。该水利水电工程属于多年调节水库,总库容为17.10亿m3,另外,新疆沙湾流域溢流坝河床为碾压混凝土重力坝,拦河坝全长为5 842 m,其中X大坝高为57 m,其坝长为719 m,并且两岸衔接土坝,土坝的长度为5 123 m。该水利水电工程的溢洪道采取开敞式溢洪坝,共计装设了16扇露顶式弧形钢闸门,其堰顶高程为126.00 m,设置了16个孔口(孔口净宽为16.00m),并且采用液压启闭机负责启闭。2溢流坝的弧形工作闸门泄洪水流流态分析溢流坝的弧形工作闸门泄洪电站概述沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7 km处,为二等大(2)型工程,水库正常蓄水位365 m,相应库容7.70亿m3,总库容9.10亿m3,其中,防洪库容2.04亿m3,调节库容2.87亿m3,属日调节水库;电站装机1 120 MW,多年平均发电量45.52亿k W·h;溢流坝表孔弧形工作闸门于2013年4月投运,共7孔,挡水门高(设计水位)为24 m,孔口净宽为15 m,总水压力为44 455 k N,弧门半径为27 m,操作条件为动水启闭,局部开启,启闭机形式为表孔双缸弧门液压启闭机。2016年11月起,对1—7号溢流坝表孔弧形工作闸门进行了预试工作,检查发现闸门存在不同程度的表面锈蚀,如不及时处理,将会产生极大安全隐患。未处理前闸门锈蚀情况见图1。图1闸门未处理前锈蚀情况图2闸门锈蚀产生原因分析根据DL/T835-2003《水工钢闸门和启闭机安全监测技术规程》中规定,腐蚀评定标准根据腐蚀部位及分布,蚀坑的深度引言永庆反调节水库位于丰满大坝下游10.3 km处,它是丰满水电站反调节水库,同时满足下游工业及城市生活用水要求的日调节水库。工程所处位置环境X低温度为-35℃,结冰期约150 d。金属结构设备设有8扇弧形工作闸门,启闭机为2×800 kN液压启闭机,每套液压启闭机设一个泵站,共8个泵站。表孔弧形闸门在冬季应具备启、闭闸门调节流量条件,以保证向下游连续均匀的供水,保证工业及城市用水,每日需运行一到两次。由于地处东北寒冷地区,须解决露顶式闸门的冬季操作问题,这个难题处理的好坏,是工程能否成功投入运行的关键。影响闸门冬季正常操作的主要原因是冰冻问题。冬季丰满水库下泄的水,温度相对较高,并且与丰满水库相距不远,永庆库区冬季基本不结冰,对闸门正常操作不存在影响[1]。冰冻问题主要是由于闸门水封与埋件座板局部不可避免的间隙,造成渗水在闸门水封下游侧结冰,使水封与埋件之间冻连在一起,由此增大启闭设备的负荷,闸门启闭时冰冻力会对橡皮水封产生辽河工程局承担了绰勒水利枢纽工程金属结构产品的制造任务。由于工期紧,任务重,能否对标书进行完全承诺,将直接影响中标与否。若按以往的制造方法将无法保质、按期完成,故进行了弧形钢闸门制造技术的改造。主表有:改反弧制造为正弧制造,改普通手工电弧焊为埋弧自动焊与CO2保护焊。新方法不但确保了按期完成制造任务,而且还提高了辽河工程局金属结构产品的制造能力,增强了竞争力。1制造工艺改进的主要过程①向水利部金属结构检测中心权威专家咨询。②参考咨询数据,自行设计组装平台及焊接平台。③产品中标后,立即按闸门设计参数进行了平台的施工及焊接工艺参数的确定。2大型弧形闸门制造工艺的改进与实施2.1大型弧形闸门制造工艺改进方向2.1.1下料方法的改进原制造工艺为手工划线半自动单头切割机下料,改进后的工艺为人工划线,多头半自动切割机下料。多头切割机可以同时进行10条下料线的切割,X小切割宽度160 mm,X大宽度2 000 mm,切割长度可以根据需要确定飞来峡水利枢纽的金属结构是由溢流坝、船闸、厂房三大主要建筑物及防护建筑物中相应设置的闸门、启闭机等金属结构设备所组成。枢纽共设置各种类型闸门６１扇，其中平面钢闸门５８扇、人字闸门２扇、浮动闸门１扇；拦污栅８扇，浮式系船环１２套，浮箱式拦污排１条；启闭机共３８台，其中门机３台、固定卷扬机１９台、液压启闭机７台、电动葫芦８台；螺杆启闭机 １台。金属结构总重量为 ９ ９６２ ｔ。１ 飞来歧水利枢纽工程全周结构设计１＊ 溢流坝金属结构设计１．１＊ 泄洪孔弧形工作闸门 泄洪孔堰顶高程９．０ ｍ，孔宽 １４ ｍ，胸墙底高程２１．ｏｍ，设置潜孔弧形工作闸门，可动水启闭。闸门全关时，挡正常蓄水位 ２４ ０ ｍ。汛期，洪水位可达 ３１．１７ ｍ，弧门需频繁作全开或局部开启运行，以适应水库复杂的防洪调度。 弧形工作闸门为潜孔式，孔口净宽 １４ ｍ，垂高 １２．５９２ｍ，设计水头 １６ ｍ，承受X大静水压力 １９２０ ｋＮ。设计中考虑了１．２的动力系水下及近水金属结构的腐蚀主要为电化学腐蚀，而微生物则起着极为有害的加速腐蚀作用。为了寻找X的防腐措施，保障水工金属结构的安全，进行金属结构腐蚀与微生物关系的调查工作十分必要。近年来，笔者对常见的深孔泄洪孔金属结构、堰顶泄洪孔金属结构、电站钢结构以及通航建筑物金属结构等水下及近水金属结构的腐蚀情况，按不同季节进行了１０次现场调查和微生物腐蚀的分析研究，获得了一些成果。 １水下金属结构腐蚀现场观察 按不同季，先后１０次现场观察了深孔泄洪用弧形门１０扇，检修门２扇；堰顶泄洪用平面钢闸门１０扇；检修门２扇；厂房快速工作闸门４扇，检修门２扇，尾水检修门２扇；生活、技术供水口检修门１扇；拦污栅２５扇；门槽、栅槽２５０道；启闭设备１０台和电站的部分构件以及通航建筑物金属结构等。发现各种构件普遍存在均匀腐蚀和坑穴腐蚀的现象，其中坑穴腐蚀较为严重。 １·１深孔泄洪孔全属结构 深孔弧形工作门为１６Ｍｎ制成，面板厚１２～２０ｍｍ左右。深孔工作门各个.湖北省境内浩荡长江自西向东贯穿而过,其挟江汉之要冲,为九省之通衢,素有“千湖之省”美名之称,但它同时又是历史上的一个水患大省。湖北省就能源资源而言,少煤缺油,天然气与风力、地热资源也很有限,但河流众多,水系密布,西高东低的地势使众多河流形成较大的落差。全省气候温和,雨量充沛,拥有丰富的水力发电资源。这些水力资源主要集中在长江、汉江与清江以及鄂西南的郁江、唐岩河、酉水、溇水,仅次于四川、云南、西藏之后,居全国X4位。凭借着得天X厚的水资源X势,湖北省确立了X先发展水电的方针,不仅合理利用了大自然给予的洁净能源,促进湖北经济的腾飞,支援了全国经济的发展,而且兴利除害,由历史上的水患大省一跃铸就成水电大省,重整了湖北的山河,将奔流不息的江河水变成“煤和油”,向湖北和中国的东、西、南部提供强大的电力,促使了大区域间电力系统的联网,遍布湖北全省的中、小型水电,为不少边区人民的用电和脱贫作出了X的贡献!从1956年湖北省崇阳县香山水电站金属机械结构的抗压性监测是保证机械部件稳定可靠运行的关键技术,通过金属机械结构的抗压性实时监测,可以X避免因为疲劳损伤而产生机械故障。因此,研究机械金属结构抗压性监测方法,在保障机械稳定和安全方面具有重要意义[1-3]。本文提出一种基于结构强度分段二值拟合的机械金属结构抗压性监测方法。XX行了机械金属结构强度的信息采集和压力信息时间序列分析,然后进行了机械金属结构抗压强度信息的特征提取,通过分段二值拟合实现实时监测,降低了计算强度,保障了抗压性监测运算的实时性和准确性。1机械金属结构强度的信息采集和拟合为了实现机械金属结构抗压性监测,需要进行机械金属结构强度的信息采集和拟合,实现压力时间序列分析与重构。本文研究的机械模型为齿轮模型,齿轮采用高强度合金制造,具有较好的强度,但是也可能存在疲劳损伤的情况,需要进行抗压性实时监测,保障齿轮可靠运行[4]。本文研究的机械金属结构强度分析实体对象如图1所示。图1研究对象描述机械金属结构水库对于人们日常生活、工作的作用,可以说是无庸置疑的。人、畜的饮用水,农作物的灌溉等等,可以说都离不开水库的正常使用。但是,随着水库使用年代的久远,其金属结构必然会受到腐蚀作用,从而影响到水库的功效,影响到人们的正常生活,严重的更会造成不必要的各种损失,比如说人们不能够进行正常的用水或者是水库的闸门失修造成的下堤问题等等。由此可见,严格的处理好水库金属结构的腐蚀,是值得相关工作人员谨慎再谨慎的注意事项,同时,也是X增长水库投入使用时间,从而节约相关资金的重要措施。1水库金属结构腐蚀的原因金属结构的腐蚀,指的是金属返回自身X初自然状态的、稳定氧化化合物状态的全部过程,而锈则是在这一个过程中所生成的无机物综合体。但是腐蚀的现象,不仅仅只是金属结构与空气中的氧,单纯的结合而产生的结果,事实上还是金属结构的表面在电解质溶液的条件作用下,金属原子逐渐的失去电子从而变成阳离子,并且与水酸离子等等进行氧化还原反应的电化学过程。正是因为这样,湖北省水能资源丰富,理论蕴藏量达1 823万k W,居全国X7位,可开发的水能资源为3 309万k W,居全国X4位[1],近年来随着经济快速发展,省内水电开发呈加速趋势,而新兴水电项目的开工建设,势必对所在河流下游原有水库的运行产生重大影响,特别是其中一些电站建设年代久远,由于历史等多方面原因,本身设计不周,从而引起防洪调度和发电效益的诸多问题,为提高经济效益,对其改造势在必行。1工程概况黄龙滩水电站位于湖北省十堰市黄龙滩镇上游4 km处,距十堰市33 km,上接潘口水电站尾水,为堵河X下游的一个梯X。堵河流域面积12 502 km2,干流全长354 km,天然落差500余m。坝址控制流域面积11 892 km2,多年平均年径流量59.3亿m3,多年平均流量188 m3/s。工程主要任务是发电,兼具供水、灌溉、航运、旅游等综合效益。黄龙滩水电站包括初期工程和扩建工程两个部分。初期工程枢纽主要建筑物主要包括混凝土重力坝、坝身泄水.1985年9月,美国在科登伍德(Cot之-。nw。。d)5号坝上造成了一座应用土工薄膜的非常溢洪道。这是美国垦务局用柔性薄膜衬砌非常溢洪道研究的突出成就。这项研究包括:间题的提出,可能的解决方法,现场研究设计、施工。用于现场试验的非常溢洪道计划明春投入使用。 现有土石坝非常溢洪道泄量不足问题越来越受到关心,从而人们考虑用薄膜衬砌非常溢洪道,以节省投资。当前,薄膜的工业化生产为这种应用提供了广泛的的材料资源。低水头建筑物上薄膜衬砌非常溢洪道方面的应用研究已经开始了。随着这方面经验的积累,可考虑把薄膜用到较高水头的建筑物上去。研究现场位于科罗拉多(Colorado)河,靠近格兰德河口(Grand Junction)的科登伍德(Cottonwood)5号坝的溢洪道上。现场研究用氯磺酞化聚乙烯合成橡胶(或称海帕伦)衬砌80米长的泄水道。泄水道位于海拔3050米,宽13米,高5.8米(见图1)。据198理年国际土工薄膜会议报告,对这种材料溢洪道的基本情况 据1981年调查,非联邦所属堤坝中81%的坝存在安全缺陷,因为它们的溢洪道不足以宣泄估计X大洪水。这反映了现今的设计洪水标准和该坝兴建时通行的标准之间的差别。 无论是在筑坝时期还是在运行时期,填筑坝对于库水漫顶而失事是特别敏感的,但也有很多因闸门事故而漫溢坝顶的实例。因为普通混凝土衬砌溢洪道甚至块石衬砌的溢洪道,其造价很高。因此采用薄膜衬砌的非常溢洪道就成为一种引人注目的方法。这种溢洪道在未运用时,薄膜上总是覆盖着一层保护性土料。当非常溢洪道运用开始,覆盖土则被冲走,薄膜衬砌输送水流,保护坝体以防冲刷。它不但适宜于已建填筑坝,也适宜于新建堤坝的坝体上或邻近坝体的地方修建造价低廉的溢洪道。在运行时,该薄膜将起到不透水屏障的作用而使堤坝免遭冲刷。 由于河谷狭窄,给非常溢洪道带来一些特殊间题。如果没有另外的峡谷可供非常情况下泄洪,那么洪水就必须通过大坝、溢过坝顶通过绕坝肩开挖的隧洞泄洪。对于普通工程来说,这些方案水库溃坝式非常溢洪道有两种形式:一种是利用原有的天然豁口上的副坝,、在必要的时候犷采用人工爆破,使其溃决作为非常溢洪道;另一种形式是增辟一条非常溢洪道,同时,为了不影响正常的兴利和防洪,在进口处修建二道堵坝,当需用时爆破或“自溃”泄洪。它们共同的特点是泄洪能力很大,并且都是以突然泄放的方式应用。 X近,笔者对河南省这类型式的工程做了调查,并对部分水库洪水特性进行综合分析,现提出如下看法。 _一溃坝式非常溢洪道存在的问题_ (一)没有真正的安全感 .如前所述,非常溢洪道的特点是泄量大,山旦启用,对下游必将造成一定的灾害;如不及时启用,贻误时机就有垮坝的危险,造成更大的损失。因此,尽管在工程上有这种“安全”措施,但在启用与不启用之间,始终存在着极大的矛盾和担心。例如;沙河昭平台水库1976年加固时,采用的措施是开辟杨家岭非常溢洪道,底宽200米,设计水深8.1米,泄洪流量97。。立方米/秒,进口筑有一道粘土斜墙沙壳坝,规定当库水位基本情况新增非常溢洪道是黄壁庄水库除险加固工程中惟一的新建水工建筑物，位于非常溢洪道右侧，两个非常溢洪道之间距离为20m。新增非常滋洪道坐落于千枚岩、石英片岩夹千枚岩、石英片岩、千枚岩与大理岩互层的岩石地基上。新非共设五孔，孔口净宽印m，设计X大泄量8980mals。该工程采用德国力士乐液压启闭机启闭，每扇工作闸门配置1套启闭力为Zxl日刃KN的启闭机。液压启闭机上端悬挂安装在高程123294m的铰轴上，活塞杆下端与吊耳相连接，连接轴承采用复合材料自润滑轴承。油缸工作额定压力18.2MPa，系统X大压力20MPa，工作行程6.90m，启闭速度0.5而min。动密封件采用进口产品，油缸用无缝钢管制造，启闭机设有开度指示、行程限制等控制设备，当液压系统渗漏闸门下降后可自动启动油泵使闸门复位，并设有自动同步纠偏装置，启闭过程中2吊点不同步误差不大于10mm。每台启闭机设X立液压泵站，每个泵站设2套电动机油泵组，互为备用。每孔弧形闸.工程概况右桥头堡位于黄壁庄水库原非常溢洪道右侧,由于溢洪道右侧增加5孔闸门而需将桥头堡拆除,桥头堡与非常溢洪道启闭机室由连系梁相连接。桥头堡分地上与地下两部分,地上部分为3层楼房,高12.9m;地下部分将土方挖除后露出基础,为4根钢筋混凝土支柱,高14.5m。右桥头堡为钢筋混凝土框架结构,高大、坚固且周围环境复杂。为确保周围建筑物的安全,满足快速拆除施工的要求,决定采用控制爆破进行拆除,严格控制爆破可能造成的危害,并对框架倒塌方向加以控制。由于桥头堡上、下游和左侧均有建筑物,只有右侧场地能够满足倒塌要求,因此只能向右侧方向倾倒。2爆破方案的选择桥头堡拆除以前先将桥头堡与启闭机室之间的连系梁切断、拆除。连系梁拆除采用预裂切割爆破将其与保留段断开,然后将连系梁拆除。爆破前先由人工拆掉底层阻碍倒塌的隔断墙。桥头堡框架承重立柱高12.9m～14.5m,而框架下游侧、上游侧和左侧10m以内均有建筑物。为确保建筑物的安全,只允许框架朝右侧工程概况天门河水库位于桐梓县城东北面天门河的小西湖上游,坝址以上流域面积203km2,坝址以上流域多年平均降水量1139.5mm,多年平均流量3.82m3/s,多年平均径流量11900 万m3;水库校核洪水位1002.80m(P=0.1%),设计洪水位1002.10m(P=1%),防洪高水位1001.90m,一期正常蓄水位991.00m(原设计),主汛期防洪限制水位991.00m; 水库总库容2560 万m3,防洪高水位库容2380 万m3, 一期正常蓄水位库容820 万m3,防洪库容1560 万m3, 死库容320 万m3,一期兴利库容500 万m3,库容系数4.20%。枢纽工程包括大坝、溢洪道及放水建筑物等。水库大坝为面板堆石坝,大坝坝顶高程1004m,X大坝高46.5m坝顶长194m,坝顶宽6.0m,X大坝底宽136.72m。溢洪道位于左岸,溢流净宽25m,堰顶高程991.00m,设5 扇5m×4m(宽×高天门河水库是桐梓县城十几万居民的饮用水源,随着县域经济的快速发展,天门河上游煤矿开采、畜牧养殖、旅游开发、城镇建设等对天门河水库饮用水源地保护的威胁正日益显现。为加强饮用水水源地污染防治和管理能力建设,建立完善水源地保护相关技术方法、管理办法,解决未来发展中可能存在的的危害饮用水安全的重大问题,促进桐梓县社会经济的可持续发展,天门河水库水源地环境保护规划研究十分必要。论文通过对流域内点源、面源的排放量及入库量核算,结合天门河水库水环境质量全面监测和评价,得出对天门河水库水环境质量产生较大影响的污染源及主要特征污染物,选取在水库死水位时的X不利条件下,计算水库水环境容量;以此为基础,并考虑天门河流域面临的主要环境问题和实际情况,有针对性地制定水污染防治规划方案及保障措施,确保实现饮用水水源地排污总量大幅削减,水质主要指标满足环境容量要求、稳定达标,以使天门河流域社会、经济与环境协调发展永续发展 光照人间──为天门河水电站建成５０周年而作何仁仲电力是发展经济及人民生活所必需，既是重要的火车头，又是不可缺少的基础设施，因而发展电力建设是一项重要任务，是发展经济建设的必要前提。天门河水电站建设５０年来贵州经济发展和电力建设的艰辛历程，是一部生动的历史记录６贵州解放以来电力发展很快，对贵州经济的发展作出了卓越的贡献，目前全省水电装机容量已达２００多万ｋｗ。自乌江渡水电站建成以来，贵州开始向外省送电。随着电力建设的发展，贵州正在逐步实现南方能源基地的任务。贵州的水力资源丰富，潜力很大。几十年来水电部门的广大勘测设计、工程建设、发电管理等同志们辛勤劳动，做了大量工作，积累了丰富的经验，为进一步发展贵州水电事业做了十分宝贵的前期基础工作，特别是探索了一条具有中国特色的发展水电时间较为快、效益好、费用省的路子。反映在以乌江流域.贵州省X一座水电站──天门河水电站──纪念天门河水电站发电５０周年崔燕（贵州乌江水电开发公司贵阳５５０００２）１电站概况天门河水电站位于贵州省桐粹县城东４ｋｍ处，为贵州省水电开发史上X一座水电站。该水电站为１９３８年国民X军政部兵工署X４１兵工厂由广西融县迁来桐榨，因生产抗日所用武器电力不足而兴建（当时该厂只有柴油发电机两部）。电站建有重力式砌石滚水坝一座，坝高６．ｓｎｉ、厚５．Ｚｍ、长３７ｍ；距离大坝的Ｉｂｍ）为明、暗渠结合引水式地下厂房。电站装机容量２Ｘ２８８ｋｗ，水轮机为混流立轴式，工作水头３０．９８８ｍ，配有伍德华式油压自动及手动两用ＨＢ型卧式缸调速器，皆由美国詹翰斯·勒菲尔公司制造；发电机为封闭型伞式，额定电压６６００Ｖ，X大电流３５Ａ，额定转速５００ｒ／ｍｉｎ，为美国奇异公司１９４２年制造生产。电站开工于１９３９年３月，１９４５年４月１５日１号机投产发电，历时６年时间。工程上建部分由上海金城等８个营建公司承包兴建。前言二滩水电站水工金属结构包括发电引水系统、泄洪系统、放空系统、施工导流系统等部位的拦污栅、闸门、启闭机以及木材过坝联合运输机各部位的机电设备和相应设施。二滩水电站坝址属高山峡谷区，双曲拱坝高２４０ｍ，设计洪水流量２０６００ｍ３／ｓ，校核洪水流量２３９００ｍ３／ｓ，泄洪及消能的问题相当突出，水工金属结构设计在技术上也有较大的难度。根据枢纽总体布置，泄洪系统包括两条右岸泄洪洞、六孔泄洪中孔和七孔泄洪表孔。六孔泄洪中孔位于双曲拱坝的中部，进口设有一套事故闸门门叶，六孔共用，出口设有六套工作闸门。２中孔水工金属结构总体布置根据泄洪建筑物泄洪方式的组合，当中孔与表孔同时泄洪时，为减轻水流对下游河床的冲刷，需利用表孔与中孔的上、下两股水流在空中碰撞，使水舌破碎、扩散、掺气，从而达到消能的目的。因此六孔中孔泄水道位于双曲拱坝１８～２３号坝段并对称布置在表孔的闸墩内。六孔事故闸门门槽在平面上沿拱坝前缘呈弧形布置，在立面上为减少拱坝坝顶在中孔加强监测确保全国大中型闸门和启闭机安全渡讯水利部水工金属结构安全监测中心建国４０多年来，我国兴建了大量水利水电工程，其中金属结构的制造量约３００万ｔ，投资约１００亿元。这些设备在水利水电工程中担负着防洪、灌溉、引水发电等项控制任务，它们安全、可靠在正常运行是保证水利水电工程发挥巨大效益的重要条件。我国目前正在运行的水工金属结构有许多已达到或X过折旧年限，有些甚至已达到设计使用年限。这些金属结构设备的安全状况不明，有些设备甚至存在重大隐患。此外，由于设计、制造、安装等方面的原因，有不少金属结构先天不足，长期带病（隐患）运行，时常造成突发事故，给X和人民的生命财产带来巨大的危害。因此，从安全运行和科学管理的角度出发，应该对这些设备进行安全检测，了解设备运行性态，及时发现隐患，进而做出是否需要加固补强，能否继续使用的评估鉴定。另一方面，随着时间的推移，达到或X过折旧年限的金属结构设备越来越多，更新改造的任务越来越重，若能尽快地对这些.工程概况参窝水库位于辽宁省辽阳市东约35km处的太子河干流上,工程于1970年11月开工建设,1972年金属结构投入运行,1974年全面竣工。水库控制流域面积6175 km2,总库容7·91亿m3,兴利库容5·08亿m3,可保证下游160万亩农田灌溉,年农业供水量10亿m3,工业供水量1·12亿m3,对保护下游鞍山、海城、营口、盘锦等城市及长大、沈大高速公路发挥着重要作用,是一座以防洪、灌溉、工业供水为主,并结合灌溉进行发电的大(Ⅱ)型水利枢纽工程。参窝水库枢纽主体工程由重力式混凝土挡水坝、溢流坝、电站坝段和底孔四部分组成。坝顶高程103·5m,X大坝高50·3m,坝顶长532m。拦河坝共分31个坝段,其中1~4#、22~31#坝段为挡水坝段,长217·3m;19~21#坝段为电站坝段,长40·5m,坝后式电站,5~18#坝段为溢流坝段,长274·2m,位于主河床,共14个溢流表孔,堰顶高程84·77m,设14扇12×12m潜.在水工建筑物的设计中，有时水工设计人员与金属结构设计人员没有配合好，出现一些问题，造成了不必要的损失。例如闸门无法安装、检修；闸门没有检修、安装的空间，或出现弧形闸门牛腿的角度错误；还有很多意想不到的问题。因此，只要我们同X设计人员经常沟通，通过实践总结经验，就能发现和避免很多问题。下面，我们简要谈一谈这些问题和解决的方法，供大家思考。１ 门槽与启闭机排架的布置问题表面上看来，这是一个很简单的问题，但却是设计者出现设计错误X频繁的地方，这里主要有两个问题。１．１ 排架柱子的位置问题（如图１）我们发现有些已建成的工程还没有投入使用就砸掉启闭机排架柱子的小横梁，或者拆掉门槽边上的拦杆。造成这种结果的原因是水工设计人员在设计柱子时，没有考虑闸门的使用问题，致使柱子间距Ａ小于闸门宽度Ｂ，造成闸门安装、检修的困难。我们总结出解决这个问题简单而X的方法，即设计柱子时只要满足Ａ＞Ｃ即可概述水工金属结构是指水利水电工程(包括船闸)的拦(清)污设备及其启闭设备、闸门及启闭机、压力钢管及阀、升船机及构架、竹木过坝设备以及与水利水电工程相关的塔(构)架等设备,其中数量X大的是闸门和启闭机。自建国以来,修建了大量的水利水电工程,其中金属结构物约有4000万t,价值2000亿元左右。据粗略统计,仅在1989年达到及X过折旧年限的大中型水利工程的闸门(不包括压力钢管、阀等)就有近40万t。水利部《水库工程管理通则》(SLJ702-81)和《水闸工程管理通则》(SLJ704-81)规定:水利水电工程运行初期3~5年,正常运行每隔6~10年应进行一次安全鉴定。《水利经济计算规范》(SD139-85)规定:大型水利工程的闸门、阀、启闭机折旧年限为30年,中型水利工程为20年,压力钢管为50年。对在运行的水工金属结构设备,上述规定要求进行的安全鉴定工作在20世纪90年代以前鉴于各种原因(主要是经费问题)并没有系统地开展起来我国碧口水电站、乌江渡水电站及葛州坝等工程的兴建,已将我国水工金属结构的设计、制造和安装技术推向一个新阶段.目前,就闸门所承受的总水压力而言,工作门已达6,Q00余吨,事故门已达5,500吨,导流门已达14,300吨. 国外,在六十至七十年代,也兴建了一些高水头电站.例如:谢尔邦松(法),阿斯旺(埃),伊泰普(巴),买加(加),德沃歇克(美),英古里(苏)等.仅苏联,每年就有20,000吨机械设备和金属结构投入运行。闸门水头已高达300米,荷载已突破15,000吨,压力钢管的PD值已增至27,000公斤/厘米. 随着水头的增高,孔口面积的增大,闸门钓运用特性也发生了变化.对于闸门在水工建筑物中的位置、闸门的结构型式、水力学条件、止水型式、材料、制造工艺、安装精度以及运用等方面都将提出一些特殊的要求. 闸门的局部开启、振动、空蚀、止水的密封性、支承部分的承载能力等问题,以及大容量高扬程的启闭设备的研制等等,都是高水头水工引言参窝水库位于辽宁省辽阳市东约 4 0ｋｍ的太子河干流上 ,是太子河上骨干水利枢纽工程之一 ,是一座以防洪、灌溉、工业供水为主并结合发电等综合利用的大 (Ⅱ )型水利枢纽工程。工程始建于 1960年 ,由于当年遭遇特大洪水而停工 ,1970年续建 ,1974年竣工 ,1985年进行加固工程施工 ,1992年竣工。坝址上游流域面积 6175ｋｍ2 ,总库容 7.9× 10 8ｍ3。按百年一遇洪水设计 ,按千年一遇洪水校核 ,大坝为二X建筑物。上游观音阁水库建成后 ,在规模、X高水位不变的前提下 ,校核标准可提高到万年。枢纽主要建筑物有拦河坝、溢流坝 (在闸墩下分别设有 6个底孔 )、电站 (装机 :372 0 0ｋＷ ) 3部分。拦河坝为混凝土重力坝 ,坝顶高程 10 3.5ｍ ,X大坝高5 0 .3ｍ ,坝顶宽 6.0ｍ ,总长 5 32ｍ。共分 31个坝段 ,其中溢流坝段 15个 ,长 2 74 .2ｍ ;电站坝段 3个参窝水库位于辽宁省辽阳市东约40km的太子河干流上,是太子河上骨干水利枢纽工程之一,是一座以防洪、灌溉、工业供水为主并结合发电等综合利用的大(Ⅱ)型水利枢纽工程。工程始建于1960年,由于当年遭遇特大洪水而被停工,1970年续建,1974年竣工,1985年进行加固工程施工,1992年竣工。但由于资金等因素的限制,金属结构存在问题没有彻底解决。1999年底针对于大坝遗留的工程隐患所进行的除险加固工程开工。1金属结构存在问题1)由于上游观音阁水库的修建,使水库调洪运用条件发生变化。参窝水库的防洪限制水位由原77.80m抬高到86.20m,增大了水库蓄到正常高水位96.60m的机率,使溢流坝弧形工作闸门常年处于挡水状态,无开启检修的时间。因此需在溢流坝弧形工作闸门前增设检修闸门。2)底孔事故检修闸门用坝上高低轨门机启闭,下部用拉杆与闸门连接,拉杆共7节,每节重量为1.5t,装卸拉杆非常困难和危险,如果用于事故闸门,闸门操作时间过长。工程概况龙马水库是一座以灌溉为主,结合发电、养鱼等综合利用的中型水库,坝址控制集雨面积190 km2,总库容3860万m3,装机容量为2×200 kW,多年平均发电量254万度电。水库枢纽设计灌溉面积是1.375亩,X灌溉面积1.16万亩。水库保护下游坡造镇、龙盘镇、乡村约3万人及南昆铁路和324国道。龙马水库枢纽工程水工建筑物主要由主坝、4座副坝、溢流坝、输水涵管、坝后电站及管理房、引水灌溉系统等组成。溢流坝所在地形为U形夹谷,地势陡峭,其长度75 m,高度为17.5 m。2搭设支撑排架平台方案的确定龙马水库溢流坝为不规则建筑物,其支撑排架平台不像框架结构建筑物那样容易搭设。本工程支撑排架平台搭设如图1所示采用锚杆辅助钢管外脚架搭设。其施工主要工序为:地基换填、地基碾压、外脚手架搭设、加固排架水平方向稳定性。图1龙马水库溢流堰横断面图格后,按设计要求放射线定位,定位完成后按设计搭设排架(如图1所示)。排架应搭设在距离外电架工程概况石河水库位于河北省秦皇岛市山海关西北约6 km的石河上,是1座以城市生活、工农业供水为主,同时兼顾防洪、发电、养殖、旅游等综合利用的中型水利枢纽工程。枢纽工程由大坝(溢流坝和非溢流坝)、泄水洞、输水洞、发电洞和电站等建筑物组成。工程于1972年动工兴建,1975年竣工投入运用。石河水库原金属结构设备包括:溢流坝段9扇升卧式平板钢闸门,闸门尺寸(宽×高)8 m×10.2 m,启闭机为固定卷扬BTQ—2×40 t;泄水洞进口1扇2.0 m×2.5 m平板检修钢闸门,出口设2 m×1.5 m(宽×高)弧形钢闸门1扇,配WL—32/25电动螺杆启闭机;输水洞进口1扇2.5 m×3.0 m平板检修钢闸门,配QPQ—2×16 t固定卷扬启闭机,出口设2 m×1.5 m(宽×高)弧形钢闸门1扇,配WL—32/25电动螺杆启闭机;发电洞进口1扇2.5 m×3.0 m检修钢闸门,闸门后设有1扇拦污栅。根据水库大坝安全鉴定报告,石河水库闸.工程概况穆家水库位于辽宁省新宾满族自治县木奇镇穆家村河南附近的苏子河干流上,是以发电为主,兼有灌溉、防洪效益的水利枢纽工程。穆家水库坝址以上河流长度约65km,控制流域面积1711km2。流域多年平均降水量760mm,原设计坝址处多年平均径流量为5.1亿m3,多年平均流量为16.5m3/s。穆家水库X大库容为781.5万m3,为小(1)型水库,水库工程等别为Ⅳ等工程,拦河坝等主要永久性水工建筑物X别为4X。穆家水库工程的设计洪水标准按4X水工建筑物的上限确定,采用50年一遇洪水设计,1000年一遇洪水校核。穆家水库原有主要建筑物包括拦河坝、引水隧洞、电站厂房等。拦河坝为混合坝型,由浆砌石挡水坝段、溢流坝段、土坝段及连接段组成,总长309m。本次除险加固工程内容如下:拦河坝部分包括新建冲沙闸、溢流坝、土坝、浆砌石挡水坝、连接段;其他附属工程包括库区管理房、防汛抢险路。2施工导流2.1导流标准本工程导流建筑物为5X,考虑本次除险加工程现状概况祁县峪口水库位于山西省晋中市祁县城东南的伏溪河中游,属汾河水系。坝址以上流域面积48.8 km2。水库坝顶以下总库容11万m3,是一座以防洪、灌溉为主的小(2)型水库。现状水库枢纽工程包括:砌石主坝、土质副坝、泄洪洞、输水管等四部分。主坝为浆砌石重力坝,位于枢纽左侧,坝顶全长128.1 m,由非溢流坝段和溢流坝段组成,坝顶总宽3.3 m,X大坝高20.8 m,下游坝坡1:0.77;上游坝坡垂直,坝基坐落在基岩上。碾压均质土副坝位于枢纽右侧阶地上,坝长56.1 m,顶宽2～3.3 m,坝顶高程从左向右为逐渐上升1.4 m,右侧X大坝高4.5 m,上、下游坝坡无防护,坝基坐落在右侧土质阶地上。砌石主坝中底部设Φ1200的泄洪(排砂)洞一孔,长5.7 m,后接高2.5 m、宽1.2 m的门洞型涵洞,长4.8 m;原设计泄量16.0 m3/s;进口设置有木闸门,现状闸门启闭设备缺失,无法正常启闭泄洪。砌石坝左、右端底部各设闸门概况珊溪水库泄洪洞弧形工作闸门为X大型高压深孔弧门,闸门孔口尺寸为7m×9m,水头91m,总水压力55000kN,要求动水启闭,可局部开启。弧门结构型式为主横梁、直支臂,球面支铰滑动轴承,选用1×4000kN的液压启闭机操作。闸门总重222 1t,门叶分三节制造,门叶外形尺寸为6956mm×9630mm,支臂长11376mm,曲率半径为R14000±2mm,除支臂外,其余均为散件发货。2 闸门制造2 1 泄洪洞弧形闸门的制造要求为保证弧形闸门在高水头压力下的止水效果以及启闭状态正常,设计要求闸门的曲率半径为R14000±2mm,其偏差方向应与门叶外弧曲率半径偏差方向一致,两侧曲率半径相对差应不大于1 0mm。要求对弧门门叶及支臂进行整体去应力退火,对弧门面板和侧水封座板进行整体铣削加工。2 2 闸门放样与下料(1)放样。为保证弧门整体弧度和曲率半径的正确,工厂对放样的精度进行了严格控制。放样的关键是控制其放样曲率半径和主.闸门概况威远江电站泄洪洞弧形工作闸门为大型高压深孔弧门，闸门孔口尺寸为7mx7m，水头71m，总水压力55(XX)kN，要求动水启闭，可局部开启。闸门总重218.4t，门叶分3节制造，门叶外形尺寸为7008~x9904.8~，支臂长gl74mm，曲率半径为R12侧刃士2~，除支臂外，其余均为散件发货。2闸门门叶制造2.1弧形闸门的制造要求为保证弧形闸门在高水头压力下的止水效果以及启闭状态正常，缩以及修边余t，边梁腹板及纵梁腹板采用数控切割机放样下料。为避免总装时应力集中，对所有下料后的单件和组拼单件都要进行矫正;面板分块卷制时用2000mm样板检测，使其严格控制在RI 1970+住smm。拼装时，面板朝下拼装于胎模，严格控制其弧度，面板拼点完毕，要松开所有门叶面板约束，使门叶整体结构处于自然状态下焊接。2.4焊接工艺制定焊接对控制弧门曲率半径至关重要，采用正确的焊接顺序和合理的焊接工艺是控制焊接变形的基本手段。施焊前，现场做了1工程概况新疆沙湾流域溢流坝具有灌溉、发电、供水等综合应用价值,是大型综合利用的水利水电工程,而且其中的电站主要承担调峰、调相、调频任务。新疆沙湾流域溢流坝包括了灌溉、发电工程以及枢纽三大部分,该坝的水电站装机容量为24万k W,引水灌溉6.63万hm2,而且多年的平均发电量为5.04亿k W·h。该水利水电工程水库正常蓄水位为140.00 m,其中死水位为116.00 m。该水利水电工程属于多年调节水库,总库容为17.10亿m3,另外,新疆沙湾流域溢流坝河床为碾压混凝土重力坝,拦河坝全长为5 842 m,其中X大坝高为57 m,其坝长为719 m,并且两岸衔接土坝,土坝的长度为5 123 m。该水利水电工程的溢洪道采取开敞式溢洪坝,共计装设了16扇露顶式弧形钢闸门,其堰顶高程为126.00 m,设置了16个孔口(孔口净宽为16.00m),并且采用液压启闭机负责启闭。2溢流坝的弧形工作闸门泄洪水流流态分析溢流坝的弧形工作闸门泄洪.引言永庆反调节水库位于丰满大坝下游10.3 km处,它是丰满水电站反调节水库,同时满足下游工业及城市生活用水要求的日调节水库。工程所处位置环境X低温度为-35℃,结冰期约150 d。金属结构设备设有8扇弧形工作闸门,启闭机为2×800 kN液压启闭机,每套液压启闭机设一个泵站,共8个泵站。表孔弧形闸门在冬季应具备启、闭闸门调节流量条件,以保证向下游连续均匀的供水,保证工业及城市用水,每日需运行一到两次。由于地处东北寒冷地区,须解决露顶式闸门的冬季操作问题,这个难题处理的好坏,是工程能否成功投入运行的关键。影响闸门冬季正常操作的主要原因是冰冻问题。冬季丰满水库下泄的水,温度相对较高,并且与丰满水库相距不远,永庆库区冬季基本不结冰,对闸门正常操作不存在影响[1]。冰冻问题主要是由于闸门水封与埋件座板局部不可避免的间隙,造成渗水在闸门水封下游侧结冰,使水封与埋件之间冻连在一起,由此增大启闭设备的负荷,闸门启闭时冰冻力会对橡皮水封产生电站概述沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7 km处,为二等大(2)型工程,水库正常蓄水位365 m,相应库容7.70亿m3,总库容9.10亿m3,其中,防洪库容2.04亿m3,调节库容2.87亿m3,属日调节水库;电站装机1 120 MW,多年平均发电量45.52亿k W·h;溢流坝表孔弧形工作闸门于2013年4月投运,共7孔,挡水门高(设计水位)为24 m,孔口净宽为15 m,总水压力为44 455 k N,弧门半径为27 m,操作条件为动水启闭,局部开启,启闭机形式为表孔双缸弧门液压启闭机。2016年11月起,对1—7号溢流坝表孔弧形工作闸门进行了预试工作,检查发现闸门存在不同程度的表面锈蚀,如不及时处理,将会产生极大安全隐患。未处理前闸门锈蚀情况见图1。图1闸门未处理前锈蚀情况图2闸门锈蚀产生原因分析根据DL/T835-2003《水工钢闸门和启闭机安全监测技术规程》中规定,腐蚀评定标准根据腐蚀部位及分布,蚀坑的深度钢板要进行X声波探伤柚平台上拼接板,接成整弧长,注鲁地拉水电站位于云南省大查。材料进厂检测合格后,在平意以弧长方向的加工坡口为基准理州宾川县与丽江地区永胜县交板机上平板,按排料图在划线平拼接,拉粉线检查直线度,钢板界的金沙江中游河段上,是规划 台上划线,面板长、宽留30? 尺检查接缝面错牙20.77 20.77 32200.58 2丨丨3 梁斜5 5液压启较大’由多块钢板拼焊而成。 ____(1)拼板遵守原则根据整 表2钢板拼丨妾与矫IE技术要求 扇闸门的分节数量’将整块面板 ffia~;2 tf J弓丨弧舰连接钢板校项目长度间隔缝余高分成几个大块;各节分缝都是水 /_/mm/_方式诚正平面度平布置的对接缝’这些分缝要避 工艺要求~~~一- 坡n内坡口内—-汗丨?:横梁、横梁等;所有的对接 尺寸要求|50|15。| ||一|1/1000缝要错开200mm以上;每条焊缝(4)搭设制作平台按放大 表3制辽河工程局承担了绰勒水利枢纽工程金属结构产品的制造任务。由于工期紧,任务重,能否对标书进行完全承诺,将直接影响中标与否。若按以往的制造方法将无法保质、按期完成,故进行了弧形钢闸门制造技术的改造。主表有:改反弧制造为正弧制造,改普通手工电弧焊为埋弧自动焊与CO2保护焊。新方法不但确保了按期完成制造任务,而且还提高了辽河工程局金属结构产品的制造能力,增强了竞争力。1制造工艺改进的主要过程①向水利部金属结构检测中心权威专家咨询。②参考咨询数据,自行设计组装平台及焊接平台。③产品中标后,立即按闸门设计参数进行了平台的施工及焊接工艺参数的确定。2大型弧形闸门制造工艺的改进与实施2.1大型弧形闸门制造工艺改进方向2.1.1下料方法的改进原制造工艺为手工划线半自动单头切割机下料,改进后的工艺为人工划线,多头半自动切割机下料。多头切割机可以同时进行10条下料线的切割,X小切割宽度160 mm,X大宽度2 000 mm,切割长度可以根据需要确定,...? (本文共2页)?阅读全文工程概况莲花水电站位于黑龙江省海林市三道河乡木兰集村下游2 km处的牡丹江干流上,距牡丹江市160 km,是牡丹江中下游X一座梯X大型水电站。水库设计正常蓄水位218 m,坝址以上控制流域面积3.02万km2,水库总库容41.8亿m3,为不完全多年调节水库。电站总装机容量550 MW,电站枢纽由拦河大坝、二坝、溢洪道、引水系统、发电厂房及开关站组成。2问题的提出莲花水电站泄洪采用岸坡开敞式溢洪道,设7个溢流表孔,每孔净宽16 m,设7扇16×13.2 m的弧形工作闸门,分别由7台2×500 kN弧门卷扬式启闭机操作,可宣泄校核洪水流量18 570 m3/s。莲花水电站溢洪道弧形工作闸门于1997年8月安装完毕并正式投入运行,闸门止水效果良好。1998年汛前防汛检查做4号闸门动水启闭试验之后,由于水封磨损,造成弧形工作闸门侧止水出现少量漏水,随着库水位的增高,漏水量也逐渐增大。冬季由于闸门门叶钢结构和闸墩混凝土结构同时收缩,漏水概述洪家渡水电站溢洪道弧形门为表孔型式,共两孔。它的主要参数和特性如下:设计水头为19.00m,总水压力22743.60kN,孔口净宽10.00m,闸门净高19.00m,底坎高程1122.00m,支铰高程1134.00m。弧面半径20m,闸门重量为220t。启闭形式为双缸双作用液压启闭机启闭,吊点距9.18m。门叶共分6节,采用横向分段方式;水封装在门叶上,底、侧普通止水水封密封,侧水封靠上游水挤压水封来密封。该闸门大构件重量主要有:门叶(六)重18.51t、门叶(五)重20.43t、门叶(四)重13.24t、门叶(三)重12.92t、门叶(二)重10.37t、油缸重18t、下支臂重13.14t、中支臂重14.43t、支铰重约18t(活动支铰重10.04t、固定支铰5.68t)。其余构件为几百公斤到9t左右不等。所有大件均采用平板拖车运输至1101.5平台吊装。2准备工作自制2×200kNX单向桥式起重机1台。工程概况新疆沙湾流域溢流坝具有灌溉、发电、供水等综合应用价值,是大型综合利用的水利水电工程,而且其中的电站主要承担调峰、调相、调频任务。新疆沙湾流域溢流坝包括了灌溉、发电工程以及枢纽三大部分,该坝的水电站装机容量为24万k W,引水灌溉6.63万hm2,而且多年的平均发电量为5.04亿k W·h。该水利水电工程水库正常蓄水位为140.00 m,其中死水位为116.00 m。该水利水电工程属于多年调节水库,总库容为17.10亿m3,另外,新疆沙湾流域溢流坝河床为碾压混凝土重力坝,拦河坝全长为5 842 m,其中X大坝高为57 m,其坝长为719 m,并且两岸衔接土坝,土坝的长度为5 123 m。该水利水电工程的溢洪道采取开敞式溢洪坝,共计装设了16扇露顶式弧形钢闸门,其堰顶高程为126.00 m,设置了16个孔口(孔口净宽为16.00m),并且采用液压启闭机负责启闭。2溢流坝的弧形工作闸门泄洪水流流态分析溢流坝的弧形工作闸门泄洪电站概述沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7 km处,为二等大(2)型工程,水库正常蓄水位365 m,相应库容7.70亿m3,总库容9.10亿m3,其中,防洪库容2.04亿m3,调节库容2.87亿m3,属日调节水库;电站装机1 120 MW,多年平均发电量45.52亿k W·h;溢流坝表孔弧形工作闸门于2013年4月投运,共7孔,挡水门高(设计水位)为24 m,孔口净宽为15 m,总水压力为44 455 k N,弧门半径为27 m,操作条件为动水启闭,局部开启,启闭机形式为表孔双缸弧门液压启闭机。2016年11月起,对1—7号溢流坝表孔弧形工作闸门进行了预试工作,检查发现闸门存在不同程度的表面锈蚀,如不及时处理,将会产生极大安全隐患。未处理前闸门锈蚀情况见图1。图1闸门未处理前锈蚀情况图2闸门锈蚀产生原因分析根据DL/T835-2003《水工钢闸门和启闭机安全监测技术规程》中规定,腐蚀评定标准根据腐蚀部位及分布,蚀坑的深度参窝水库位于辽宁省辽阳市东约40km的太子河干流上,是太子河上骨干水利枢纽工程之一,是一座以防洪、灌溉、工业供水为主并结合发电等综合利用的大(Ⅱ)型水利枢纽工程。工程始建于1960年,由于当年遭遇特大洪水而被停工,1970年续建,1974年竣工,1985年进行加固工程施工,1992年竣工。但由于资金等因素的限制,金属结构存在问题没有彻底解决。1999年底针对于大坝遗留的工程隐患所进行的除险加固工程开工。1金属结构存在问题1)由于上游观音阁水库的修建,使水库调洪运用条件发生变化。参窝水库的防洪限制水位由原77.80m抬高到86.20m,增大了水库蓄到正常高水位96.60m的机率,使溢流坝弧形工作闸门常年处于挡水状态,无开启检修的时间。因此需在溢流坝弧形工作闸门前增设检修闸门。2)底孔事故检修闸门用坝上高低轨门机启闭,下部用拉杆与闸门连接,拉杆共7节,每节重量为1.5t,装卸拉杆非常困难和危险,如果用于事故闸门,闸门操作时间过长。引言参窝水库位于辽宁省辽阳市东约 4 0ｋｍ的太子河干流上 ,是太子河上骨干水利枢纽工程之一 ,是一座以防洪、灌溉、工业供水为主并结合发电等综合利用的大 (Ⅱ )型水利枢纽工程。工程始建于 1960年 ,由于当年遭遇特大洪水而停工 ,1970年续建 ,1974年竣工 ,1985年进行加固工程施工 ,1992年竣工。坝址上游流域面积 6175ｋｍ2 ,总库容 7.9× 10 8ｍ3。按百年一遇洪水设计 ,按千年一遇洪水校核 ,大坝为二X建筑物。上游观音阁水库建成后 ,在规模、X高水位不变的前提下 ,校核标准可提高到万年。枢纽主要建筑物有拦河坝、溢流坝 (在闸墩下分别设有 6个底孔 )、电站 (装机 :372 0 0ｋＷ ) 3部分。拦河坝为混凝土重力坝 ,坝顶高程 10 3.5ｍ ,X大坝高5 0 .3ｍ ,坝顶宽 6.0ｍ ,总长 5 32ｍ。共分 31个坝段 ,其中溢流坝段 15个 ,长 2 74 .2ｍ ;电站坝段?西有两千多座小型水库存在不同程度的渗漏,许多坝X急需帷幕灌浆堵漏。堵漏前.若先用电法探测水库坝X以了解渗漏部位及坝基情况,将使帷幕灌浆堵漏目标准、效#高、投资大为减少:本文即以广西几个水库所做实际工作乃例,说明常规电法庄水库坝X渗漏探测中所取得的社会经济效益和地质效益=l 经济效益 水库因存在渗漏使X库容和灌溉面积减少.效益大大降低.个别漏水严重者出现险情以致唆弃:统计永福华山、柳城吉兆等五座水库年漏水量:永福县华山水库855万m。,柳城县吉兆水库400万m。.临桂县大江水库l 237万m。,乐业县大利水库112 9万m。,隆林县卡达水库1079万m。。按七五期间广西兴建水库平均造价o.5元/立方库容计算.五座水库困渗漏造成的直接经济损失就达2350万元之多.柳城县老苗水库因『l叵重漏水而废弃,使五千多亩农田处于干旱;天等伏慢、派钦和澎湃三水库库容均在五百万立方以上,但因渗漏严霞而被列为四X工程(水唪不予蓄水、使用)在水库坝面补修工程中由于受到各种不同类型因素的制约,属于强度相对较高的机械化施工工程。沥青混凝土材料的配置、搅拌和运输工程都需要借助大型的机械设备。在实际的施工工程中,工作人员不仅要严格地按照施工的要求进行,还应该掌握好沥青混凝土材料的性能和质量。在应用中只需要保证水库坝面的平整性。1沥青混凝土的拌合方法在城市建筑工程施工的过程中,做好沥青坝面的拌合工作需要对各项配料的数量等进行明确。一般情况下,模板工程都会应用到沥青混凝土工程中,然后填充不含水的砾石,经过搅拌之后再注入适量的沥青材料。这种技术在实际应用的过程中,不仅造价相对较高,而且在填充的过程中技术性也很难把握,因此,经过研究之后,工作人员采用的主要方式就是沥青拌合方法。采用这种方式就是将浓度为10-14%的沥青材料放置到混凝土结构当中,一同进行浇注。其中模板的高度多为1米,在混凝土初凝的时候,将模板拆除,转为对坝体心墙两侧进行施工。在施工的过程中不需要采用任何的机械设备。水库除险加固过程中的管涵建设对水库的安全运行非常关键,传统管涵建设中不可避免发生沉管现象,给水库安全造成较大的影响,成为水库安全运营的一种隐患。传统中沉管多采用开槽翻挖的方式进行处理。随着新技术、新材料和新工艺的引进,非开挖技术在输水管涵建设中逐渐得到了应用,尤其是玻璃夹砂管、聚丙乙烯管、双壁波纹管的提出,采用了内衬、聚氨酷堵漏、玻璃钢内衬、翻转内衬的处置工艺,非开挖技术得到了前所未有的发展。由于其不破坏表面,施工速度快、周期短和成本低,非开挖技术逐渐取代了传统开挖方式,成为当前X具有推广应用前景的方式。目前在电讯、自来水、电力和热力管道铺设中得到了广泛的应用,具有较好的社会和经济价值。1非开挖技术介绍1.1非开挖技术X点非开挖技术是利用水平定向钻机在不同底层和深度进行钻进,通过控制钻进轨迹的方式达到设计位置从而达到铺设地下管线的施工技术。在水库坝下管涵建设过程中,在不开挖坝体的情况下,通过对于钻头和钻杆的引导,在基岩层形成导向水库是为拦洪蓄水，调节水流以及防洪灌溉，发电和供水的水利设施。随着现代旅游业的发展和环保意识的增强，水库的景观价值逐渐被人们所认识，对水库坝区景观设计的研究成为景观设计的一个新X域。水库坝区的景观有鲜明的自身特征。“景观”的概念在不同的X域有着很大的差异，根据汤姆·透纳的说法“景观是指留下了人类文明足迹的地方”。追根寻源，在我国景观X基本的定位与“园林”这个概念密切相关。根据刘滨谊先生的观点“园林的形态演变可以用简单的几个字来概括，X初是囿和圃。”圃，指菜园，而囿，就是把一块地圈起来，人们可以在其中打猎。在这一基础上，进一步人工加以取舍浓缩成林，从这个过程中不难看出“圃—囿—园—林”这样一个发展过程。到了现代，景观的概念进一步扩展，包括区域的、城市的、古代的、现代的环境，演变成为我们今天所关注的景观环境。景观设计就是“通过对土地及其土地上的物体和空间的安排，来协调和完善景观的各种功能。使人、建筑物、社区、城市以及人类的生活的地球工程概况石头河水库泄洪洞位于水库左岸,为深孔塔式进水口无压隧洞,进口高程735.000 m,出口高程705.326 m,全长697.45 m,1981年7月建成。主要任务是泄洪和放空水库,设计泄洪流量850 m3/s;进水塔塔顶高程809.100 m,塔内设有一扇5.5×6—70m平面事故检修闸门和一扇5.5×5—70 m弧形工作闸门,工作门启闭设备为双吊点QPQ2×1 000 k N固定卷扬启闭机。枢纽工程是边设计边施工而建成的,受当时设计、加工制造能力、原材料质量等客观因素的限制。金属结构设备加工、安装质量总体水平不高,虽能维持水库的基本运行,但运行中故障较多,安全性、可靠性存在隐患。经水利部水工金属结构质量检测中心对金属结构及机电设备进行安全检测,发现闸门及其埋件焊接质量差,锈蚀严重,启闭设备启门力不足等问题,被水利部大坝安全管理中心鉴定为“三类坝”,列入全国X后一批大型水库除险加固名单,其内容是更换或改造“两洞一道”工程概况足,高水头下,必须依靠事故闸门和工作闸门强螺栓连接;止水采用橡塑复合水封;为解决相互配合才能完成闭门动作;如果在某一开度门叶偏移问题,对闸门埋件进行改造;闸门启石头河水库位于陕西省眉县斜峪关,水库需要增加闸门开度,必须把闸门先行关闭后,闭机更换为QHSY2500k N/1200k N-8.0m液压枢纽主要由拦河坝、溢洪道、泄洪洞、输水洞及重新开启才能达到需要的开度。由于制造、安启闭机,提高了启闭力。坝后电站组成,设计库容1.47亿m3,坝高装误差,闸门出槽后,门叶整体向右偏移,关闭闸门时必须用千斤顶向左顶正后才能入槽。由114m,属大(2)型水利工程。泄洪洞布设于左3改造实施方案于闸门起吊由“启闭机—连接杆—滑槽—平衡岸,深孔塔式进水口,塔内设事故闸门和弧形梁—闸门”组成,导杆与滑槽为钢对钢摩擦,摩工作闸门各一扇。弧形工作闸门孔口尺寸3.1液压启闭机大梁加固擦面锈蚀导致启闭过程中卡阻严重。另外,由5.5m×5m,设计水工程概况石头河水库枢纽工程位于陕西省眉县斜峪关,是一项兼防洪、城市供水、农业灌溉、水力发电、水产研究、养殖等多项功能的大(二)型水利枢纽工程,是渭河一X支流石头河干流上的一座大型控制性水利枢纽工程,控制流域面积673km2,总库容1.47亿m3,设计年调节水量2.7亿m3。石头河水库流域面积小,库区坡比大,库容小,形成洪峰历时短,防汛任务艰巨。同时还承担着向西安市、宝鸡市、咸阳市、杨凌示范区、蔡家坡汽车城等关中重要区域的供水任务,已经成为陕西关中地区经济发展的重要水资源。2现状及存在的问题石头河水库是1975年开始边设计边建设而成的项目,受当时设计、原材料供货等客观原因的限制,金属结构的加工、安装质量总体水平不高,虽然能维持水库的基本运行,但运行中故障较多,屡有惊险事件发生,安全性、可靠性存在隐患。2.1泄洪洞金属结构泄洪洞位于大坝左岸,为深孔塔式进水口无压隧洞,是利用导流洞改建而成的。主要任务是分担泄洪和放空水库,设计泄洪流陕西省石头河水电工程局是陕西省石头河水库管理局下属的具有水利水电工程施工总承包二X、工业与民用建筑施工总承包三X资质的施工企业。企业目前下设5个职能科室,4个工程施工公司,拥有固定资产1 8 0 0多万元,员工7 2人,年施工能力达1亿元以上。自2 0 0 0年以来,企业由年产值不足百万元的施工队,逐步发展成为产值X过5 0 0 0万元的石头河水库管理局水利经济增长的生力军,同时也成为陕西水利建设大军中的一支重要力量。先后建设了西安湟河治理工程、榆林李家梁水库工程、凤翔县白荻沟水库工程、西安团结水库工程等几十项社会工程。其中承担建设的石头河5号住宅楼工程跨入了省X文明工地行列;2 0 0 6年完工的榆林李家梁水库工程获得了陕西水利X高奖“仪祉杯”。自2 0 0 4年以来,石头河水电工程局陝西省石头河水电工程局是陕西省石头河水库管理局下属的具有水利水电工程施工总承包二X、工业与民用建筑施工总承包三X资质的施工企业。企业目前下设5个职能科室,4个工程施工公司,拥有固定资产1800多万元,员工7 2人,年施工能力达1亿元以上。自2000年以来,企业由年产值不足百万元的施工队,逐步发展成为产值X过5000万元的石头河水库管理局水利经济增长的生力军,同时也成为陕西水利建设大军中的一支重要力量。先后建设了西安湟河治理工程、榆林李家梁水库工程、凤翔县白荻沟水库工程、西安团结水库工程等几十项社会工程。其中承担建设的石头河5号住宅楼工程跨入了省X文明工地行列;2006年完工的榆林李家梁水库工程获得了陕西水利X高奖“仪祉杯”。自2 004年以来,石头河水电工程序言石头河水库坝高114m,总库容1.4亿m3,是我省关中西部一座重要的水源地,目前承担着向西安市供水重要任务,今后将陆续向咸阳、宝鸡和杨凌等重要城市供水,故其水源安全和水质X劣情况就显得格外重要,本文通过近7年的水质监测分析情况,客观公正地介绍目前水库的水质演变过程,并相应提出了水库目前存在的安全隐患和必要的防治措施,目的是呼吁全社会共同关注,珍惜爱护水资源。2自然经济情况2.1自然情况石头河位于秦岭北麓,系渭河的一X支流。源于秦岭鳌山和太白山,主要由五里峡、大箭沟、沙沟峡、白云峡、吉利沟、箭沟等支流在流域内汇集而成。流域全长68.6km,河流平均比降2.5%,流域面积778.7km2,其中石头河坝址以上673km2。流域内山高崖陡,植被良好,深山区多为松栎林、桦木林、冷杉林、落叶松类,浅山区主要落叶阔叶林和乔木林为主,另有部分松柏类分布。土壤以黄沙土、黑沙土、黄鳝土和白鳝土为主。1.2水文气象石头河流域内峰岭诸列,林木茂盛.概述洪家渡水电站泄洪洞布置在大坝的左岸,是电站X低的泄水建筑物,在施工后期要参与度汛调度,在水库初期蓄水期要为下游已建电站供给发电用水,水库正常运行后参与泄洪,在大坝检修时作为水库泄水降低水位之用,是电站重要的泄水建筑物。泄洪洞由有压洞段、明流洞段及出口消能工段组成。弧形工作闸门布置在有压洞段的出口,孔口尺寸6 2m×8m,设计水头86 34m;闸门的设计工况为动水启闭,向下游供水时作局部开启,局部开启时水头要小于45m。弧门采用摇摆式液压启闭机操作,启闭机容量为5000kN/2000kN;弧门上方设置1台检修用的桥式起重机。1 闸门止水型式的选择洪家渡水电站泄洪洞的弧形工作闸门属高水头弧门,设计的关键在于止水型式的选择与布置。根据国内外高水头弧形闸门的研究成果及运行经验,当水头X过70m时传统的无门槽体型很难满足弧门的止水要求,国内一般都采用偏心铰压紧式和液压伸缩式止水这2种型式。前一种是借助一套偏心操作机构,推动闸门压紧前言构皮滩水电站工程在已招标的《乌江构皮滩水电站大坝建筑与金属结构设备安装工程施工》、《乌江构皮滩水电站引水发电系统建筑金属结构设备安装工程》、《乌江构皮滩水电站渗控工程施工》等主体工程招标文件中,对工程施工进度的安排均为:施工总工期8年零8个月,发电工期7年(即工程2002年7月28日导流洞工程开工,2004年10月底2条低导流洞具备过流条件);以2009年7月X1台机组发电、2011年2月底完建为控制性工期。但从目前工程的实际进度来看,不仅能满足原计划施工总进度的要求,而且还具有提前发电的潜力。为此,《乌江构皮滩水电站引水发电系统金属结构设备采购》招标文件中要求按2008年12月底发电的进度进行设备采购,并在《乌江构皮滩水电站大坝建筑与金属结构设备安装工程施工》招标文件的“特别说明”中要求承包人研究本工程提前发电的可行性。1降低泄洪洞进口高程对提前发电的作用大坝的施工进度是提前发电的控制性关键项目,由于坝体施工形象与坝体施. 概况云南省绿水河水电站泄洪洞闸室段设 3ｍ× 3ｍ (宽×高 )的平板检修闸门及弧形工作闸门各一扇(见图 1) ,担负着电站水库泄洪及排砂的任务 ,正常运行条件下 ,检修闸门处于开启状态 ,启闭弧形工作闸门进行泄洪及排砂 ,当检修闸门之后的设备或建筑物出现事故时 ,关闭检修闸门进行检修。图 1 泄洪闸闸室水平面剖面图检修闸门为静水启闭 (靠闸门自重关闭 ) ,即先关闭弧形工作闸门后 ,开启旁通阀门向闸室内充水平压后 ,再启动卷扬机启闭闸门。由于原设计旁通阀管道直径太小 (Ｄ =75ｍｍ) ,管道长度太长 (Ｌ =5ｍ) ,弯道太多 (Ｎ =4个 ) ,水中泥砂含量大等不利因素 ,于电站投产 4年之后的1976年 ,旁通阀就被小泥砂堵塞 ,导致检修闸门不能投入运行。由于检修闸门之后的设施能够正常运行 ,长时间未引起电厂重视。1990年之后 ,由于弧形工作闸门及泄洪隧洞长时间泄流 ,在高速水流及推移质泥沙的撞击下 ,使弧形闸门的工程概况简述绿水河水电站于1973年建成发电,采用径流式开发,现停用1#(1×12.5MW)机组,新建1台(1×30MW)机组,增容后电站总装机容量75MW(3×15MW+1×30MW),设计引用流量增为29.1m3/s,电站增容后原调压井不能满足使用要求,对原调压井进行改造设计。原调压井设有启闭机室,则扩建后调压井的X高涌波应与原调压井的X高涌波保持一致,在X高涌波确定的条件下,只有通过调整上室的容积来满足X高涌波的要求;同理,调压井下部的引水隧洞和压力管道已经确定,所以增容改造后的调压井X低涌波也已经确定,为保证X低涌波只有扩大下室容积。2调压井水力学计算2.1计算说明调压井的主要体型参数包括:原调压井的采用地下双室式,埋藏在地下80m,调压井全高42.342m,井筒内径4.0m,井底高程450.658m,井顶高程483.200m。上室底板高程为478.0m,上室为5m×5m的方圆形断面,全长51m(包括3.0m进口段在一《云南水力发电》1985年X二期上,我对绿水河水轮机导水机构损坏的原因作了初步分析,并提出了让导水叶开大些夕也就是适当增加机组出力的办法来减轻导水机构的损坏,这涉及引水系统和一系列机电设备的改造问题,其中有一些确实难以实现,现在提出另一个较为可行的措施,是用一个参数较低的新转轮替换A34转轮。.这两个措施采用的方法虽不同,但基本观点是一致的夕都是让水轮机经常处于XX工况下运行,增加导叶内侧压力。 由于机组的出力、转速、直径、水头、吸出高度及转轮的基本尺寸已不能变,要选择一个理想的新转轮已不可能,只能在这些前提下选一个较好的转轮,适当改善水轮机的工作条件。同时在改善导叶工作条件的时候,还必须考虑到转轮上的X大流速不能增加太多,使两方面都有所兼顾。根据多年经常运行的出力约13 000千瓦左右,经常运行的水头约320米,经比较推荐新转轮的模型参数为: 比转速ns》73(米·千瓦制) X大单位流量Qlm政产》在一《云南水力发电》1 985年X二期上,我一对绿水河水轮机导水机构损坏的原因作了初步分析,一并提出了让导水叶开大些,也就是适当增加机组出力的办法来减轻导水机构的损坏,这涉及弓!水系统和一系列机电设备的改造问题,其中有一些确实难以实现,现在提出另一个较为可行的措施,是用一个参数较低的新转轮替换A34转轮。这两个措施采用的方法虽不同,但基本观点是一致的笋都是让水轮机经常处于XX工况下运行,增加导叶内侧压力。 由于机组的出力、转速、直径、水头、吸出高度及转轮的基本尺寸已不能变,要选择一个理想的新转轮已不可能,只能在这些前提下选一个较好的转轮,适当改善水轮机的工作条件。同时在改善导叶工作条件的时候,还必须考虑到转轮上的X大流速不能增加太多,使两方面都有所兼顾。根据多年经常运行的出力约13 000千瓦左右,经常运行的水头约32。米,经比较推荐新转轮的模型参数为: 比转速n。》73(米·。千瓦制) X大单位流量Qim:犷》电站概况绿水河水电站位于云南省个旧市和蒙自县境内，装机容量５７．５MW，采用引水式开发，获得毛水头３３１m，由于水中泥沙含量较高，水轮机防止泥沙磨损的问题比较突出，但受地形及地质等条件的限制，没有修建大型水库的条件，为此，电站的X部枢纽布置采用双坝布置，即上下坝的布置方案，利用上、下坝充分形成内外库。上坝的主要任务是将推移质拦截在外库，在泄洪隧洞泄洪时，再将推移质导入洞中排往下坝下游，其次是调整进入内库的水流流态，使水流流速缓慢平稳，以利于沉沙。下坝主要任务是壅高水位，形成日调节池。上坝为溢流式混凝土重力坝，X大坝高１３m，泄洪闸作为上坝的一部分将上坝分为左、右两坝段，溢流坝段总长４６m，由７孔宽窄不一的溢流堰组成，其中５孔堰顶高程为４７７．２m，另外２孔堰顶高程分别为４７３、４７４m。在右l坝段高程４６７m设有一个２×２m的方形底孔，底孔前端设平板门一扇，枯期开启，以调节内外库运行水位保证上坝上、下游水位差不X过１～２m，汛云南省绿水河电厂座落在云南省南部个旧市和蒙自、金河、河口、屏边四县交界的红河岸边。始建于 1985年 5月 ,是我国自行设计、制造、施工、安装和管理的一座高水头中型水力发电站 ,采用迳流式引水发电 ,共装有发电机组 8台 ,总装机容量为 6 5 5 0ＭＷ ,单机容量X大是 15 0 0ＭＷ ,X小为2 0 0ＭＷ。利用绿水河流域来水量发电 ,为两X梯式开发电站。被誉为中国南疆边陲红河畔的一颗璀璨明珠。绿厂投产发电 30年来 ,全体干部职工坚持“两手抓、两手都要硬”的方针 ,发扬“团结、奉献、求实、创新”的企业精神 ,身居深山 ,艰苦创业 ,默默奉献 ,使绿厂旧貌换新颜 ;加强内部管理 ,实现安全文明生产 :截止 2 0 0 2年 8月 31日 ,累计总发电量 98 2 3亿ｋＷ ｈ。其中 ,1986年创历史X高发电量纪录 4 0 97亿ｋＷ ｈ ,1998年工程概况向家坝水电站泄洪消能设施主要包括12个表孔、10个中孔及消力池等建筑物,设计洪水入库流量达41 200 m3/s,X大泄洪总功率约40 000 MW。工程运行期的汛期限制水位370.00 m,汛后运行水位380.00 m。电站表孔、中孔工作门的主要特点如下:1表孔工作弧门尺寸为8.0 m×27.215 m(宽×高),弧门面板半径30.0 m。弧门动水启闭,且需局部开启,运行水头X大达26.715 m,是目前国内动水操作水头X高、弧门面板半径X大的表孔弧型闸门。2中孔弧门的X大运行水头达83.475 m,弧门控制段出口流速近35 m/s,且有局部开启的运行要求。为了及时发现工程可能存在的问题,开展了弧门振动的原型观测工作,从而掌握不同泄流情况下中孔及表孔弧门的流激振动特性,检验闸门的抗振性能,以避开可能发生激振的不利工况。2观测内容和观测方法2.1观测内容选取3号中孔弧门和10号表孔弧门作为观测对象漫湾电厂共设计了5扇溢洪道表孔弧门,规格尺寸为13×21 m,水头为20.4 m,分别布置在9到14号坝段。于1993年投入运行后,设备主要承担汛期泄洪和拉渣工作,设备的安全可靠运行关系着电厂大坝的安全,为提高设备的可靠性,但近年来表孔弧门油缸逐步出现老化现象。同时,因左、右缸的行程测量不准确,导致表孔弧门双缸失步或X过纠偏范围,造成弧门不能正常启闭的事件频繁发生,威胁到电厂安全度汛。为确保表孔弧门运行安全可靠,电厂对表孔弧门油缸进行更新改造,此次改造引用分段直线逼近曲线的方法完善控制程序,通过调试及后期试验,油缸运行正常,各机构动作平稳可靠,同步性好,工作稳定,达到预期效果。1改造前设备状况存在的问题1)基本状况。漫湾电厂5道表孔弧门油缸为双吊点式,每扇弧门由两支液压油缸(2×2200千牛)操作,油缸的一端铰接在弧门主梁下方两侧悬臂端的吊耳上,另一端则铰接在弧门门叶后上方两侧混凝土闸墩边墙的支座上。5扇溢洪道表孔弧门自投产以来概述果多水电站位于西藏自治区昌都县境内,为扎曲水电规划“两库五X”中X二个梯X电站,电站装机容量160 MW(4×40 MW),电站所处地理位置X冷月平均气温:2.3℃(11月)、-1.8℃(12月)、-2.1℃(1月)、0.7℃(2月)、4.5℃(3月),X低气温-20.7℃,多年平均气温2.9℃,冬季空气调节室外计算温度-20.54℃,冬季电站库区冰层厚度约20 cm(2015年冬季现场实测),属于高寒地区。果多水电站大坝溢流坝段布置有3孔净宽9 m的泄洪表孔,堰顶高程3 402 m,坝顶高程3 421 m。3孔表孔设有3扇工作闸门,门型采用弧形闸门,其运行方式为动水启闭,可局部开启,弧门采用双主横梁、斜支臂型式。由于溢流坝表孔工作闸门属露顶式闸门,直接暴露于寒冷气候环境之中,需采取相应的防冰冻措施以避免闸门承受冰压力和冻坏水封。根据已建和在建工程的实践,对比人工破冰法、潜水泵扰动法、气泡法、贴苯板加热、热板加热等防冰冻方概述大朝山水电站位于云南省云县和景东县交界的澜沧江上,装机容量6×225ＭＷ。电站拦河大坝呈折线型布置,共23个坝段,其中11号～15号为表孔溢流坝段,布置有5个表孔。每个表孔有弧型工作门和平板检修门,每孔弧形门采用一套2×2000ｋＮ双吊点液压启闭机启闭。每套液压启闭机设置一套X立的液压站,液压站内设置两台互为备用的电动机—泵组。弧形工作闸门具有“全关”、“全开”和“局部开启”三种运行工况。每套闸门采用X立的电气控制系统,实现弧形工作闸门的启闭全过程控制以及油泵组的自动启停控制和工作泵与备用泵的切换控制,并实现闸门启闭过程中各种工况参数的自动采集与监视,以及故障报警等。该控制系统以ＰＬＣ为核心,利用高度一体化的液压缸位移测量系统(ＣＩＭＳＭＫⅡ)技术,通过闭环控制,将闸门运行的同步误差控制在3ｍｍ以下。表孔弧门的电气控制系统通过串行通讯(ＭＯＤ ＢＵＳ协议)与全厂计算机监控系统的大坝ＬＣＵ(现地控制单元)相连,可在中控室实.基本概况阿海水电站位于云南省丽江市下辖的玉龙与宁蒗两县交界的金沙江中游河段,上游为梨园水电站,下游为金安桥水电站,总装机容量2 000 MW,电站为一等大(1)型工程,主要水工建筑物由大坝、泄洪消能、冲沙建筑物和引水发电建筑物组成[1]。其中大坝左岸溢流表孔布置5孔5扇露顶式弧形工作闸门,孔口尺寸13 m×20 m(净宽×净高),设计水头20 m,面板曲率半径21 m,底槛高程EL.1483.55 m,支铰高度11.5 m,闸门总水压力32 800 k N[1]。闸门采用主横梁、斜支臂的结构形式,圆柱铰支承;闸门两侧止水为“L型内R直角”型水封,底止水为板型水封;闸门的操作条件为动水启闭,可局部开启。每扇弧形工作闸门采用一套悬挂式双缸液压启闭机操作,每套液压启闭机由单X的液压泵站控制,其中启闭机液压系统设有双杠同步装置。油缸的上端铰支在闸墩上部的铰轴上,油缸活塞杆的下端与闸门下主梁两端后翼缘上的吊耳相连。液压启闭机主要工作参数液压启闭机具有传动效率高，结构紧凑，便于现场操作和远控、集控，对溢洪道大孔口表孔弧门，启闭机可置于问墩上，不需架设机架桥，使坝面布置美观，有利土建施工等一系列X点，故近年来国内水利水电工程的溢洪道表孔弧；刁，又借鉴弧门门叶结构的刚度及铰座对门叶结构运行的限制，不大可能因吊点在启闭过程中的同步偏差而出现卡阻现象，已开始采用液压启闭机而不专设同步装置，通过几个工程的实践运行，虽基本上可行，但也或多或少地出现一些问题．从而感到在双吊点同步问题上尚不够理想的情况，又再度引起人们的疑虑和关注．笔者认为，影响溢洪道表孔弧门液压启闭机双吊芳同步的因素较多，需系统分析，不能简单地归咎于某一方面而忽略了另一方面．水利水电工程闸门、启闭机设计、制造、安装规程规范，在这方面均作了原则性指导与要求，应该说是正确的．问题主要在于在设计、制造、安装、运行实施过程中，是否考虑到这是一项系统工程，进而全面分析、综合考虑，抓住主要环节，实事求是，针对性的提出要求概况二龙山水库位于吉林省梨树县东辽河上游,是一座以防洪、除涝、灌溉、供水为主的大型水利枢纽工程。该工程始建于1943年日伪时期,解放后续建完工。1960年进行了工程扩建,1966年竣工。枢纽工程主要由挡水土坝、混凝土溢流坝、输水隧洞、调压井和发电厂房等组成,挡水土坝由左岸粘土心墙坝和右岸均质土坝组成。溢流坝布置在靠近右岸河床中,两侧设置长22.0 m混凝土重力式插入坝段与左右岸土坝相连接。溢流坝总长为56.5 m,X大坝高27.9 m。2溢流坝运行现状由于二龙山水库溢流坝已运行36年,为了更好地对溢流坝溢流面、闸墩混凝土缺陷部位进行修补加固处理设计,X先对溢流面及闸墩混凝土进行了详细质量检测。2.1闸墩运行现状(1)闸墩裂缝情况。通过检测发现闸墩裂缝均发生在弧形工作闸门上游侧(迎水侧),裂缝宽度较大为3～4 mm,裂缝长度较长,④号闸墩存在一条由上游向下游的裂缝,其长度从闸墩顶部一直开裂至底部,X大裂缝宽4 mm;③号闸墩存在.水库基本情况二龙山水库是以防洪除涝、灌溉为主,结合发电、养鱼、城市供水等综合利用的大型水利枢纽,控制流域面积3 676km2,X大库容17.62亿m3,其中防洪库容9.78亿m3。兴利库容7.04亿m3,死库容2.36亿m3,重复库容1.56亿m3。设计防洪保护面积8万hm2,灌溉面积2.12万hm2,年发电量900万Kw/h,可养鱼水面0.95万hm2,计划每年向城市供水4 000万m3。二龙山水库防洪调度的好坏,不仅关系着上游吉、辽两省的伊通、辽源、公主岭、梨树、西丰5个县(市)、8个乡镇、150多个自然屯的安全,同时也关系着下游47万人口及京哈与平齐铁路、四桑公路、石油管路、国际通讯电缆的安全。可见,二龙山水库是东辽河防汛抗洪的骨干工程。2洪水过程1994年汛期,水库流域内由于受台风与低气压气旋等表1降水过程表项目雨量X大点雨量入库洪峰入库洪量历时(mm)站名降雨量(mm)时段(h)洪峰(m3/s)(104m3)7月7日宾县二龙山水库是宾县唯一的一座集防洪、灌溉、旅游、养鱼、城镇工业用水和居民生活供水于一身的多功能、多年调节、综合利用型的水利工程。水库设计总库容为9 951万m3,兴利库容为7 218万m3,死库容为800万m3,水库控制面积为275.5 km2,库区面积10.4 m2,水库于1958年开始修建,1974年完工投入运行,它是我们宾州镇10多万居民饮用水的唯一一处水源地。30多年来,水库满足了宾县的工农业生产,尤其在在宾州镇生活饮用水方面发挥了不可替代的作用。因而水库水质的好坏、水量的多少将直接关系到宾州镇人口的饮水安全和社会稳定,绝不可掉以轻心。1问题及原因随着水库周边经济的繁荣,养殖业、种植业、旅游业、餐饮业的发展,水污染源也不断提高,对水库供水量及水质均带来了威胁,表现在:1)水库淤积现象在加剧。二龙山水库运行35 a后,水库淤积量达120万m3,水库淤积的主要原因就是水土流失造成的。2)水库库区面积在缩小。通过实地测量黑龙江省二龙山水库是X4AX旅游区,是一座总库容达9400万m3的中型水库,兼有防洪、灌溉、城镇生产生活供水和旅游等多种功能。近年来,水库淤积加速、蓄水能力下降、浮游生物大量繁殖、水质日趋恶化,直接影响库区旅游业的发展和下游村镇的生活生产用水,降低了水库对特大洪水的调控能力,增加了洪水泛滥的隐患。1材料与方法1·1采样时间与地点2002年8月至2003年5月分三个水期进行采集,即丰水期、平水期、枯水期;根据二龙山水库的水域特点,设立三个监测断面,即二龙山水库入口处,二龙山水库出口处,二龙山水库库心处。1·2测定方法采用营养度指数法、F检验、t检验对二龙山水库水质的营养状况进行综合评价与分析。1·3分析项目选择与水质富营养化有关的项目,如叶绿素(chla)、总氮(TN)、总磷(TP)、透明度(SD)、高锰酸盐指数(CODMn)五项理化指标的测定分析。2结果与分析二龙山水库控制运用探讨许玉明刘盾赵磊（吉林省四平市X）１问题的提出二龙山水库位于四平市梨树县石岭乡二龙山村，控制面积３６７６ｋｍ２，占东辽河流域总面积的３２．８％。水库始建于日伪时期的１９４３年，续建于１９４６年（民国３５年），１９４８年３月，四平解放后，东北行政委员会农林部水利处组建东辽河X完成尾工，１９４９年蓄水，１９５０年投入运行。１９５３年８月，东辽河大水，入库流量５８５０ｍ３／ｓ，X水库原设计洪水流量２７００ｍ３／ｓ的１．２倍，幸而空库迎峰，方免水库事故发生。而后，为保证水库安全运行，经水利电力部批准，１９６０年４月水库动工扩建，１９６６年主体工程竣工，１９７２年９月～１９７６年５月电站工程建成。水库扩建设计标准：千年洪水设计，万年洪水校核；拦河主、副土坝及其间混凝土溢洪道为ⅠX建筑物，土坝右侧输水隧洞为ⅡX建筑物。水库设计洪水位２２６．９０ｍ，校核洪水位２２８．１０ｍ，正常高水位２２２．５０ｍ，汛限水位２２１被誉为四平市“母亲河”的二龙山水库地处吉林省辽源市及东辽县下游、四平市的上游,位于吉林省梨树县石岭乡的二龙山村,距离四平市45 km。二龙山水库是东辽河流域省管X大人工库湖,它的控制流域面积3 676 km2,占东辽河流域面积的32.8％。该流域属低山丘陵区,河网较密,岩石疏松,植被覆盖率为37.5％,属防洪灌溉、养鱼发电、城市供水多功能库湖。 目前二龙山水库存在比较突出的生态问题,①水体遭到了污染,水质变坏;②水土流失,造成水库淤积。它破坏了自然人文景观和可持续发展的原则,危害人体健康,危机子孙后代的生存与发展。如何X地治理二龙山水库的污染是四平市乃至吉林省X十分关注的生态环境问题。2 二龙山水库生态问题及原因分析2.1 水体遭到污染,水质变坏 二龙山水库的水体遭到污染,水质严重变坏,主要原因是东辽河上游X标因子BOD5、CODcr、挥发酚比较突出,有机污染相当严重。东辽河的8个断面中以位于辽源上游6 km的辽河.工程概况向家坝水电站泄洪消能设施主要包括12个表孔、10个中孔及消力池等建筑物,设计洪水入库流量达41 200 m3/s,X大泄洪总功率约40 000 MW。工程运行期的汛期限制水位370.00 m,汛后运行水位380.00 m。电站表孔、中孔工作门的主要特点如下:1表孔工作弧门尺寸为8.0 m×27.215 m(宽×高),弧门面板半径30.0 m。弧门动水启闭,且需局部开启,运行水头X大达26.715 m,是目前国内动水操作水头X高、弧门面板半径X大的表孔弧型闸门。2中孔弧门的X大运行水头达83.475 m,弧门控制段出口流速近35 m/s,且有局部开启的运行要求。为了及时发现工程可能存在的问题,开展了弧门振动的原型观测工作,从而掌握不同泄流情况下中孔及表孔弧门的流激振动特性,检验闸门的抗振性能,以避开可能发生激振的不利工况。2观测内容和观测方法2.1观测内容选取3号中孔弧门和10号表孔弧门作为观测对象,以库水位370.0漫湾电厂共设计了5扇溢洪道表孔弧门,规格尺寸为13×21 m,水头为20.4 m,分别布置在9到14号坝段。于1993年投入运行后,设备主要承担汛期泄洪和拉渣工作,设备的安全可靠运行关系着电厂大坝的安全,为提高设备的可靠性,但近年来表孔弧门油缸逐步出现老化现象。同时,因左、右缸的行程测量不准确,导致表孔弧门双缸失步或X过纠偏范围,造成弧门不能正常启闭的事件频繁发生,威胁到电厂安全度汛。为确保表孔弧门运行安全可靠,电厂对表孔弧门油缸进行更新改造,此次改造引用分段直线逼近曲线的方法完善控制程序,通过调试及后期试验,油缸运行正常,各机构动作平稳可靠,同步性好,工作稳定,达到预期效果。1改造前设备状况存在的问题1)基本状况。漫湾电厂5道表孔弧门油缸为双吊点式,每扇弧门由两支液压油缸(2×2200千牛)操作,油缸的一端铰接在弧门主梁下方两侧悬臂端的吊耳上,另一端则铰接在弧门门叶后上方两侧混凝土闸墩边墙的支座上。5扇溢洪道表孔弧门自投产以来概述果多水电站位于西藏自治区昌都县境内,为扎曲水电规划“两库五X”中X二个梯X电站,电站装机容量160 MW(4×40 MW),电站所处地理位置X冷月平均气温:2.3℃(11月)、-1.8℃(12月)、-2.1℃(1月)、0.7℃(2月)、4.5℃(3月),X低气温-20.7℃,多年平均气温2.9℃,冬季空气调节室外计算温度-20.54℃,冬季电站库区冰层厚度约20 cm(2015年冬季现场实测),属于高寒地区。果多水电站大坝溢流坝段布置有3孔净宽9 m的泄洪表孔,堰顶高程3 402 m,坝顶高程3 421 m。3孔表孔设有3扇工作闸门,门型采用弧形闸门,其运行方式为动水启闭,可局部开启,弧门采用双主横梁、斜支臂型式。由于溢流坝表孔工作闸门属露顶式闸门,直接暴露于寒冷气候环境之中,需采取相应的防冰冻措施以避免闸门承受冰压力和冻坏水封。根据已建和在建工程的实践,对比人工破冰法、潜水泵扰动法、气泡法、贴苯板加热、热板加热等防冰冻方.概述大朝山水电站位于云南省云县和景东县交界的澜沧江上,装机容量6×225ＭＷ。电站拦河大坝呈折线型布置,共23个坝段,其中11号～15号为表孔溢流坝段,布置有5个表孔。每个表孔有弧型工作门和平板检修门,每孔弧形门采用一套2×2000ｋＮ双吊点液压启闭机启闭。每套液压启闭机设置一套X立的液压站,液压站内设置两台互为备用的电动机—泵组。弧形工作闸门具有“全关”、“全开”和“局部开启”三种运行工况。每套闸门采用X立的电气控制系统,实现弧形工作闸门的启闭全过程控制以及油泵组的自动启停控制和工作泵与备用泵的切换控制,并实现闸门启闭过程中各种工况参数的自动采集与监视,以及故障报警等。该控制系统以ＰＬＣ为核心,利用高度一体化的液压缸位移测量系统(ＣＩＭＳＭＫⅡ)技术,通过闭环控制,将闸门运行的同步误差控制在3ｍｍ以下。表孔弧门的电气控制系统通过串行通讯(ＭＯＤ ＢＵＳ协议)与全厂计算机监控系统的大坝ＬＣＵ(现地控制单元)相连,可在中控室实基本概况阿海水电站位于云南省丽江市下辖的玉龙与宁蒗两县交界的金沙江中游河段,上游为梨园水电站,下游为金安桥水电站,总装机容量2 000 MW,电站为一等大(1)型工程,主要水工建筑物由大坝、泄洪消能、冲沙建筑物和引水发电建筑物组成[1]。其中大坝左岸溢流表孔布置5孔5扇露顶式弧形工作闸门,孔口尺寸13 m×20 m(净宽×净高),设计水头20 m,面板曲率半径21 m,底槛高程EL.1483.55 m,支铰高度11.5 m,闸门总水压力32 800 k N[1]。闸门采用主横梁、斜支臂的结构形式,圆柱铰支承;闸门两侧止水为“L型内R直角”型水封,底止水为板型水封;闸门的操作条件为动水启闭,可局部开启。每扇弧形工作闸门采用一套悬挂式双缸液压启闭机操作,每套液压启闭机由单X的液压泵站控制,其中启闭机液压系统设有双杠同步装置。油缸的上端铰支在闸墩上部的铰轴上,油缸活塞杆的下端与闸门下主梁两端后翼缘上的吊耳相连。液压启闭机主要工作参数液压启闭机具有传动效率高，结构紧凑，便于现场操作和远控、集控，对溢洪道大孔口表孔弧门，启闭机可置于问墩上，不需架设机架桥，使坝面布置美观，有利土建施工等一系列X点，故近年来国内水利水电工程的溢洪道表孔弧；刁，又借鉴弧门门叶结构的刚度及铰座对门叶结构运行的限制，不大可能因吊点在启闭过程中的同步偏差而出现卡阻现象，已开始采用液压启闭机而不专设同步装置，通过几个工程的实践运行，虽基本上可行，但也或多或少地出现一些问题．从而感到在双吊点同步问题上尚不够理想的情况，又再度引起人们的疑虑和关注．笔者认为，影响溢洪道表孔弧门液压启闭机双吊芳同步的因素较多，需系统分析，不能简单地归咎于某一方面而忽略了另一方面．水利水电工程闸门、启闭机设计、制造、安装规程规范，在这方面均作了原则性指导与要求，应该说是正确的．问题主要在于在设计、制造、安装、运行实施过程中，是否考虑到这是一项系统工程，进而全面分析、综合考虑，抓住主要环节，实事求是，针对性的提出要求概况二龙山水库位于吉林省梨树县东辽河上游,是一座以防洪、除涝、灌溉、供水为主的大型水利枢纽工程。该工程始建于1943年日伪时期,解放后续建完工。1960年进行了工程扩建,1966年竣工。枢纽工程主要由挡水土坝、混凝土溢流坝、输水隧洞、调压井和发电厂房等组成,挡水土坝由左岸粘土心墙坝和右岸均质土坝组成。溢流坝布置在靠近右岸河床中,两侧设置长22.0 m混凝土重力式插入坝段与左右岸土坝相连接。溢流坝总长为56.5 m,X大坝高27.9 m。2溢流坝运行现状由于二龙山水库溢流坝已运行36年,为了更好地对溢流坝溢流面、闸墩混凝土缺陷部位进行修补加固处理设计,X先对溢流面及闸墩混凝土进行了详细质量检测。2.1闸墩运行现状(1)闸墩裂缝情况。通过检测发现闸墩裂缝均发生在弧形工作闸门上游侧(迎水侧),裂缝宽度较大为3～4 mm,裂缝长度较长,④号闸墩存在一条由上游向下游的裂缝,其长度从闸墩顶部一直开裂至底部,X大裂缝宽4 mm;③号闸墩存在水库基本情况二龙山水库是以防洪除涝、灌溉为主,结合发电、养鱼、城市供水等综合利用的大型水利枢纽,控制流域面积3 676km2,X大库容17.62亿m3,其中防洪库容9.78亿m3。兴利库容7.04亿m3,死库容2.36亿m3,重复库容1.56亿m3。设计防洪保护面积8万hm2,灌溉面积2.12万hm2,年发电量900万Kw/h,可养鱼水面0.95万hm2,计划每年向城市供水4 000万m3。二龙山水库防洪调度的好坏,不仅关系着上游吉、辽两省的伊通、辽源、公主岭、梨树、西丰5个县(市)、8个乡镇、150多个自然屯的安全,同时也关系着下游47万人口及京哈与平齐铁路、四桑公路、石油管路、国际通讯电缆的安全。可见,二龙山水库是东辽河防汛抗洪的骨干工程。2洪水过程1994年汛期,水库流域内由于受台风与低气压气旋等表1降水过程表项目雨量X大点雨量入库洪峰入库洪量历时(mm)站名降雨量(mm)时段(h)洪峰(m3/s)(104m3)7月7日宾县二龙山水库是宾县唯一的一座集防洪、灌溉、旅游、养鱼、城镇工业用水和居民生活供水于一身的多功能、多年调节、综合利用型的水利工程。水库设计总库容为9 951万m3,兴利库容为7 218万m3,死库容为800万m3,水库控制面积为275.5 km2,库区面积10.4 m2,水库于1958年开始修建,1974年完工投入运行,它是我们宾州镇10多万居民饮用水的唯一一处水源地。30多年来,水库满足了宾县的工农业生产,尤其在在宾州镇生活饮用水方面发挥了不可替代的作用。因而水库水质的好坏、水量的多少将直接关系到宾州镇人口的饮水安全和社会稳定,绝不可掉以轻心。1问题及原因随着水库周边经济的繁荣,养殖业、种植业、旅游业、餐饮业的发展,水污染源也不断提高,对水库供水量及水质均带来了威胁,表现在:1)水库淤积现象在加剧。二龙山水库运行35 a后,水库淤积量达120万m3,水库淤积的主要原因就是水土流失造成的。2)水库库区面积在缩小。通过实地测量黑龙江省二龙山水库是X4AX旅游区,是一座总库容达9400万m3的中型水库,兼有防洪、灌溉、城镇生产生活供水和旅游等多种功能。近年来,水库淤积加速、蓄水能力下降、浮游生物大量繁殖、水质日趋恶化,直接影响库区旅游业的发展和下游村镇的生活生产用水,降低了水库对特大洪水的调控能力,增加了洪水泛滥的隐患。1材料与方法1·1采样时间与地点2002年8月至2003年5月分三个水期进行采集,即丰水期、平水期、枯水期;根据二龙山水库的水域特点,设立三个监测断面,即二龙山水库入口处,二龙山水库出口处,二龙山水库库心处。1·2测定方法采用营养度指数法、F检验、t检验对二龙山水库水质的营养状况进行综合评价与分析。1·3分析项目选择与水质富营养化有关的项目,如叶绿素(chla)、总氮(TN)、总磷(TP)、透明度(SD)、高锰酸盐指数(CODMn)五项理化指标的测定分析。2结果与分析2·1综合营养状态指数的相关权重公式二龙山水库控制运用探讨许玉明刘盾赵磊（吉林省四平市X）１问题的提出二龙山水库位于四平市梨树县石岭乡二龙山村，控制面积３６７６ｋｍ２，占东辽河流域总面积的３２．８％。水库始建于日伪时期的１９４３年，续建于１９４６年（民国３５年），１９４８年３月，四平解放后，东北行政委员会农林部水利处组建东辽河X完成尾工，１９４９年蓄水，１９５０年投入运行。１９５３年８月，东辽河大水，入库流量５８５０ｍ３／ｓ，X水库原设计洪水流量２７００ｍ３／ｓ的１．２倍，幸而空库迎峰，方免水库事故发生。而后，为保证水库安全运行，经水利电力部批准，１９６０年４月水库动工扩建，１９６６年主体工程竣工，１９７２年９月～１９７６年５月电站工程建成。水库扩建设计标准：千年洪水设计，万年洪水校核；拦河主、副土坝及其间混凝土溢洪道为ⅠX建筑物，土坝右侧输水隧洞为ⅡX建筑物。水库设计洪水位２２６．９０ｍ，校核洪水位２２８．１０ｍ，正常高水位２２２．５０ｍ，汛限水位２２１?被誉为四平市“母亲河”的二龙山水库地处吉林省辽源市及东辽县下游、四平市的上游,位于吉林省梨树县石岭乡的二龙山村,距离四平市45 km。二龙山水库是东辽河流域省管X大人工库湖,它的控制流域面积3 676 km2,占东辽河流域面积的32.8％。该流域属低山丘陵区,河网较密,岩石疏松,植被覆盖率为37.5％,属防洪灌溉、养鱼发电、城市供水多功能库湖。 目前二龙山水库存在比较突出的生态问题,①水体遭到了污染,水质变坏;②水土流失,造成水库淤积。它破坏了自然人文景观和可持续发展的原则,危害人体健康,危机子孙后代的生存与发展。如何X地治理二龙山水库的污染是四平市乃至吉林省X十分关注的生态环境问题。2 二龙山水库生态问题及原因分析2.1 水体遭到污染,水质变坏 二龙山水库的水体遭到污染,水质严重变坏,主要原因是东辽河上游X标因子BOD5、CODcr、挥发酚比较突出,有机污染相当严重。东辽河的8个断面中以位于辽源上游6 km的辽河关河水库位于山西省武乡县城东约２５ｋｍ浊漳北沆峡口处，库容１３亿。水库于１９５８年１０月动工兴建，１９６０年９月基本建成。１９７５年建成了泄洪排沙洞，洞长９３５ｍ，X大泄洪流量为３８２／ｓ，该洞进口处设有平板检修闸门和弧形工作闸门各一扇。弧形工作闸门孔口尺寸（宽×高）为５６ｍ×４０６ｍ，设计水头为２２５９ｍ。弧形闸门自１９７６年投入运行以来，漏水十分严重。经原设计、制造和安装单位几次处理，闸门仍然漏水约０２／ｓ，同时伴有振动和噪声。１９８８年汛期，由于频繁启闭闸门２０余次，造成顶止水和右侧止水局部破坏，漏水更加严重，闸门强烈振动，同时发出巨大的轰鸣声，远离闸门１ｋｍ处仍可听见。严重威胁着闸门的安全和正常使用。１９８９年水利部山西水利水电勘测设计研究院承担了关河水库泄洪排沙洞弧形工作闸门技术改造设计。X先对闸门门体进行了强度和刚度复核计算，根据闸门制造安装精度测量和振动测试的结果，提出了技术改造方案和施工详图弧形闸门已广泛地用作水利工程中重要的挡水泄水设备,设计、制造、安装、运行四个环节均积累了丰富的经验,这里打算提出两个间题,偏重于理论分析,希望对设计工作能有所裨益。两个问题,都产生于斜支臂弧形闸门中。a=Sln AB OA一eoss当8=00时,eosB=1:.a=刀当00 弧形闸门已广泛弧形闸门具有闸门门叶较轻、启闭力小、运行速度快、操作灵活、运转安全的特点,同时它所对应的闸墩高度和厚度也较小,是众多的闸门中X为经济的一种门型,在水利水电工程中得到了广泛应用。1安装特点大型水工弧形闸门主要由门叶、支臂、支座、止水、液压启闭机和电控系统组成,其结构上比平面钢闸门复杂,安装精度也较平面闸门要求高。大多数水工大型闸门安装地点位于深山区,作业场地狭小,给弧形闸门的运输、起吊、安装增加了难度。2安装工艺的X选2.1制作与安装之间的关系根据弧形闸门结构尺寸特点、加工厂加工能力、施工现场作业环境及起重吊装设备等条件,将大型水工弧形闸门合理分成若干构件,在工厂内完成各构件的制作、预组装及防腐等工作,然后运至现场拼装。与此对应,弧形闸门施工分为两个阶段,前期是工厂内分段、分块制作,后期是现场分段、分块拼接,并安装就位。工厂制作X点包括:1化整为零,可以提高操作速度;2可以实现工厂化生产,提高制作精度与质量;3可以X大化实现机械作引言在水利水电工程项目中,弧形闸门是常见的门型之一,相对于我国使用较多的双支臂弧形闸门来说,三支臂弧形闸门拥有更多的X点:它能使主梁的高度降低;使门叶上的悬臂段部分减少;提高门叶刚度且有利于抗震;另外,三支臂弧形闸门的门叶重心更靠近支铰中心,有利于降低启门力。其缺点是设计,制造较为复杂。就目前来说,在三支臂弧形闸门的结构设计方面还没有较为成熟的方法。因此,若能就三支臂弧形闸门的结构设计提出一套较为完善的方法,就能扩大其在水利水电工程项目上的应用,从而发挥其综合效益。弧形闸门在结构布置上有主横梁式和主纵梁式,梁系的连接又有同层布置和叠层布置等。在我国相关规范手册上明确指出叠层布置的弧形闸门,其梁系连接高度较大,整体刚度较同层布置的差;主纵梁式的弧形闸门,其分缝的拼接比较困难,制造加工要求较高,因此常用的弧形闸门结构型式为主横梁式同层布置。文章将主要对此种型式的弧形闸门的设计进行分析和研究。2主横梁框架结构的计算方法主横梁框架结构.?钢闸门是水利水电工程的重要组成部分,种类很多,主要是平面闸门和弧形闸门两种。弧形闸门又分为表孔(也叫露顶)弧形闸门和潜孔(也叫深孔高压)弧形闸门。 弧形闸门的门叶和支臂均系大型焊接结构,采取正确的制造工艺和掌握构件焊接变形的规律,是保证制造质量的关键。 本文主要介绍弧形闸门的制造工艺。 弧形闸门除门槽预埋件外,其组成部件如图1所示。 (2)工艺流程、工艺规程和配料单; (3)根据《水工建筑物金属结构制造、安装及验收规范》和设计要求,针对每个闸门具体情况制定的详细技术要求和工艺措施。 2.材料 (1)所用钢材必须符合设计图纸的规定,其性能应符合GB700一65标准,并应有出厂合格证。如无出厂合格证或标号不清者,应予复验,合格方能使用。 (2)凡钢板表面缺陷X过YB175一63 图1组成弧形闸门的主要部件1一面板;2一吊耳;3一次梁;4一隔板 5一主梁;6一支臂上主杆;7一侧向横梁;8一斜支撑;D一支臂后连楼板;10一支铰弧形闸门因其启门力小、运行安全可靠而在大中型水利工程中得到广泛的应用。弧形闸门由电动卷扬机操纵,输电线、变压器等一系列电气设备必不可少。当闸址选择在偏僻地点时,这些电气设施的费用往往很高。能不能做到不用电力而又能任意开启弧形闸门?笔者于1982年曾在咸宁县横沟镇建了一座试验闸,用一个浮箱代替电动卷扬机去启闭弧形闸门,经多次试运行,效果理想。现将试验闸的情况介绍于下。1工作原理 浮箱式自动启闭弧形闸门由弧形闸门、平衡重、浮箱3个主体部件组成(图1),通过钢丝绳与滑轮联成一个体系。 图1浮箱式自动启闭弧形闸门示意图 各部件之间的关系为: 平衡重闸门启门力 闸门闭门力十浮箱重平衡重 从以上不等式的关系中可以看出:当浮箱浮起时,浮箱重量消失,平衡重必定下降,迫使闸门上升,这就是开闸;当浮箱浮力取消时,浮箱重量恢复,在闸门与浮箱重量的共同作用下,平衡重必定上升,闸门下降,这就是关闸。 弧形闸门、平衡重、浮箱这3个主体部件中,浮箱是控制闸门工程概述水城县观音岩水库,其电站装机为3 200 kW(2×1 600 kW),坝后发电厂房由主厂房、副厂房、尾水渠及变压器场等组成,供水工程由输水主管、支管、高位水池及相关附属设施组成。根据《水利水电工程等X划分及洪水标准》(SL 252-2000)的规定,本工程规模为中型,工程等别为Ⅲ等,主要建筑物为2X建筑物,次要建筑物X别为4X,临时建筑物X别为5X。根据工程实际特性,合理选择匹配的闸门、拦污栅、启闭机等金属结构,并进行详细的设计分析。2金属结构设备布置初步设计阶段,水工金属结构设备根据工程总体布置的需要主要设置在泄水系统、引水系统和输水系统的相关建筑物上[1]。泄水系统由溢洪道露顶式弧形工作闸门、放空底孔进口事故闸门和出口弧形工作闸门、导流洞封堵闸门组成;引水系统由取水口进口拦污栅、分层取水隔水闸门、工作闸门、电站尾水管出口尾水检修闸门、供水多功能活塞阀、生态用水闸阀组成;输水系统由各类管径闸阀、浮球阀、排气阀、冲沙工程概况某水库选址位于惠水县涟江河左岸半坡河沟上,属珠江流域红水河水系。水库设计X大坝高42.39米,总库容120万立方米,估算总投资5000万元。水库的工程任务是村镇供水为主兼顾灌溉。水库建好后,将解决高镇镇区及周边村寨2万人生活生产用水和2500万亩农田的灌溉用水。工程是供水和灌溉综合效益为一体的水利工程项目。水库规模为小(1)型,工程等别为Ⅳ等,枢纽大坝等主要建筑物为4X,次要建筑物为5X;村镇供水工程属Ⅳ等,其管道及管道建筑物为4X;灌溉工程属Ⅴ等,灌溉输水管道及管道建筑物为5X。需根据工程实际特性合理选择匹配的闸门、拦污栅、启闭机等金属结构,并进行详细的设计分析。2金属结构设备布置与选型设计初步设计设段,水工金属结构设备根据工程总体布置的需要,主要设置在泄水系统、引水系统和输水系统的相关建筑物上。水库工程主要金属结构布置在取水设施和导流洞前,放空和取水设施由导流洞进口采用“龙抬头”形式改建而成,采用喇叭口型式,进口设.工程概况磨河水库是陵川县磨河供水工程的补充水源工程,是在原磨河供水工程的基础上进行枢纽大坝及其配套设施的扩改建工程。拟建大坝枢纽位于陵川县东南磨河之上,坝址以上主河道长17 km,控制流域面积75.2 km2。拟建大坝坝型为堆石混凝土重力坝,设计X大坝高52.9 m,坝顶高程937.9 m,总库容240万m3。2规划成果磨河供水工程是陵川县6个乡镇和高平市东部部分乡镇的城镇用水、工业用水和人畜饮水的骨干工程,水源位于陵川县县城东部的马圪当乡境内,为海河流域卫河水系武家湾河上游的大、小磨河泉水。根据磨河流域泉水分析计算结果,小磨河泉水流量平均为0.1 m3/s,大磨河泉水流量为0.22 m3/s,大磨河水源工程为一座3 m高的滚水坝,库容很小,无调蓄能力,大、小磨河年总供水量1 000 m3,供水流量0.32 m3/s。磨河水库位于大磨河泵站下游约2.6 km,经水库调蓄,通过泵站将水库内蓄水提至大磨河泵站进水池,由大磨河泵站向引言观音岩水库所在河流为月亮河干流上游巴都河河段,属珠江流域西江水系北盘江一X支流,水库坝址以上集雨面积97.2 km2。观音岩水库是一座以工业供水为主,兼顾人畜饮水、灌溉及利用弃水发电的综合利用水库。水库设计X大坝高105.0 m,大坝为抛物线变厚双曲拱坝,水库正常蓄水位1 430.00 m,正常蓄水位以下库容1 980×104m3;校核洪水位1 432.25 m,总库容2 167×104m3;死水位1 382.5 m,死库容251×104m3,兴利库容1 532×104m3,工程规模为Ⅲ等中型水库枢纽。建设工期37个月,工程设计概算静态总投资68 766万元。观音岩水库财务评价和国民经济评价均在该工程的总费用与总效益的基础上进行,以通过合理评价进一步论证该工程实施的经济可行性。1工程财务评价1.1费用分析1.1.1工程投资根据设计概算成果,该项目静态总投资68 766万元,其中工程投资53 591万元,移民环保水保费用15水库工程管理本身包含的内容就非常多,又因为水库建设对X和市民都非常重要,所以在水库建设过程中,保质保量的做好现场管理工作非常必要,因为现场管理工作质量直接影响到水库建设进度以及水库建设质量。在现代水库工程的现场管理中,主要做好两方面的管理一是机械管理,二是混凝土裂缝管理,这两项管理工作至关重要,接下来,笔者就围绕这方面来探讨现代水库工程的现场管理。1现代水库工程现场管理内容1.1机械管理在现代水库工程现场管理中,之所以要重视机械的管理,主要是因为机械是水库建设过程中不可缺少的要素,要想真正做好机械管理,X先应该建立一个完善的制度,之后要选择合适的人才,因为水库工程机械操作相对比较复杂,如果没有X人士进行管理,不但会影响工程进程,还会威胁到操作人员的人身安全,所以一定要选择X的机械操作人员和X机械管理人员,因为X机械管理人员懂得如何对机械进行维修,如何进行养护,这样才能够增加机械的使用寿命,机械也能够按照相应的规范进行操1工程概况猴山水库工程任务是以向东戴河新区供水为主,兼顾防洪,同时改善下游农业灌溉条件。可解决东戴河新区工业与生活用水不足问题,为东戴河新区的快速健康发展提供水资源支撑;可使水库下游的防洪标准由5年一遇提高到10年一遇;可使狗河下游农业的供水保证率达到75%;可改善经济区地下水X采及海水入侵状况。工程建设期4年,根据工程使用年限,运行期按50年计,项目计算期为54年。工程的建设和管理实行项目法人制,按照《公司法》及现代企业制度运作模式,拟成立猴山水库工程建设管理局,作为猴山水库工程的项目法人,负责工程项目的建设、资金筹措和工程建成后的管理、运营及维护。辽宁省猴山水库工程经济评价根据《水利建设项目经济评价规范》(SL 72-1994)和《建设项目经济评价方法与参数》(X三版)有关规定进行计算。2工程投资及费用2.1工程投资估算猴山水库工程建设投资估算依据水利部水总[2002]116号文《水利工程建设概(估)编制规定》、投资估算编制高速水流诱发的闸门振动是一种复杂多样的现象.不同闸门形式、边界条件和水力学条件,诱发闸门的振动现象是各异的.思林水电站溢流坝弧形工作闸门的孔口尺寸13.00m×22.50m(宽×高),弧面半径27.50m,底槛高程418.00m,支铰高程433.00m,设计水头22.00m,总水压力为32978.2kN.由于弧门尺寸较大,本文对可能出现的闸门流激振动问题进行了专题研究.完全水弹性模型试验是制作严格的水弹性相似模型[1],既满足水力学相似,又满足结构弹性相似,是模拟闸门振动的X方法.水弹性材料通过采用有机复合材料加填增重剂和通过改变模型材料的配方和生产工艺,使材料的密度、弹性模量等各种技术参数均满足不同几何比尺模型试验的要求,水弹性材料模型试验结果可按相似关系直接推算到原型,同时由于水弹性材料良好的弹性性质和足够的抗拉强度,还具有适于加工、便于粘结、模型制作方便等X点[2].在没有水弹性材料时,人们采用有机玻璃等材料制作变态水弹工程概况新疆沙湾流域溢流坝具有灌溉、发电、供水等综合应用价值,是大型综合利用的水利水电工程,而且其中的电站主要承担调峰、调相、调频任务。新疆沙湾流域溢流坝包括了灌溉、发电工程以及枢纽三大部分,该坝的水电站装机容量为24万k W,引水灌溉6.63万hm2,而且多年的平均发电量为5.04亿k W·h。该水利水电工程水库正常蓄水位为140.00 m,其中死水位为116.00 m。该水利水电工程属于多年调节水库,总库容为17.10亿m3,另外,新疆沙湾流域溢流坝河床为碾压混凝土重力坝,拦河坝全长为5 842 m,其中X大坝高为57 m,其坝长为719 m,并且两岸衔接土坝,土坝的长度为5 123 m。该水利水电工程的溢洪道采取开敞式溢洪坝,共计装设了16扇露顶式弧形钢闸门,其堰顶高程为126.00 m,设置了16个孔口(孔口净宽为16.00m),并且采用液压启闭机负责启闭。2溢流坝的弧形工作闸门泄洪水流流态分析溢流坝的弧形工作闸门泄洪电站概述沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7 km处,为二等大(2)型工程,水库正常蓄水位365 m,相应库容7.70亿m3,总库容9.10亿m3,其中,防洪库容2.04亿m3,调节库容2.87亿m3,属日调节水库;电站装机1 120 MW,多年平均发电量45.52亿k W·h;溢流坝表孔弧形工作闸门于2013年4月投运,共7孔,挡水门高(设计水位)为24 m,孔口净宽为15 m,总水压力为44 455 k N,弧门半径为27 m,操作条件为动水启闭,局部开启,启闭机形式为表孔双缸弧门液压启闭机。2016年11月起,对1—7号溢流坝表孔弧形工作闸门进行了预试工作,检查发现闸门存在不同程度的表面锈蚀,如不及时处理,将会产生极大安全隐患。未处理前闸门锈蚀情况见图1。图1闸门未处理前锈蚀情况图2闸门锈蚀产生原因分析根据DL/T835-2003《水工钢闸门和启闭机安全监测技术规程》中规定,腐蚀评定标准根据腐蚀部位及分布,蚀坑的深度辽河工程局承担了绰勒水利枢纽工程金属结构产品的制造任务。由于工期紧,任务重,能否对标书进行完全承诺,将直接影响中标与否。若按以往的制造方法将无法保质、按期完成,故进行了弧形钢闸门制造技术的改造。主表有:改反弧制造为正弧制造,改普通手工电弧焊为埋弧自动焊与CO2保护焊。新方法不但确保了按期完成制造任务,而且还提高了辽河工程局金属结构产品的制造能力,增强了竞争力。1制造工艺改进的主要过程①向水利部金属结构检测中心权威专家咨询。②参考咨询数据,自行设计组装平台及焊接平台。③产品中标后,立即按闸门设计参数进行了平台的施工及焊接工艺参数的确定。2大型弧形闸门制造工艺的改进与实施2.1大型弧形闸门制造工艺改进方向2.1.1下料方法的改进原制造工艺为手工划线半自动单头切割机下料,改进后的工艺为人工划线,多头半自动切割机下料。多头切割机可以同时进行10条下料线的切割,X小切割宽度160 mm,X大宽度2 000 mm,切割长度可以根据需要确定引言永庆反调节水库位于丰满大坝下游10.3 km处,它是丰满水电站反调节水库,同时满足下游工业及城市生活用水要求的日调节水库。工程所处位置环境X低温度为-35℃,结冰期约150 d。金属结构设备设有8扇弧形工作闸门,启闭机为2×800 kN液压启闭机,每套液压启闭机设一个泵站,共8个泵站。表孔弧形闸门在冬季应具备启、闭闸门调节流量条件,以保证向下游连续均匀的供水,保证工业及城市用水,每日需运行一到两次。由于地处东北寒冷地区,须解决露顶式闸门的冬季操作问题,这个难题处理的好坏,是工程能否成功投入运行的关键。影响闸门冬季正常操作的主要原因是冰冻问题。冬季丰满水库下泄的水,温度相对较高,并且与丰满水库相距不远,永庆库区冬季基本不结冰,对闸门正常操作不存在影响[1]。冰冻问题主要是由于闸门水封与埋件座板局部不可避免的间隙,造成渗水在闸门水封下游侧结冰,使水封与埋件之间冻连在一起,由此增大启闭设备的负荷,闸门启闭时冰冻力会对橡皮水封产生 言溪洛渡水电站拱坝X大坝高278ｍ,水库正常蓄水位600ｍ,死水位540ｍ,汛期限制水位560ｍ。电站泄洪功率巨大,泄洪建筑物包括表孔、深孔以及泄洪洞,其中深孔事故闸门及工作弧门孔口尺寸与水头组合参数位于世界前列,其水力学性能以及门体结构动力性能,直接关系到泄洪建筑物运行的技术可行性、经济合理性和安全可靠性。通过④⑤深孔闸门的试验研究,取得了事故闸门在连续关闭过程中(工作闸门开度1、0 75、0 5、0 25四种工况)除摩擦力外的全部水力荷载;事故闸门门槽段及邻近区域的压力分布;事故闸门在启闭过程中,作用于闸门底缘及顶部的时均压力、脉动压力;事故闸门在连续关闭过程中,深孔洞室内流态及工作闸门在不同开度时出口段的水流流态;工作闸门在0 75、0 5、0 25开度时弧门面板水流脉动压力、脉动压力的统计特征值和功率谱密度曲线;工作闸门在不同开度时,弧门的流固耦合自振特性;工作闸门在不同运行工况下由水流脉动压力诱发的振动应力言小浪底水利枢纽工程是以防洪(包括防凌)、减淤为主,兼顾供水、灌溉、发电综合利用的大型水利枢纽工程。黄河泥沙多、污物多,且来势迅猛、数量集中,加之枢纽和水工结构立体交叉布置复杂,给金属结构设计带来了极大的挑战,其中孔板泄洪洞工作闸门设计水头140ｍ,排沙洞工作闸门设计水头122ｍ,并且经常局部开启运用;1号明流泄洪洞工作闸门总水压力75000ｋＮ,2号明流泄洪洞事故闸门滚轮单轮轮压达4130ｋＮ,2号、3号导流洞封堵闸门总水压力达128000ｋＮ。这些都是目前国内X大的或技术复杂的,也是设计中的技术难题。为了X地解决上述工程实际问题,设计采取了国内外X的技术、新工艺、新方法、新材料、新结构,实际运行效果表明是十分成功的。2 泄水、引水建筑物的布置小浪底水利枢纽的泄水和引水建筑物包括:3条内径为14 5ｍ、由施工导流洞改建而成的多X孔板泄洪洞;3条明流泄洪洞,断面尺寸分别为:10 5ｍ×13 0ｍ、10 0ｍ×12引言瓦屋山水电站水库为周公河流域梯X具有年调节能力的X水库,电站为混合式开发型式。水库正常蓄水位1 080 m,设计洪水位1 078.87 m,校核洪水位1 082.76 m,X低运行水位1 020 m。总库容5.85亿m3,调节库容4.85亿m3,坝高143.26 m。设计洪水流量(P=2%)1 109.19 m3/s,校核洪水流量(P=0.2%)1 340.4 m3/s。电站装机容量2×120 MW,混流式机组,单机引用流量60 m3/s。本工程泄水建筑物包括左岸泄洪隧洞和右岸泄洪隧洞2条泄洪隧洞,其中左岸为开敞式表孔,右岸为中孔,为避免中孔频繁开启,有利于工程的安全运行及管理,在小洪水时利用左岸泄洪洞调节流量,当库水位X过表孔单X泄洪2年一遇洪水位1 075.4 m时,中孔开启。中孔事故闸门的布置和型式需结合工程的整体规划和水工建筑物的总体布置进行技术经济比较,其水力学性能以及门体结构动力性能,直接关系到右岸泄洪隧洞工概述某水电站总体布置由右岸厂房、左岸船闸、中间泄水闸及两岸门库段、土坝等组成。泄水闸共18孔,主要起挡、泄水作用,X大泄洪流量达44800m3/s。泄水闸工作闸门采用平面定轮钢闸门,孔口尺寸(宽×高-设计水头)为16m×18m-17.598m,18孔18扇,采用固定卷扬式启闭机操作,一门一机布置。为了检修闸室、闸门及其埋件,工作闸门上、下游分别设置检修门。2泄水闸工作闸门及门槽型式选择该水电站泄水闸经水工模型试验确定采用开敞式改进机翼堰形式,泄水闸上游校核洪水位(P=0.1%)为91.52m,校核洪水流量为42000m3/s,上游设计洪水位(P=1%)为86.43m,设计洪水流量为32700m3/s,正常蓄水位为77.5m,下游校核洪水位为90.95m,下游设计洪水位为86.05m,下游X低水位为59.79m,堰顶高程60.0m,坝顶高程94.65m。泄水闸运行方式包括18孔全开,18孔均匀开启,8孔均匀开启,5孔均匀开启和4高水头泄水建筑物的流速较大时,水流的空化数减小,有可能产生空化现象和发生空蚀破坏。空蚀不仅会引起泄水建筑物的破坏,改变水动力学特性,降低过流能力,还会引起振动,产生噪声等,从而导致泄水建筑物不能正常运行。因此防止空蚀发生与减轻空蚀破坏是高水头泄水建筑物设计与研究的主题内容。闸门按所承受的水头可分为:低水头平面闸门H(50m)。近年来,随着中国水电顾问集团成都勘测设计研究院溪洛渡水电站、雅砻江官地、锦屏一X水电站、瀑布沟水电站、大岗山水电站工程建设的推进,高水头闸门在越来越多的工程中应用,中国水电顾问集团成都勘测设计研究院在这方面也积累了丰富的设计、安装及运行经验。1高水头平面事故闸门表1高水头平面事故闸门的工程应用现状序号工程名称X部位孔口尺寸(宽×高-水头,m)总水压力(k N)启闭机容量(k N)闸门型式1溪洛渡中国泄洪深孔5.2×14.04-109.3 81770 8000平面链轮2锦屏一X中国放空底孔5×12.42-1上游调压井是否设置快速事故闸门的研究现状《水电站调压室设计规范》[1]中除了在7.0.9和7.0.13中规定调压井和闸门槽之间的布置关系外,没有阐述何种情况下需要设置快速事故闸门;文献[2]只阐述了长引水道中一般应设置控制闸阀,在有调压井情况下,控制闸门井与调压井可以结合为一;文献[3]亦只介绍了东北地区太平哨水电站和长甸水电站调压井内设置快速事故闸门;文献[4]论述了为避免大阀门(装在高压管道末端靠近厂房处)的制造困难和减少设备费用,同时也为保护高压管道的安全,常在高压管道X部设置快速闸门,如果在该有压引水道上建调压井,把快速闸门设置于调压井内,可节省一个快速闸门井,减少工程量和降低投资;文献[5]只论述了调压井和闸门井合并布置一起时,井断面型式如何X化完善;文献[6]只论述调压井下游压力钢管X部设检修闸门,闸门井兼作升管;文献[7]论述了天生桥调压井内的闸门井做升管的新型差动式调压井,由于结构和水力学条件复杂,设计和施工考.问题的提出水工金属结构是水工建筑物的重要组成部分之一,其运行是否正常直接影响水工建筑物的正常运行,若其中某一部件结构布置和选型不合理,势必造成闸门漏水、或操作不方便、抑或运行不灵活,从而导致水头和水量的损失,造成经济损失、影响维修工作的正常进行、甚至引起闸门振动和威胁下游人群生命和财产安全。因此,为了水库金属结构的正常运行和建筑物的安全,合理布置水工金属结构和合理进行闸门各部件的选型与布置在水工金属结构设计中至关重要。2水库金属结构布置册田水库金属结构部分包括正常溢洪道弧形工作闸门和叠梁检修闸门、北干渠放水洞平板工作闸门、大同引水放水闸平板工作闸门、阳源灌渠放水闸平板工作闸门、放水闸叠梁检修闸门、非常溢洪道弧形工作闸门和叠梁检修闸门,以及与各闸门配套的门槽埋件和起吊设备。3金属结构存在问题及改造设计根据册田水库工程金属结构实际存在问题进行更新改造设计。3.1正常溢洪道原正常溢洪道弧形工作门共4孔,孔口尺寸为8.0m×6.0m,金属结构室是国电公司西北勘测设计研究院机电处下属的一个X室,主要从事水电行业金属结构包括各种形式的闸门、启闭机及变电站塔架等的设计工作。本室有从助工到教高各种层次的X设计人员20余人,是一支技术力量雄厚的设计队伍,其中大部分人员参加过黄河龙羊峡、李家峡、大峡水电站和白龙江宝珠寺水电站等的设计、现场设代和监理工作。改革开放尤其近10年以来积极参与市场竞争,大力开拓业务范围,除从事院下达的指令性任务外,还涉足其它X的设计工作以适应市场的需求。勇于实践、大胆探索,为水电建设做出了贡献,并取得了大量有价值的科学技术成果。50～70年代期间,老一辈金属结构设计者们先后完成了黄河刘家峡、盐锅峡、八盘峡、青铜峡等水电站,汉江上游石泉、石门水电站及白龙江中游碧口水电站的全部金属结构的设计工作,许多设计代表了当时国内X水平。80年代初,承担了当时号称全国3个X大(坝高、库容、单机容量)的龙羊峡水电站的设计任务。该电站的金属结构数量大、种类 言溪洛渡水电站是金沙江上拟建的巨型水电工程,位于四川省雷波县和云南省永善县接壤的溪洛渡峡谷段,上接白鹤滩水电站尾水,下与向家坝水库相连,坝址距离下游宜宾市河道里程184km,是一座以发电为主,兼有拦沙、防洪和改善下游河道航运条件等综合利用效益的水利水电枢纽工程。该工程大坝为拱坝,X大坝高278m。水库正常蓄水位600m,通过与三峡水库的联合调度,可以对长江中下游防洪起到一定的作用。电站装机容量12600MW。金属结构设备由泄洪系统、引水系统、尾水系统以及施工导流系统等建筑物的闸门(拦污栅)、启闭机、埋件以及各种附件等组成。共有各种闸门(拦污栅)195扇,各类门槽(栅槽)301套,各型启闭机85台,金属结构工程量达57372t。2 金属结构的总体布置2 1 泄洪系统2 1 1 表孔闸门及启闭机表孔共7孔,孔口尺寸为12 5m×14m-13 5m(宽×高—水头,以下同),门型为双主横梁、圆柱铰直支臂弧形闸门,面板曲率半径1问题的提出水工金属结构是水工建筑物的重要组成部分之一,其运行是否正常直接影响水工建筑物的正常运行,若其中某一部件结构布置和选型不合理,势必造成闸门漏水、操作不方便或运行不灵活,从而导致水头和水量的损失,造成经济损失,影响维修工作的正常进行,甚至引起闸门的振动和威胁下游人群生命和财产安全。因此,为了水库金属结构的正常运行和建筑物的安全,合理布置水工金属结构和合理进行闸门各部件的选型与布置在水工金属结构设计中至关重要。2水库金属结构布置观音山水库位于江西省宜黄县,其金属结构部分包括正常溢洪道弧形闸门,坝中放空洞进口事故检修闸门,出口底孔弧形工作闸门和大坝左岸电站厂房引水发电系统拦污栅、检修、事故闸门以及与各闸门配套的门槽埋件和起吊设备。3存在问题及改造设计3.1正常溢洪道1)存在问题及原因原正常溢洪道弧形工作门共3孔,堰底高程215.00m,闸门尺寸7.0m×6.2m,闸门采用双主横梁、直支臂圆柱铰型式,面板曲率半径为7.0m,支..在水工建筑物的设计中，有时水工设计人员与金属结构设计人员没有配合好，出现一些问题，造成了不必要的损失。例如闸门无法安装、检修；闸门没有检修、安装的空间，或出现弧形闸门牛腿的角度错误；还有很多意想不到的问题。因此，只要我们同X设计人员经常沟通，通过实践总结经验，就能发现和避免很多问题。下面，我们简要谈一谈这些问题和解决的方法，供大家思考。１ 门槽与启闭机排架的布置问题表面上看来，这是一个很简单的问题，但却是设计者出现设计错误X频繁的地方，这里主要有两个问题。１．１ 排架柱子的位置问题（如图１）我们发现有些已建成的工程还没有投入使用就砸掉启闭机排架柱子的小横梁，或者拆掉门槽边上的拦杆。造成这种结果的原因是水工设计人员在设计柱子时，没有考虑闸门的使用问题，致使柱子间距Ａ小于闸门宽度Ｂ，造成闸门安装、检修的困难。我们总结出解决这个问题简单而X的方法，即设计柱子时只要满足Ａ＞Ｃ即可工程概况秭归县地处湖北省西部,位于三峡工程坝上库X,是世界文化名人屈原和革命先驱夏明翰的故里,中国脐橙之乡,X新阶段扶贫开发重点县和三峡库区移民大县。全县辖12个乡(镇)、192个村(居)、38.54万人,国土面积2427km2,素有“八山一水一分田”之称。秭归新县城所在茅坪镇位于长江西陵峡南岸,与举世瞩目的三峡大坝枢纽工程毗邻,集坝区、库区、城区、开发区为一体,系县城所在地、全县政治经济文化中心。全镇版图面积206km2,辖3个社区、18个行政村、174个农村社区,16个行政、事业单位,总人口84873人。全镇耕地面积1015.2hm2,经济作物为以种植蔬菜、茶叶和柑橘为主。2010年农作物总播种面积2755hm2,粮食作物播种面积1094hm2,蔬菜播种面积1153hm2,茶园面积1499hm2,柑橘面积1041hm2。秭归县泗溪水库工程由泗溪水库、供水管道工程等部分组成。供水管道经过灌区时预留分水阀,给坝下400hm2闸门概况威远江电站泄洪洞弧形工作闸门为大型高压深孔弧门，闸门孔口尺寸为7mx7m，水头71m，总水压力55(XX)kN，要求动水启闭，可局部开启。闸门总重218.4t，门叶分3节制造，门叶外形尺寸为7008~x9904.8~，支臂长gl74mm，曲率半径为R12侧刃士2~，除支臂外，其余均为散件发货。2闸门门叶制造2.1弧形闸门的制造要求为保证弧形闸门在高水头压力下的止水效果以及启闭状态正常，缩以及修边余t，边梁腹板及纵梁腹板采用数控切割机放样下料。为避免总装时应力集中，对所有下料后的单件和组拼单件都要进行矫正;面板分块卷制时用2000mm样板检测，使其严格控制在RI 1970+住smm。拼装时，面板朝下拼装于胎模，严格控制其弧度，面板拼点完毕，要松开所有门叶面板约束，使门叶整体结构处于自然状态下焊接。2.4焊接工艺制定焊接对控制弧门曲率半径至关重要，采用正确的焊接顺序和合理的焊接工艺是控制焊接变形的基本手段。施焊前，现场做了闸门概况珊溪水库泄洪洞弧形工作闸门为X大型高压深孔弧门,闸门孔口尺寸为7m×9m,水头91m,总水压力55000kN,要求动水启闭,可局部开启。弧门结构型式为主横梁、直支臂,球面支铰滑动轴承,选用1×4000kN的液压启闭机操作。闸门总重222 1t,门叶分三节制造,门叶外形尺寸为6956mm×9630mm,支臂长11376mm,曲率半径为R14000±2mm,除支臂外,其余均为散件发货。2 闸门制造2 1 泄洪洞弧形闸门的制造要求为保证弧形闸门在高水头压力下的止水效果以及启闭状态正常,设计要求闸门的曲率半径为R14000±2mm,其偏差方向应与门叶外弧曲率半径偏差方向一致,两侧曲率半径相对差应不大于1 0mm。要求对弧门门叶及支臂进行整体去应力退火,对弧门面板和侧水封座板进行整体铣削加工。2 2 闸门放样与下料(1)放样。为保证弧门整体弧度和曲率半径的正确,工厂对放样的精度进行了严格控制。放样的关键是控制其放样曲率半径和主工程概况新疆沙湾流域溢流坝具有灌溉、发电、供水等综合应用价值,是大型综合利用的水利水电工程,而且其中的电站主要承担调峰、调相、调频任务。新疆沙湾流域溢流坝包括了灌溉、发电工程以及枢纽三大部分,该坝的水电站装机容量为24万k W,引水灌溉6.63万hm2,而且多年的平均发电量为5.04亿k W·h。该水利水电工程水库正常蓄水位为140.00 m,其中死水位为116.00 m。该水利水电工程属于多年调节水库,总库容为17.10亿m3,另外,新疆沙湾流域溢流坝河床为碾压混凝土重力坝,拦河坝全长为5 842 m,其中X大坝高为57 m,其坝长为719 m,并且两岸衔接土坝,土坝的长度为5 123 m。该水利水电工程的溢洪道采取开敞式溢洪坝,共计装设了16扇露顶式弧形钢闸门,其堰顶高程为126.00 m,设置了16个孔口(孔口净宽为16.00m),并且采用液压启闭机负责启闭。2溢流坝的弧形工作闸门泄洪水流流态分析溢流坝的弧形工作闸门泄洪引言永庆反调节水库位于丰满大坝下游10.3 km处,它是丰满水电站反调节水库,同时满足下游工业及城市生活用水要求的日调节水库。工程所处位置环境X低温度为-35℃,结冰期约150 d。金属结构设备设有8扇弧形工作闸门,启闭机为2×800 kN液压启闭机,每套液压启闭机设一个泵站,共8个泵站。表孔弧形闸门在冬季应具备启、闭闸门调节流量条件,以保证向下游连续均匀的供水,保证工业及城市用水,每日需运行一到两次。由于地处东北寒冷地区,须解决露顶式闸门的冬季操作问题,这个难题处理的好坏,是工程能否成功投入运行的关键。影响闸门冬季正常操作的主要原因是冰冻问题。冬季丰满水库下泄的水,温度相对较高,并且与丰满水库相距不远,永庆库区冬季基本不结冰,对闸门正常操作不存在影响[1]。冰冻问题主要是由于闸门水封与埋件座板局部不可避免的间隙,造成渗水在闸门水封下游侧结冰,使水封与埋件之间冻连在一起,由此增大启闭设备的负荷,闸门启闭时冰冻力会对橡皮水封产生.电站概述沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7 km处,为二等大(2)型工程,水库正常蓄水位365 m,相应库容7.70亿m3,总库容9.10亿m3,其中,防洪库容2.04亿m3,调节库容2.87亿m3,属日调节水库;电站装机1 120 MW,多年平均发电量45.52亿k W·h;溢流坝表孔弧形工作闸门于2013年4月投运,共7孔,挡水门高(设计水位)为24 m,孔口净宽为15 m,总水压力为44 455 k N,弧门半径为27 m,操作条件为动水启闭,局部开启,启闭机形式为表孔双缸弧门液压启闭机。2016年11月起,对1—7号溢流坝表孔弧形工作闸门进行了预试工作,检查发现闸门存在不同程度的表面锈蚀,如不及时处理,将会产生极大安全隐患。未处理前闸门锈蚀情况见图1。图1闸门未处理前锈蚀情况图2闸门锈蚀产生原因分析根据DL/T835-2003《水工钢闸门和启闭机安全监测技术规程》中规定,腐蚀评定标准根据腐蚀部位及分布,蚀坑的深度前言沿海电厂多设有循环水系统,以通过海水冷却工质。钢闸门作为循环水系统重要设备,用于在机组的建造、调试或大修阶段隔离海水,以实现对循环水泵、凝汽器水室等重要设备的安装、调试或维护。由液压系统驱动的钢闸门称为液压钢闸门。液压钢闸门具有结构简单、维修方便、重量轻等特点,在沿海电厂循环水系统中具有广泛应用。本文基于液压钢闸门常见故障的现象分析其原因,并对其处理措施提出建议。1电厂循环水系统液压钢闸门介绍液压钢闸门由闸门本体、辅助设备(液压泵站、自动抓钩等)组成。(1)电厂循环水系统液压钢闸门本体介绍。电厂循环水系统钢闸门一般采用背水面单面密封,四边装有密封胶条。放置钢闸门的流道两侧设有钢槽(也作为钢闸门的上下的轨道),底部设有基槽,顶部设有门楣,共同构成了钢闸门的门座,与钢闸门密封面胶条接触密封。钢闸门迎水面设有多个千斤顶,用于压紧结合面,保证密封;所有千斤顶的液压油管与液压分配阀连接,液压分配阀通过软管与液压泵站连接。由于钢闸门迎引言某水库三孔泄洪洞年久失修,已无法正常运行,为保证该工程安全,需对泄洪洞洞身进行除险加固,并将检修闸门改为事故闸门。由于水库不允许放空,故需在检修闸门上游采取水下临时封堵措施,以保证泄洪洞除险加固在干场环境下安全施工。由于该泄洪洞检修闸门上游闸墩和导墙均无门槽或其他支撑点可利用[1],为满足施工要求,以中墩作为支撑点,拟采取两侧双悬臂平面钢闸门整体封堵方案。为研究该封堵方案的可行性,利用ANSYS workbench软件,采用空间有限元法[2]对双悬臂平面钢闸门进行数值模拟,取得了较好的效果。"有限元简化模型"#!双悬臂平面钢闸门参数双悬臂平面钢闸门依据规范[3]设计,闸门尺寸为6.0 m×1.6 m×0.05 m(宽×高×厚),材料为Q235钢,闸门由1个面板、3根主梁和11根次梁组成。泄洪洞平面布置及钢闸门主要构件尺寸见图1。闸门门前X大静压力水头为10 m。钢闸门下游侧2个中墩作为钢闸门支撑,中墩尺寸为2.0m×1.6前言水利工程的主要作用有两大方面,一是开发利用水资源,补充我国的能源格局;二是防洪抗旱,消除灾害,与我国的经济发展以及广大人民群众的生命财产安全息息相关。目前,在我国的水利工程当中,X主要的内容之一就是金属结构,其质量是否达到X标准是左右整个水利工程的使用质量以及使用寿命的关键因素。一般而言,金属结构指的是水利工程中压力钢管、清污装置、钢闸门拦污栅等金属结构设备。水利工程的建设由于工程的低于跨度广,施工时间长,并且具有非常明显的季节性,所以保证其施工质量就显得尤为重要了。部分施工单位为了追求更高的经济效益,往往会盲目加快工程期,导致水利工程的施工质量难以得到保证。因此,加强对水利工程中平面钢闸门制造质量的检测就具有了非常重要的现实意义。1水利工程中平面钢闸门制造质量检测的主要内容1.1防腐检测的内容是针对平面钢闸门的防腐耐锈能力的检测,包括其复合涂层的厚度、防腐耐锈的能力、涂层附着力系数等,对于结构的关键部件的防腐能力的检测当今世界科技飞速发展,钢闸门设计已经进入到了全新的三维可视化仿真设计阶段,相比于传统的钢闸门设计,三维参数化设计和二维设计相比有直观形象,容易事先发现设计缺陷等X点,我们自主研发的AUSPIC_VSD_SG平面钢闸门智能设计系统成为水利工程发展的一种智能化趋势,使设计者从繁琐的图纸绘制工作中解脱出来,有助于提高设计质量和效率,缩短设计周期,保证设计质量,这也是进行平面钢闸门智能设计系统研究的重要意义。一、AUSPIC_VSD_SG平面钢闸门智能设计系统AUSPIC_VSD_SG平面钢闸门智能设计系统,是通过X、成熟的Autodesk Inventor平台与VB.NET等编程语言相结合,使用二次开发技术实现平面钢闸门的可视化仿真,集平面钢闸门参数化建模、模型有限元分析以及施工详图与一体,使整个设计过程快捷、高效。在对已建工程的多套平面钢闸门CAD施工图和计算书的分析与整理的前提下,结合我们在虚拟现实方面的丰富经验,研发了基于I闸门防腐不当,不仅浪费防腐涂料,而且会造成钢材严重锈蚀和削弱闸门承载断面而影响闸门长期安全运行。在金属防腐工作中,X重要的质量控制环节是制造厂的钢材预处理工作,涂装前钢材表面处理(又称除锈)不仅要除去钢材表面锈蚀,而且还应包括除去覆盖在钢材表面的氧化铁、旧油漆以及沾污的油脂、焊渣、灰尘及污物。钢材表面的除锈质量评定,主要是指去除钢材表面污物的宏观清洁程度(又称清洁度)。现在钢闸门制造厂的除锈磨料一般都用河砂简述闸门是封堵水工建筑物过水孔口的重要设备之一,按水利水电工程的需要能够全部或局部开启这些孔口,以调节上下游水位和流量,满足防洪、灌溉、引水发电和通航要求。水利水电工程使用的钢闸门按结构形状分为平面闸门、弧形闸门和人字闸门。一般在静水工况,闸门平压后启闭的闸门,如电站厂房进水口工作闸门、尾水工作阀门或各类检修闸门等往往采用平面闸门。在动水工况,如泄洪或排沙通道往往采用弧形闸门。航道的船闸工作闸门一般采?简述钢闸门安装一般包括埋件安装和门叶组装两个部分。安装方案要根据闸门的型式和施工条件来确定。2 平面闸门安装平面闸门一般可分为平面滑动闸门、平面定轮闸门、平面浮式闸门和平面链轮闸门四种。2.1 埋件安装平面闸门埋件包括底槛、主轨、反轨、侧轨、门楣及钢衬的安装。一般均采用二期混凝土埋设。2.1.1 准备工作(1) 埋件安装前,门槽中的模板等杂物必须清除干净。一、二期混凝土的结合面应全部凿毛,调整预埋锚栓或清除预埋锚.平面钢闸门是水电站X常用的孔口封堵闸门,平面闸门的整体尺寸控制(包括门体的扭曲)主要由组成闸门各部件的制造质量和依靠合理的拼装与焊接程序予以保证。由于近期各水电站广泛使用摩擦系数较小的NL-150减磨滑道逐步替代了传统的胶木滑道,制作工艺要求闸门的滑道由工厂加工制造,滑道严格规定其厚度公差,在闸门总装时直接用螺栓连接在闸门边梁上,因此对闸门的支承滑道与止水座板平面的平面度和相对高程误差要求较高。为了保证上述要.水利水电工程钢闸门制造及安装质量关系着水电站的正常运行及安全,有着重要的经济效益与社会效益。为确保钢闸门制造及安装质量,对钢闸门制造的材料、加工工艺、焊接技术、防腐、制造及安装检验等都应严格按DL/T5018—1994标准规定的技术要求严格执行。一、一般技术要求 (1) 闸门应按规定程序批准的图纸和技术文件进行制造和安装,如有修改应有设计修改通知书。闸门制造前,应具备下列资料:1) 设计图样和技术文件,包括总图、装配图及零平面闸门抗磨滑道 50年代初以来,平面闸门的支承多采用木质酚醛层压塑料,这种支承滑道摩擦系数较大,而且摩擦系数随气候和运行条件的改变而变化,往往对闸门安全运行带来威胁。80年代以后,研制有多种新型抗磨材料,并成功的应用于各种平面钢闸门的滑道上。1.钢基铜塑复合材料三层复合材料是以钢为底材,在其上面烧结一层铜网,X后再在网络及其表面上压一层抗磨塑料作为减磨材料。我国现有二种减磨材料,即以GS-2型为代表的改性聚甲应用焊接工艺评定方法,提高钢闸门焊接质量 控制钢闸门制造和安装的焊接质量是保证水工钢闸门安全运行的至关重要的质量控制环节。过去由于焊缝质量不可靠而引起的闸门事故并不少见,究其原因,除了所采用的钢材和焊接材料性能较差外,主要系采用不适当的焊接工艺和不合理的焊接技术所致,同时也反映出缺乏质量保证体系,不能对焊接质量进行控制。目前我国水利电力部门所属主要钢闸门制造厂和各安装施工企业,都能先根据闸门结构特点.应用焊接工艺评定方法,提高钢闸门焊接质量 控制钢闸门制造和安装的焊接质量是保证水工钢闸门安全运行的至关重要的质量控制环节。过去由于焊缝质量不可靠而引起的闸门事故并不少见,究其原因,除了所采用的钢材和焊接材料性能较差外,主要系采用不适当的焊接工艺和不合理的焊接技术所致,同时也反映出缺乏质量保证体系,不能对焊接质量进行控制。目前我国水利电力部门所属主要钢闸门制造厂和各安装施工企业,都能先根据闸门结构特点建国以来，我国水利水电工程采用了大量的弧形钢闸门，经过长期运行，早期的一些闸门因采用平面假定体系设计方法，导致计算结果与实际的空间受力状态有一定的偏差，从而引发安全事故。近30多年来，空间有限元法逐渐成熟并在弧形钢闸门三维分析方面得到应用，然而，静力方面的研究大多局限于弧形钢闸门应力、变形的线性分析，而且，在建模阶段，大多没有考虑面板后面的加劲肋，在分析阶段，没有对弧形闸门的静力稳定性进行分析。此外，随着闸门的长期使用，闸门的锈蚀问题日益突出，但国内对弧形钢闸门面板局部锈蚀的研究仍十分有限。因此，本文进行了以下几个方面的研究：以不带有支臂腹杆的弧形钢闸门为研究对象，运用有限元法对其设计水头下的静力稳定性进行了非线性分析，并与规范中空间稳定计算公式的计算结果进行了对比，同时研究了桁架布置形式和截面尺寸对弧形钢闸门静力稳定的影响；对有、无面板加劲肋构件的弧形钢闸门进行了非线性分析，对比了两个模型的应力和位移结果，在此基础上，模拟了有弧形钢闸门是水工建筑物的重要组成部分,它以可封闭孔口面积大、水流条件较好、所需启闭力较小等X特的X势被广泛应用于泄水建筑物的工作门。20世纪50年代以来,中国水利水电工程采用了大量的弧形钢闸门,经过长期运行,绝大多数经受了设计条件的考验,运用性能良好,但早期的一些闸门因采用平面假定体系设计方法,导致计算结果与实际的空间受力状态有一定的偏差,从而引发安全事故。近30多年来,空间有限元法逐渐成熟并在弧形钢闸门三维分析方面得到应用,文献[1~2]分别对不同工程的弧形钢闸门三维实体模型进行了线性分析计算,但弧形闸门的面板厚度相对于其他两向的尺寸小得多,几何非线性效应比较明显,加之钢材本身是一种塑性材料,采用线性分析会提高闸门构件承载力,因此在分析过程中考虑结构非线性会使计算结果更趋近于闸门运行的真实情况。其次,由于荷载的长期作用及周围环境因素的影响,随着闸门使用年限的增长,闸门的锈蚀问题日益突出,近几年来,有些学者对弧形钢闸门局部锈蚀作关于弧门主框架失稳变形的假设 在主框架中,支臂上端与横梁固接,受到横梁的弹性约束;下端与支饺相连,对于常见的圆柱铰,在框架平面内亦属弹性固定。确定主框架的支承形式和失稳变形状态,是稳定分析的前提.根据弧门的特定环境和具定构造,可提出图1所示的三种失稳变形状态,即:有自由侧移的反对称失稳变形、无侧移的对称失稳变形和有约束侧移的反对称失变形。川片寸 图1框架失稳的形式 显然,对于支臂稳定而言,图1一a所示的反对称失稳无疑是X危险的一种失稳情况,求得这种情况的卜值,便可知协值变化范围的上限.但是,结合闸门的实际构造考虑,二侧有-角墙限制,闸门与侧墙间隙中,又有止水橡皮填紧,因此,也可能发生其它两种失稳变形,即图1一b,1一c。图1一b为下端弹性固定的框架,在水流荷载对称、止水橡皮嵌紧的情扭下,未产生侧移的对称失稳变形。图l一c则为由于荷载不对称、结构制造偏差、侧向止水稼皮压缩等原因发生的有约束侧移的反对称失稳变形。下面将对各种失稳. 引言某水电站是一座以发电为主,兼有灌溉效益的径流式电站.总装机容量51MW,水库总容量1.12亿m3.溢流坝段设置9个开敞式溢流孔,各孔设置10m×12m(宽×高)露顶式弧形工作闸门.该闸门于1972年安装并投入运行,至今已运行30年.该泄洪闸门经过几十年的长期运行,锈蚀情况较为普遍.并且,受当时计算工具和计算理论的限制,原设计方案是按平面体系方法计算的.这种设计方法是把整个结构体系分割成单个构件,将外载荷按照经验分配给各个构件,然后再对每个构件按平面力系进行分析,这样的处理忽略了结构的整体性及弧形闸门的空间结构特点,设计出的闸门可能在一些地方设计过于保守,而在一些关键部位又安全裕度不够,从而造成整个结构的不安全性[1,2].为确保该泄洪闸门的安全、可靠运行,辅助现场测试(静态、动态测试),建立了与实际结构更近似的空间结构有限元模型,并对其进行了三维有限元变形、应力分析,全面地了解整个结构的受力状态及薄弱环节,为泄洪闸门的安随着我国水利事业几十年的迅猛发展，水工钢闸门的应用需求不断增加。在众多类型的水工钢闸门中，弧形闸门由于其具有封闭的孔口面积大、闸墩高度小、过水条件较好、启闭迅速、埋件少等X点，得到了非常广泛的应用。但调查发现，弧形钢闸门在其应用历史中也出现不少事故。大多数事故是由于其支臂失稳造成，X终原因是传统设计方法存在缺陷。按照传统的经验加理论验算的方法设计出来的闸门结构，安全系数偏大，但整体应力分布很不均匀，致使工程的投资偏大，却很难保证结构整体安全运行。因此，有必要对弧形闸门的设计方法进行改进。结构X化理论是改进闸门设计的X方法之一。目前，新型闸门研究工作多集中在闸门的后期校核以及形状X化方面。鲜有利用结构拓扑X化理论X化水工钢闸门的研究成果出现。本文根据连续体拓扑X化理论，结合结构有限元分析软件，较系统地进行了新型弧形钢闸门设计方法探讨。本文结合实例，从新给出了设计新型露顶式斜支臂弧形闸门的主要步骤及结果。其主要步骤如下：X先，将设..0引言弧形钢闸门具有启闭灵活,操作性好,水流条件好等X点被广泛应用于泄水建筑物的工作闸门[1]。按照国内现行的行业规范《水电水利工程钢闸门设计规范》,闸门设计采用平面结构体系的结构力学法,弧形闸门的纵向梁系和面板,可忽略其曲率的影响,近似按直梁和平板进行验算[2]。这种方法是将弧形闸门简化分解为单个构件(面板、主梁、水平次梁、垂直次梁、支臂等),然后按平面体系的结构力学对每一部件进行计算。但弧形钢闸门是个空间结构,外部荷载将由全部结构共同承担。按照平面体系方法不能准确反映弧形钢闸门的空间结构真实受力情况,设计出的闸门可能在一些部件上过于保守,而在一些关键部位又可能安全裕度不够,从而造成整个结构的不安全[3]。随着计算技术和计算机硬件的发展,有限元分析技术在工程技术X域得到越来越广泛的应用。国内关于弧形钢闸门有限元计算分析的文献都是针对具体的工程进行计算。但有限元方法的计算结果与单元型式、网格疏密、荷载类型及边界约束条件有直接关系水工弧形钢闸门由于其封闭面积大,启闭方便,预埋件少,闸墩高度小等X点,被广泛的应用于水工建筑物中。钢闸门的传统设计采用平面体系法或空间体系法,得到的钢闸门传力路径不够合理,造成结构自重过大,耗费大且不利于操作。此外,实际工程中很多钢闸门的破坏形式为结构失稳破坏,多归因于传统设计方法的不足。结构拓扑X化是一种X新结构X化理论,可应用于概念性结构设计。本文尝试给出一种新型的三支座大跨度水工弧门的设计方案:X先利用拓扑X化理论设计水工弧形钢闸门各支撑部件的X佳构型;其次,根据概念设计结果组装出水工弧形钢闸门整体模型;再次,利用尺寸X化技术,在保证弧形钢闸门变形、应力、自振频率、屈曲因子等要求的前提下,降低结构自重;然后校核钢闸门设计在其他工况下是否满足应力、应变、自振频率、屈曲因子等参数要求,确保结构安全运行;X后利用Keyshot软件渲染得到三支座弧形钢闸门结构效果图。在整个设计过程采用数值模拟软件Hyperworks展开建模随着水利水电事业的迅速发展和工业生产水平的日益提高,水工钢闸门的规模越来越大,新型结构不断涌现。由于弧形闸门具有封闭的孔口面积大、闸墩高度小、过水条件较好、启闭迅速、埋件少等X点,因此国内外都将弧形钢闸门作为泄洪控制的主要门型。但是,弧形钢闸门在其应用历史中出现了不少事故。调查发现,各类闸门事故都是因支臂失稳引起的,而X终原因在于传统设计方法中存在的问题。目前,设计水工钢闸门主要还是采用传统的设计方法。而且按照传统设计方法设计出的结构整体应力分布不均、较保守、安全系数偏大,致使工程投资增加,造成不必要的浪费,因而有必要对闸门进行X化设计。我国自20世纪中期以来,从数学模型、X化方法以及工程应用的实用性等角度,对水工弧形钢闸门X化设计进行了比较深入的探讨和研究。至目前为止,利用结构拓扑X化理论X化设计水利工程结构的研究成果中尚无比较理想的报道。本文根据结构有限元分析和拓扑X化的相关理论,利用成熟的有限元软件HyperWorks的拓随着我国水利事业几十年的迅猛发展，水工钢闸门的应用需求不断增加。在众多类型的水工钢闸门中，弧形闸门由于其具有封闭的孔口面积大、闸墩高度小、过水条件较好、启闭迅速、埋件少等X点，得到了非常广泛的应用。但调查发现，弧形钢闸门在其应用历史中也出现不少事故。大多数事故是由于其支臂失稳造成，X终原因是传统设计方法存在缺陷。按照传统的经验加理论验算的方法设计出来的闸门结构，安全系数偏大，但整体应力分布很不均匀，致使工程的投资偏大，却很难保证结构整体安全运行。因此，有必要对弧形闸门的设计方法进行改进。结构X化理论是改进闸门设计的X方法之一。目前，新型闸门研究工作多集中在闸门的后期校核以及形状X化方面。鲜有利用结构拓扑X化理论X化水工钢闸门的研究成果出现。本文根据连续体拓扑X化理论，结合结构有限元分析软件，较系统地进行了新型弧形钢闸门设计方法探讨。本文结合实例，从新给出了设计新型露顶式斜支臂弧形闸门的主要步骤及结果。其主要步骤如下：X先，将设.闸门是水工建筑物的重要组成部分,其运行情况既关系到整个枢纽建筑物的安全,又关系到枢纽综合效益的充分发挥,以及枢纽下游城乡居民的安危. 根据《水利水电闸门技术特性手册》〔‘〕中的不完全统计,我国建造的弧形闸门有遗27座(1984年底资料),其中有相当数量(约占1/3)的弧形闸门,使用年限已达到或X过《水利经济计算规范(SD137一85)》中:大型闸门、阀、启闭机的折旧年限为30年,甲小型闸门、阀、启闭机为20年的规定.对这些继续使用的闸门的安全性和可靠度的评侨,不仅有现实意义,也有很大的社会意义. 又据文献压2口对马山闸等扭个工程的低水头弧形闸门的失事调查,这些工程共有问门159扇,失事的闸门有40扇,分析失事原因:由于支竹的失稳弯曲、断裂约占5。%以卜;其他有因施工质量差引起门叶拼接焊缝开裂、下弦杆焊缝拉脱;也有因运行操作不少操作规程,致使门顶过水或X载运行 我国绝大多数的弧形闸门目前是处于正常运行状态中,但也不可否认,有些闸门.水工弧形钢闸门在开启、关闭和开启一定的角度的过程当中,水工闸门会发生不同程度的系统振动现象。水工闸门系统的振动的剧烈程度在某些情况下会十分的严重,情况严重时会造成水工闸门系统的破坏和临近构筑物的一并破坏。在目前的研究中,对于水工弧形钢闸门振动问题的研究具有十分重要的现实意义。本文以某水电站泄洪洞中的一扇弧形钢闸门为研究对象,采用流固耦合理论,利用附加质量法对其进行静力分析、动力特性分析以及水体脉动压力作用下的动力响应分析;通过数值模拟计算得到了水工闸门在背后有水、无水及水工闸门的不同开启角度情况下的自振频率和振型特征,还有水工闸门的自振频率变化情况随闸门开度变化的内在变化规律。本文的主要结论如下:(1)静力分析结果显示,水工闸门的横梁以及纵梁的应力变化幅度相对较小,而且分布相对对称。闸门的上下臂在受力方面比较均匀,杆件的应力分布无论从规律上看还是从大小上看比较相似,说明弧形闸门的结构形式布置是合理的。水工弧形闸门系统的总体结构变水工闸门等钢结构是水利水电工程的重要组成部分,其运用的好坏,直接影响工程效益的发挥。这些结构由于长期浸水、干湿交替,以及在日光曝晒、高速水流、沿海盐雾、水生物等各种环境中工作,普遍发生不同程度的腐蚀。有的在淡水中工作的水工闸门,运用15年后即发生比较严重的锈蚀,-10毫米厚的面板被锈蚀2~3毫米。经抗拉试验,一般锈蚀杆件的承载能力降低1/3,严重锈蚀杆件的承载能力降低2/3,甚至有些钢闸门运用仅十七、八年即失去工作能力。至于在含盐雾大气或海水中工作的挡潮闸门,腐蚀则更为严重。因此,积极开展钢结构X研究工作,采取X的X措施,对节约钢材,保证工程安全,具有重要意义。多年来,国内许多单位包括我们三河闸在内,在这方面做了不少工作,取得了一些成果,主要是:筛选出一批X质高效涂料,可将淡水中钢结构的保护周期提高到10年左右,常处大气中的结构可延长到15年以上,近年来又推广应用了喷锌保护、外加电流阴极保护与涂料联合X等X技术本文在文献分析和工程案例剖析的基础上，以湾湾川水电站弧形钢闸门为工程背景，提出了新的锈蚀函数并分析了锈蚀对闸门构件及其结构可靠性的影响，以该工程钢闸门结构为例进行了X化设计，同时分析了由于锈蚀所导致闸门各个构件尺寸的变化对闸门整体的影响。主要研究内容如下：（1）分析了既有水工钢闸门改造原因，总结得出了闸门改造的主要因素分为人为因素和非人为因素，在非人为干扰的情况下，锈蚀是影响闸门改造的主要因素；（2）对运行34年的湾湾川弧形钢闸门材料做了性能实验分析，分析了锈蚀对水工钢闸门材料内部的影响，验证了锈蚀并不影响材料本身的化学成分及力学性能，证明了锈蚀使构件受力面积减小进而引起钢闸门结构的抗力衰减；（3）研究了既有水工钢闸门的锈蚀行为，改进并提出了新的非线性锈蚀函数，同时分析了在该锈蚀函数下，钢闸门构件的抗力衰减和可靠度指标的变化情况，指导运行中的工程闸门及时改造更新，降低结构失效的风险；（4）应用有限元软件及一阶X化法对弧形闸门整体闸门是水工建筑物的重要组成部分,其运行情况既关系到整个枢纽建筑物的安全,又关系到枢纽综合效益的充分发挥,以及枢纽下游城乡居民的安危. 根据《水利水电闸门技术特性手册》〔‘〕中的不完全统计,我国建造的弧形闸门有遗27座(1984年底资料),其中有相当数量(约占1/3)的弧形闸门,使用年限已达到或X过《水利经济计算规范(SD137一85)》中:大型闸门、阀、启闭机的折旧年限为30年,甲小型闸门、阀、启闭机为20年的规定.对这些继续使用的闸门的安全性和可靠度的评侨,不仅有现实意义,也有很大的社会意义. 又据文献压2口对马山闸等扭个工程的低水头弧形闸门的失事调查,这些工程共有问门159扇,失事的闸门有40扇,分析失事原因:由于支竹的失稳弯曲、断裂约占5。%以卜;其他有因施工质量差引起门叶拼接焊缝开裂、下弦杆焊缝拉脱;也有因运行操作不少操作规程,致使门顶过水或X载运行 我国绝大多数的弧形闸门目前是处于正常运行状态中,但也不可否认,有些闸门闸门是设置在水工建筑物各种过水孔道上的控制设备,是水工建筑物的重要组成部分之一,其作用是在不同使用情况下按照运行要求关闭或开放过水孔道,以拦阻水流,调节水位,泄放流量等,对工程的正常运行和充分发挥效益起着十分重要的作用.传统的设计方法是由设计人员先凭经验或参考类似的工程情况,初定闸门的结构布置和各构件的截面尺寸,分别对各构件的强度、刚度和稳定性进行验算,然后根据验算结果作适当修正后,便作为X终的设计方案.虽然有的工程也作方案比较,但由于计算工作量大,对设计人员来说不可能作太多的可选方案,这样设计出来的结构带有一定的盲目性.同时按这种方法所设计的闸门,从运行情况来看,很少因为静力强度不够而遭到破坏[1],往往是设计较保守,安全系数偏大,致使工程投资增加,造成不必要的浪费,因而有必要对闸门结构进行X化设计,以弥补传统设计方法的不足.目前,对闸门结构的X化多将其简化为平面体系,或分别对各构件进行X化,而各构件的XX往往不能等同于结构整.狐形钢闸门是水工建筑物中运用X广的门型之一。建国以来,我国水利水电工程采用的弧形钢闸门约占钢闸门总数的三分之一。这些弧门经过长期运行,绝大多数经受了设计条件的考验,运用性能良泳但是,早期建造的部分水库溢洪道和水闸低水头弧门,由于种种原因,有的在运行中发生了强烈振动,有的甚至遭到破坏(‘)。在国外,这种大跨轻型弧门失事的实例也不少见,如日本和知坝堰顶弧形闸门(4孔一 9 X 12—12米)、美国麦克莱伦一克尔阿肯色河航运系统的弧形闸门等也遭到破坏。1974年,我们受水电部钢闸门规范修订组委托,曾对我国部分失事弧门作过现场调查。现就调查情况作初步分析。 一、弧门失事情况调查 国内低水头弧门失事实例列于表一1。现将失事情况择举如下: 表二中1号闸门设于某水库潜没式溢洪道上,库区X大吹程7.5公里。1965年根据水工模型试验建议,为扩大孔口流量系数,于原胸墙前面增建半径为1米的4/1圆弧导流板(见图一二)概述根据十五里河防洪排涝工程布局行控制,解决小流量过流问题,既满足了十五里河位于安徽省合肥市滨湖及特征水位分析,十五里河河口闸站消能防冲过流的要求,又避免了下游河道新区巢湖入口一开敞式河道,是环巢枢纽工程节制闸门设计条件见表1。水流冲击问题,从而避过了闸门可能振动湖四期十五里河干支流小流域治理工闸门根据规划和水位条件进行设计,的工况。在水位差较小、过大流量时,开启程一项重要的水利工程,既有抗洪防从而实现节制闸的功能要求。大闸门达到预期的过流要求。汛功能,也肩负着调节保持十五河水十五里河河道宽度45m,底槛门叶结构设置上、下两层结构型式。位的重任,枯水期闸门关闭为十五里6.0m,设平面立轴弧形钢闸门,闸门曲上层中间为浮箱结构,单扇门叶下部挡河蓄水,汛期则开闸行洪,同时对调节率半径为30m,门体厚度2.5m,门高水部分各设置6扇调节闸门,调节闸门十五里河水质也具有积极作用。8.3m,满足规划设计条件。门体左右两的净孔口尺寸为1.工程概况浑河闸位于浑河中下游,在辽宁省沈阳市于洪区后漠家堡村,距大伙房水库75 km。该闸是大伙房水库下游灌溉用水控制工程,由浑蒲灌区进水闸、浑河拦河闸、浑沙灌区进水闸三部分组成。浑河拦河闸共22孔,由左至右分别编号为1号、2 号、…、21号和22号,其中 1 号、2 号、3 号及 20 号、21 号、22 号为冲沙闸,其余 16 孔为泄水闸。浑河拦河闸闸门型式为弧形钢闸门,过流堰为宽顶堰,堰顶高程为31.50 m。浑河拦河闸设计洪水为50年一遇,设计水位 37.74 m,流量 0.402 万 m3/s;校核洪水为200年一遇,校核水位38.35 m ,流量0.500万m3/s;正常挡水位为35.00 m。闸门门板高 4.00 m,宽 9.74 m,属中型闸门,闸门等X为3X。该工程是 1959 年 9 月竣工投入使用的,至今已运行 43年。该钢闸门运行中出现的漏水、闸门止水脱落、闸门门板大面积锈蚀甚至门板侧缘出现孔洞等问题..弧形钢闸门是水工建筑物中运用X广泛的门型之一。但闸门在启闭过程或局部开启时，甚至在关闭挡水时，常常产生振动，振动有时会达到相当严重的地步，从而可能引起闸门的动力破坏或某些构件的动力失稳。因此，弧形闸门的动力问题一直属于闸门设计和运行过程中一个需要解决的重要问题。弧形钢闸门的失事往往是由于支臂在动力荷载作用下丧失稳定所致。实测结果表明，将柱(支臂)按两端铰接压杆计算得到的自振频率值，与实测频率值很接近。因此将弧门柱视为处于空气中的两端铰接压杆，在纵向干扰力(由弧门门叶和主梁传来的动水压力)作用下进行动力稳定分析，基本能反映弧门柱的主要工作特性。本文在对平面刚架稳定性分析的基础上，根据弧门主框架柱的柱端约束条件，把水体对闸门面板的作用力简化为一个周期性变化的简谐荷载，根据弹性体系动力稳定理论，分析了两端铰接斜杆在周期性变化的简谐荷载作用下的动力稳定性，找出影响因素与其动力特性的关系。经过计算和分析，得出了一些有价值的结论。本文的工作?弧形钢闸门是水利水电工程枢纽的调节结构和咽喉,随着高坝大库建设的发展,弧形钢闸门向着高水头方向发展,承受的总水压力越来越大。对于高水头弧形钢闸门,主框架的薄壁主梁的梁高被设计的越来越大来承受高水头水荷载,致使其跨高比越来越小,属于分布荷载作用下发生横力弯曲的深梁,从而使主框架成为深梁框架,结构的空间效应十分显著。深梁框架的强度及动力稳定性问题是高水头弧形钢闸门及许多钢结构工程设计中亟待研究和解决的重要课题,本文围绕这两个核心问题展开研究,针对现有分析方法的不足之处,以提高计算精度和计算效率为目标,改进深梁框架的强度及动力稳定性分析方法,使之能适应高水头弧形钢闸门设计的需要,具体工作如下:(1)主框架薄壁深梁横力弯曲强度分析方法研究主框架薄壁深梁横力弯曲强度分析方法研究:::以高水头弧形钢闸门主框架的单轴对称工字形截面薄壁深梁为研究对象,针对其横力弯曲强度计算这一经典力学问题进行系统研究,建立了薄壁深梁横力弯曲的弯剪耦合力学模型结构失稳是钢结构破坏的重要形式。近年来结构动力失稳问题虽已有一些研究成果，但弧形钢闸门动力稳定性问题一直没有得以解决。在国内，从上个世纪60 年代开始就有一些学者对弧形钢闸门动力稳定性这一问题进行研究。他们研究发现导致闸门失事的原因很多，但有两个共同特征值得注意：一是失事闸门全是因支臂丧失稳定导致破坏的，二是都在明显的动力荷载作用下发生破坏。目前的研究成果还不能定量的得出梁柱刚度比、水深等因素对弧门主框架动力稳定性的影响关系。因为，影响闸门动力稳定性的因素很复杂，诸如闸门的质量、刚度分布情况、固有频率、干扰力频率、流固耦合等等，这些因素都影响闸门的动力稳定性，所以，还需进一步对弧形钢闸门动力稳定性进行研究。论文的主要研究工作与成果如下：1. 利用静力平衡法、有限元法对三种形式平面钢框架的静力稳定性问题进行分析，建立单柱概化平面框架（考虑各种边界约束及失稳模态）整体稳定性的计算通用模型，并给出了解析解和数值解。2. 对弧形钢闸门主弧形钢闸门是水工建筑物中运用X广泛的门型之一。但闸门在启闭过程或局部开启时，甚至在关闭挡水时，常常产生振动，振动有时会达到相当严重的地步，从而可能引起闸门的动力破坏或某些构件的动力失稳。因此，弧形闸门的动力问题一直属于闸门设计和运行过程中一个需要解决的重要问题。弧形钢闸门的失事往往是由于支臂在动力荷载作用下丧失稳定所致。实测结果表明，将柱(支臂)按两端铰接压杆计算得到的自振频率值，与实测频率值很接近。因此将弧门柱视为处于空气中的两端铰接压杆，在纵向干扰力(由弧门门叶和主梁传来的动水压力)作用下进行动力稳定分析，基本能反映弧门柱的主要工作特性。本文在对平面刚架稳定性分析的基础上，根据弧门主框架柱的柱端约束条件，把水体对闸门面板的作用力简化为一个周期性变化的简谐荷载，根据弹性体系动力稳定理论，分析了两端铰接斜杆在周期性变化的简谐荷载作用下的动力稳定性，找出影响因素与其动力特性的关系。经过计算和分析，得出了一些有价值的结论。本文的工作弧形钢闸门是水利水电工程枢纽的调节结构和咽喉,随着高坝大库建设的发展,弧形钢闸门向着高水头方向发展,承受的总水压力越来越大。对于高水头弧形钢闸门,主框架的薄壁主梁的梁高被设计的越来越大来承受高水头水荷载,致使其跨高比越来越小,属于分布荷载作用下发生横力弯曲的深梁,从而使主框架成为深梁框架,结构的空间效应十分显著。深梁框架的强度及动力稳定性问题是高水头弧形钢闸门及许多钢结构工程设计中亟待研究和解决的重要课题,本文围绕这两个核心问题展开研究,针对现有分析方法的不足之处,以提高计算精度和计算效率为目标,改进深梁框架的强度及动力稳定性分析方法,使之能适应高水头弧形钢闸门设计的需要,具体工作如下:(1)主框架薄壁深梁横力弯曲强度分析方法研究主框架薄壁深梁横力弯曲强度分析方法研究:::以高水头弧形钢闸门主框架的单轴对称工字形截面薄壁深梁为研究对象,针对其横力弯曲强度计算这一经典力学问题进行系统研究,建立了薄壁深梁横力弯曲的弯剪耦合力学模型,结构失稳是钢结构破坏的重要形式。近年来结构动力失稳问题虽已有一些研究成果，但弧形钢闸门动力稳定性问题一直没有得以解决。在国内，从上个世纪60 年代开始就有一些学者对弧形钢闸门动力稳定性这一问题进行研究。他们研究发现导致闸门失事的原因很多，但有两个共同特征值得注意：一是失事闸门全是因支臂丧失稳定导致破坏的，二是都在明显的动力荷载作用下发生破坏。目前的研究成果还不能定量的得出梁柱刚度比、水深等因素对弧门主框架动力稳定性的影响关系。因为，影响闸门动力稳定性的因素很复杂，诸如闸门的质量、刚度分布情况、固有频率、干扰力频率、流固耦合等等，这些因素都影响闸门的动力稳定性，所以，还需进一步对弧形钢闸门动力稳定性进行研究。论文的主要研究工作与成果如下：1. 利用静力平衡法、有限元法对三种形式平面钢框架的静力稳定性问题进行分析，建立单柱概化平面框架（考虑各种边界约束及失稳模态）整体稳定性的计算通用模型，并给出了解析解和数值解。2. 对弧形钢闸门主直杆的动力稳定性分析（Ⅰ）孙强（安徽建筑工业学院建筑工程系，合肥，２３００２２）摘要：通过杆在竖向动力荷载作用下的分析，研究了杆件的动力稳定性及参数共振，导出了在种支承条件下杆的动力稳定计算公式，供工程设计参考．关键词：动力稳定性，竖向动力荷载，参数共振，动力方程Ｑ引言对于杆件常遇到受轴向动力荷载作用的情况，如公路桥的行架、机器厂房、桥墩等，有必要研究在竖向动力荷载作用下，杆件的动力稳定问题，使构件处于稳定工作状态，不致产生参数共振，避免结构发生失稳破坏，此都涉及到杆件的稳定性分析。本文针对此方面问题，进行了初步探讨，提出了杆件动力稳定区和不稳定区确定的方法，在研究两端铰支杆的动力分析的基础上，分别推导出了杯在各种支承情况下，杆的动力稳定计算公式，为研究杆的动荷性能提供了一种分析方法，可供工程实际参考。ｌ杆的动力稳定区和不稳定区的确定对于直杆承受轴向动力荷载的作用，其动力方程为：其中：ＥＪ为直杆的抗弯刚度，动力稳定性分析是属于与振动、稳定都相关联的研究X域。由于近来存在大量动力失稳的现象,因此,该理论在工程上的应用一直很受重视。大家知道,当结构受纵向动荷载作用时,却往往会发生横向振动,这种现象与横向荷载引起的共振是有本质区别的。产生这种现象的原因是由于纵向动力荷载以参数形式列人扰动平衡方程的齐次式中,是扰频夕与横向自振圆频率。近似满足口二2。时·,所发生的一种参数共振。 该理论的经典算法于60年代由鲍洛金在文献〔l〕中提出,1968年,Brown〔幻X次将有限元法用于结构动力稳定性分析中,接着ThomaS〔4一6〕、Datta〔8〕、Franklin〔3〕等人又提出变截面梁、‘正交平面刚架等结构在竖向周期荷载下的动力稳定性分析方法,至于空间杆系的动力稳定分析,由于存在如下三点困难,迄今尚无人做过。 其一,对任意杆系结构来说,即使只受竖向动荷载作用,其动力方程也是非齐次的,对于非齐次方程能否沿用现今的动力稳定分析方法,就不太好说了引青桩基础在公路桥梁、港口码头、动力机械基础、高层大跨建筑工程中应用非常广泛。桩基的振动分析是一个很复杂的研究课题，由于桩上共同作用的复杂性，许多问题还需作深入的研究。有关桩受斜向动力荷载作用下的桩基动力稳定性的研究，目前，很少见到国内外对此方面问题的报道。而实际结构物如动力机械基础设计、桥梁桩基设计等，正常使用情况下，都有动力荷载由基脚传给桩基，造成桩受动力荷载作用的情况。本文对此方面问题进行了探讨，分析了斜向动载下基桩的动力稳定性及参数共振，可供桩基作动力分析时参考。2斜向动荷载下桩基动力分析桩的竖向振动的基本假设为：（l）桩是等直截面的、弹性的；（2）桩周表面与土紧密接触；（3）桩周上是由无限薄层组成的线弹性体。为了便于分析，取两端铰接桩作为分析模型。桩顶作用一倾角为。的谐振力x。＋N，--。t．桩长为L，地基土横向抗力系数K一月上头Es券""，o、Es为土的油松比和弹性模量．如囹1所示。将斜向振动力化为沿水平和垂直两个前言沿海电厂多设有循环水系统,以通过海水冷却工质。钢闸门作为循环水系统重要设备,用于在机组的建造、调试或大修阶段隔离海水,以实现对循环水泵、凝汽器水室等重要设备的安装、调试或维护。由液压系统驱动的钢闸门称为液压钢闸门。液压钢闸门具有结构简单、维修方便、重量轻等特点,在沿海电厂循环水系统中具有广泛应用。本文基于液压钢闸门常见故障的现象分析其原因,并对其处理措施提出建议。1电厂循环水系统液压钢闸门介绍液压钢闸门由闸门本体、辅助设备(液压泵站、自动抓钩等)组成。(1)电厂循环水系统液压钢闸门本体介绍。电厂循环水系统钢闸门一般采用背水面单面密封,四边装有密封胶条。放置钢闸门的流道两侧设有钢槽(也作为钢闸门的上下的轨道),底部设有基槽,顶部设有门楣,共同构成了钢闸门的门座,与钢闸门密封面胶条接触密封。钢闸门迎水面设有多个千斤顶,用于压紧结合面,保证密封;所有千斤顶的液压油管与液压分配阀连接,液压分配阀通过软管与液压泵站连接。由于钢闸门迎前言沿海电厂多设有循环水系统,以通过海水冷却工质。钢闸门作为循环水系统重要设备,用于在机组的建造、调试或大修阶段隔离海水,以实现对循环水泵、凝汽器水室等重要设备的安装、调试或维护。由液压系统驱动的钢闸门称为液压钢闸门。液压钢闸门具有结构简单、维修方便、重量轻等特点,在沿海电厂循环水系统中具有广泛应用。本文基于液压钢闸门常见故障的现象分析其原因,并对其处理措施提出建议。1电厂循环水系统液压钢闸门介绍液压钢闸门由闸门本体、辅助设备(液压泵站、自动抓钩等)组成。(1)电厂循环水系统液压钢闸门本体介绍。电厂循环水系统钢闸门一般采用背水面单面密封,四边装有密封胶条。放置钢闸门的流道两侧设有钢槽(也作为钢闸门的上下的轨道),底部设有基槽,顶部设有门楣,共同构成了钢闸门的门座,与钢闸门密封面胶条接触密封。钢闸门迎水面设有多个千斤顶,用于压紧结合面,保证密封;所有千斤顶的液压油管与液压分配阀连接,液压分配阀通过软管与液压泵站连接。由于钢闸门迎水工钢闸门是水电站、水库、水闸、船闸等水工建筑物中控制水位的重要构件,它长期浸没水下,在启闭时频繁的干湿交替,受到高速水流的冲刷,特别是水线部分受到水、日光及水生物的作用,还受到水浪、泥沙、冰凌和其他漂浮物的冲蚀,钢材很容易腐蚀,钢闸门的承载能力明显降低。腐蚀不仅影响结构的安全运行,还要消耗大量的人力、物力、财力进行X工作,据一些水闸工程统计,每年用于闸门防腐的经费约占全年维修费用的一半,同时还要调动大量的劳动力来除锈、油漆或喷涂等。采用涂料保护一般使用3～5年就失效,工效低、维护费用高。因此,为X地控制钢铁的腐蚀、延长钢闸门的使用寿命,确保水利水电工程的完整和安全,钢闸门的长效防腐问题已引起人们的广泛关注。一、水工钢闸门腐蚀的基本原理钢铁发生腐蚀是受外部介质的化学作用或电化学作用而造成的。水工钢闸门腐蚀基本属于电化学腐蚀。电化学腐蚀和化学腐蚀的不同点在于前者在进行的过程中有电流产生,按照电化学作用机理,金属腐蚀反应有一个引言水电站钢闸门的类型较多,可以按其工作性质、设置部位或结构形式进行分类。按工作性质可分为快速事故闸门、检修闸门、封堵闸门和工作闸门。按结构形式可分为平面闸门和弧形闸门。按设置部位可分为进水口闸门、溢洪道闸门、导流洞闸门和厂房尾水闸门。当今的钢闸门大多数采用钢结构组装、焊接成型,钢闸门制造的重点和难点在于对其制造工艺和焊接工艺的控制。重点是以进水口平面快速事故闸门门叶为例,对水电站钢闸门的制造工艺进行分析。1进水口平面快速事故闸门门叶制造工艺流程进水口平面快速事故闸门门叶制造工艺流程见图1。2平面钢闸门门叶制造工艺2.1原材料采购与检验原材料采购与检验是进水口平面快速事故闸门门叶制造工艺流程的X1个环节,是整个制造活动的基础。采购质量合格且价格便宜的原材料,不仅从源头上控制产品质量,而且能提高企业的利润。因此原材料进场的检验环节是制造工艺必不可少的一道工序。图1进水口平面快速事故闸门门叶制造工艺流程图进场原材料检验方法一般包在中、小型水利枢纽及水电站金属结构闸门中,平面钢闸门运用较为广泛,工程布置多在水库的输水洞、渠道及水电站进水口、尾水渠,具有设备结构简单,制造、安装容易,维修方便,综合造价低,运行安全可靠等X点。但在运行中常出现以下问题:(1)止水密封不严,造成严重漏水;(2)门体锈蚀严重,不能正常使用;(3)启闭不灵活。为确保平面钢闸门的工程质量和运行安全,针对上述问题,需在其设计、施工及维护等方面提出更高的要求。一、水工钢闸门存在的问题水工钢闸门是水工建筑物中的关键性设备之一,不但要安全可靠,而且要运行管理方便,同时要求布局和结构上经济合理。但在实现这一目的时,往往在水工结构和钢闸门、启闭机之间,以及在钢闸门、启闭机本身选型和布置等方面都有矛盾存在。如在规划闸门的设置部位、结构形式、孔口尺寸以及工作水头等方面,两者之间就会出现矛盾。一般反映在中小型工程上的矛盾还不算大,对于中型以上的工程,矛盾就会显得较为突出。特别是大江大河的高坝水库工程钢闸门是水利水电工程的重要组成部分,钢闸门由于强度高,重量轻,使用维护方便,自20世纪80年代以来在我国水利行业得到广泛应用。在实际运行中,由于钢闸门启闭频繁,水位的变化造成环境干湿交替;加之受水质、气体、阳光及水生物的侵蚀,以及泥沙、冰凌和漂浮物的冲击作用,钢闸门运用过程中易因锈蚀而遭到破坏。因此防腐处理是工程管理部门面临的重要课题之一。一、钢闸门腐蚀的原理钢闸门运行时既有部分门体暴露在空气中,也有一部分浸入水中,并随水位变化处于干湿交替的状态,因此钢闸门的腐蚀可分为化学腐蚀和电化腐蚀,主要因素的还是电化腐蚀。海水、江水、河水、湖水由于受生活污水、工业废水以及生物等因素的污染,成分复杂。水中所含杂质可离解为带电荷的离子如Ca2+、Mg2+、Na+、Cl-、SO42-、CO32-,这些离子的存在改变了纯水极微的导电性能,成为电解质溶液。加之钢闸门部分裸露于大气中,大气中也含有多种腐蚀介质,受水蒸气或雨、雪、霜、雾影响,使闸门表面随着水利水电事业的迅速发展和工业生产水平的日益提高,水工钢闸门的规模越来越大,新型结构不断涌现。由于弧形闸门具有封闭的孔口面积大、闸墩高度小、过水条件较好、启闭迅速、埋件少等X点,因此国内外都将弧形钢闸门作为泄洪控制的主要门型。但是,弧形钢闸门在其应用历史中出现了不少事故。调查发现,各类闸门事故都是因支臂失稳引起的,而X终原因在于传统设计方法中存在的问题。目前,设计水工钢闸门主要还是采用传统的设计方法。而且按照传统设计方法设计出的结构整体应力分布不均、较保守、安全系数偏大,致使工程投资增加,造成不必要的浪费,因而有必要对闸门进行X化设计。我国自20世纪中期以来,从数学模型、X化方法以及工程应用的实用性等角度,对水工弧形钢闸门X化设计进行了比较深入的探讨和研究。至目前为止,利用结构拓扑X化理论X化设计水利工程结构的研究成果中尚无比较理想的报道。本文根据结构有限元分析和拓扑X化的相关理论,利用成熟的有限元软件HyperWorks的拓问题的提出弧形钢闸门是水工建筑物中运用X广泛的门型之一．１９４９年以来，通过长期的工程实践，我国在弧形闸门设计、制造及运行等方面都积累了不少经验，技术水平也有了很大提高，绝大多数闸门经过长期运行，经受了设计条件的考验，运行性能良好．但是，全国一些工程的低水头弧形闸门失事破坏的实例也不少见，据不完全统计，已有２０多起．在国外，这种大跨径轻型低水头弧形闸门失事的实例也时有发生，如日本和知坝堰顶弧形闸门、美国麦克莱伦克尔阿肯河航运系统的弧形闸门等也遭到了破坏．通过对国内外弧形闸门事故的调查分析［１］发现，虽然失事原因是多方面的，诸如水工结构布置不当、制造安装要求不严、运行管理经验不足及闸门支臂刚度较差等等，但是，仔细研究这些事故后，也能找出一些规律性．尽管这些失事闸门的运行条件、结构尺寸、构造型式各不相同，破坏时的直接触发原因也多种多样，但从破坏特征来看，有两点共同特征值得注意：①从破坏内因分析，失事闸门全是因支臂丧失稳定，发生弯.闸门是水工建筑物的重要组成部分,其运行情况既关系到整个枢纽建筑物的安全,又关系到枢纽综合效益的充分发挥,以及枢纽下游城乡居民的安危. 根据《水利水电闸门技术特性手册》〔‘〕中的不完全统计,我国建造的弧形闸门有遗27座(1984年底资料),其中有相当数量(约占1/3)的弧形闸门,使用年限已达到或X过《水利经济计算规范(SD137一85)》中:大型闸门、阀、启闭机的折旧年限为30年,甲小型闸门、阀、启闭机为20年的规定.对这些继续使用的闸门的安全性和可靠度的评侨,不仅有现实意义,也有很大的社会意义. 又据文献压2口对马山闸等扭个工程的低水头弧形闸门的失事调查,这些工程共有问门159扇,失事的闸门有40扇,分析失事原因:由于支竹的失稳弯曲、断裂约占5。%以卜;其他有因施工质量差引起门叶拼接焊缝开裂、下弦杆焊缝拉脱;也有因运行操作不少操作规程,致使门顶过水或X载运行 我国绝大多数的弧形闸门目前是处于正常运行状态中,但也不可否认,有些闸门.现行的钢闸门设计规范中有两种结构计算方法:平面体系方法和空间体系方法。过去对闸门的结构计算通常采用平面体系方法,由于不能反映结构的空间效应使计算结果误差比较大。如在一些地方比实测值大,造成不必要的材料浪费,而在一些关键部位又有可能偏小,危及整个结构的安全;特别是深孔钢闸门具有很强的空间效应,各个构件截面尺寸大联系紧密,共同协调工作。而平面体系法实际上恰恰是把一个空间承重结构划分成几个X立的平面结构系统,割裂了构件之间的协调性,说明该方法显然是不合理的。因此,有必要对闸门特别是深孔钢闸门这种特殊结构的结构特性、力学机理做深入的分析,弄清楚每一构件的受力特点及薄弱环节,改进计算方法,充分利用其空间体系的整体工作特点,科学合理地配置材料及构件,用少量的材料来提高闸门的整体安全度。考虑以上问题,本文从以下几个方面做了研究和总结:(1)本文通过对现有的平面体系法(规范中规定的计算方法和研究人员做过的其他平面体系法)的分析总结,指出其不足和引言随着水利水电事业的快速发展,至2012年底我国已建各种水库9.8万余座,总库容8.166×1011m3,已建或在建200 m以上的X高坝达20多座,其中X300 mX的大坝已非常多见,我国已成为X水库大坝X多的X[1]。高坝大库的不断兴建和金属结构制造水平的不断提高,促使水工闸门向着高水头、大孔口、大泄量的方向发展。闸门承受的荷载及自重越来越大,如:世界X大孔口尺寸63×17.5(m2)的Bureya水电站弧门[2],X大自重702 t的溪洛渡弧形闸门,X高水头181 m的Inguri弧形闸门,X大跨度360 m的鹿特丹新水道挡潮闸门。表1给出了世界大型及高水头闸门的基本情况。钢闸门是水工枢纽的重要构成部分,在水工建筑物总造价中一般占10%~30%,在江河治理工程上甚至达到50%以上[3],其在很大程度上决定了整个水利枢纽和下游人民生命财产的安全。闸门中X常用的是弧形闸门、平面闸门及人字闸门。弧形闸门具有前后水流平顺钢闸门是水工建筑物的重要组成部分。在水电站及水闸的正常运行中起着重要的作用。根据对一些工程钢闸门运行情况的调查,发现设计和施工中常存在以下问题,需注意解决。一、闸门漏水 钢闸门漏水常与止水有直接的关系,如果止水设计不合理或施工质量达不到设计要求,止水不起作用,不仅造成闸门严重漏水,同时造成闸门振动并导致闸门及埋件的空蚀或磨蚀,影响闸门的正常运行和建筑物安全。此外,在寒冷地区,冬季闸门漏水使过流的混凝土表面不断冻融,造成冻胀破坏。 如喀什一X水电站尾水闸门原来漏水严重,直接影响了正常的机组检修,每次检修前都需潜水以便堵塞漏水,带来不便和困难。为解决这一问题,我院和自治区水电院多次去解决,发现漏水原因是由于止水埋件的安装尺寸偏差过大,虽采取过很多办法和措施,也没能达到彻底止水的效果。X后只得在尾水后加隔墙,将尾水检修门放到尾水渠前端,也就是将原深孔闸门变为露顶式闸门,使闸前水位降低,并将侧止水改为“L’,型止水橡皮,才解决了这一问题.水电站钢闸门的病害和老化问题是受到国内外建筑结构工程师广泛关注的焦点和热点问题之一。X先，本文采用空间有限元法和原型测试方法，对拉浪水电站钢闸门加固前的应力和变形进行分析。将有限元法计算结果与原型测试数据进行对比，两者吻合一致。在此研究成果的基础上，提出了加固设计方案。方案是粘钢板加固，计算给出了相应的应力分布图。其次，通过空间有限元法进行分析和闸门原型测试，对加固后钢闸门的强度和刚度进行分析和对比，验证了粘钢加固的显著效果。结果均表明，钢闸门加固后的应力和挠度明显减小，大部分应力控制在规范规定的范围内，保证了钢闸门的安全正常运行。通过将空间有限元法与原型测试结果进行对比，从而进一步论证了采用粘钢加固技术的合理性。粘钢加固技术加固钢闸门在技术上可行，经济上合理。对同类工程的补强加固具有很大的借鉴价值。结构的粘钢加固是一种建筑结构工程的加固新技术。目前,钢板贴合加固技术已经是一项成熟的加固技术,在房屋、道路、桥梁及电力、水利工程等混凝土结构维护改造加固材料及施工中已有所应用,其中以建筑行业应用的X为广泛。1粘钢加固技术原理粘钢加固是用特制的结构胶作为粘结剂,将钢板粘贴在钢筋混凝土结构的表面,通过粘结剂的性能达到加固和增强原结构强度和刚度。2粘钢加固技术特点结构粘钢加固技术,与其他的加固方法比较,在保证施工质量的前提下,有许多X特的X点和X性:2·1坚固耐用,质量可靠经过多年来的工程实践证明,结构粘钢加固能保证加固后工程构件的受力条件、结构的强度和刚度都能满足设计的要求。施工工艺精巧细致,工程质量有保证。X良的胶粘剂经过30年老化试验后,其耐久性能满足工程要求。2·2施工快速,保证工期在保证粘钢加固结构质量的前提下,能在短时间内快速的完成施工任务,缩短工期,并能根据一定的业务要求,在不停产不影响构件使用的情况下完成施工,养护时..引言粘钢加固技术是一门高效的结构加固技术,它是将钢板采用高性能的环氧类粘接剂粘结于混凝土构件的表面,使钢板与混凝土形成统一的整体,利用钢板良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。目前,此项技术在美国、日本、欧洲等发达X和地区已有成熟的运用,而国内对此的应用相对比较滞后。1粘钢加固的特点粘钢加固具有以下特点:①施工简便、快捷、基本不增加被加固构件断面尺寸和重量,不改变构建外形和使用空间。②建筑结构胶将钢板(型钢)与混凝土紧密粘接,将加固件与被加固件合为一体,结构胶固化时间短,完全固化后即可正常受力工作。2粘钢加固的作用2.1增加构件的抗弯与抗剪能力在缺少钢筋的部位采用粘钢加固技术进行补强,即在抗剪不够的部位粘箍板以提高原有结构的抗剪能力。为了X的提高构件的抗弯与抗剪能力,可以采取在梁底部粘钢板的措施。2.2提高原结构的抗震能力由于采用粘钢加固技术除了可以X提高原结构的强度外,还可以大大改善结构的抗震性能,因此,采用.建筑结构胶在我国X次应用并开始研发已经历了30多年,从X初单纯应用于一般建筑物的加固、补强,发展到为建筑物改造,新建建筑物现场施工等多种应用中,近几年还在交通,水利,市政,隧道,应急抢修等各个X域中应用。随着我国公路桥梁建设飞速发展,有大量的桥梁正在施工或即将开工建设,于此同时,又有成千上万座旧桥或有缺陷的桥梁急需加固维修。鉴于建筑结构胶在桥梁工程X域有着广阔的市场,在桥梁工程中的应用已成为了建筑结构胶应用X域的热点。桥梁用建筑结构胶现已发展成为系列胶种,按用途不同可分为两大类:一类是加固补强用结构胶,它包括:粘钢胶,碳纤维胶,植筋锚固胶,灌缝胶,修补胶,封缝胶。另一类是新建桥梁用结构胶,它包括:节段拼装用结构胶,钢桥桥面用铺装胶。在众多的胶种中,粘钢胶是用量X大,应用X为广泛的一种,因施工条件和施工方式的不同,粘钢胶又分为涂抹型粘钢胶和灌注型粘钢胶。涂抹型粘钢加固技术在桥梁工程中的应用X为广泛,但目前对这项技术的加固原理,适用.随着时代发展,各企业的竞争压力不断增加,在保证结构安全性的前提下实现结构的经济性设计已经成为各大企业的目标。与此同时X化设计理论不断完善,结构X化设计应运而生。结构X化设计分为尺寸X化设计、形状X化设计和拓扑X化设计,其中拓扑X化设计还处在飞速发展的时期,对拓扑X化方法的研究正在不断深入。目前在结构拓扑X化X域已经提出了多种拓扑X化方法,其中变密度拓扑X化法概念简单易懂,并且易于编程,和其基本理论相应的MATLAB程序也比较完善,本文基于变密度拓扑X化法进行仔细研究。变密度拓扑X化中灰度单元、棋盘格式、网格依赖性等数值不稳定现象是亟待解决的问题。因此本文旨在改进变密度拓扑X化法,并将拓扑X化理论应用到实际工程中,对实际工程进行XX化设计。本文主要内容如下:1、分析了ANSYS中结构尺寸X化常用X化方法,并通过算例证明了一阶X化算法用时虽长,但精度好,所得X化结果比零阶算法所得X化结果好;详细介绍了OPTISTRUCT中结构拓扑XX化设计在现代结构设计中已经占有了重要的地位,它能使工程人员从众多的方案中获得较为完善或合适的XX设计,是虚拟设计和制造的重要环节,并贯穿于整个研发和生产过程。结构的拓扑X化是结构X化设计中X富挑战性的研究X域,至今还在不断完善和发展中。本文依据有限元分析和结构拓扑X化的相关理论与步骤,利用成熟的结构X化软件ANSYS,对弧形钢闸门进行了系统的二维及三维拓扑X化,并通过对不同宽高比及弧门半径的表孔闸门三维拓扑分析,初步得到了表孔弧形闸门结构形式的选择范围与各自合理布置参数的取值范围,X后参照X化结果对一实例进行了改进布置设计,使其在强度保持不变或有所加强的基础上,刚度和自振特性得到加强。总结整个分析过程,主要取得了以下成果:(1)基于ANSYS拓扑X化功能对弧形钢闸门进行了二维拓扑X化,在X化过程中将弧门分为横向框架与纵向框架,并分别进行了拓扑X化。在横向框架内主要考察其主横梁悬臂段的XX拓扑参数,给出了不同弧门半径与宽度比的主.在结构X化设计中,强度、刚度、稳定性是三个泰勒展开式对X化准则中的拉格朗日乘子进行计主要的研究问题。现有的结构拓扑X化方法多以考算。为求解X化准则中的几何应变能,推导了平面虑结构刚度为主,如体积约束下的X大刚度和刚度四节点四边形单元几何刚度矩阵的显式表达式。X约束下的X小体积等[1]。而对于许多细长受压结后,通过一个平面X化问题算例对本文方法进行验构,如起重机臂架等,稳定性问题的重要性是高于刚证,以期通过对比无失稳约束的变密度法X化结果度问题的。因此,在结构X化设计中顾及稳定性问来说明该方法的X性。题,具有现实意义与应用价值。Browne等[2]将0-11 X化问题数学模型规划引入屈曲约束下以质量X小化为目标的拓扑X化问题中,推导了几何刚度矩阵的解析式,提出了一基于经典变密度法,建立以单元相对密度为设种基于一阶导数的求解算法。Zhou[3]研究了线性计变量,结构X小柔度为目标函数,体积和失稳载荷屈曲响应下壳结构的拓扑X化问题随着时代发展,各企业的竞争压力不断增加,在保证结构安全性的前提下实现结构的经济性设计已经成为各大企业的目标。与此同时X化设计理论不断完善,结构X化设计应运而生。结构X化设计分为尺寸X化设计、形状X化设计和拓扑X化设计,其中拓扑X化设计还处在飞速发展的时期,对拓扑X化方法的研究正在不断深入。目前在结构拓扑X化X域已经提出了多种拓扑X化方法,其中变密度拓扑X化法概念简单易懂,并且易于编程,和其基本理论相应的MATLAB程序也比较完善,本文基于变密度拓扑X化法进行仔细研究。变密度拓扑X化中灰度单元、棋盘格式、网格依赖性等数值不稳定现象是亟待解决的问题。因此本文旨在改进变密度拓扑X化法,并将拓扑X化理论应用到实际工程中,对实际工程进行XX化设计。本文主要内容如下:1、分析了ANSYS中结构尺寸X化常用X化方法,并通过算例证明了一阶X化算法用时虽长,但精度好,所得X化结果比零阶算法所得X化结果好;详细介绍了OPTISTRUCT中结构拓扑XX化设计在现代结构设计中已经占有了重要的地位,它能使工程人员从众多的方案中获得较为完善或合适的XX设计,是虚拟设计和制造的重要环节,并贯穿于整个研发和生产过程。结构的拓扑X化是结构X化设计中X富挑战性的研究X域,至今还在不断完善和发展中。本文依据有限元分析和结构拓扑X化的相关理论与步骤,利用成熟的结构X化软件ANSYS,对弧形钢闸门进行了系统的二维及三维拓扑X化,并通过对不同宽高比及弧门半径的表孔闸门三维拓扑分析,初步得到了表孔弧形闸门结构形式的选择范围与各自合理布置参数的取值范围,X后参照X化结果对一实例进行了改进布置设计,使其在强度保持不变或有所加强的基础上,刚度和自振特性得到加强。总结整个分析过程,主要取得了以下成果:(1)基于ANSYS拓扑X化功能对弧形钢闸门进行了二维拓扑X化,在X化过程中将弧门分为横向框架与纵向框架,并分别进行了拓扑X化。在横向框架内主要考察其主横梁悬臂段的XX拓扑参数,给出了不同弧门半径与宽度比的主在结构X化设计中,强度、刚度、稳定性是三个泰勒展开式对X化准则中的拉格朗日乘子进行计主要的研究问题。现有的结构拓扑X化方法多以考算。为求解X化准则中的几何应变能,推导了平面虑结构刚度为主,如体积约束下的X大刚度和刚度四节点四边形单元几何刚度矩阵的显式表达式。X约束下的X小体积等[1]。而对于许多细长受压结后,通过一个平面X化问题算例对本文方法进行验构,如起重机臂架等,稳定性问题的重要性是高于刚证,以期通过对比无失稳约束的变密度法X化结果度问题的。因此,在结构X化设计中顾及稳定性问来说明该方法的X性。题,具有现实意义与应用价值。Browne等[2]将0-11 X化问题数学模型规划引入屈曲约束下以质量X小化为目标的拓扑X化问题中,推导了几何刚度矩阵的解析式,提出了一基于经典变密度法,建立以单元相对密度为设种基于一阶导数的求解算法。Zhou[3]研究了线性计变量,结构X小柔度为目标函数,体积和失稳载荷屈曲响应下壳结构的拓扑X化问题,通常,主要凭借直觉和经验设计抽油机的驴头,弧面孔洞的布置缺乏科学依据,具有较大的盲目性,质量也难以保证。如某油田CYJ8337HF型抽油机,投入使用10a后,发现驴头一侧的弧面钢板上与游梁连接处附近有10cm长裂纹,经实测裂纹处应力X大值为350.8MPa,X小值为173.4MPa。驴头在实际使用中平均每年循环次数达200万次,属于高周疲劳问题。分析其原因,发现裂纹的产生主要是由于偏载造成的。同时在现场还发现部分驴头下部销轴的螺帽已脱落,此时的支撑条件已经发生改变,下部已起不到X的支撑作用,使得产生裂纹处的应力增加。本文利用有限元分析软件AN SYS,对抽油机驴头进行有限元分析、拓扑X化和尺寸X化设计,给出了材料X佳分配方案,提高了产品的性能,取得了满意的结果。该方法X地解决了工程实际问题,也适用于同类产品的设计。1拓扑X化模型拓扑X化是指对结构的形状进行X化。其目标是寻求结构对材料的X佳利用,得到X佳材料分配方案。探讨结构.弧形钢闸门主框架是特定约束条件下的钢框架,钢框架稳定性的研究是钢结构研究X域中一个主要课题,尤其对现实具体工况下钢框架结构稳定性的研究有待进一步完善。现行SL74—95《水利水电工程钢闸门设计规范》中弧形钢闸门主框架的稳定性是以计算长度系数法为基础的,虽给出了弧形钢闸门主框架柱计算长度系数的推荐数值范围,并在规范编制说明中给出了基于弧形钢闸门框架支臂弹性屈曲分析的X解析计算公式及图表,但公式为X越方程,求解很不方便,推荐的数值范围较大,设计中难以把握。本文根据转角位移法基本原理,提出了直接求解钢框架及弧形钢闸门主框架柱的计算长度系数的计算方法,并考虑非对称荷载、柱端弯矩及剪力等因素对计算长度系数的影响,对框架柱的计算长度系数计算公式进行修正;根据弹性稳定理论,给出了弧形钢闸门横向框架和纵向框架的稳定方程;根据结构二阶分析理论,提出了弧门纵向框架稳定性的二阶分析方法。论文的主要研究工作与成果如下:1.利用转角位移法分析研究平面钢弧形钢闸门是水工建筑物中运用X广泛的门型之一。但闸门在启闭过程或局部开启时，甚至在关闭挡水时，常常产生振动，振动有时会达到相当严重的地步，从而可能引起闸门的动力破坏或某些构件的动力失稳。因此，弧形闸门的动力问题一直属于闸门设计和运行过程中一个需要解决的重要问题。弧形钢闸门的失事往往是由于支臂在动力荷载作用下丧失稳定所致。实测结果表明，将柱(支臂)按两端铰接压杆计算得到的自振频率值，与实测频率值很接近。因此将弧门柱视为处于空气中的两端铰接压杆，在纵向干扰力(由弧门门叶和主梁传来的动水压力)作用下进行动力稳定分析，基本能反映弧门柱的主要工作特性。本文在对平面刚架稳定性分析的基础上，根据弧门主框架柱的柱端约束条件，把水体对闸门面板的作用力简化为一个周期性变化的简谐荷载，根据弹性体系动力稳定理论，分析了两端铰接斜杆在周期性变化的简谐荷载作用下的动力稳定性，找出影响因素与其动力特性的关系。经过计算和分析，得出了一些有价值的结论。结构失稳是钢结构破坏的重要形式。钢框架的弹性稳定理论是钢结构X域中的一个主要问题，研究比较成熟，但还存在一些问题。本文主要采用能量法对弧形钢闸门主框架线弹性稳定性进行分析与研究，建立单柱概化弧形钢闸门主框架整体稳定的计算模型，并通过选择合适试解函数，应用能量法给出特征值方程及弧门框架稳定性计算长度系数X解的公式，提出一个基于该模型方便工程设计的实用计算公式。在此研究的基础上给出弧形钢闸门主框架弹塑性稳定性实用二阶分析方法。论文的主要研究工作与成果如下：1．分析了基于能量法的结构稳定临界荷载计算的各种方法。2．利用能量法分析研究平面钢框架的弹性稳定性问题，建立单柱概化平面框架(考虑各种边界约束及失稳模态)整体稳定性的计算通用模型，运用能量法推导出任意抗侧刚度及柱端约束条件下柱稳定平衡方程及特征值方程，并给出了该通用模型的解析解。此方程与常规静力平衡法确定的特征方程比较具有便于确定挠曲函数、获得解更完整及便于判断临界状态等X点。弧形钢闸门是水利水电工程枢纽的调节结构和咽喉,随着高坝大库建设的发展,弧形钢闸门向着高水头方向发展,承受的总水压力越来越大。对于高水头弧形钢闸门,主框架的薄壁主梁的梁高被设计的越来越大来承受高水头水荷载,致使其跨高比越来越小,属于分布荷载作用下发生横力弯曲的深梁,从而使主框架成为深梁框架,结构的空间效应十分显著。深梁框架的强度及动力稳定性问题是高水头弧形钢闸门及许多钢结构工程设计中亟待研究和解决的重要课题,本文围绕这两个核心问题展开研究,针对现有分析方法的不足之处,以提高计算精度和计算效率为目标,改进深梁框架的强度及动力稳定性分析方法,使之能适应高水头弧形钢闸门设计的需要,具体工作如下:(1)主框架薄壁深梁横力弯曲强度分析方法研究主框架薄壁深梁横力弯曲强度分析方法研究:::以高水头弧形钢闸门主框架的单轴对称工字形截面薄壁深梁为研究对象,针对其横力弯曲强度计算这一经典力学问题进行系统研究,建立了薄壁深梁横力弯曲的弯剪耦合力学模型弧形钢闸门是水工建筑物中运用X广泛的门型之一。因其具有启闭力小、构造简单、操作方便、无门槽等X点,故在国内的水工建筑物上得到了广泛应用。弧形闸门的运行实践表明,闸门在启闭过程或局部开启时,甚至在关闭挡水时,常常产生振动,振动有时会达到相当严重的情况,从而可能引起闸门的动力破坏或某些构件的动力失稳。因此,弧形闸门的动力问题一直属于闸门设计和运行过程中一个需要解决的重要问题。本文主要研究了弧形钢闸门的动力特性及其动力稳定性。X先对现役弧形闸门的动力失稳问题进行了广泛而深入的调查和分析;分析了引起闸门动力失稳的原因,提出了开展闸门动力分析的方法和思路。介绍了弧形闸门这类板、梁、杆空间组合结构的有限元动力分析的原理和方法。在此基础上,采用大型有限元分析软件ANSYS对弧门的整体结构(考虑流固耦合)作用进行了有限元动力特性分析,通过计算,搞清了弧门自振特性随开度的变化规律和流固耦合作用对闸门自振特性的影响。此外,本文还利用ANSYS对闸门结构失稳是钢结构破坏的重要形式。近年来结构动力失稳问题虽已有一些研究成果，但弧形钢闸门动力稳定性问题一直没有得以解决。在国内，从上个世纪60 年代开始就有一些学者对弧形钢闸门动力稳定性这一问题进行研究。他们研究发现导致闸门失事的原因很多，但有两个共同特征值得注意：一是失事闸门全是因支臂丧失稳定导致破坏的，二是都在明显的动力荷载作用下发生破坏。目前的研究成果还不能定量的得出梁柱刚度比、水深等因素对弧门主框架动力稳定性的影响关系。因为，影响闸门动力稳定性的因素很复杂，诸如闸门的质量、刚度分布情况、固有频率、干扰力频率、流固耦合等等，这些因素都影响闸门的动力稳定性，所以，还需进一步对弧形钢闸门动力稳定性进行研究。论文的主要研究工作与成果如下：1. 利用静力平衡法、有限元法对三种形式平面钢框架的静力稳定性问题进行分析，建立单柱概化平面框架（考虑各种边界约束及失稳模态）整体稳定性的计算通用模型，并给出了解析解和数值解。2. 对弧形钢闸门主.影响钢闸门焊接变形的因素很多,也很复杂,焊接变形不仅与闸门钢板的厚度、闸门尺寸和结构状态有关,还与焊缝断面坡口形式、焊接顺序、热输入、环境温度以及焊前预热与否等因素有关。但只要在闸门制造过程中采取一定的措施,控制好关于材料、结构和制造过程中的各种技术因素,就可以X地预测和控制焊接变形。平面钢闸门的制造工艺,一般按下料、单个构件制作、门叶划线组拼、门叶焊接、门叶调形、附件组装、防腐等工序进行。闸门整体焊接完成前的每道工序,一般都会直接或间接地产生一定程度的焊接变形。1影响平面闸门焊接变形的主要因素1.1原材料因素一般情况下,较薄的钢板(闸门面板)大面积焊接后,容易产生较大的波浪变形。1.2结构因素焊缝分布较密或分布不均的钢闸门,容易产生较大的焊接变形。1.3制造工艺因素(1)下料过程钢板切割下料的误差,会直接影响到单个构件的制作尺寸。在整扇闸门拼装时,容易造成拼装间隙大小不均匀,从而使闸门产生不规则的焊接变形。(2)单个构件制作.平面钢闸门在我国大小水利工程中的应用已经相对广泛,其不仅具有大泄量、高水头等施工条件,造价也相对较低,并能进行高水头下的流量调节。在闸门的各个构建上,对局部进行不均匀的加热与冷却即为焊接施工。通过加热及冷却能够使闸门形成焊接变形及焊接应力,当变形X过施工标准之后就必须对其进行矫正,用以保证闸门的正常使用。本文主要结合新疆某工程的实际情况进行平面钢闸门的焊接及矫正施工。1工程概况新疆某水利枢纽工程是玛纳斯河流域规划之后推荐的一期工程。工程位于玛纳斯河流中游的出口位置,与乌鲁木齐相隔约192 km,工程主要由发电引水系统、泄洪洞、右岸溢洪道及拦河坝等组成。正常情况下,水库蓄水的水位可达990 m,该坝的X大高度是129.4 m,库容量是1.88×108m3,电站的装机容量是100 MW,主要功能为发电、灌溉及防洪。该工程用以导流的平面钢闸门共3孔,钢闸门门叶的高度是36.63 m,宽度是9.7 m,是整体性焊接闸门,没有节间止水,闸平面钢闸门广泛应用于水库大坝、泄洪渠、河道引流、饮用取水等水利枢纽工程上,是水库引水工程的枢纽部分。浙江临海市牛头山水库引水工程就采用了4m×5m平面钢闸门。在制作过程中,重要部件采用零件-部件装配焊接-总装配焊接的装焊工艺;运用分中对称施焊法、多层多道焊法;预置合理拱度;选择正确工艺参数等工艺举措,很好的控制了闸门的焊接变形,取得良好经济效益。1焊前准备(1)焊接设备:BX3-500-1交流弧焊机8台;碳弧气刨枪1台;半自动切割机2台;高底架X平台1套。(2)焊接材料:选用准3.2mm、准4mm两种直径的E4303焊条,焊前100～150℃保温1～2h烘干。(3)母材(闸门材料)准备:①用火焰半自动切割机将钢板厚度为12mm和14mm的Q235按图纸要求下料、清理、开坡口、矫正,并将坡口处两侧20mm的铁锈、氧化皮、油污及水分等杂质清理干净;②把梁放在固定的专制钢梁制作平台上,用螺栓、夹板进行刚性固定;③定位焊:用烘干后的准.目前水利水电工程钢闸门主要为焊接结构。焊接是钢闸门加工制作的主要和关键工作,焊接质量直接关系到钢闸门的加工制作质量。然而,控制焊接应力、减少焊接变形,能够X地保证焊接质量,避免由于过大的残余应力和变形,引起构件焊缝开裂、错位和断裂或降低构件的压曲强度。1钢闸门焊接变形及产生的原因水工钢闸门和其它钢结构一样,在加工制造焊接过程中,结构将产生形式多样的焊接变形,其主要和基本的形式有:纵向变形,焊缝纵向的收缩;横向变形,焊缝横向的收缩;角变形,焊缝高度方向不均匀热分布造成紧靠焊缝线的变形;纵向变曲变形,在穿过焊缝线并与板件垂直的平面内的变形;扭转变形,由于热膨胀而引起的板件在平面内的角变形;波浪变形,当钢板较薄时,焊缝纵向收缩造成失稳形成翅曲波浪形。焊接过程中,焊接热源对焊件局部加热,产生了不均匀的温度场,导致材料热胀冷缩的不均匀,处于高温区域的材料在加热(冷却)过程中产生较大的伸长(收缩)量,由于受到周围材料的约束而不能自由伸长在水利工程中,钢闸门作为挡水建筑物与泄水建筑物的控制设备,起到调节水位、控制流量的作用。钢闸门制造质量受焊接影响因素较大,合理的焊接技术可以减小闸门的焊接变形[1],为闸门的安装调试及安全运行提供一个良好的前提条件。1闸门特性新疆某工程放水深孔平面事故闸门设置地点为放水深孔进口,孔口性质为潜孔,孔口尺寸为6.0m×8.0m(宽×高),上游封水,封水尺寸为6.1m×8.1 m,闸门支承跨度6.84m,设计水头61m,总水压力28 139k N,自重85t,加重30t。操作特性为动水闭门,充水阀充水平压后静水启门,全开全关运行。操作设备为2×1 000k N液压启闭机。闸门结构材质为Q345C,面板厚度18mm,边梁与主梁腹板厚度20mm,边梁与主梁翼板厚度25mm,主梁高1 470mm,次梁为30号工字钢,底梁为16号槽钢。本套闸门的制造工序主要分为:制定制作工艺及焊接工艺、构件的下料、结构件的组拼、焊接及校正,闸门的组拼、焊接及..弧形钢闸门是水利水电工程枢纽的调节结构和咽喉,随着高坝大库建设的发展,弧形钢闸门向着高水头方向发展,承受的总水压力越来越大。对于高水头弧形钢闸门,主框架的薄壁主梁的梁高被设计的越来越大来承受高水头水荷载,致使其跨高比越来越小,属于分布荷载作用下发生横力弯曲的深梁,从而使主框架成为深梁框架,结构的空间效应十分显著。深梁框架的强度及动力稳定性问题是高水头弧形钢闸门及许多钢结构工程设计中亟待研究和解决的重要课题,本文围绕这两个核心问题展开研究,针对现有分析方法的不足之处,以提高计算精度和计算效率为目标,改进深梁框架的强度及动力稳定性分析方法,使之能适应高水头弧形钢闸门设计的需要,具体工作如下:(1)主框架薄壁深梁横力弯曲强度分析方法研究主框架薄壁深梁横力弯曲强度分析方法研究:::以高水头弧形钢闸门主框架的单轴对称工字形截面薄壁深梁为研究对象,针对其横力弯曲强度计算这一经典力学问题进行系统研究,建立了薄壁深梁横力弯曲的弯剪耦合力学模型,概述根据十五里河防洪排涝工程布局行控制,解决小流量过流问题,既满足了十五里河位于安徽省合肥市滨湖及特征水位分析,十五里河河口闸站消能防冲过流的要求,又避免了下游河道新区巢湖入口一开敞式河道,是环巢枢纽工程节制闸门设计条件见表1。水流冲击问题,从而避过了闸门可能振动湖四期十五里河干支流小流域治理工闸门根据规划和水位条件进行设计,的工况。在水位差较小、过大流量时,开启程一项重要的水利工程,既有抗洪防从而实现节制闸的功能要求。大闸门达到预期的过流要求。汛功能,也肩负着调节保持十五河水十五里河河道宽度45m,底槛门叶结构设置上、下两层结构型式。位的重任,枯水期闸门关闭为十五里6.0m,设平面立轴弧形钢闸门,闸门曲上层中间为浮箱结构,单扇门叶下部挡河蓄水,汛期则开闸行洪,同时对调节率半径为30m,门体厚度2.5m,门高水部分各设置6扇调节闸门,调节闸门十五里河水质也具有积极作用。8.3m,满足规划设计条件。门体左右两的净孔口尺寸为1弧形钢闸门有启闭灵活、启门力小、挡水面积大等X点,已被广泛应用到较大的进、泄水工程中。但弧形钢闸门的设计与施工要求精度较高,制作、安装难度大。经过多年设计施工积累,本人认为在水闸弧形闸门设计施工过程中应注意以下几点。一、闸门主要尺寸的确定(一)闸门高宽比的确定一般露顶式弧形钢闸门门叶的高宽比应控制在卜 左右比较合适。如果此值过大,将造成主梁尺寸过大以及焊接变形不宜控制、刚度变差、外形不美观等缺点。在闸门过水断面满足不了实际要求时,又相差不多,应X先采取加高门页高度的办法来解决,尽量避免用加宽闸门的方法,当然也可采用增加闸门孔数的方法。(二)面板半径及支铰位置的确定露顶式弧形钢闸门面板半径(R)一般采用R二(1．l－l．5)H较好(H为闸前正常水位)。如果面板半径增大,则启门力相应减小,但闸墩尺寸则要相应加大,否则,反之。在实际设计过程中可根据具体情况和要求灵活掌握。对于支铰位置一般应高出下游水位0．5米左右,以保证其不被泥沙堵塞.在水闸工程管珲中,各管理单位每年都有干日当数量的弧形钢闸门需防腐处理,喷砂或人工除锈,喷锌加油漆封闭或油漆防腐,都要有一扇弧形钢闸门的实际防腐面积作为依据来编制维修概算经费及主要消耗材料。我们通过对援建的水闸弧形钢闸门、浙江省水库防洪弧形钢闸门和我省不同净跨(13m、10m、7m、6m)弧形钢闸门的防腐处理的实绩,按竣工图详细计算后得出防腐面积的经验公式为: A=kA授式中: A,表示一扇弧形钢闸门实际防腐表面积,m。。 k,调整系数,5～7,根据水头、净跨、主梁数选用,当9m以上水头,10m及以上净跨,3主梁时采用7:双主梁采用6.5。弧形钢闸门是水利水电工程中的重要建筑物。弧门主框架有主横梁式矩形和梯形及主纵梁式多层三角形等三种刚架形式¨¨,。一般在水库、水电站的溢洪道上以及水闸和灌溉枢纽中的露顶弧形钢闸门,多采厂H主横梁式梯形刚架。在潜孔弧门中有时也采用梯形刚架。按照参考文献p’进行统计分析结果发现:在露顶弧形钢闸门中,采用梯形钢架结构的弧门数量,占露顶弧门总数的66.3％,在潜孔弧形钢闸门中,采用梯形刚架结构的弧门数量,占潜孔弧门总数的12.2％。由以上统计分析表明,目前在我国采用这种结构形式的弧形锕闸门是较为普遍的。围外弧形钢闸门中也有采J-jj这种结构形式的。 据调查.我国低水头弧门失事时有发生,据不完全统计有20座弧门失事㈡’.其中90％为梯形刚架结构。在上述20扇失事的弧门中,除3扇为钢筋混凝土闸门外,其余17扇均为弧形钢闸门。经研究分析¨’,失事的原因是多方面的,然而刚架或支臂失稳却是失事的主要原因之～。且失事的弧门几乎都是1978年以前设计的弧形钢闸门作为挡水泄水结构,因其埋件少、水流顺畅,启闭力小、运转灵活等X点,在水利水电工程中得到广泛的应用,保证其安全可靠的运行十分重要,因此,许多研究者采用可靠度理论对其安全性进行评价。然而,针对弧形钢闸门这类复杂的空间结构,如何基于可靠度理论对其进行X、准确的安全评估尤为重要。因此,基于水工钢闸门可靠度以及弧门空间主框架结构布置形式的研究现状,本文对弧门空间主框架结构的体系可靠度展开系统研究。本文主要研究工作及成果如下:X一,以往采用体系可靠度理论对弧门进行安全性评估时,由于计算方法的限制,多是针对某一主要构件进行可靠性分析,如主梁、支臂。将结构主要受力构件进行分离计算的方法难以准确对其安全性进行评价。基于此,为X、准确评价弧门空间主框架结构的安全性,本文将随机有限元与体系可靠度理论相结合,提出了可同时考虑结构三维空间效应、结构非线性特征以及多失效模式间相关性的体系可靠度计算方法。X二,采用本文提出的体系可靠度计算方法,锈蚀作为水工钢闸门结构中一种常见现象，已成为钢闸门结构破坏的主要因素。本文以锈蚀为主要因素，研究其对水工钢闸门可靠度的影响。通过观察、分析钢材锈蚀现象，提出了钢材某一点产生锈蚀后，后续在该点产生锈蚀的概率将比其他点大的假设，在高斯坐标系下对钢材锈蚀过程进行离散化处理并建立了锈蚀随机模型及其功能函数；利用Matlab工具进行锈蚀的模拟研究，通过二维图像处理技术和三维激光扫描技术还原湾湾川水电站钢闸门面板锈蚀原貌，X后将提取的数据与锈蚀模型得出的数据进行了对比分析，得出了锈蚀规律。利用得到的锈蚀规律，结合Monte-Carlo随机有限元法计算H型钢在不同锈蚀规律下的时变可靠度变化规律，得出了不论钢材是服从线性锈蚀规律，还是服从非线性锈蚀规律，H型钢的可靠度指标总是与锈蚀规律的形式相同，只是其具体参数不同的结论，为现役刚闸门主梁可靠度的计算提供了一种新方法。以钢闸门5根主梁腹板厚度为变量，进行正交试验设计。利用闸门有限元模型计算每个处?我国现行电力行业标准DL仃5039—95《水利水电工程钢闸门设计规范》_1j是采用容许应力法进行设计的,它是以定值法确定的安全系数来度量结构的可靠度。事实上,这种安全系数并不能反映结构的实际可靠度,因为影响结构抗力R和荷载效应S的基本变量都是随时间或空间而变的随机变量或随机过程,对随机变量采用统计分析法综合分析结构的失效概率Pf或与之相对应的目标可靠指标口更能反映问题的本质。 主梁是平面钢闸门的主要受力构件,根据闸门的跨度和作用水头大小,主梁的形式可采用型钢梁、组合梁和桁架梁。对于中等跨度(5～10 m)闸门,其主梁常采用组合梁l引。本文采用GB50199—94《水利电力工程结构可靠度设计统一标准》[0 0(以下简称《水工统标》)推荐的一次二阶矩法(Jc法).对闸门设计中常用的组合主梁的可靠度水平进行校准分析,结果可供钢闸门设计和规范修订参考。1 荷载效应的统计分析1.1荷载效应比值的确定 平面钢闸门受到的主要荷载是静水压力钢闸门的主梁是钢闸门的主要受力构件之一,主梁高度的确定是钢闸门设计的一个重要内容。合理地选择主梁的高度直接关系到闸门的外形尺寸、重量及经济性。《水利水电工程钢闸门设计规范》SL74-95规定:“实腹式主梁高度的初选,应满足X小梁高的要求,并参考经济梁高综合分析而定。”下面就主梁高度的选取进行分析。对“X小梁高”计算公式的分析:1X小梁高1)《水工钢闸门设计》书中根据刚度要求,对受均布荷载的等截面简支梁,可由挠度计算公式计算:2f=5σl24Eh(1)在上式中令σ=[σ],f=[f]带入式(1)即求得满足刚度要求的X小梁高公式:hm in=5[σ]l224E[f](2)式中:[σ]为容许应力;[f]为容许挠度;E为弹性模量;l为计算跨度。这样可以很清楚地看到X小梁高hm in只是计算跨度l2的函数,与计算荷载没有关系,这显然不合理,所以该X小梁高计算只能作为初选梁高时参考,它已经没什么实际意义了。2经济梁高经济梁高的计算公式为平面钢闸门的组成平面钢闸门由活动的门叶结构、埋固构件和启闭机械三部分组成。1.1门叶结构的组成。门叶结构是用来封闭和开启孔口的活动挡水结构。由门叶承重结构、行走支承以及止水和吊具等组成,如图1和图2所示。1.1.1平面钢闸门的承重结构。平面钢闸门的承重结构一般由钢面板、梁格,以及纵、横向联结系组成。1)面板。用来挡水,直接承受水压并传给梁格。面板通常设在闸门的上游面,这样可以避免梁格和行走支承浸没于水中而积聚污物,也可以减小因门底过水而产生的振动。2)梁格。由互相正交的梁系(水平次梁、竖立次梁、主梁和边梁等)组成,用来支承面板并将面板传来的全部水压力传给支承边梁,然后通过设置在边梁上的行走支承将闸门上的水压力传给闸墩。3)纵向联结系。布置在闸门下游面主梁(或主桁架)的下翼缘(或下弦杆)之间的纵向竖直平面内,承受闸门部分自重和其他竖向荷载,并可增强闸门纵向竖平面的刚度,当闸门受双向水头时还能保证主梁的整体稳定性(当闸门承受反向水工程概况某拦河蓄水闸位于漳卫新河上,水闸结构型式为露顶式,孔数为13孔,每孔净宽8m,中孔孔高7.2m,边孔孔高4.0 m。闸门启闭方式为动水启闭,设计过闸流量为3 500m3/s,校核过闸流量为5 000 m3/s。中孔闸门宽8.252 m,高7.2m,设计水头7.2m,是由2根主横梁、1根顶梁、1根底梁、3根纵梁、5根水平次梁和面板组成的空间体系,结构简图见图1。闸门材料均采用Q235钢,弹性模量E=2.06×1011 Pa,材料密度ρ=7 850kg/m3,泊松比μ=0.3。为确保工程安全,对主梁进行X化设计势在必行。主梁作为水工钢闸门的主要承重结构,在闸门工作中,闸门的X大图1某拦河蓄水闸结构简图(单位:mm)Fig.1 Structural drawing of a top emersed steel gate应力、变形常发生在主梁或主梁与其他构件的连接区域,主梁结构对闸门的振动有明显影响。因此,闸门整体结构设计时需.现行的钢闸门设计规范中有两种结构计算方法:平面体系方法和空间体系方法。过去对闸门的结构计算通常采用平面体系方法,由于不能反映结构的空间效应使计算结果误差比较大。如在一些地方比实测值大,造成不必要的材料浪费,而在一些关键部位又有可能偏小,危及整个结构的安全;特别是深孔钢闸门具有很强的空间效应,各个构件截面尺寸大联系紧密,共同协调工作。而平面体系法实际上恰恰是把一个空间承重结构划分成几个X立的平面结构系统,割裂了构件之间的协调性,说明该方法显然是不合理的。因此,有必要对闸门特别是深孔钢闸门这种特殊结构的结构特性、力学机理做深入的分析,弄清楚每一构件的受力特点及薄弱环节,改进计算方法,充分利用其空间体系的整体工作特点,科学合理地配置材料及构件,用少量的材料来提高闸门的整体安全度。考虑以上问题,本文从以下几个方面做了研究和总结:(1)本文通过对现有的平面体系法(规范中规定的计算方法和研究人员做过的其他平面体系法)的分析总结,指出其不足和?引言随着水利水电事业的快速发展,至2012年底我国已建各种水库9.8万余座,总库容8.166×1011m3,已建或在建200 m以上的X高坝达20多座,其中X300 mX的大坝已非常多见,我国已成为X水库大坝X多的X[1]。高坝大库的不断兴建和金属结构制造水平的不断提高,促使水工闸门向着高水头、大孔口、大泄量的方向发展。闸门承受的荷载及自重越来越大,如:世界X大孔口尺寸63×17.5(m2)的Bureya水电站弧门[2],X大自重702 t的溪洛渡弧形闸门,X高水头181 m的Inguri弧形闸门,X大跨度360 m的鹿特丹新水道挡潮闸门。表1给出了世界大型及高水头闸门的基本情况。钢闸门是水工枢纽的重要构成部分,在水工建筑物总造价中一般占10%~30%,在江河治理工程上甚至达到50%以上[3],其在很大程度上决定了整个水利枢纽和下游人民生命财产的安全。闸门中X常用的是弧形闸门、平面闸门及人字闸门。弧形闸门具有前后水流平顺、工程桩况 宋隆水闸位于高要市金渡镇东5 kni处的联安围内,为宋隆河出口,兼有防洪和排涝的双重作用,围内集水面积417.28 bl尹。捍卫耕地18 666.7hm2,人口28万,是联安围内唯一的一座中型水闸。水闸建于1923年,原设防标准低,经过了70多年的运行,工程已日趋老化,设备残缺,闸门严重锈蚀,虽前后维修8次,仍难以满足工程安全运行要求。为确保工程安全,因此,对宋隆水闸按100年一遇的防洪标准进行除险加固,在原宋隆水闸出口西江侧新建一座涵闸,新水闸包括涵祠、钢闸门、启闭机室3部分,肠洞截面尺寸为7mxgm(宽x高)。水闸纵剖面见图1。闸门为防洪工作门.当西江水位上涨,为防止洪水倒灌人围,则关闭闸门,当宋隆河水自流出西江时,则开启闸门。2问.的提出 1995年完成的(宋隆水闸除险加固工程初步设计说明书),钢闸门为平面定轮闸门,粤水电管字【1995]66号文(关于宋隆水闸除险加固工程初步设计的批复)对闸门设计的审批意见为引言在水工钢闸门的制造和安装中,焊接是一个极其关键的环节,焊接质量的高低直接影响着整个水利工程的质量,因此需要切实研究钢闸门制造、安装中的焊接技术质量控制的X措施。文章以江西省萍乡市山口岩水利枢纽工程为研究背景进行细致的分析探讨。山口岩水利枢纽工程地处赣江一X支流袁河上游的萍乡市芦溪县境内,坝址位于芦溪县上埠镇山口岩上游1 km处,距芦溪县城7.60 km,距萍乡市约30 km,是一座以供水、防洪为主,兼顾发电、灌溉等综合利用的大(Ⅱ)型水利枢纽工程。山口岩水利枢纽闸门制造及闸门和启闭机安装工程项目主要包括:11孔平面钢闸门及拦污栅、3孔表孔弧形闸门及其埋件的制安;9台卷扬式启闭机、3台QHLY2×630 k N液压启闭机的安装;2台电动葫芦及1套电动葫芦轨道安装等。1创建焊接质量控制体系1.1建立控制体系根据X相关法令的规定,在建立焊接质量控制体系时必须严格按照ISO9002质量认证体系建立,其具体的关系图如图1所示。引言城市河道是蓄水行洪的载体,拦河建筑物的作用是拦截河水、雍高水位,用以调节流量和控制水位。城市拦河建筑物的发展经历了X初的追求防洪效果,到建筑物自身结构、性能良好、节约能源,再到现在的与城市景观建设相融合、保护原生态、实现可持续发展[1]。经过多年发展,城市拦河建筑物种类逐渐丰富,当前比较常用的型式有闸坝、橡胶坝、液压钢坝、液压水力自控翻板坝及气动浮体式钢闸门等。气动浮体式钢闸门是一种巧妙利用浮体力学原理并结合水工建筑物结构特点的新型闸门,具备X异的挡水和泄水双重功能。现结合古田县新丰河河道治理工程,论述这种新型拦河建筑物的设计原理和应用关键技术。1新丰河河道治理工程概况古田新丰河属闽江水系古田溪中游的一X支流,发源于古田县凤埔乡天竹山,于莲桥汇入古田溪。河流贯穿古田县城,是古田城区的重要水系。新丰河属山区河流,洪水大都暴涨暴落,枯水季节基本无水,加之城区段河道两旁居民乱倒垃圾,使得城区段河道脏、乱、臭,现有河道景观环境不能满.技术方案液压钢闸门装置,包括闸板、闸门槽、截面为矩形的橡皮管以及连接橡皮管的加/泄压设备,其特征在于:外形为长方形液压橡皮管镶嵌于闸门槽四周的支撑板内,液压橡皮管管连接于加/泄压设备;当闸板放入闸门槽时启动加压设备,压强达到一定值时,闸板与液压橡皮管紧密接触,达到闸门止水效果;如想打开闸门,先使用泄压设备,使液压橡皮管恢复原状,再用启闭设备提起闸门。1.1本设计的液压钢闸门制造方法,其特征包括如下工艺和步骤1)截取一段边长为20-40CM槽钢;选取与槽钢厚度一致宽度5-10CM的钢板两块,分别焊接于槽钢边口,使槽钢变为一边中心有5-10CM缺口的矩形截面;2)用上述焊接好的带缺口的矩形截面钢,焊接成宽1-2M,高1-2M的闸门槽;该闸门槽两侧槽钢向上延伸高度为闸门槽高度的三分之一;3)上闸门槽中间切割出宽5-15CM,长1-2M洞,有利于闸板上下;5)闸板制作:钢闸板中间为角铁焊接,外包钢板,闸板尺寸要与闸门槽尺寸相配0前言水工建筑中含有多种多样类型的结构,其中有不同种类的水工闸门、拦污栅、压力钢船帆等。水工钢闸门是一种挡水结构,在水工建筑中被广泛应用。运用水工钢闸门能够X地对水工建筑实行挡水和泄水的功能。水工钢闸门在使用中的状态有局部开启、完全开启、关闭三种。对钢闸门运行状态的控制能够X地做到排放泥沙、控制过运船只、调节水流量、以及控制水位。但是由于沿海地区水中含盐量较大,对钢材结构具有很强的破坏性,所以对水工钢闸门进行科学管理和维护就成为了水工建筑物正常高效运行的关键。1涵闸控制运用的基本原则1.1专人管理涵闸控制运用应该由X的人员或X的单位负责管理。设置专管机构或者设置专门或X的人员负责,这是所有涵闸所应具备的基本设置之一,而涵闸的控制运用必须按照经过上X批准的控制运用原则、设备的运用计划和上X主管部门或者防汛指挥机构的指令进行控制运用[1]。而其他任何部门和单位,或者个人都不得以任何理由对涵闸控制的正常运用进行干扰。前言水利工程事业作为重点民生建设事业一直是各国XX导人所关注的重点,而随着科技经济的快速发展,我国的水利工程事业建设繁荣昌盛,逐渐可以和国际接轨,但是随着近几年X气温升高,海平面的上升,在一定程度上使得水利工程事业更受到社会的广泛关注,而水利工程能否透入使用,能否发挥其应有的作用在一定程度上取决于水工建筑的质量,但是由于各种原因导致我国的水工质量出现了一定的问题,极大程度的影响了我国水利工程事业的建设,更在一定程度上威胁了人民的生命财产安全。2水工建筑的综述水工建筑在一定程度上可以说是水利工程的命脉,水工建筑的质量极大程度的决定了水利工程的防洪抗旱效果以及使用寿命,因此如果想要令水利工程发挥其应有的效果,水工建筑设施的质量必须过关。水工建筑的建筑材料主体是防水混凝土,而我国的水工建筑主要由普通水工建筑与X水工建筑两大类组成,极易受周围环境因素的影响,从而导致水工建筑质量不符合规定,在加上普通水工建筑主要用于水利工程设施的..水工建筑物就是与动水、静水持续产生作用的建筑,有些建筑能够很好地控制水流,发挥着重要的作用,比如水库、水坝等。还有些建筑能够将不同的水域联通起来,比如桥梁。水工建筑物与水之间有着密切的联系。所以必须要做好水工建筑物的质量提升工作,采取X的防渗堵漏施工技术。施工人员需要依据相关规定,满足施工标准,使用多样化的防渗堵漏技术,保证施工人员自身以及工程的安全,使得水工建筑物的X势作用得到充分的发挥。一、水工建筑物种防渗堵漏施工要点分析X先要明确水工建筑渗漏的水源,这是防渗堵漏施工的提前和基础。水工建筑物的渗堵漏部位与水源之间的关系并不是相对应的,有些出现渗漏的位置与水源头之间的距离很远,有一些是很近的,渗漏水的水源可能是多处的,也可能是一处。[1]水源可能是水工建筑单X位置出现渗漏,也能够是水源的多个位置出现渗漏。所以需要对渗漏的水源头进行全面准确地寻找,保证渗漏位置能够X的处理,防止水工建筑中再次出现渗漏问题。其次在水工建筑防渗堵.水工建筑和我们的日常生活息息相关,并在生活中随处可见,如用来引水的输水渠道和用来挡水的湖堤大坝,它们都有着改善区域用水环境,小范围调节气候生态的作用,对当地的生态、经济、社会效益都会产生良好的影响。但是,如果对输水渠道水工建筑物的维护不善,便会导致水患,对人们的生命财产安全构成威胁,因此,我们必须加强输水渠道水工建筑物的维护管理工作,使用科学X的方法让输水渠道水工建筑物服务于人、造福于人。 2 irA渠i水工―焱物维护管理工作现状 ⑴气候恶劣影响输水i道水工建筑物正常运行。在我国北方地区,冬季气候寒冷干燥,输水渠道容易上冻结冰,这会对水工建筑、机械设备的正常工作运行产生较大影响。在和每棚麵總。醜卩術纟類虹雜働鮮工作要考虑到特殊气候环境的影响,避免建筑物受到过多的冻融循环賴雪侵蚀,職输水顏水工麵物的环境适应性。⑵缺乏X维护人员,员工质量意麵乏。简单的输水渠道水工建筑物的日常维护工作多承包给一些小型的建筑承包商,酿些小企.前言目前,社会经济在不断地向前发展,水工建筑材料也在不断跟随时代变化的进程而发展。但是,在水工建筑的施工建设过程中期或者后期,可能会因为一些人为或者自然的原因产生一定的损害。其中,X主要的危害就是产生裂缝,进而会影响到水工建筑整体的安全质量。为了保证人们生活的生活质量和安全,X地解决水工建筑中存在的裂缝问题是至关重要的一环。2水工建筑的现状2.1水工建筑的发展概述在生活中,利用水工建筑的X域越来越多。同时,人们的社会经济不断发展是离不开大型水工建筑的。在历史上,我国建成了许多闻名海内外的水工建筑,例如位于四川成都的都江堰工程、三峡工程和黄河大坝等,避免了沿线居民遭受洪水的危害,大大地促进了社会民生。2.2水工建筑的类型水工建筑的类型要根据在不同的地理环境,因地制宜的进行建设。根据建筑的实际根本功能来分,分为两类,即专门性的水工建筑和通用性的水工建筑。X性水工建筑多用于挡水和排水,包括港口水工建筑、渠系建筑物、水电站的建筑物水工建筑工程作为建筑项目施工中的一种特殊行业,其对于施工的技术要求和施工质量要求极高。在水工建筑工程的施工中,基坑挖掘会受到水工建筑工程施工项目地土壤和周边环境的严重影响,为确保水工建筑工程基础施工时的施工质量,需要在总结分析水工建筑工程基础施工中所面临的困难的基础上采取合理的水工建筑工程基础施工工艺与施工技术用以保障水工建筑工程基础的施工质量。1.水工建筑工程基础开挖技术分析1.1淤泥软土基的开挖施工技术淤泥软土基根据土质的不同可以分为稀淤泥软基、烂淤泥软土基以及夹砂淤泥软土基等几种不同的类型。各种不同的软土基由于土壤含水量、土壤强度等方面的差异导致各种不同的软土基在开挖施工时施工技术也有所差异。以稀淤泥软土基为例在对其进行开挖施工时,由于稀淤泥地基中含水量较大进而导致稀淤泥的流动性较大。因此,为了增强稀淤泥地质的强度和稳固性在对稀淤泥土层较浅或是较小的地质进行处理时可以通过在稀淤泥地基中加入一定量的干砂,并通过对稀淤泥地基进0引言港珠澳大桥隧道工程的沉管采用工厂法预制方式,为国内X例。预制厂主要由工厂区、浅坞区及深坞区组成,工厂区及浅坞区布置通长的纵向顶推轨道,满足沉管从工厂区向浅坞区的顶推滑移功能[1-3]。当管节灌水横移期间,浅坞灌水至15 m标高,工厂区正常作业,需要一道止水结构将工厂区及浅坞区隔开。因此设计研发了大跨度自稳式横拉钢闸门,在深浅坞灌水期间起到拦水围堰功能。1概述港珠澳大桥沉管预制厂钢闸门采用由工字钢及钢管组合而成的混合桁架结构形式,以三角钢架为基本受力单元,内部设置钢管系杆和斜撑,通过相互联系的撑杆形成整体受力钢架[4],见图1。钢闸门总长约105 m,高约13.5 m,宽约14.6 m,结构总重约800 t,为大跨度自稳式钢闸门。钢闸门采用卷扬机牵引使其在滑移轨道上横图1钢闸门示意图设计系统平台支持水工钢闸门设计系统搭建平台是基于CATIA V5三维设计软件,使用软件的知识工程和规则管理功能,建立丰富的部件单元库文件,丰富设计系统的模块化设计工具,并通过信息传输接口链接MATHCAD工程计算软件及Excel数据表格,实现水工钢闸门设计生命周期的全过程可视化生产与标准化管理。利用该系统平台,可将设计工程师从繁琐的知识重用与工程图手动绘制工作中解放出来,使其工作重心转往结构X化与创新。水工钢闸门设计系统模块组成如图1所示。图1水工钢闸门设计系统模块组成CATIA V5是达索公司旗下的一款三维参数化设计软件,广泛应用在航空航天器材设计、汽车制造、机械CAD、机械CAM等X域[1]。对于水工钢闸门的板梁结构、机械零部件设计等,使用CATIA能快速生成闸门结构件与装配关系,进而投影剖视、统计工程量、输出设计二维蓝图。如果想在CATIA V5上全过程完成水工钢闸门的设计,还需要添加水工钢闸门的计算模块。工程桩况 宋隆水闸位于高要市金渡镇东5 kni处的联安围内,为宋隆河出口,兼有防洪和排涝的双重作用,围内集水面积417.28 bl尹。捍卫耕地18 666.7hm2,人口28万,是联安围内唯一的一座中型水闸。水闸建于1923年,原设防标准低,经过了70多年的运行,工程已日趋老化,设备残缺,闸门严重锈蚀,虽前后维修8次,仍难以满足工程安全运行要求。为确保工程安全,因此,对宋隆水闸按100年一遇的防洪标准进行除险加固,在原宋隆水闸出口西江侧新建一座涵闸,新水闸包括涵祠、钢闸门、启闭机室3部分,肠洞截面尺寸为7mxgm(宽x高)。水闸纵剖面见图1。闸门为防洪工作门.当西江水位上涨,为防止洪水倒灌人围,则关闭闸门,当宋隆河水自流出西江时,则开启闸门。2问.的提出 1995年完成的(宋隆水闸除险加固工程初步设计说明书),钢闸门为平面定轮闸门,粤水电管字【1995]66号文(关于宋隆水闸除险加固工程初步设计的批复)对闸门设计的审批意见为:0引言在水工钢闸门的制造和安装中,焊接是一个极其关键的环节,焊接质量的高低直接影响着整个水利工程的质量,因此需要切实研究钢闸门制造、安装中的焊接技术质量控制的X措施。文章以江西省萍乡市山口岩水利枢纽工程为研究背景进行细致的分析探讨。山口岩水利枢纽工程地处赣江一X支流袁河上游的萍乡市芦溪县境内,坝址位于芦溪县上埠镇山口岩上游1 km处,距芦溪县城7.60 km,距萍乡市约30 km,是一座以供水、防洪为主,兼顾发电、灌溉等综合利用的大(Ⅱ)型水利枢纽工程。山口岩水利枢纽闸门制造及闸门和启闭机安装工程项目主要包括:11孔平面钢闸门及拦污栅、3孔表孔弧形闸门及其埋件的制安;9台卷扬式启闭机、3台QHLY2×630 k N液压启闭机的安装;2台电动葫芦及1套电动葫芦轨道安装等。1创建焊接质量控制体系1.1建立控制体系根据X相关法令的规定,在建立焊接质量控制体系时必须严格按照ISO9002质量认证体系建立,其具体的关系图如图1所示。引言城市河道是蓄水行洪的载体,拦河建筑物的作用是拦截河水、雍高水位,用以调节流量和控制水位。城市拦河建筑物的发展经历了X初的追求防洪效果,到建筑物自身结构、性能良好、节约能源,再到现在的与城市景观建设相融合、保护原生态、实现可持续发展[1]。经过多年发展,城市拦河建筑物种类逐渐丰富,当前比较常用的型式有闸坝、橡胶坝、液压钢坝、液压水力自控翻板坝及气动浮体式钢闸门等。气动浮体式钢闸门是一种巧妙利用浮体力学原理并结合水工建筑物结构特点的新型闸门,具备X异的挡水和泄水双重功能。现结合古田县新丰河河道治理工程,论述这种新型拦河建筑物的设计原理和应用关键技术。1新丰河河道治理工程概况古田新丰河属闽江水系古田溪中游的一X支流,发源于古田县凤埔乡天竹山,于莲桥汇入古田溪。河流贯穿古田县城,是古田城区的重要水系。新丰河属山区河流,洪水大都暴涨暴落,枯水季节基本无水,加之城区段河道两旁居民乱倒垃圾,使得城区段河道脏、乱、臭,现有河道景观环境不能满技术方案液压钢闸门装置,包括闸板、闸门槽、截面为矩形的橡皮管以及连接橡皮管的加/泄压设备,其特征在于:外形为长方形液压橡皮管镶嵌于闸门槽四周的支撑板内,液压橡皮管管连接于加/泄压设备;当闸板放入闸门槽时启动加压设备,压强达到一定值时,闸板与液压橡皮管紧密接触,达到闸门止水效果;如想打开闸门,先使用泄压设备,使液压橡皮管恢复原状,再用启闭设备提起闸门。1.1本设计的液压钢闸门制造方法,其特征包括如下工艺和步骤1)截取一段边长为20-40CM槽钢;选取与槽钢厚度一致宽度5-10CM的钢板两块,分别焊接于槽钢边口,使槽钢变为一边中心有5-10CM缺口的矩形截面;2)用上述焊接好的带缺口的矩形截面钢,焊接成宽1-2M,高1-2M的闸门槽;该闸门槽两侧槽钢向上延伸高度为闸门槽高度的三分之一;3)上闸门槽中间切割出宽5-15CM,长1-2M洞,有利于闸板上下;5)闸板制作:钢闸板中间为角铁焊接,外包钢板,闸板尺寸要与闸门槽尺寸相配1钢闸门可靠度研究的意义在工程结构设计标准中采用以可靠度理论为基础的概率极限状态设计法,是当前国际工程结构X域的一个共同发展趋向。1998年,国际标准化组织正式发布了《General Principles on Reliability forStructures》(ISO/DIS 2394),它是指导工程结构设计标准按概率极限状态设计法进行修编的基本文件。我国也颁布了相应的《工程结构可靠度设计统一标准》(GB 50153 92),在水工结构设计标准中,我国先后颁布了《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》(GB50199 94)、《水工建筑物荷载设计规范》(DL5077 97)等。这些标准和规范的共同特点是采用了基于可靠度理论的设计方法,以分项系数设计表达式进行设计。在国外,美国陆X程师兵团颁布了基于可靠度理论的钢闸门设计规范[1,2]。在欧洲,德国于1998年颁布了基于极限状态设计理论的闸门设计水工钢闸门腐蚀的因素1)气候因素:钢结构水闸门水上部位易受日晒雨淋、潮湿气候等的作用而发生腐蚀。2)应力和变形:应力和变形越大,腐蚀越严重。3)水质:淡水含盐量较低,闸门的腐蚀视其化学成分及污染情况有所差异;海水含盐量高,导电性好,海水中含大量氯离子,对钢铁的腐蚀性大,钢闸门在海水中比在淡水中腐蚀严重。4)水流速度:钢闸门受到水流及水中夹带的泥沙等磨粒对金属表面高速冲击,产生冲蚀磨损;同时,水体的流动使极化作用加强,比较容易将腐蚀产物从结构表面随水流冲走,使腐蚀加快,所以经常开闸泄水的闸门比长期关闭的闸门腐蚀严重。5)水生物:钢结构水闸门上常见的生物腐蚀多为点状腐蚀坑,有时呈片状连接,X大坑深可达2.5 mm。6)电偶腐蚀:钢结构水闸门整体与相关不同材质零部件在潮湿环境和介质中形成异金属连接,而发生严重的电偶腐蚀。2水工金属结构X的方法防腐工作应以防为主,以治为辅,防治结合。根据水工金属结构的工作环境和腐蚀特点,其防腐方法.水库工程上钢闸门长期在日光暴晒、阴暗潮湿、干湿交替、常浸水下、高速水流冲刷、水生物腐蚀、泥沙、冰凌及其他漂浮物的冲磨等恶劣环境下工作,极易发生锈蚀。因此,做好水工钢闸门的防腐工作,无论从保证安全运用、延长使用寿命来说,还是从节约钢材来说,都有十分重大意义。钢材的锈蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀两种,化学腐蚀是没有电流产生的情况下发生的腐蚀;电化学腐蚀是在金属与电解质溶液接触时形成无数小的腐蚀电池而引起的腐蚀。水工钢闸门的腐蚀大多属于这类腐蚀,对结构物的破坏十分严重,危害极大。1电化学腐蚀的原理如图1所示为一伏特电池原理图,把铜板Cu和锌板Zn放入盛有稀硫酸H2SO4溶液的器皿中,用导线把它们连接起来,在导线上再接一个毫安表,可以发现电流表指针偏转,证明导线中有电流通过,电流的方向是由铜板流向锌板;锌板电位高带有正电荷的锌离子Zn++通过硫酸溶液趋向铜板,使铜板获得正电荷,于是锌板因失去正电荷而显示负极,铜板因获得正电荷而显示正极水工钢闸门是水电站、水库、水闸、船闸等水工建筑物中控制水位的重要构件,它长期浸没水下,在启闭时频繁的干湿交替,受到高速水流的冲刷,特别是水线部分受到水、日光及水生物的作用,还受到水浪、泥沙、冰凌和其他漂浮物的冲蚀,钢材很容易腐蚀,钢闸门的承载能力明显降低。腐蚀不仅影响结构的安全运行,还要消耗大量的人力、物力、财力进行X工作,据一些水闸工程统计,每年用于闸门防腐的经费约占全年维修费用的一半,同时还要调动大量的劳动力来除锈、油漆或喷涂等。采用涂料保护一般使用3～5年就失效,工效低、维护费用高。因此,为X地控制钢铁的腐蚀、延长钢闸门的使用寿命,确保水利水电工程的完整和安全,钢闸门的长效防腐问题已引起人们的广泛关注。一、水工钢闸门腐蚀的基本原理钢铁发生腐蚀是受外部介质的化学作用或电化学作用而造成的。水工钢闸门腐蚀基本属于电化学腐蚀。电化学腐蚀和化学腐蚀的不同点在于前者在进行的过程中有电流产生,按照电化学作用机理,金属腐蚀反应有一个引言水工钢闸门和启闭机作为水利工程中水闸的重要组成部分,它的制作和安装质量问题关系到整个水闸的安全保障乃至整个防洪安全体系的可靠性,其安全性、X性十分重要。珠三角地区大多数水利工程都是早期兴建的,受当时的设计能力、技术水平、制造水平等因素的制约,在加上后期的管理机制不够健全、管理体制不够完善、管理和技术人员水平偏低等原因,造成目前水利工程中大量闸门和启闭机存在质量安全问题隐患[1]。如何采取措施尽快解决水利水工闸门和启闭机等设备的使用、制作和安装质量问题是目前珠三角地区水利建设工作的一项重要内容。1常见的质量问题1.1闸门变形、腐蚀问题腐蚀是水工钢闸门存在的普遍问题,珠三角地区地处湿热的亚热带地区,再加上海洋季候风、海水的侵蚀,水闸中的钢闸门、启闭机的腐蚀情况较其他地区严重,特别是使用30年以上的闸门,虽然有的闸门日常保养工作较好,表面除锈喷锌及时,但由于早期防腐工作薄弱,再者使用时间过长,钢闸门、启闭机腐蚀情况更为严重。经过问题的提出水工钢闸门是水电站、水库、水闸、船闸等水工建筑物的重要组成部分,是大中型水利水电工程常有的设施,与水利水电工程运行的安全和检修是否方便关系极大。而水封装置又是水工钢闸门的一个重要组成部分,是保证钢闸门密闭封水、正常运行的重要部件。闸门的运行效果往往取决于水封装置的止水效果,如果设计上工艺细节考虑不周,或制造与安装所造成的偏差过大,均可能造成闸门严重的漏水,从而影响水工建筑物的正常运行;或造成水头和水量的损失,进而减少电能和灌溉面积;还可能影响维修工作的进行或使维修工作条件恶劣,拖延维修期限。更为重要的是,水封装置的失效造成的大量的漏水往往会引起缝隙气穴,导致门槽埋设件的气蚀破坏;还会引起闸门的振动,使在低温下运行的闸门与门槽冰冻在一起。因此为了闸门的正常运行和建筑物的安全,要求闸门要具有可靠的水封装置,水封装置在闸门设计中至关重要。2对水封装置的要求水封装置的作用就是在闸门关闭时或动水启闭过程中阻止闸门与闸孔周界的漏
高扬程大启闭力启闭机的传统解决方法近几年来,随着我国水电建设的迅猛发展,大启闭力、高扬程的启闭机使用越来越多,传统的解决办法如下。1.1 采用自由双层缠绕为了减小钢丝绳缠绕时绳索的偏斜角,双联卷筒的2个绳索固定端在卷筒中间部位,缠绕X1层由中间向两端,卷筒两端设有凸缘,钢丝绳缠满X1层后自动挤到上层,也有采用楔形板引导钢丝绳升到X2层。在钢丝绳分支返回角的引导下返回中间。这时钢丝绳的旋向与底层相反,钢丝绳X2层返回角度为:2.5°≥返回角度≥0.5°,这种方法,设计与制作较简单,但有可能发生钢丝绳排列不均匀现象,并在卷筒端部造成钢丝绳挤压与磨损。1.2 减小滑轮组倍率适当减小滑轮组倍率,可以显著减少钢丝绳缠于卷筒上的绕绳量,达到实现高扬程之目的。这样,钢丝绳直径必须加粗,卷筒直径必须加大,使传动装置载荷增大,电动机功率增加,也使得制造成本显著增加。该方法不适用大启闭力的启闭机。1.3 采用双双联滑轮组采用双双联滑轮组这种办法人字闸门启闭机启闭力计算与X化布置曾又林（武汉水利电力大学水电系）摘要本文推导了人字闸门卧式液压启闭机启闭力的计算公式，建立了启闭机X化布置模型，讨论了X化模型求解，X后给出了工程实例。关键词人字闸门，启闭机，X化一、引言船闸人宇闸门启闭机的合理布置，可降低工程造价．本文探讨大型船闸人宇闸门常用的卧式液压启闭机的X化布置问题．卧式液压启闭机布置的关键参数是启闭过程中的X大启闭力和活塞杆工作行程，两者基本上确定启闭机造价．本文推导人字闸门卧式液压启闭机启闭力的计算公式，在此基础上建立启闭机X化布置的双目标函数X化模型一一一让X大启闭力和活塞杆工作行程同时X小，提出利用XXＦ—ｔ曲线、XXｒ—ｔ曲线求解双目标函数X化模型的方法，X后结合实例讨论X化模型的求解．二、启闭力力臂的计算图１为闸门启闭过程示意图，Ｏ为闸门转轴，ＯＢ、ＡＢ为闸门、启闭机在闸门全关时的位置，ＯＣ、ＡＣ为闸门、启闭机在闸门开启０角的位置．设闸门全关时ＯＢ与闸门轴线闸门在启闭过程中或局部开启的情况下工作时,水处于流动状态而产生动水压力作用在闸门上。因影响动水压力的因素较多,而且动水压力的作用机理尚不完全清楚,要定量计算比较困难。目前,在进行弧形闸门启闭力的计算时,对于水头不高且不经常局部开启的弧门,一般只是近似采用静水压力的计算结果来代替动水压力的作用。对于需要动水中启闭的高水头弧形闸门,考虑到启闭过程中水流条件的复杂性,作用在闸门上的动水压力一般通过模型试验的方法获得,但通过模型试验测得作用在闸门上的动水压力所需的代价较大,因此采用数值计算的方法得到作用在闸门上的水压力,进而求解出在动水压力作用下弧形闸门的启闭力是很有必要的。目前,模拟自由水面的常用方法主要有高度函数法(HOF)、标记网格法(MAC)[1]和体积率法(VOF)[2]。HOF法计算简单,但水深须是单指函数,水面线不能重叠;MAC法将欧拉法和拉格朗日法有机结合起来,采用跟踪液体质点运动的方法,能X模拟出自由水面水流流态的变闸门形式:双主梁潜水式平面滑动钢闸门孔口尺寸:(宽×高)1.5×1.5米;闸门尺寸:(宽×高)1.7×1.6米;平均设计水头:12.0米(下涵管),6.5(上涵管),3.35(沙毛坑涵管);平均校核水头:13.0米(下涵管),7.5(上涵管),4.35(沙毛坑涵管);钢结构主材料:A3钢;止水材料:不锈钢。2闸门结构形式及布置闸门的荷载跨度为两侧止水的间距:1.60米,闸门计算跨度:1.60米,为方便于制造和维护,主梁采用型梁。总水压力:平均水压力强度:3主梁的布置及梁格的布置和型式(图1,表1、2)4面板厚度验算考虑2mm的腐蚀,选取12mm厚合乎要求。5主梁验算仅对下主梁进行验算,,,选取I18,能满足强度要求。,故刚度也能满足要求。6闸门启闭力及吊座计算6.1闭门力计算摩擦阻力安全系数,取计算闭门力用的闸门自重修正系数,一般船闸输水阀门是控制船闸运行X重要的设备之一,常年在非恒定流作用下频繁启闭,其工作环境恶劣,条件复杂。对船闸输水阀门的研究,一个关键问题是阀门的空化特性及预防和改善措施,另一个重要问题则是阀门的启闭力及其脉动幅值。前者关系到输水阀门能否正常运行,而后者不仅关系到阀门启闭机的容量和门体结构,而且涉及阀门运行的可靠性和灵活性。在大量分析研究前人有关船闸主要门型—反向弧形门启闭力(净动水启闭力)试验成果的基础上,建立了大比尺的输水阀门物理模型(依托银盘船闸),通过恒定流和非恒定流试验,对作用在阀门上的水流结构形态进行了详细的观察和分析,认为阀门的净动水启闭力构成可以分为两大部分,即廊道水流对门体的作用力和门井下降或上升水流的作用力,并通过理论分析得到了由这两部分作用力构成的净动水启闭力计算公式,与试验结果吻合较好,同时还对影响阀门净动水启闭力的各种因素及其变化规律进行了进一步探讨,并指出了需深入研究的方向。研究选取的反向弧形阀门是高水头概述澄碧河水库溢洪道位于大坝右岸西北约7 km的山坳内，为开敞式实用堰，属IX建筑物。溢洪道于1966年完成土建工程施工，1970年完成闸门及启闭机安装，堰顶高程176.、，设有4孔12 m x 9.3m(宽x高)的弧形钢闸门，设计水头gm，由4台固定式2 x 50t油压卷扬式启闭机控制，堰下游设有三X消力池，设计泄洪流量为3 210。由于溢洪道闸门控制系统部分设备陈旧老化已X过使用年限，2007年l月，澄碧河水库管理局委托武汉立方科技有限公司和榆次液压有限公司武汉分公司对相应控制部分进行改造，在对原有的液压系统和配电进行改造的同时，新建闸门自动监控系统。2007年6月巧日完成液压系统和控制系统设备的安装和调试，并通过了控制系统分部工程的验收。为了在汛前对改造后的启闭设备进行理论启闭力检测，根据《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》要求和《闸门与启闭设备》之露顶式弧形闸门启闭力计算公式引言铸铁闸门具有结构简单、安装方便、操作灵活、X性强及便于管理等特点,被广泛应用于中小型水利工程,特别是灌区渠道及堤围工程中的低水头涵闸。铸铁闸门及其配套螺杆启闭机在国内已有许多X厂家生产,有系列化的成熟产品,在设计选型时可参照有关资料确定相关参数,但铸铁闸门及其启闭机在水利工程中的使用频出现一些质量问题,其质量管理亟需加强,从项目法人、设计、监理乃至设备制造单位、安装单位各方均需提高责任意识,采取X措施保证铸铁闸门及其启闭机的质量安全。本文主要从铸铁闸门的结构特点出发,探讨铸铁闸门及其启闭机选型设计中需注意的几个要点,确保工程安全,降低设计风险。一、选型设备的主要特性1.铸铁闸门的技术特性铸铁闸门主要由门框、门体、导轨、楔紧装置、密封面等组成。门体和门框的材料采用铸铁,止水面可镶铜合金或不锈钢等耐腐蚀材料,防腐能力强。但受材料和铸造工艺的限制,铸铁闸门的规格及使用水头一般比较小。所以在铸铁闸门的选型设计中,X先需确定过斜拉式转动铸铁闸门因其结构简单,造价低廉,被广泛用于中小型水库。启闭方式有螺杆式启闭机和起重葫芦启闭两种。螺杆启闭是将螺杆斜置于坝面上,用压杆连接闸门。中间通常设置抱轴,以防压杆失稳。启闭时闸门作直线运动。由于抱轴地基容易沉陷把轴“抱死”,现已很少采用。葫芦启闭是用钢丝绳分别连接杠杆两端,杠杆可绕一定轴转动,闸门固定在杠杆下部,沿坝面斜坡分别拉动钢丝绳,以达到启闭目的。闸门运动轨迹为曲线运动。它主要X点是闭门时用钢丝绳给杠杆施加拉力,达到关闭孔口的目的,避免了一般闸门所常发生的压杆压弯现象。这种型式的放水闸门在小型水库上采用较为普遍,其布置如图1。 图2 拦污栅设置示意图 1、2.钢丝绳 3.杠杆 4.定轴 5.拦 污栅 6.门框 7.闸门 这种闸门前难以设置拦污栅。为了解决这一问题,在我省马家河水库放水管闸门及拦污栅设计中,设计了一种能随闸门转动的拦污栅,其结构如图2。 启门时,拉动右边钢丝绳,闸门随之转动,当闸门转动一个a角铸铁闸门以其止水效果好，防腐能力强，岁修费用少等X点而广泛被水利工程所采用，它的规格也较齐全，能满足各种中小型水工建筑物的需要。但是铸铁闸门在安装时，如果采用预留螺栓孔、二次浇筑混凝土的方法，闸门框上由于预留螺栓孔的数量较多，在安装门框时，门框与门槽混凝土面接触处不可避免地产生缝隙，止水效果将大大减弱。再者门槽处的混凝土面是否铅直，将直接影响到闭门的开启和整体的美观性，鉴于上述原因，黑龙江垦区宝泉岭分局工程技术人员在施工中摒弃了二次安装浇筑混凝土的方法，实施现场整体吊装，现场测量支模固定、浇筑的施工技术。实践表明：这种施工方法止水效果良好。现将其技术措施分述如下：一、铸铁闸门的现场整体吊装铸铁闸门需在水工建筑物底板浇筑完成后，混凝土达到设计强度的50％左右时，用起吊设备（吊车、挖掘机”等）把铸铁闸门板和闸门框同时吊起，立于边墩或中墩在底板预埋钢筑的闸槽内，把固定螺栓穿入闸门框的螺栓孔内，与中、边墩钢筋搭上并把螺母带平扣，用水准仪随着国民经济的提高和科学技术的进步,我国的水利水电工程得到了飞速发展。目前,水利水电工程中应用于挡、排、灌水的闸门品种繁多,型式各异,应用X多的是钢闸门和铸铁闸门。钢闸门规格齐全,但制造成本及安装维护费用相对较高,特别是其埋件需要比较大的安装空间,在一些水利工程中的应用受到了限制。铸铁闸门成本低廉,安装维护方便,但由于其强度较钢材低,主要用于承受正向水头的情况。现在,市场上迫切需要一种能安装于狭窄空间,成本低使用方便,又能承受反向高水头的闸门。本公司经过反复设计计算实践论证开发研制出了一种新型高反向水头铸铁闸门。1结构及工作原理1.1普通铸铁闸门的结构及工作原理传统的铸铁闸门主要由门板、埋件、吊耳、楔紧装置等组成,见图1。门板与埋件采用机加工面硬止水,埋件上有精加工的滑道,启闭设备通过吊耳与门板相连。启闭设备运行时带动门板在滑道内上下移动实现止、放水的功能,楔紧装置起着增加密封性的作用。有正向水头时,门板在水压力的作用下贴紧埋件引言铸铁闸门在结构上采用机加工面直接单面或双面止水,利用闸门平面与门框面的光滑紧密接触来取代止水橡皮,止水效果显著。闸门结构合理,安装简洁,操作灵活,管理方便,且耐锈蚀,全寿命成本低,是中小型水工建筑物中理想的平面闸门。配用的启闭机按结构可分为螺杆式和钢丝蝇式,按动力可分为电动和手动两种。利用启闭机的升降使闸门实现开启和封闭过水孔道,控制水位、调节流量。1结构特点北京市万泉河综合治理工程在海淀妇产医院处的拦污闸闸门就是基于上述因素而选用的。具体规格:闸门采用PGZ(平面拱形式单面止水)4×2.5m,启闭机采用LQ2×8t螺杆双吊点式。LQ2×8t双吊点式启闭机的传动由动力带动蜗轮,然后蜗轮和蜗母的平键联接实现螺母转动,从而使螺杆上、下升降。该结构使用螺杆升降,不但有启门力,而且还有一定的闭门力,可以实现良好的闭门效果。同时,该机自锁性能好,可使配套闸门停留在任何高度位置,而且闸门的启闭高度和上、下极限位置均可以通过自身的装置来 言船闸兼顾着航运、防洪、引水、排涝和挡潮等多种功能,船闸工作闸门及启闭机作为船闸的关键设备,在船闸运行过程中起着非常重要的作用,其性能直接影响船闸的通行和管理,其安全运行与否直接关系着过闸船队的安全通行以及人民群众的生命财产安全。船闸工作闸门所采用的型式多种多样,主要有人字门、三角门、平板门和弧形门等。[1]过船港船闸和新桥船闸地处江苏和安徽两省,均建于 1991年。两船闸工作闸门结构型式一致,上、下闸X工作闸门均为三角形钢闸门,焊接桁架结构;上、下闸X工作闸门均采用齿条推杆式启闭机操作,启闭机的齿条推杆与上片水平桁架铰接。船闸工作闸门结构型式见图 1和 2。图 1 闸门空间桁架结构图 2 闸门水平桁架结构 过船港船闸于 1998年发生下闸X闸门无法正常启闭现象,检查发现中羊角处底止水橡皮受损卷起,平时运行中闸门经常发生振动现象; 2000年发现闸墩支承座的固定螺栓和门枢支承座的联接螺栓多处断裂。新桥船闸建成后不久概述巴基斯坦苏勒曼奇拦河坝修复改造工程是对现有拦河坝进行修复改造。其大坝及金属结构均为上世纪20年代制作,在此基础上进行拦河坝的改造升X,尤其需要特别注意的是对金属结构部分的改造升X。苏勒曼奇拦河坝修复改造工程中的闸门、闸门埋件、启闭机均为全新设计制作;但桁架仍采用原来的旧桁架,由于其使用时间长,需要特别注意旧桁架的腐蚀情况,因此,必须对其进行计算校核。笔者采用有限元软件对桁架进行了计算分析。2有限元模型的建立苏勒曼奇工程中,闸墩、闸门、平衡重、桁架和启闭机(包括驱动装置、传动轴及卷筒装置等)典型结构形式见图1。桁架安装在闸墩上,启闭机安装在桁架上。启闭机驱动装置通过传动轴驱动卷筒装置,卷筒装置通过钢丝绳与闸门和平衡重相连,驱动闸门及平衡重在门槽中升降实现闸门的开启和关闭以控制水的流量。这种形式的布置,其所有的力(包括闸门自重、开启闸门所需要克服的阻力、平衡重自重等)通过钢丝绳传递到卷筒装置上,X后全部作用在桁架上。问题的提出 西郑闸是R运河滞洪区恩县洼的分洪建筑物,位于卫运河右岸.堤防桩号139+000。该闸建于1f)盯年,由山东省水利厅设计院按DX建筑物标准设计。全闸共11孔,每孔净宽6.。米闸门系预应力钢筋混凝土结构,每扇闸门重27.33吨。闸底板高程为23.00米,闸上设计洪水位为29 .00米,闸上校核洪水位为30 .50米,相应分洪流量为1200米3/秒。 西郑l’ed原启闭设备为两台移动式50吨卷扬启闭机,分别安装在闸桥两端。采取分孔分X轮换启闭。因不适应紧急分洪要求,于1982年改建为11台2、25吨固定卷扬启闭机。电机为J乃一:1]一6型,额定功率为11冠,额定电流为23 .6安同时对机架桥也进行了相应加固。改建工程竣工验收时,在无水的情况下对闸门进行的启闭试验中,发现电流偏大。小型直升式水闸门因船只通航不容易撞坏闸门,止水效果好,使用寿命长,启闭灵活简便,安全可靠而在农村得到广泛应用。使用过程中,一般闸门开启悬挂的时间多,下闸关闭1’j:J时间少。为克服启闭装置因闸门常期开启悬挂受静力引起的零件疲烤损坏,近年来设计时一般都要加装“搁门机构” (又称搁门器)。这样,给闸门启闭操作时又增添了麻烦。图(1)是闸门启闭示意图。启闭要求为:闸门上升至e处,即升过搁门器顶爪,待顶爪进入闸门搁口后闸门下降一段距离(hl)至d处搁牢止;闭门要求为:闸门先上升一段距离 (h2),即由d处升至f处,待顶爪脱离闸门搁口下跌后再下降至关闭位置C处止。目前这一过程是由人工操作控制的。这样,操作者在操作时稍孔疏忽便不能实现自搁或自脱,既麻烦又不可靠。我们设计了一套螺杆凸轮控制机构,实现了h:和hZ升降距离的自动控制,使用效果较好,结构简单可靠。?林辛闸是黄河东平湖滞洪区一座大型进湖分拱闸,为了确保汛期分洪,闸门的启闭和调整运用必须及时准确,因此,实现闸门启闭自动控制是必要的。我局自1978年底开始,在群众大搞技术革新的基础上,自行设计了一台可控制15孔闸门的程序装置,安装在林辛进湖闸上,经试用和正式投入运用,效果良好。现简要介绍如下:一、控制装置的组成 本装置的组成,主要由十进制可逆计数译码器、逻辑分配控制器、程序转换分配器、末端放大执行装置、启闸电流显示器和电源等六部分组成(见图1)。其主要作用是将过去单机分散的多人手动操作改变为由一人在集中控制室内操作,闸门自动启闭。操作方式有单机自动控制,单程序自动控制,联合程序自动控制三种。并附有手动.、自动转换开关,可以很方便地选择启闭方式。如用联合程序操作时,只按一次按纽,十五孔闸门可按予定顺序提升(或降落)到予定高度,即自动停止。在水利工程中,水闸是主要的调水、控水工程。而在水闸工程中,闸门对调水、控水是起到主要作用的。过闸流量的大小是由闸门来控制的。而闸门的启闭在实际操作中的一些问题也就关系到工程运行的效果。当闸门的总水压力较大时,启闭机容量问题比较尖锐。因而必须探索一些减轻启闭力的途径和措施,归纳起来大致有下列八个方面:(1)合理选择门型:各型闸门的力系图不同,所以同一孔口面积及工作水头的闸门,其启闭力亦不同。例如,孔口面积相同,工作水头相同,总水压力相同的闸门,如采用弧形闸门则启闭机容量会比采用胶木滑道平面闸门的容量小得多。因此,合理选择门型是减轻启闭力的根本途径。(2)减小摩擦系数:选择合适的支承对摩材料并改善活动体运动时的接触条件,都能减小摩擦系数,从而降低摩擦力和启闭力。多少年来,平面闸门的支承和止水滑道,从材料和加工工艺上几经变革,摩擦系数不断降低;而定轮、滚轮与履带的出现,使滑动摩擦改变为滚动摩擦。但在高水头、大孔口闸门中,定轮的尺寸上海建成的几十座大中型水闸在建设完成后,闸门的正常运行往往体现在控制系统的X性和可靠性。本文就闸门启闭控制方式设计进行初步探讨。 本市现有水闸的闸门启闭控制,一直采用老方式,其开启过程系通过一系列继电器来实现的。近几年来,也仅是对其中元器件进行更新,多数运行操作人员未经X培训,对工作原理及应注意事项不甚了解,主要听从上X命令,或按航行需要开关闸门。因此,在水闸运行一段时间后,常因某一继电器的损坏造成控制系统瘫痪,或在操作中未遵循操作规程,在内外河水位差太大时,闸门一次开启度过大,闸门提升后流量X标,水闸消力池后河道遭到破坏性的冲刷。 笔者在1992年设计旺沙挡潮闸闸门控制机构,通过在内、外河安装水位计,操作台上安装水位显示调节仪和水位差显示调节仪,由调节仪输出开关量信号,在内外河水位差过大时,对闸门开启进行闭锁,使闸门无法开启(见图1)。若有其它特殊情况必须开启闸门时,则通过钥匙开关,避开水位差闭锁条件,操作人员可观察操作台宁车沽防潮闸位于天津市塘沽区宁车沽村西 ,潮白新河入永定新河处。该闸兴建于 1 971年 ,其作用为泄洪、排沥、挡潮、蓄淡及两岸工农业用水。全闸为 2 2孔开敞式 ,中 2 0孔过流 ,两边孔以混凝土墙封堵。 3号至 1 8号孔的底板高程为 - 5 5ｍ ,每孔净宽 8 0ｍ ,设 8 0ｍ× 9 3ｍ开卧式平面定轮钢工作闸门 (闸门自重为 1 87 6ｋＮ)。工作门为“一门一机” ,共计 1 2台 2× 2 5ｔ和 8台 2× 1 6ｔ固定卷扬式启闭机。由于防潮闸 ,不可避免在闸门前后形成了一定厚度的泥沙淤积 ,故而造成闸门开启时启门力增大 ,闸门开启困难(有时启闭机需借助外力如千斤顶等才能开启闸门 ) ,为了研究和确定泥沙淤积对启闭力的影响 ,水利部天津水利水电勘测设计研究院科研所对闸门启闭力进行了现场检测。本次闸门启闭力测试选定在 1 0号孔 (2× 1 6ｔ启闭机 )和 1 8号孔 (2× 2 5ｔ启闭机宁车沽防潮闸位于天津市塘沽区宁车沽村西 ,潮白新河入永定新河处。该闸兴建于 1 971年 ,其作用为泄洪、排沥、挡潮、蓄淡及两岸工农业用水。全闸为 2 2孔开敞式 ,中 2 0孔过流 ,两边孔以混凝土墙封堵。 3号至 1 8号孔的底板高程为 - 5 5ｍ ,每孔净宽 8 0ｍ ,设 8 0ｍ× 9 3ｍ开卧式平面定轮钢工作闸门 (闸门自重为 1 87 6ｋＮ)。工作门为“一门一机” ,共计 1 2台 2× 2 5ｔ和 8台 2× 1 6ｔ固定卷扬式启闭机。由于防潮闸 ,不可避免在闸门前后形成了一定厚度的泥沙淤积 ,故而造成闸门开启时启门力增大 ,闸门开启困难(有时启闭机需借助外力如千斤顶等才能开启闸门 ) ,为了研究和确定泥沙淤积对启闭力的影响 ,水利部天津水利水电勘测设计研究院科研所对闸门启闭力进行了现场检测。本次闸门启闭力测试选定在 1 0号孔 (2× 1 6ｔ启闭机 )和 1 8号孔 (2× 2 5ｔ启闭机目前,我国大型水闸闸门启闭方式多采用卷扬式,启闭机都是放在工作桥的中问位置,启闭力由大梁传递到闸墩,都得花费部分投资建造出有足够强度的工作桥,大跨度水闸其工作桥造价约占主体工程投资的5％左右。若改变启闭机的位置,便可省去工作桥大粱,缩短闸室长度,减少工程量,节约投资。 这里介绍对卷扬式启闭的一种改进方法。这种启闭装置(见示图)是把启闭机纵向放在一侧的闸墩上,闸墩顶部两侧伸出悬臂,使放置启闭钒处有足够的工作范围。在闸门上端两角设立吊点,两侧门槽上方安置支点,同侧的上下支点、吊点组成滑轮组,钢丝绳环绕2～3周,使启闭机的启闭力放大4～6倍,同时可保证闸门两侧同步启升上海建成的几十座大中型水闸在建设完成后,闸门的正常运行往往体现在控制系统的X性和可靠性。本文就闸门启闭控制方式设计进行初步探讨。 本市现有水闸的闸门启闭控制,一直采用老方式,其开启过程系通过一系列继电器来实现的。近几年来,也仅是对其中元器件进行更新,多数运行操作人员未经X培训,对工作原理及应注意事项不甚了解,主要听从上X命令,或按航行需要开关闸门。因此,在水闸运行一段时间后,常因某一继电器的损坏造成控制系统瘫痪,或在操作中未遵循操作规程,在内外河水位差太大时,闸门一次开启度过大,闸门提升后流量X标,水闸消力池后河道遭到破坏性的冲刷。 笔者在1992年设计旺沙挡潮闸闸门控制机构,通过在内、外河安装水位计,操作台上安装水位显示调节仪和水位差显示调节仪,由调节仪输出开关量信号,在内外河水位差过大时,对闸门开启进行闭锁,使闸门无法开启(见图1)。若有其它特殊情况必须开启闸门时,则通过钥匙开关,避开水位差闭锁条件,操作人员可观察操作台引言闸门启闭机械日常维修保养的好坏直接关系着闸门运行的安全与使用寿命,每年水闸管理单位都要投入大量人力物力对闸门启闭机械进行定期保养,以确保汛期能安全度汛,遇到突发情况能运行自如。采用传统的养护方法保养后收效甚微,尤其是钢丝绳等油性器具光洁性和亮度维持时间极短,为克服传统方法的不足,提高保养标准更适应现代文明程度需要,我们探索改进了闸门启闭机械的保养技术,通过不断的实践该技术改进后养护效果明显,而且机械设备等光洁度、亮度保持时间长,该方法的使用受到同行们的肯定,并得到了推广和应用。1传统启闭机械维修保养方法1.1加工混合油将一定比例的机油(比例通常是2:1)混合均匀加热,加热到一定温度为(500)时再加入黃油,使固体的黄油液化与其溶化在一起。1.2机械及附属设施清洁用棉纱将柴油涂在滚筒、钢丝绳、大、小齿轮上,待干涸的油污彻底浸透,再用钢刷子打磨,除去表层上的油污,X后用细棉纱仔细擦拭干净,一定顺着钢丝绳的纹路除去钢丝绳缝隙内的小型直升式水闸门因船只通航不容易撞坏闸门,止水效果好,使用寿命长,启闭灵活简便,安全可靠而在农村得到广泛应用。使用过程中,一般闸门开启悬挂的时间多,下闸关闭1’j:J时间少。为克服启闭装置因闸门常期开启悬挂受静力引起的零件疲烤损坏,近年来设计时一般都要加装“搁门机构” (又称搁门器)。这样,给闸门启闭操作时又增添了麻烦。图(1)是闸门启闭示意图。启闭要求为:闸门上升至e处,即升过搁门器顶爪,待顶爪进入闸门搁口后闸门下降一段距离(hl)至d处搁牢止;闭门要求为:闸门先上升一段距离 (h2),即由d处升至f处,待顶爪脱离闸门搁口下跌后再下降至关闭位置C处止。目前这一过程是由人工操作控制的。这样,操作者在操作时稍孔疏忽便不能实现自搁或自脱,既麻烦又不可靠。我们设计了一套螺杆凸轮控制机构,实现了h:和hZ升降距离的自动控制,使用效果较好,结构简单可靠。工程概况江苏省一些大型灌区 ,有些节制闸位于灌区排水渠末端 ,主要作用是开闸排水 ,在遇到干旱年份时关闸蓄水 ,以利设在二岸的泵站提水灌溉。本设计节制闸的上游水位 4.0 m,下游水位 2 .5 m,排水流量3～ 5 m3 /s,渠道底高程 0 .0 m,渠底宽 4.0 m,堤顶高程 5 .5 m,边坡 1∶ 3 m,渠道二岸土质为灰黄色砂土 ,容许承载力标准值为 1 0 0 k Pa。为排水通畅 ,闸孔净宽 4.0 m,采用无槛宽顶堰 ,堰顶与渠底同高0 .0 m,闸墩顶高程 5 .5 m,闸底板厚度 0 .6 m。闸室段长度 8.0 m,前 2 .9m采用钢筋混凝土 U型结构 ,闸室段后 5 .1 m采用钢筋混凝土箱型结构。公路桥布置在闸室下游段 ,桥面净宽 4.5 m二侧安全带各0 .3 m,桥面总宽 5 .1 m。主门槽宽 0 .2 m,深 0 .2 5 m,距闸墩上游端 1 .5 m。闸门采用钢筋混凝土装配式结构工程概况林辋溪为惠安县X二大溪流,集雨面积119km2,全长21km,承担着沿线两岸的防洪、排涝、灌溉等任务,沿溪共设水闸5座。团结水闸位于林辋溪中下游河段,集雨面积64.2km2,主要功能为排洪、灌溉。该闸已运行六七十年,现已破损严重,年久失修,被鉴定为三类水闸,对其重建已刻不容缓。重建团结水闸位于现有水闸上游约30m的林辋溪河道上,为中型水闸。工程等别为Ⅳ等,水闸枢纽等主要建筑物X别为4X,次要建筑物X别为5X。重建团结水闸主要由上游段、闸室段、两岸启闭房、下游段组成。水闸设计孔口宽度为35m,共1孔,两岸设有控制房。闸门型式为底轴驱动钢闸门,宽35m、高2.6m、重110t,采用液压启闭装置控制。2 钢坝闸门特点底轴驱动钢闸门简称钢坝闸门,是近几年发展起来的新型闸门,属于翻板式闸门,由门叶和固定在其底部的底横轴以及底铰座、底水封、自润滑轴承、侧水封、液压驱动装置、液压锁定装置等共同组成。门轴与门叶相连,通过底铰座固定在水利工程在防洪、蓄水、排洪方面起到重大作用,而水闸闸门和启闭机是水闸工程的重要部分,日常中的管理和维护关系到水闸工程的质量和安全问题,应做好闸门及启闭机的管理工作,及时找出问题加以维护,使其得到安全X的运行。1水闸闸门及启闭机存在的问题1)闸门的门体问题。水闸闸门的作用是阻挡和控制水流量,根据材料可以分为钢筋混凝土闸门和铸铁闸门。钢筋混凝土闸门因水质污染严重容易碳化腐蚀,时间长久还会出现穿孔漏水和露出筋网的问题;铸铁门抗腐蚀性好,但材料硬度强,性能脆。一些木闸和翻倒闸因漏水和腐蚀严重,运行效率低。2)闸门的附件问题。用于闸门的组成附件止水橡皮和闸门底部的木质易损坏和老化,导致闸门漏水严重;起吊闸门的滚轮经水质浸泡易锈蚀,而轴承内部的黄油硬化,减少甚至失去润滑作用,导致门槽的滑块和滑道摩擦变形;滚轮从阻力小的滚动摩擦变成阻力较大的滑动摩擦,导致开启和关闭闸门困难。3)启闭机的钢丝绳和丝杆问题。水闸因年限久,对闸门的传动轴和齿轮吊底流式消能工程一般比较常见于低水头水闸结构,我们在进行该型式消力池设计时,确定消力池尺寸的控制条件情况是比较复杂的,它与水闸上、下水位差,过闸单宽流量、下游水深、闸门开启方式,闸门开启速度和下游水位能否迅速抬高等因素有关,还与启闭机的选择有关。如果我们能设计一种合理的、简便易操作的闸门操作型式,则有可能大大节省消能工程的工程量。某水电站闸坝为该电站的主要挡、泄水建筑物,闸坝设有15孔闸孔,单孔净宽12m,正常工作水头为6.5m,水头6.10m,堰面是宽顶堰型式,在闸门全部打开或闸门开度X过e/H=0.65时,水流呈宽顶堰型式过流,在闸门相对开度为e/H=0.65时,水流呈闸孔出流型式。原设计采用4台移动式启闭机控制水闸调度。由于该枢纽是低水头工程,且堰顶高程较低(河床平均高程为7.78m,堰顶高程为8.20m),当上游水位为正常蓄水位△14.5m时,闸门在任何开度下控泄流量,下游水深都不具备形成面流的条件。因此,闸坝确定选用底流水利工程能够起到防洪以及蓄水的作用,对保障农业生产方面也发挥了重要作用。对水利工程而言,水闸闸门以及启闭机是两个重要的组成部分,它们对于保证水利设施的正常运行至关重要。因此一定要加强对闸门以及启闭机的维护工作。1水闸闸门及启闭机的问题透视1.1闸门质量问题水闸闸门通常被用来对水流量进行合理的控制,目前闸门主要有两种,一种是钢筋混凝土闸门,另一种是铸铁闸门。前者很容易受到外界环境的影响,进而导致出现质量问题,比如由于水质受到污染,将会使闸门腐蚀,进而导致出现质量问题;而铸铁门就能够X地避免类似现象的发生,然而,铸铁门自身也存在着一些缺点,比如由于材料硬度比较强,因而性能较脆。一些木闸和翻倒闸因漏水和腐蚀严重,运行效率低。1.2闸门组成附件问题闸门上的一些零部件由于长时间在水中浸泡,很容易出现老化以及损坏等现象;滚轮经过长时间浸泡,会被腐蚀,并且轴承内部放置的黄油也会变质,发挥不了应有的作用,X终造成门槽因长期摩擦而变形。随着我国经济的发展,人们对供电的要求逐渐加大,水电站是重要的供电方式之一,为我国解决用电问题作出了巨大贡献。同时闸门设计是水电站工程中极为重要的部分,对节约整个工程量有很大作用,所以对水电站闸坝闸门的改造设计研究有着很大的理论意义和实践意义,下文将以笔者参与的某水电站闸坝闸门改造为例进行分析。1水电站闸坝概况分析文章中提及到的水电站是一个大型的水电枢纽工程,其以发电为主,同时以旅游、养殖、航运等业务为辅。电站年发电量为28亿kW·H,装机容量为800MW。闸坝有15孔闸孔,正常工作下水头为6.5m,水流形式呈现宽顶堰型式,由4台移动式启闭机控制水闸调度。如图1所示,通过启闭机闸门可以达到排泄水量的目的,同时对埋件进行维修时也比较方便。由于该枢纽是一个低水头工程,堰顶高程与河床相比,相对较低,同时如果上游处于正常蓄水位水平,那么下游水深在闸门打开的任何情况下都不会形成面流条件,所以底流效能是闸坝应该选用的方式。为了在现有技术条件下,找到一种既能醉决顶水封射水的问题、又能使启闭机容量不随水头和荷载的急剧增加而X出现有启闭叽的容量的可行方案,青海省水电设计院青陈同志提出了“水力平压下拍式闸门”这一设想。其工作原理主要是:在闸门(扇形块体)内设封堵孔「I的下门叶和传递水压力启闭闸门的上门叶;闸门启闭及开度控制,均由充、排水阀的流量差值和压力腔内外的压一差来控制,为了防止压力波动时可能造成的「1体开度的急剧变化,因此匡过水断面以上侧墙两侧设有摩擦式水压(或油压)阻尼锁锭装置,它既可控制闸门启闭的速度、防止振动,又可将门叶固定富春江水电设备总厂生产的国内水头X深,制作难度X大的小浪底孔板洞X大型深孔闸门,目前通过专家们验收,以X质的制造质量,得到了业主、设计单位及检测机构、监造单位的高度评价。 该厂靠产品质量和X质服务赢得信誉,于1997年中标生产小浪底3个孔板洞6扇X大型深水弧门的艰巨任务,经过全厂职工两年多时间的精心制作,建立了业主验收、监造工程师监造、设计单位和生产单位保证制造质量的管理模式,采取了从原材料的采购,跟踪下料、组焊、加工、组装、包装及售后服务全过程的质量控制,严格执行1509000标准,按设计要求监控每道工序前言水工钢闸门 ,如平面检修闸门和事故闸门的开启 ,一般情况下须在静水中进行。为了达到这种工况 ,必须在开启闸门前先向门后充水 ,使得闸门前后水位齐平 ,然后开启闸门 ,从而减小启闭机的启闭容量。闸门充水平压方式的正确选择 ,对简化输水系统的水工布置 ,对闸门充水部件的设置 ,对保证充水后达到平压目的 ,以及对方便充水系统的操作维修等 ,都是十分重要的。2 闸门充水的方式闸门充水平压的方式目前在国内有以下几种 :旁通阀式 ,门上设充水阀式 (包括大门上开小门 ) ,小开度提门 ,闸门节间 ,机组放水管等五种型式 ,各种平压方式有其不同的特点及适用条件。2 .1 旁通阀充水旁通阀设置于坝体内或进水闸的闸墩内 ,闸门前的库水通过旁通阀流至闸门后面 ,水流由管道闸阀控制 ,一般在阀室设两道阀 ,前面为检修闸阀 ,后面为工作闸阀。其操作平台设于坝体廊道内或闸墩顶面。这种平压方式具有简化门叶结构 ,且直径选择不受门叶结构限制的特点概况乌鲁瓦提水利枢纽工程,具有灌溉、防洪、发电、生态保护等综合效益。拦河大坝为混凝土面板砂砾石堆石坝,主坝X大坝高133m,水库总库容3·0多×108m3。枢纽泄水建筑物主要有溢洪道、泄洪排沙洞、冲沙洞和发电引水洞。其中泄洪排沙洞全长876·5m,由引渠段、进水塔、有压洞段、工作闸井段、龙抬头曲线段、结合利用段、隧洞出口段等部分组成。工作闸井位于有压洞段后,闸孔尺寸为6·0m×6·0m,设计水头为80m,总水压力为35 262kN,采用潜孔弧形钢闸门,支铰设置于下游支承钢梁上。闸门面板曲率半径为11 000mm,采用底止水(平板橡胶)、侧止水(P60B型)、顶止水(P60A型)以及设置于顶楣上转铰水封形成封闭止水。闸门操作方式为动水启闭,吊点为单吊点,采用液压启闭机进行启闭。2闸门存在的问题闸门止水经过更换处理,闸门底止水存在局部刺水,转铰水封封闭不严的问题。将上游平板检修闸门关闭后,关闭弧形工作闸门,打开检修闸门充水阀充水。水工建筑物上装设的闸门,根据需要有的要求在动水状态下启闭;有的要求在静水状态下启闭。在动水状态下启闭闸门,除要求闸门自身具有较高强度和刚度外,启闭力都较大。为减轻闸门自重和降低启闭机的启闭力,在中小型水电站上一般都尽量采用静水状态下启闭闸门。在静水状态下启闭闸门要求作用在闸门前后的水压力相等或压差很小。以往平压闸门前后的压差采用旁通管充水,或采用闸板式与柱塞式平压装置。作者在雅安地区胜利水电站(1 600 kw)坝的检修闸门上;设计安装了一种新型简易平压阀。该阀结构简单,工作可靠,本义就此介绍如下。 1.平压间结拘及工作原理 图为本简易平压阀的结构原理。该平压阀装置由充水弯管、盖板、橡胶密封条、拉杆、吊板、吊轴、限位块等组成。该装置安装于闸门顶部并与启闭机吊具联动,其工作原理如下。③. 1.充水弯管2.橡肚密封十3.盖征4.拉杆5.吊具6.吊板 7.限位角钢8.吊轴 门)开启闸门。其工作程序是当开启闸门时,启闭机的吊具上行,此时平面闸门在水利水电工程中应用广泛,而影响闸门启闭力的主要因素为水流的动水垂直力[1],包括下吸力、上托力、门顶水柱压力。平面闸门底缘型式决定着门下水流流态[2],对闸门动水垂直力有着较重要的影响,进一步影响着闸门启闭力和闸门启闭机的选择。若底缘型式选择不当、底缘结构设计不合理,闸门工作时水流流态不好,闸门底缘易形成负压,产生空化,从而诱发闸门振动,严重时将产生空蚀现象,导致闸门结构或门槽破坏。鉴此,本文以积石峡水电站泄洪洞闸门为例,采用重整化群(RNG)紊流模型[3]和物体移动模型(GMO)相结合的方法,对平面闸门启闭过程中的动水垂直力进行了数值模拟研究,获得了动水垂直力在启闭过程中的变化规律,为准确计算闸门启闭力提供了依据。1计算方法及边界条件(1)计算方法。紊流模型[3]所得的方程形式与标准的模型完全相同,但系数并非根据试验数据而是由理论分析获得,因而具有一定的通用性。GMO方法模拟刚体运动。动水垂直力(门顶水压力、上托力、下吸力)是影响闸门启闭力的重要因素。目前主要由经验公式计算或模型试验确定,但经验公式中的一些参数难以准确确定,模型试验也存在着获得信息不全面、比尺效应、干扰流场、耗时费力等缺点。本文采用GMO刚体移动法、重整化群方程紊流模型和VOF自由水面处理技术三者相结合的方法,对平面闸门启闭过程中的动水垂直力和弧形闸门的动水垂直力力矩进行了数值模拟研究,分别研究了闸门在启闭过程中不同底缘倾角和不同启闭速率对动水垂直力以及动水垂直力力矩的影响,并分析了动水垂直力及力矩在闸门启闭过程中的变化曲线,研究成果对闸门的设计及确定启闭机的容量具有一定的参考价值。并结合积石峡水电站泄洪洞闸门的物理模型试验结果来验证本文所提出的数值模拟方法,计算结果与模型试验结果吻合良好,表明了该数值模拟方法是可靠的,具有较高的精度,利用该数值模拟方法得到如下结果随着国内外一些水工闸门在开启过程中出现的启闭机X载、卡死,甚至闸门破坏等事故，闸门的运行安全越来越被重视，而在设计阶段对闸门启闭力的合理估算是关系到闸门能否正常运行的重要因素。目前我国现行的《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL74-95)中，给出了平面闸门和弧形闸门在清水中启门力的计算公式。但在实际工程中，依据规范中的公式计算结果,而选取的启闭机容量出现了很多问题。本文将对这些问题进行深入研究，具体内容如下：(1)根据国内几座水库淤沙统计资料的分析结果，提出了将门前淤积的泥沙考虑为由粗细颗粒组成的宾汉体泥沙模型。在此泥沙模型中，粗颗粒之间的碰触和相对滑动提供了摩擦剪切应力，而细颗粒之间的絮凝作用在闸门开启的瞬间提供了极限剪切应力。这两种力共同构成了泥沙临界屈服应力。并应用数学模型对泥沙临界屈服应力的计算方法进行了验证。同时考虑到泥沙对闸门面板的作用方式，提出了两种减轻泥沙淤积影响的水工闸门结构，即：双导轨倾斜平面闸门结构和偏心无宁车沽防潮闸位于天津市塘沽区宁车沽村西 ,潮白新河入永定新河处。该闸兴建于 1 971年 ,其作用为泄洪、排沥、挡潮、蓄淡及两岸工农业用水。全闸为 2 2孔开敞式 ,中 2 0孔过流 ,两边孔以混凝土墙封堵。 3号至 1 8号孔的底板高程为 - 5 5ｍ ,每孔净宽 8 0ｍ ,设 8 0ｍ× 9 3ｍ开卧式平面定轮钢工作闸门 (闸门自重为 1 87 6ｋＮ)。工作门为“一门一机” ,共计 1 2台 2× 2 5ｔ和 8台 2× 1 6ｔ固定卷扬式启闭机。由于防潮闸 ,不可避免在闸门前后形成了一定厚度的泥沙淤积 ,故而造成闸门开启时启门力增大 ,闸门开启困难(有时启闭机需借助外力如千斤顶等才能开启闸门 ) ,为了研究和确定泥沙淤积对启闭力的影响 ,水利部天津水利水电勘测设计研究院科研所对闸门启闭力进行了现场检测。本次闸门启闭力测试选定在 1 0号孔 (2× 1 6ｔ启闭机 )和 1 8号孔目前,我国大型水闸闸门启闭方式多采用卷扬式,启闭机都是放在工作桥的中问位置,启闭力由大梁传递到闸墩,都得花费部分投资建造出有足够强度的工作桥,大跨度水闸其工作桥造价约占主体工程投资的5％左右。若改变启闭机的位置,便可省去工作桥大粱,缩短闸室长度,减少工程量,节约投资。 这里介绍对卷扬式启闭的一种改进方法。这种启闭装置(见示图)是把启闭机纵向放在一侧的闸墩上,闸墩顶部两侧伸出悬臂,使放置启闭钒处有足够的工作范围。在闸门上端两角设立吊点,两侧门槽上方安置支点,同侧的上下支点、吊点组成滑轮组,钢丝绳环绕2～3周,使启闭机的启闭力放大4～6倍,同时可保证闸门两侧同步启升引言闸门启闭机械日常维修保养的好坏直接关系着闸门运行的安全与使用寿命,每年水闸管理单位都要投入大量人力物力对闸门启闭机械进行定期保养,以确保汛期能安全度汛,遇到突发情况能运行自如。采用传统的养护方法保养后收效甚微,尤其是钢丝绳等油性器具光洁性和亮度维持时间极短,为克服传统方法的不足,提高保养标准更适应现代文明程度需要,我们探索改进了闸门启闭机械的保养技术,通过不断的实践该技术改进后养护效果明显,而且机械设备等光洁度、亮度保持时间长,该方法的使用受到同行们的肯定,并得到了推广和应用。1传统启闭机械维修保养方法1.1加工混合油将一定比例的机油(比例通常是2:1)混合均匀加热,加热到一定温度为(500)时再加入黃油,使固体的黄油液化与其溶化在一起。1.2机械及附属设施清洁用棉纱将柴油涂在滚筒、钢丝绳、大、小齿轮上,待干涸的油污彻底浸透,再用钢刷子打磨,除去表层上的油污,X后用细棉纱仔细擦拭干净,一定顺着钢丝绳的纹路除去钢丝绳缝隙内的.概述在液压启闭翻板闸门设计中 ,闸门启门力的计算是其中较为关键的环节。翻板闸门的结构计算与普通平面闸门相类似 ,有规范可遵循 ,但翻板闸门的启闭力计算则与平面闸门等其它类型的闸门相差较大 ,并且无规范可循。由于液压启闭机翻板闸门近年来发展较快 ,特别是在广东省应用较多 ,如较早建成的增城正果水电站 ,近十年来相继建成的枕头寨坝改闸工程、黄屋水电站、昌山水电站等 ,都采用了液压启闭翻板闸门 ,据业主和运行单位反馈意见 ,以及设计人员现场查看 ,闸门总体上运行良好。但是对于启闭力怎样计算 ,特别是启闭力计算中起关键作用的总水压力对液压启闭翻板闸门支铰的X大阻力矩的计算 ,以便确定启闭机的X大容量。以往仅通过试计算求得 ,到目前为止还没有一个较为简便、准确的计算公式。这里需要说明的是 ,闸门支铰及液压启闭机位置一旦确定 ,则液压启闭机启门力到支铰的力臂也就随之确定 ,不再改变 ,因而找出X大阻力矩 ,附加其他阻力体的阻力矩葛洲坝水利枢纽一期工程包括2号船闸、3号船闸、活动桥、六孔冲沙闸、7台水轮发电机组的二江电站及27孔泄水闸等主要建筑物.其中金属结构工程量约37,000吨,现分述如下。一、船闸 2号和3号船闸的主要闸门特性见表1, 两座船闸的闸门及启闭机布置基本相同,2号船闸金属结构布置参见X6页图2. (一)上闸X事故检修门 2号船阿、3号船闸都在上闸X布置了事故检修门。当船闸发生事故时,由布置在混凝土排架上的桥机自动从门库吊出事故闸门,沿横跨排架上的轨道梁运送到闸孔,动水下落关闭孔口以防止事故扩大.事故处理完毕后,于静水中提取事故闸门返回门库中。 2号船闸桥机轨道梁为双腹板箱形钢梁,梁高4.2米,跨距41米。(3号船闸则为预应力混凝土梁). 为适应低水位通航期间的水位变幅,并减小上部闸门高度,2号船闸事故检修门下面设有一块高3米的叠梁。 2号船闸事故检修门支承跨度为35米,梁高5.2米,由于闻门门底及门后需要通气,采用裕架结构.事故关闭时靠言溪洛渡水电站是金沙江上拟建的巨型水电工程,位于四川省雷波县和云南省永善县接壤的溪洛渡峡谷段,上接白鹤滩水电站尾水,下与向家坝水库相连,坝址距离下游宜宾市河道里程184km,是一座以发电为主,兼有拦沙、防洪和改善下游河道航运条件等综合利用效益的水利水电枢纽工程。该工程大坝为拱坝,X大坝高278m。水库正常蓄水位600m,通过与三峡水库的联合调度,可以对长江中下游防洪起到一定的作用。电站装机容量12600MW。金属结构设备由泄洪系统、引水系统、尾水系统以及施工导流系统等建筑物的闸门(拦污栅)、启闭机、埋件以及各种附件等组成。共有各种闸门(拦污栅)195扇,各类门槽(栅槽)301套,各型启闭机85台,金属结构工程量达57372t。2 金属结构的总体布置2 1 泄洪系统2 1 1 表孔闸门及启闭机表孔共7孔,孔口尺寸为12 5m×14m-13 5m(宽×高—水头,以下同),门型为双主横梁、圆柱铰直支臂弧形闸门据全国X一次水利普查公报显示:截至2011年12月31日,全国共有各类水库98 002座,其中大型水库756座,中型水库3 938座,小型水库93 308座。数量庞大的水库已成为调控我国水资源时空分布、X化水资源配置的X重要工程措施,是江河防洪体系不可替代的重要组成部分和国民经济的重要基础设施。水库由于其所处地域、自然环境及管理等原因,几乎每年都有垮坝事故发生。通过总结多年工作实践经验,对水库金属结构有关常见问题进行了系统梳理,并分析导致安全事故隐患的原因。一、水库金属结构简述1.导输系统库水导输系统,是指水库泄洪、发电、灌溉、供水等输水通道,主要包括布置在泄洪建筑物中的泄洪洞或泄洪涵管、布置在发电建筑物中的承压发电洞或承压发电涵管、布置在输水建筑物中的输水灌溉洞或输水灌溉涵管、布置在供水建筑物中的供水洞或供水涵管等。上述系统常见结构有浆砌石结构、钢筋混凝土结构、树脂结构及钢管结构。2.库水挡泄系统库水挡泄系统,是指控制库水放小型水库塘坝的简易闸门与小型水库放水清淤闸门适用范围: 灌水面积小于四万亩的灌区,即夏季作物与秋季作物均小于二万亩的灌区或明流过水洞的过水能力在。·2一一2秒立米者,均可采用定型的截锥体简易闸门,见设计图。l、过去大型平板闸门的缺点 1、巴盟明流放水洞过水能力很低一般变化在。·2一一2秒立米之间以往在库容较小的水库上有的采用了大型平板闸门,招致闸门的开启度很小,橡皮止水在高速的水流下很快磨损,造成止水失灵,经常漏水,蓄不到设计的水位,减少了设计灌溉面积,群众意见很大。同时大闸门又与小流量的明流放水洞很不适应,不能很好的起到拉沙作用。 2、闸门大相应静水压力大,启闭力也大,因而加大了闸门与启闭机约2万元的造价。 3、由于启闭力大,只能在进水塔的配合下,才易掌握闸门的上下,因而又加大了约5万元迸水塔的造价。 4,由于闸门大,相应输水洞也要加大,抬高了约3万元的造价。2、简易闸门的X点 1、节省材料、加工容易、精密度高、止水严密、造价闸门破坏的原因分析和处理措施解决水工钢闸门振动可以有2种方法:①X化闸门结构;②改善闸门的出流、进流条件。1.1泄水建筑物的总体布置泄水建筑物的总体布置应遵循以下3点原则:①泄水建筑物的总体布置的前提是减少闸门的剧烈运动。由于闸门长期受到水流的作用,在水动力的荷载作用下很容易产生剧烈震动,从而使闸门的材料受到破坏,使闸门的使用功能下降。②总体设置上,应该充分利用水工模型试验,尽量避免下游出口处出现回流、明满流交替水流。其中,采取闸门段下游确保明流,而上游在各种工况条件下确保沿程正压,是比较理想的设置方式。具体的改善措施就是使通气量增加,设置防涡栅,同时采用强度较高的材料等。③X大可能地消除门底和门顶在使用过程中同时泄水的情况。1.2闸门段水力设计闸门的作用是调节水流,因此,会破坏水流的连续性,从而导致水流不平稳。为了避免这种现象,闸门的临水面要尽量采用流线型设计,减少水流对闸门的冲击作用。1.3闸门的结构设计结构设计时应充分了某小型水库建造于上世纪50年代大跃进时期，大坝为黄土筑成，闸门启闭采用手工操作。水库容量5 000万m3，正常蓄水位8 m。大雨造成库水位由3 m升高到7.2 m，水库容量由300万m3增加到4 100万m3，情况十分危机，需要紧急提闸放水。但由于常年失修，提闸过程中闸门的18根螺丝脱落，造成闸门无法提出孔口，需要紧急抢修。1闸门及涵洞情况维修指挥组织人员对设备器材进行水下探摸后,摸清涵洞及闸门基本情况见图1。1-水库;2-大坝;3-升降闸门时用的井;4-涵洞;5-升降闸门图1水库大坝及闸门示意图Fig.1Sketch drawing of dam and gate0为的.8圆井m水锥深,井库体为中大,1总湿3坝.高2井中m部0的,.5分井涵m为口,洞上7直.直表2径m径面,1为干直.5井0径m.9部,为m井分0;底.提为8m直升6,m径闸边;约门缘闸门用有为向里弯折,形成的圆形边缘直径为0.6m。2周围环境及维修设计方案水库位前言闸门止水装置宜设在闸门活动部分,以便维修更换。实践表明,止水布置形式的不同将直接影响门体材料用量、止水效果、启闭力、门槽尺寸、启闭机容量、工程造价等。止水橡皮作为闸门的一种止水材料,与其他止水材料相比,具有弹性好、性能X、运用广等特点。笔者从事闸门设计多年,对平面闸门止水布置与闸门乃至土建相互关系有较深的认识,现仅就单向挡水平面闸门止水橡皮的布置形式进行探讨,供参考。1顶止水布置不同功用闸门对止水布置形式的要求是有区别的。按门体顶部是否露出正常水面,闸门可分为露顶式和潜孔式;按门体挡水状况,闸门又可分为单向挡水和双向挡水。露顶式闸门不设顶止水,这里所说的顶止水针对潜孔式平面闸门而言。潜孔式单向挡水平面闸门一般选用圆头的P型橡皮作为顶止水,布置形式大致有两种,即止水设于门体上游面和下游面。顶止水的布置还应考虑胸墙与闸槽相对位置。设计发现,当胸墙设在闸槽下游侧时,顶止水应考虑下游面布置形式(如图1所示),P型头朝上紧贴胸墙。概述底轴驱动回转启闭式钢闸门是近年来兴起的一种新型钢闸门,除具有常规闸门的挡蓄与调节功能外,还具有对景观视野无遮挡,对生态影响小,能与自然环境融为一体,不碍航不阻流,能双向挡水,可任意调节水位并可形成人工瀑布等特点,被广泛运用于城市防洪、景区水利、落差河流分段蓄水及其它市政建设工程中。与常规的平面定轮门、弧形闸门等相比,底轴驱动回转启闭式钢闸门的止水部位多,止水结构复杂,止水形式特殊,因而止水的效果较难控制。笔者参与多个底轴驱动回转启闭式钢闸门的制造与安装,经对不同止水结构形式及实际投用后止水效果的对比分析发现,一般常规门型止水均为水力被压式止水结构,即:止水橡皮的自由端是靠水压力贴紧在止水基座上,其结构简单、贴合自如、密闭可靠;而底轴驱动回转启闭式钢闸门因其止水部位的运动均为回转运动或扇面运动,故其止水常被设计成预压式,即:用预先给止水施加的压力抵抗水头对止水形成的压力,达到止水部位不漏水的目的。实际效果表明,预压式止水结构引言 由于止水不密封造成泄漏,往往引起止水自身振动.止水振动可能诱发或激励使闸门产生强烈的振动.这类振动可统称为闸门止水振动.美国阿肯色斯河工程的溢流闸门曾因底止水漏水造成振动.在上游面激起驻波〔’〕.在国内八盘峡水电站泄洪底孔闸门由于顶止水射水也引起过振动〔’〕. 止水振动除了会产生噪音之外,如果严重还可能造成自身撕裂和闸门较大变形或过载,甚至影响闸门正常使用,产生严重后果.文献〔3二讨论了闸门底止水自激振动的物理机理.提供了模型试验与原型观测结果.另在文献[4刃中对消除止水振动作了少许一般性的讨论.在国内,近年来主要是在原型观测的基础上做一些分析〔2、5」,对振源一予以分析,肯定了止水振动是主要振源. 目前,对于振动的内在机理仅仅是刚刚开始探索.X先在模型中如何同时满足水流重力相似,结构物弹性相似和流固二体容重相似是比较困难的.其次止水在原型上已很小,在模型上如何模拟.另外,止水振动的发生还有随机性的特点,这些都是十分复闸门止水橡皮是作为水利工程中封堵引水洞孔口周边与闸门之间缝隙的元件，其性能的好坏，直接关系到闸门能否正常运行，不良的止水不仅浪费大量的水源，而且也引起闸门的有害振动和气蚀，因此对止水橡皮应经过多方面试验研究为工程建设提供设计参考依据。本文对止水橡皮进行粘弹性能研究。闸门止水橡皮作为一种粘弹性材料在短期荷载作用下，能承受很大的变形，表现出弹性性质，而在长期荷载作用下，其应用、应变会随时间发生变化，表现出粘性性质。蠕变是指材料在固定应力作用下，其应变随时间而增加的现象。闸门止水承载时间较长，在长期荷载作用下，应变将会发生多大的变化是设计者确定设计参数时极为关心的问题。１试验装置和试验方法试验用三种橡皮试件，编号分别为００２Ｃ、００５Ｂ、００５Ｃ，其断面形状如图１，Ｃ型截面高度Ｈ＝８４ｍｍ，Ｂ型截面高度Ｈ＝８０ｍｍ，试件长度Ｌ取１５０ｍｍ，安装于自行设计的蠕变试验装置上。变形量由两个百分表测出，计算中取二者的平均值，三种试件在头部接触概述闸门在运行过程中,常由于动水的作用而引发强烈的振动,严重时甚至会引起闸门动力失稳,以致于发生重大事故.为了防止动力失稳事故的发生,人们常常会事先通过物理模型试验或数值计算来分析闸门设计结构的动力特性.通过原型观测和模型试验可以发现,止水的紧缩程度对闸门的动力特性的影响非常明显.然而,无论是物理模型试验还是数值计算,往往由于无法对止水进行X模拟,而在一定程度上影响了对闸门动力特性分析的X度.本文以巴基斯坦汗华水电站为例,通过完全水弹性相似的物理模型试验与有限元分析,研究了止水对闸门自振特性的影响.1.1闸门振动特性研究方法及现状闸门振动是一种特殊的水力学问题.长期以来,已有不少学者对此进行了探索和研究.近年来,由于计算机技术的迅速发展,有限元分析理论的逐渐成熟,以及各种大型的结构计算软件相继产生,如An-sys、Adina等,人们越来越多地借助这些软件,建立空间有限元模型,用计算机对振动问题进行分析.然而,闸门流激耦合振黄河小浪底水利枢纽设有孔板洞、排沙洞、发电洞、明流洞及灌溉洞共计１６条输水隧洞。根据黄河多泥沙的特点，在各洞均依次设置了检修闸门、事故闸门和工作闸门。事故闸门设在各洞进口的进水塔内，闸门型式为平板定轮门。其任务是当工作闸门及隧洞出现事故时，可以在X高蓄水位条件下动水关门；当隧洞停泄或正常检修时，可以在静水中关门挡水拦沙。小浪底工程事故闸门共计２３扇，设计水头为５０～１００ｍ，其中１２扇设计水头为１００ｍ。对于高水头的闸门来说，其止水型式和止水效果的好坏已成为高压闸门的关键。止水的失效不单意味着漏水，而且可能形成缝隙流，从而引起挟气蚀和激发闸门结构振动，危及工程安全。为此，我们先后走访了一些科研及设计单位，收集到国内外一些清水河上高压闸门止水的运行资料，并委托中国水利水电科学研究院（以下简称水科院）就止水的断面型式及材质进行了专题研究。针对小浪底工程水头高、含沙量大的特点，对事故闸门止水问题进行了一系列的研究和比较。引言在水利工程建设中设备安装工程取费的概预算定额已形成了一套完整体系，基本上做到有章可循。我省大中型灌区的改造工程，所用的设备一般均为中小型，概预算定额中设备安装的部分子目对灌区改造工程编制概算不相适应。１９９３年水利部以水建６３号文颁发了委托黑龙江省水利厅组织编制的《中小型水利水电设备安装预算定额》补充了８７部颁《设备安装预算定额》对中小型水利工程造价的管理标准。定额编定对X地控制水利工程建设的投资起到了积极的作用，但从预算子目划分上还有不合理的部分，有必要商榷订正，更加X地控制工程投资。２螺杆启闭机的安装费用《中小型设备安装工程预算定额》螺杆启闭安装一节中预算子目的划分是以设备自重为子目的分X单位，X小为０．５t，即螺杆启闭自重小于０．５t的均执行此子目进行安装费用计算，目前灌区改造工程中渠系建筑物螺杆启闭机选用一般为启闭为２t～８t，由于中小型螺杆启闭机技术改造后自重越来越轻，机壳、齿盘向一体化发展，安装亦方便、快捷—轴套;2—左轴承;3—圆锥齿轮轴;4—右轴承;5—圆锥齿轮;6—变速箱;7—防盗罩;8—机架;9—丝杆;10—螺栓;11—防护套;12—螺母轴;13—固定销;14—启闭机闸门;15—启闭机的基础;16—螺栓.图1新型防盗启闭机在使用时的结构示意图新型防盗启闭机在不使用时则将螺栓松开,可将轴套连同圆锥齿轮轴一起取下,然后将防尘罩安水利是农业的命脉[1].随着宁夏水资源的进一步短缺,合理利用并X提高灌溉水利用系数已成为农业灌溉的主要发展方向.但是,在渠系灌溉中,私自偷开斗口,盗窃灌溉水甚至直接将水渠上的启闭机拆卸下来当废铁卖掉,以补自己经济不足的现象非常普遍[2],这给水管单位的日常运行与维护带来了巨大的不便.因此,研制并推广运用更为X的防盗水用启闭机就成为水管部门的当务之急,笔者就此问题进行探讨.1新型防盗水用启闭机的研究方向水用启闭机是水管单位管理干渠运行、执行水量调配,乃至进行水量测量的基本设施器具[3].多年来,宁夏.机闭杆轴杆门耳管启螺铰门拍吊短弯直、曰日口八甲 南京市江河汗堤旋小塑水库放水涵洞,多为浴孔式钢筋i昆凝土平面}即」,采用螺杆式启闭机。闸门用混凝土与i昆凝土、磨石子与磨石子、卜水,由于手工制作平整光洁精度差,容易漏水。螺杆式启闭书比作时螺杆需要转动平轮,螺杆力为尸:(kg),平轮一汽径为D(cm)时,会产生转动力距为尸ZD(kg·cm),尸也称为力偶矩,此力偶矩通过螺杆的螺纹倾斜面,使螺杆将扭转力传递至闸门上。当门门计卜宽度为b(cm),且不计摩擦损失时,贝山朔刁两f9llJ因受力偶矩作用会产生力士F=尸:D/b(kg)o设N为闸门l泊勺水压力(kg),拜为闸门与门槽的摩擦系数,贝lJ闸门门叶一侧摩擦力尸=召(N/2十F)(kg),另一侧尸’二月(N/2一F)(kg),所以闸门启闭时两侧摩拣力不相等,其合力不在门叶竖向中心。而螺杆启闭力通过门叶竖向中心,因螺杆的作开敞式水闸采用上卧式闸门具有降低工作桥高度、减少工程量、提高工程抗震能力等X点.但是,这种闸门需配用双吊点卷扬式启闭机,而这种启闭机体积大、价格高,同时钢丝绳长期浸于水中锈蚀快、使用期短,使它在小型涵闸中难以推广.为此,笔者1991年在设计滨海县淤黄河节制闸时,选用了Zxl0OkN双吊点螺杆式启闭机,配套用于向上游翻转的上卧式平面闸门,门槽下游侧布置曲线轨道以调整吊点,确保吊点铅直线升降;同时在吊点设计中选择了一个合理的初始角吻,保证闸门安全平稳地升降(图1)。现将该项设计介绍如下: 二、闸门槽上游侧轨道尺寸的选定 闸门槽上游侧轨道的形状,下部产是铅直线段,上部为斜坡段,中间为圆弧段。 1、圆弧段起弯点(C点)位置的选定 为确保闸门向上游翻转,当上滚轮中心到达起弯点高度位置时,它必须压在起弯点,即闸门在各种荷载作用下,起弯点处的轨道反问题的提出以往我国生产的螺杆式启闭机螺杆裸露空中 ,不能防止沙尘、雨水侵入 ,年久螺杆的梯形齿被沙尘淤积锈蚀 ,使得启闭机无法正常工作 ,造成较大的经济损失 ;随着水资源的短缺 ,砸烂启闭机盗走机头 ,私自盗水现象时有发生 ,使得水利管理部门非常被动。可是到目前为止还没有一种令人满意的防沙尘、防盗窃、防盗水即“三防”型螺杆式启闭机。经过几年时间的调研 ,研制出一种新型螺杆式启闭机。该机设计指导思想 :“三防”性可能靠、工艺简单、经济实用、便于推广。2 结 构机头嘴部用螺纹堵头封堵 ,五齿花键轴与小锥轮平键联接 ;大锥轮与螺杆靠锥销联接 ,螺杆与吊杆上端螺纹旋合 ,吊杆下端与闸门吊耳铰接 ,吊杆外圆与护管下端内孔滑动密封配合 ,护管上端法兰与机头底盘用螺钉固定 ;启闭机安装调整后言螺杆式启闭机以其结构简单、安装简便、价格便宜等X点 ,被广泛应用于灌区各X渠道上的涵闸及引水枢纽工程的闸门启闭。但目前厂家生产的各类螺杆启闭机均无X的顶闸事故保护措施 ,即使在手电两用启闭机上安装了限位开关 ,也只能起限位作用 ,对本文探讨的顶闸事故无防范作用 ,故在启闭机运行过程中稍有不慎将会发生压弯螺杆、顶碎启闭机端盖 ,顶断启闭机梁使钢筋混凝土梁上缘开裂破坏 ,严重的会发生启闭机台 (梁 )位移、旋转、倾复 ,甚至造成人员伤亡 ,电动启闭机还会引起电动机过载而烧毁电机。上述事故严重影响工程的安全运用、威胁着操作人员的人身安全。笔者仅对淠史杭灌区舒庐干渠和杭淠干渠上使用 5ｔ以上螺杆启闭机的 9座水闸进行调查 ,有 6座闸上的启闭机在使用过程中先后发生过顶闸事故 (见表 1) ,足以说明螺杆启闭机容易引发顶闸事故 ,应采取措施加以防范。1 顶闸事故发生的原因1.1 人为因素引发的顶闸事故操作人员工作马虎?水利水电工程钢闸门设计时,为了同时满足启门力和闭门力的要求,小型潜孔式闸门常采用螺杆式启闭机。但是,运行中不时有螺杆整体失稳的事故发生,对X和人民财产造成损失。利用启闭机加载闭门的螺杆式启闭机的螺杆,在闭门时属轴心受压构件,两端铰接。由于其长细比大,整体稳定系数小,极易整体失稳,因而在设计选用启闭机时,必须认真计算其螺杆的整体稳定性,设置适当的侧向支撑导向装置。《水利水电工程钢闸门设计规范》没有列出螺杆稳定计算公式,只在其《条文说明》中要求参照《钢结构设计规范》计算。然而,上列两规范分别采用容许应力法和极限应力法进行设计,且二者均无45钢的设计强度值,螺杆稳定计算会遇到一些困难。笔者经过研究,总结出如下两种计算方法。1 临界应力法通过求解曲线平衡微分方程可得X的欧拉公式:Ｎｋ=π2ＥＩ/ｌ2Ｎｋ—欧拉临界力,Ｎ;Ｅ—材料弹性模量,钢材为2.06×105ＭＰａ;ｌ—螺杆的稳定计算长度(即侧向支撑间距),ｍｍ;Ｉ—螺杆的截面惯性由于螺杆式启闭机结构简单、制造容易、价格低廉,故在水利涵闸工程中使用得相当普遍。但改进之前的螺杆式启闭机有如下的主要缺点: 1.螺杆高耸于工作桥的上空,容易弯曲和遭受雷击. 2.在阿门起升高度X过2米时,电动螺杆式启闭机的螺杆(如不设置导轨)自由端容易发生颤抖. 3.如果在启闭机平台上建造机房,则屋顶需开一天窗.以便让螺杆升起时伸出屋外‘ 今螺杆暴露在较高的空中,不易防护,涂油处容易粘住灰沙,因而加剧螺杆与承重螺母的磨损. 为克服上述缺点,我们于拍65年设计了一种t’15吨旋转螺杆式启闭机少一场安装在淮阴地区金湖县淮河入江水道上的一座单孔JVJ—小桥闸上(见照片),到现在该机使用情况尚好,兹简介于卞.处是:将吊门螺杆的上端用键嵌固在启闭机的大伞齿轮中(见图1).螺杆的下端为有螺纹的自由端,伸入于承重螺母之中;承重螺母装固在一根钢管顶部,钢管从闸「门顶横梁一直贵穿至门底,并与闸门联成一整体(见图2)‘当闸门开起时,螺杆在原位旋转闸门形式:双主梁潜水式平面滑动钢闸门孔口尺寸:(宽×高)1.5×1.5米;闸门尺寸:(宽×高)1.7×1.6米;平均设计水头:12.0米(下涵管),6.5(上涵管),3.35(沙毛坑涵管);平均校核水头:13.0米(下涵管),7.5(上涵管),4.35(沙毛坑涵管);钢结构主材料:A3钢;止水材料:不锈钢。2闸门结构形式及布置闸门的荷载跨度为两侧止水的间距:1.60米,闸门计算跨度:1.60米,为方便于制造和维护,主梁采用型梁。总水压力:平均水压力强度:3主梁的布置及梁格的布置和型式(图1,表1、2)4面板厚度验算考虑2mm的腐蚀,选取12mm厚合乎要求。5主梁验算仅对下主梁进行验算,,,选取3能满足强度要求。,故刚度也能满足要求。6闸门启闭力及吊座计算6.1闭门力计算摩擦阻力安全系数,取计算闭门力用的闸门自重修正系数闸门在启闭过程中或局部开启的情况下工作时,水处于流动状态而产生动水压力作用在闸门上。因影响动水压力的因素较多,而且动水压力的作用机理尚不完全清楚,要定量计算比较困难。目前,在进行弧形闸门启闭力的计算时,对于水头不高且不经常局部开启的弧门,一般只是近似采用静水压力的计算结果来代替动水压力的作用。对于需要动水中启闭的高水头弧形闸门,考虑到启闭过程中水流条件的复杂性,作用在闸门上的动水压力一般通过模型试验的方法获得,但通过模型试验测得作用在闸门上的动水压力所需的代价较大,因此采用数值计算的方法得到作用在闸门上的水压力,进而求解出在动水压力作用下弧形闸门的启闭力是很有必要的。目前,模拟自由水面的常用方法主要有高度函数法(HOF)、标记网格法(MAC)[1]和体积率法(VOF)[2]。HOF法计算简单,但水深须是单指函数,水面线不能重叠;MAC法将欧拉法和拉格朗日法有机结合起来,采用跟踪液体质点运动的方法,能X模拟出自由水面水流流态的变概述澄碧河水库溢洪道位于大坝右岸西北约7 km的山坳内，为开敞式实用堰，属IX建筑物。溢洪道于1966年完成土建工程施工，1970年完成闸门及启闭机安装，堰顶高程176.oon、，设有4孔12 m x 9.3m(宽x高)的弧形钢闸门，设计水头gm，由4台固定式2 x 50t油压卷扬式启闭机控制，堰下游设有三X消力池，设计泄洪流量为3 210 mVs。由于溢洪道闸门控制系统部分设备陈旧老化已X过使用年限，2007年l月，澄碧河水库管理局委托武汉立方科技有限公司和榆次液压有限公司武汉分公司对相应控制部分进行改造，在对原有的液压系统和配电进行改造的同时，新建闸门自动监控系统。2007年6月巧日完成液压系统和控制系统设备的安装和调试，并通过了控制系统分部工程的验收。为了在汛前对改造后的启闭设备进行理论启闭力检测，根据《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》(DuT 835一2003)要求和《闸门与启闭设备》之露顶式弧形闸门启闭力计算公式船闸输水阀门是控制船闸运行X重要的设备之一,常年在非恒定流作用下频繁启闭,其工作环境恶劣,条件复杂。对船闸输水阀门的研究,一个关键问题是阀门的空化特性及预防和改善措施,另一个重要问题则是阀门的启闭力及其脉动幅值。前者关系到输水阀门能否正常运行,而后者不仅关系到阀门启闭机的容量和门体结构,而且涉及阀门运行的可靠性和灵活性。在大量分析研究前人有关船闸主要门型—反向弧形门启闭力(净动水启闭力)试验成果的基础上,建立了大比尺的输水阀门物理模型(依托银盘船闸),通过恒定流和非恒定流试验,对作用在阀门上的水流结构形态进行了详细的观察和分析,认为阀门的净动水启闭力构成可以分为两大部分,即廊道水流对门体的作用力和门井下降或上升水流的作用力,并通过理论分析得到了由这两部分作用力构成的净动水启闭力计算公式,与试验结果吻合较好,同时还对影响阀门净动水启闭力的各种因素及其变化规律进行了进一步探讨,并指出了需深入研究的方向。研究选取的反向弧形阀门是高水头前言 通径越大的阀门,例如高压截止阀、楔式闸阀、井口阀等阀门启闭力矩过大,一直是影响阀门性能的主要参数。为此,如何降低阀门启闭力矩,就成为各阀门生产厂家都需要着重解决的问题。如改进密封盘根与阀杆接触面的密封角度及改变密封盘根材料,以及在阀杆与手轮连接处增加撞击轮装置等,但是根据实际使用情况来看,启闭力矩变化不很明显,效果不很好。如增加一组差动装置,通过差动活塞控制阀门各内腔的压差,从而带动闸板向上或向下运动,虽然效果好,但是加工难度大,对零件加工精度要求高,不易于加工,并且成本增加。 通过对阀门结构上进行反复研究,我们将阀杆由原来的单阀杆变为双阀杆,在生产实践中证明效果很好,既省工省时又能使加工工序简单,使阀门更具可操作性。2结构及对比分析2.1两种结构2.1.1单阀杆结构图 阀杆螺母 单阀杆结构是由阀杆、密封压套、阀杆螺母、压盖及密封盘根组成。工作原理是:阀杆螺母旋转,带动阀杆上下运动。密封盘根通过密封压套压紧,使其包紧阀杆水工钢闸门 (以后简称闸门 )是水工建筑物的重要组成部分 ,它可以根据需要封闭建筑物的孔口 ,也可局部开启孔口。在水工建筑物中 ,闸门的种类繁多 ,其选型直接关系到相关建筑物的布置和工程量 ,进而影响到工程的投资和施工进度 ,所以选择合理的闸门型式 ,不仅可以节约大量的资金 ,还会取得安全可靠、操作灵活、维修方便等方面的效果。考虑到闸门型式的多样性 ,针对不同的水工建筑物选择合适的闸门是一个相当细致复杂的工作 ,虽然现行的规范和设计守则[1、2 ] 提供了各种选型要求 ,但是由于涉及的因素比较多 ,给这项工作带来一定的困难 ,同时在实际操作中 ,设计人员往往凭借经验或借鉴过去已有的工程实例来选取门型 ,这种方式不能给出一个定量的指标来说明X佳方案较其他方案的X势所在 ,从而可能导致所选出的门型不是XX。本文在现有选型要求的基础上 ,将层次分析法应用到闸门选型中 ,克服了当前选型工作中定性因素较多、多重目标的困难 ,为闸门选型提供水工钢闸门长期接触各种侵蚀性介质,发生化学反应,并受生物、机械因素影响,腐蚀严重,结构强度消弱,使用寿命缩短。因此,需对水工钢闸门进行经济X的防护。 一、涂料选择 钢闸门受海水、淡水、污水和季节性来水的侵蚀。因此,使用的防护涂料种类较多。 二、钢闸门表面处理 防腐要求高的钢闸门应喷砂处理,一般可用手工、机械与化学反应联合除锈。实践证明空气压力441-598千帕、喷距15一so厘米、喷射角45一80度的喷砂处理,较人工处理延长保护周期近1倍。但喷砂处理闸门损耗大,试验表明,厚1厘米的普通碳素钢板,在598千帕空气压力的喷枪冲击下,n分钟钢板被击穿;在一处停留6一7秒,损耗量相当于一年的腐蚀量。因此喷砂处理时必须严格掌握施工工艺。钢闸门表面处理后,应尽快涂漆,以防止结构面二次生锈或污染。经喷砂或人工、机械、化学{l::蒸〕l羹11簿蒸 仪)刷涂施工应先检查涂料品种、型号、规格和贮存期限,要符合施工技术要求。刷涂前将涂米般拌均匀问题的提出水工钢闸门是水电站、水库、水闸、船闸等水工建筑物的重要组成部分,是大中型水利水电工程常有的设施,与水利水电工程运行的安全和检修是否方便关系极大。而水封装置又是水工钢闸门的一个重要组成部分,是保证钢闸门密闭封水、正常运行的重要部件。闸门的运行效果往往取决于水封装置的止水效果,如果设计上工艺细节考虑不周,或制造与安装所造成的偏差过大,均可能造成闸门严重的漏水,从而影响水工建筑物的正常运行;或造成水头和水量的损失,进而减少电能和灌溉面积;还可能影响维修工作的进行或使维修工作条件恶劣,拖延维修期限。更为重要的是,水封装置的失效造成的大量的漏水往往会引起缝隙气穴,导致门槽埋设件的气蚀破坏;还会引起闸门的振动,使在低温下运行的闸门与门槽冰冻在一起。因此为了闸门的正常运行和建筑物的安全,要求闸门要具有可靠的水封装置,水封装置在闸门设计中至关重要。2对水封装置的要求水封装置的作用就是在闸门关闭时或动水启闭过程中阻止闸门与闸孔周界的漏在中、小型水利枢纽及水电站金属结构闸门中,平面钢闸门运用较为广泛,工程布置多在水库的输水洞、渠道及水电站进水口、尾水渠,具有设备结构简单,制造、安装容易,维修方便,综合造价低,运行安全可靠等X点。但在运行中常出现以下问题:(1)止水密封不严,造成严重漏水;(2)门体锈蚀严重,不能正常使用;(3)启闭不灵活。为确保平面钢闸门的工程质量和运行安全,针对上述问题,需在其设计、施工及维护等方面提出更高的要求。一、水工钢闸门存在的问题水工钢闸门是水工建筑物中的关键性设备之一,不但要安全可靠,而且要运行管理方便,同时要求布局和结构上经济合理。但在实现这一目的时,往往在水工结构和钢闸门、启闭机之间,以及在钢闸门、启闭机本身选型和布置等方面都有矛盾存在。如在规划闸门的设置部位、结构形式、孔口尺寸以及工作水头等方面,两者之间就会出现矛盾。一般反映在中小型工程上的矛盾还不算大,对于中型以上的工程,矛盾就会显得较为突出。特别是大江大河的高坝水库工程水工钢闸门是水利水电大坝、船闸、水闸、水运交通闸等构筑物的重要组成部分。由于水工钢闸门长期处在水位变动区,容易产生锈蚀现象。调查表明:目前国内水工钢闸门普遍存在较严重锈蚀现象,虽经过除锈喷漆等保养处理后可适当延长钢闸门使用寿命,但20世纪80年代前修建的钢闸门,年代已久,普遍锈蚀严重。如古田1X表孔弧门,底梁前缘连接部位和底梁、下主横梁前翼缘等部位腐蚀坑X大深度达5～6mm;梅山泄洪洞进、出口闸门防锈处理后不到4a,又有大面积腐蚀坑,坑深一般4～5mm,X严重处坑深8～10mm;流溪河泄洪洞闸门,主横梁腹板腐蚀坑X大深度约6mm,X大直径30mm;上犹江溢洪道表孔工作门和检修门,面板70%～75%面积有明显腐蚀坑,平均坑深1～1.5mm,局部1.5～2mm,检修门腐蚀坑密集,腐蚀面积达90%,平均坑深2.2mm,局部3mm。这些现象严重影响了水工钢闸门的正常使用。因此,如何对既有水工钢闸门进行合理鉴定,并估算其剩余寿命和可靠性设计系统平台支持水工钢闸门设计系统搭建平台是基于CATIA V5三维设计软件,使用软件的知识工程和规则管理功能,建立丰富的部件单元库文件,丰富设计系统的模块化设计工具,并通过信息传输接口链接MATHCAD工程计算软件及Excel数据表格,实现水工钢闸门设计生命周期的全过程可视化生产与标准化管理。利用该系统平台,可将设计工程师从繁琐的知识重用与工程图手动绘制工作中解放出来,使其工作重心转往结构X化与创新。水工钢闸门设计系统模块组成如图1所示。图1水工钢闸门设计系统模块组成CATIA V5是达索公司旗下的一款三维参数化设计软件,广泛应用在航空航天器材设计、汽车制造、机械CAD、机械CAM等X域[1]。对于水工钢闸门的板梁结构、机械零部件设计等,使用CATIA能快速生成闸门结构件与装配关系,进而投影剖视、统计工程量、输出设计二维蓝图。如果想在CATIA V5上全过程完成水工钢闸门的设计,还需要添加水工钢闸门的计算模块。在水利工程中用于排水灌溉、控制污水、阻挡潮水或输水渠穿河倒虹中泄水的平面闸门等,往往需要阻挡上、下游两个方向的流水,因此需要闸门具有双向止水功能。常用的平面钢闸门分露顶式和潜没式两大类.两类都有定轮式和滑块式支承型式之分,不同的双向止水构造型式,适用于不同的闸门。目前。水利工程中广泛使用的止水材料是既有弹性又具有足够强度的橡胶水封。为了便于维修更换。绝大多数情况下止水装置装没在闸门门叶上。以下所述.亦属此类。1在闸门跨间上、下游分别设一道I。型水封这种结构的水封,挡水功能明确。闸门支承结构不浸于水中.不会因部件锈蚀而增大摩阻力和启『才J力。止水装置在闸门上、下游结构布置可均称。也亓丁根据挡水水头设置水封高度,布置比较灵活。门槽为常规设计,止水座板一般没在门槽外的侧轨上,底止水布置较其它类型的复杂,底埋件布线沿水流方向较长。I。型水封不宦作闸门顶止水.因此.本结构适用于露顶闸门.阻挡海水、污水等对金属腐蚀较严重的水质中.保护闸门的引黄灌溉工程、调水工程中的闸门大多采用平面钢闸门的形式,使用过程中闸门漏水的问题给工程运行带来了诸多不便。结合工作实践,对平面钢闸门漏水的处理方法作一研究,与同行商榷。1止水和埋件种类平面钢闸门止水大多采用定型橡皮材料,一般安装在闸门门叶上,便于维修更换。按装设的部位不同,可分为顶止水、侧止水、底止水和节间止水4种。止水按受水压力作用方向的不同,分为正向止水和反向止分水。顶止水、侧止水常用P形橡皮,底止水一般用条形橡皮。平面钢闸门的埋件一般包括:主轨、侧轨、反轨、止水座、底槛、门楣、护角、护面等。2检查方法平面钢闸门止水效果不好时,一是检查止水橡皮是否老化变形,二是检查埋固构件位置是否准确。2·1止水橡皮检查需在闸室无水状态下,采用直观法检查止水橡皮,包括接头处是否开裂,闭门状态下顶止水是否发生了翻卷,止水装置中的垫板或压板是否发生了变形。也可采用透光法检查止水橡皮与埋固构件是否贴紧,就是利用手电筒在止水橡皮的一侧照射,另一侧观平面钢闸门是水工建筑物中X常采用的一种闸门,通常每孔设计一扇;在洪水位较高而常水位又较低组合时亦设计成上、下扉门,正常情况用下扉门启闭,上扉门仅汛期高水位时运用。 上世纪60、70年代,由于当时片面追求降低造价,在一些水工建筑物的平面钢闸门设计中,遇到挡水水位较高且门较高时,为减小端柱断面及门槽尺寸,就在门侧端柱上布置多个(3个以上)滚轮直接支承闸门。由于施工中不可能保证门槽轨道X垂直和平整,亦不可能保证闸门端柱X平直。当闸门设计成每侧端柱由3只以上的主滚轮直接支承时(不包括主滚轮使用小车及铰间接支承在端柱上的情况),在闸门启闭主滚轮滚动过程中,就不可能保证每只主滚轮都同时受力,从而使得个别主滚轮X载X强导致严重磨损甚至毁坏,从而影响闸门端柱的受力状况,使端柱的内力及变形均增大;主滚轮的磨损和端柱的变形又大大增加了闸门的启闭门力,使得启闭机长时间X负荷运行从而导致机件及钢丝绳的过度磨损甚至断裂,以致严重影响整个闸门的在中、小型水利枢纽及水电站金属结构闸门中,平面钢闸门运用较为广泛,工程布置多在水库的输水洞、渠道及水电站进水口、尾水渠,具有设备结构简单,制造、安装容易,维修方便,综合造价低,运行安全可靠等X点。但在运行中常出现以下问题:(1)止水密封不严,造成严重漏水;(2)门体锈蚀严重,不能正常使用;(3)启闭不灵活。为确保平面钢闸门的工程质量和运行安全,针对上述问题,需在其设计、施工及维护等方面提出更高的要求,现介绍如下。1合理化设计1·1拦污栅设计。拦污栅设计必须对河流中所挟带的杂物性质、数量及其清理方法等进行全面考虑。当杂物较多而淤砂高程又较高时,宜将拦污栅底槛抬高,使泥砂和杂物堆集于进水口前的低处,避免杂物进入下游;在某些杂物较多而又不便于设置机械清理的深式或浅式进水口,可设置两道拦污栅,以便于轮换提出水面清除杂物。另外,在拦污栅设计布置时,应尽量采用70?~75?倾斜放置,使栅面扩大,过栅流速减少,有利于杂物、泥砂沉积,也方便清污概述晋江下游防洪岸线整治一期工程包括新堤、原堤两部分。聚宝街旱闸属北岸原堤部分,位于菜州石堤建堤段桩号富改0+318·01~0+330·81处(泉州大桥下游侧),设旱闸门一扇。闸门孔口尺寸10·0m×4·80 m,无水启闭。设计洪水位8·06m,门顶高程10·08m,底槛高程5·26m。2闸门型式选定由于闸门型式的选定直接影响工程布置和投资,为使之经济合理,进行以下方案比选:(1)横拉式平面钢闸门。晋江下游防洪岸线整治一期工程中,其它旱闸均采用横拉式平面钢闸门,国内其它防洪工程的旱闸也大多采用此类门型。横拉闸门沿水平方向移动,支承部分置于边柱上,行走靠电动葫芦,平时存放于门库中。其X点是可封闭相当大面积的孔口,门叶刚度大,缺点是需要较大的门库。由于聚宝街旱闸外为泉州江滨路单行道,路面较窄,如采用横拉式闸门,其门库位置将影响行车,故不宜采用。(2)直升平面钢闸门。直升平面钢闸门结构简单,易于制造和安装,故运用广泛。平面钢闸门是应用X早、X广泛的闸门型式之一。因其结构简单、制造、安装、维修方便,有互换性等X点,被广泛用于水利水电工程的泄水系统、引水发电系统、灌溉系统和航运系统等。平面钢闸门是水工建筑物中的重要组成部分,它的安全和适用,在很大程度上影响着整个水工建筑物的运行效果。闸门如果破坏将会造成十分严重的后果,闸门的事故可使整扇闸门破坏,不仅影响工程的使用,甚至威胁到建筑物的安全,而且在闸门破坏后水库泄流失控,突然增加的泄流量会危及下游的安全[1-5]。平面钢闸门是要依靠启闭设备才能在闸孔中运行,而启闭力的计算为启闭设备的选型提供依据。本文对中小型平面钢闸门启闭力计算问题做些初步的研究,能对中小型平面钢闸门的设计有一定的借鉴意义。1平面钢闸门启闭力计算公式平面钢闸门启闭力计算包括启门力Fw计算和闭门力FQ计算。启闭力计算时要考虑门重、支承的摩擦阻力、止水摩擦阻力、门底的上托力、下吸力、门顶的水柱重或加重块。在设计中要比较准确地计算这些荷载概述水口三X船闸是水口电站枢纽工程主要建筑物之一，位于右岸，与毗邻的升船机一道承担水口工程建成后的闽江永久通航任务。采用2 X 500X一线三X船闸和2 x 500吨X垂直升船机，m3远景年货运量400万吨和竹木运量200、250万立米/年的规模。船队型式为一顶两驳顶推船队，船队吨位2 x SO0t，标准船队的尺度为109 mX10.smXI.6m(长x宽x吃水深)，相应闸室X尺度为135 m x 12 mX3m(长X宽x槛上水深)。水口船闸上，下游设计水位差57.36m，共分三X，单XX大水头为41.7m，各X水头为，一闸充水为25.87m，二闸充水为41.74m，三闸充水为31.49m，三闸泄水为巧.62m’布置有上，下游引航道，三X船闸全长1198m。水口三X船闸的工作闸门，是采用液压启闭机启闭，各X通航工作闸门液压启闭机均为双缸、双吊点结构，其中二、二、三闸X下沉式工作闸门液压启闭机的液压缸为垂直布置汉江兴隆水利枢纽船闸位于汉江下游湖北省潜江、天门市境内,上距丹江口枢纽378.3 km,下距河口273.7 km,兴隆船闸航道等X为IIIX,主体段由上闸X、闸室、下闸X下游消能段组成,总长268 m,闸室平面X尺寸为180 m×23 m×3.5 m(长×宽×X小槛上水深)。汉江兴隆水利枢纽工程船闸电控系统由2套上位操作员站、上闸X左现地子站、上闸X右现地子站、下闸X左现地子站、下闸X右现地子站组成。上位操作员站主要设备为2台工作站,其他4个子站以Quantum PLC为核心。该电控系统采用开放式、分层分布式网络结构,上位操作员站与上闸X左现地子站、下闸X左现地子站之间通过10 以太网,上闸X左现地子站与上闸X右现地子站间通过热备光纤及同轴电缆相联,下闸X左现地子站与下闸X右现地子站间通过热备光纤及同轴电缆相联。各闸X现地子站主PLC与从站PLC之间为RS485协议进行通讯,该系统总体运行可靠、稳定蚌埠闸老船闸除险加固工程于2013-08月至2014-04月完成,主要加固内容为闸室底板拆除重建、侧墙加固、上闸X启闭机房拆除重建、人字门、输水洞门及各自启闭机更换等。其中闸室底板拆除重建、侧墙下部加固等均受闸室内水位影响,需排干闸室内积水干地进行施工,而船闸自1962年基本建成运行至今的50多年里,从未将闸室抽干过,X低时为检修水位14.8m,仍有约5.6m的水深。闸基下卧细砂层,承压水头高,排干闸室风险较大,必须做好闸室的降水工作。1场地条件现状闸室底板顶高程9.20m,顺水流向长195m,宽15.4m,紧临上闸X15.0m长底板为浆砌条石结构,厚0.6m,接下来顺水流方向是长15.0m的浆砌块石底板,厚0.5,后面是长145.0m的干砌块石底板,紧临下闸X又是一段长20.0m的浆砌块石底板,厚0.5m。块石底板以下为厚1.5m~2.0m的人工回填粘土,层底高程6.80m。闸室两侧墙为浆砌石结构,岸墙间沉降缝缝面勾缝砂浆老化政工工作对京杭运河船闸管理所发展的重要性在京杭运河船闸管理所的发展过程中,政工工作是主要的工作环节,主要担负着为工作人员进行思想政治教育,为其及时传达X的方针政策等任务,该项工作对于整个单位乃至X建设都是必不可少的。作为一项文化软实力,政工工作对京杭运河船闸管理所的发展具有非常重要的作用。具体来说,主要表现在以下几个方面。X一,有利于提高京杭运河船闸管理所工作人员的工作效率。受经济效益影响,当前京杭运河船闸管理所一些员工的薪酬或多或少收到影响,这大大影响了工作人员的工作积极性,严重降低了单位工作人员的工作积极性和主动性,对单位创新能力的提高造成了不良影响。为提高工作人员工作效率,需要政工人员加强对员工进行思想教育,帮助员工克服短期困难,提高思想觉悟,进而增强工作人员的主观能动性。X二,有利于提高京杭运河船闸管理所的内部管理水平。单位要想实现高效运行就必须确保员工把自己的个人发展与企业的整体目标相关联,将企业的长远发展目标.江苏省水运资源发达,内河航道网密布,同时为平衡东西南北水位差,打通水路通道,全省干支线航道设有47座交通船闸,极大地拓展了水路运输,丰富了综合运输体系,为服务地方经济发展做出了贡献。如何充分提高船舶过闸效率,减少船民过闸等待时间,提升服务水平是航道人需要研究的问题。本文以开放式对口船闸连云港善后河枢纽船闸为例,开展调度模型分析与研究。1概述针对船闸调度研究,国内外学者已经有了一定研究成果。丰玮、吴凤平、张玉韬[1]等以泰州船闸为例,基于0-1规划建立闸室船舶组合X化动态模型,进行X化调度;吴凤平、刘军[2]通过理论分析封闭式对口船闸的概念和特点,设计了一个可行性高、适用性强的封闭式二X对口船闸运行调度系统;徐斌、潘闻闻、刘军[3]等以新沂河枢纽船闸为例,确定船闸调度相关参数,构建了封闭式对口船闸调度模型;周剑、陈铁英[4]以经典的best fit算法为基础,设计了带匹配权值的best fit算法,较好地解决了闸室面积利用率和船只船闸输水型式船舶通过船闸时,输水系统向闸室灌水,闸室水位上升;闸室向外泄水,闸室水位降落。停靠在闸室的船舶靠水的浮力,随着闸室的水位升降,与上游或下游水面齐平达到克服水位差的目的[1]。输水系统的选择和布置直接影响到船闸的通过能力,以及过闸船舶和船闸及其附属结构物的安全。船闸输水系统,经历了几百年的发展历史,总体上分为集中输水系统和分散输水系统。在我国已建成的船闸中,采用集中输水系统的占绝大多数。集中输水系统可分为三类[2]:短廊道输水、直接利用闸门输水和组合式输水。其中,直接利用闸门输水包括三角门门缝、平面闸门门下输水、弧形闸门门下输水和闸门上开小门输水。平面闸门门下输水是利用船闸的工作闸门兼作输水之用,需要采用消能措施。我国大中型船闸采用这种方式的不多,但前苏联和欧洲一些X用的较多。其主要缺点是在水流跌落时掺气严重,强烈掺气的水流不但破坏波浪力的特性,而且改变了断面流速分布,增大了进入闸室的水流能量,以致大大增加船舶的缆引言弧形钢闸门具有启闭灵活,操作性好,水流条件好等X点被广泛应用于泄水建筑物的工作闸门[1]。按照国内现行的行业规范《水电水利工程钢闸门设计规范》,闸门设计采用平面结构体系的结构力学法,弧形闸门的纵向梁系和面板,可忽略其曲率的影响,近似按直梁和平板进行验算[2]。这种方法是将弧形闸门简化分解为单个构件(面板、主梁、水平次梁、垂直次梁、支臂等),然后按平面体系的结构力学对每一部件进行计算。但弧形钢闸门是个空间结构,外部荷载将由全部结构共同承担。按照平面体系方法不能准确反映弧形钢闸门的空间结构真实受力情况,设计出的闸门可能在一些部件上过于保守,而在一些关键部位又可能安全裕度不够,从而造成整个结构的不安全[3]。随着计算技术和计算机硬件的发展,有限元分析技术在工程技术X域得到越来越广泛的应用。国内关于弧形钢闸门有限元计算分析的文献都是针对具体的工程进行计算。但有限元方法的计算结果与单元型式、网格疏密、荷载类型及边界约束条件有直接关系弧形钢闸门由于构造特点而具有的X特X点，使其成为我国水工结构中X广泛采用的一种门型。由主梁和支臂组成的主框架是弧形钢闸门面板-梁格-主梁-支臂-支铰传力结构的核心部分，它的合理布置是整个弧形钢闸门结构安全性和经济性的X主要决定因素。目前弧形钢闸门结构的X化研究在弧门尺寸X化和附属件X化方面得到了很多成果，如梁格尺寸X化方面、连接件数量和尺寸X化方面、弦杆数量和布置X化方面等。可是单纯的尺寸X化并不是真正意义上的XX化，由这种X化方法得到的设计结构并不是XX结构。要得到XX化的结构，X先应当有XX化的布置，即尺寸X化应该建立在结构布置X化的基础上。但目前针对弧形钢闸门结构布置X化的研究工作还较少，特别是弧门主框架布置X化方面所做的工作更少。平面体系计算方法是一种经典的按结构力学和容许应力法进行分析和计算的弧形钢闸门设计计算方法。本文以平面体系计算方法入手，依据钢结构稳定理论和《钢结构设计规范》（GB50017-2003）建立了弧形引言某水电站是一座以发电为主,兼有灌溉效益的径流式电站.总装机容量51MW,水库总容量1.12亿m3.溢流坝段设置9个开敞式溢流孔,各孔设置10m×12m(宽×高)露顶式弧形工作闸门.该闸门于1972年安装并投入运行,至今已运行30年.该泄洪闸门经过几十年的长期运行,锈蚀情况较为普遍.并且,受当时计算工具和计算理论的限制,原设计方案是按平面体系方法计算的.这种设计方法是把整个结构体系分割成单个构件,将外载荷按照经验分配给各个构件,然后再对每个构件按平面力系进行分析,这样的处理忽略了结构的整体性及弧形闸门的空间结构特点,设计出的闸门可能在一些地方设计过于保守,而在一些关键部位又安全裕度不够,从而造成整个结构的不安全性[1,2].为确保该泄洪闸门的安全、可靠运行,辅助现场测试(静态、动态测试),建立了与实际结构更近似的空间结构有限元模型,并对其进行了三维有限元变形、应力分析,全面地了解整个结构的受力状态及薄弱环节,为泄洪闸门的安我们兰大数力系力学X七三X土农兵学员和教师,到水电部X四工程局设计院进行开门办学,接受了弧形钢闸门静力强度分析的计算任务。弧形钢闸门是水工建筑中的一个重要结构物,由于结构和受力情况都很复杂,很难求出一个比较满意的解答,以往的计算多是用材料力学方法进行粗略的估算。我们《弧门应力分析》实习组在设计院各X党组织的大力支持下,与有关技术人员密切合作,决心摸索一种新的较为X的计算方法,以便使我们能对我国的水利建设事业做出点滴的贡献。 我们将弧形门视为一个空间组合结构,即同时考虑面扳、纵横交叉梁以及支腿的作用,然后采用单侧加肋壳体的有限单元法对结构在各种可能的载荷及其组合的作用下进行应力分析。并且编制了DJs一6电算机的ALGoL语言程序。利用这个程序不仅可以同时得到面板、纵梁、横梁的位移内力及应力分布,使人们对面板及纵横梁的总体和局部变位情况以及受力情况能够一目了然;而且还可以用来计算支腿的反作用力和反力划子口河闸拆建工程闸门为“Π”型潜孔弧形钢闸门,设计为双向挡水,闸孔数是1孔,孔口净宽30 m.闸门支臂支撑在中墩上,中心距为20 m,门页两边各悬挑出5 m.两边端柱顶部设置吊耳接液压启闭机,启闭机安装在边墩挑出的工作台上.闸门底槛高程0.5 m,门顶高程8.5 m,顶止水高程8.7 m.考虑到该闸门每年大部分时间均为挡滁河水,故弧面朝向滁河侧,门顶以上设钢制胸墙兼作人行便桥.为便于布置启闭机,弧面半径较小,为8 m.铰心高程为4.5 m,中墩顶高程为6.0 m.边墩设锁定插销,由液压推杆驱动.上下两支臂与水平面夹角均为22.915°.门页采用多腹板整体箱梁焊接结构,门页两面均用厚12 mm钢板整体包裹.支臂为钢箱梁,内设隔板,与门页及支座板均为焊接连接.与吊耳相连的边纵梁及与支臂相连的纵梁均为双腹板结构.边纵梁腹板设侧滚轮,并在其靠门底处设锁定孔.支铰为双圆柱铰结构,铰支座做成全密封轴承腔,活动面均加设密封圈以防止进水进污孤形钢闸门以其合理的构造形式和良好的运行效果,在水工建筑物中获得广泛的应用。实践表明,绝大多数弧门经受了设计条件考验,运用性能良好。但是,由于弧门结构中传递水压的细长支臂对动力作用非常敏感,稳定问题尤为突出,运行中也发生了一些问题。我国早期建造的部分水库溢洪道及各类水闸用的低水头弧形钢闸门,由于种种原因,有的发生了强烈振动,有的甚至遭到破坏。日本、美国、葡萄牙等国也有类似事故发生。总结分析弧门事故,探讨其破坏机理,对防止事故继续发生、改进闸门设计及完善制造安装均有重要意义,同时也可把理论研究推进一步。 一、弧门事故的类型 1974年,我们受水电部钢闸门规范修订组委托,曾对我国部分失事狐门作过现场调查[‘’,现综合有关资料[‘],将国内低水头弧门失事实例汇总于表1。 从表1可见,弧门失事始于60年代,延续到80年代末期尚未杜绝。值得深思的是,表二中4号闸门曾于1971年连续破坏3孔。时隔8年之后,湖南某电站仍于1979年套用这种弧狐形钢闸门是水工建筑物中运用X广的门型之一。建国以来,我国水利水电工程采用的弧形钢闸门约占钢闸门总数的三分之一。这些弧门经过长期运行,绝大多数经受了设计条件的考验,运用性能良泳但是,早期建造的部分水库溢洪道和水闸低水头弧门,由于种种原因,有的在运行中发生了强烈振动,有的甚至遭到破坏(‘)。在国外,这种大跨轻型弧门失事的实例也不少见,如日本和知坝堰顶弧形闸门(4孔一 9 X 12—12米)、美国麦克莱伦一克尔阿肯色河航运系统的弧形闸门等也遭到破坏。1974年,我们受水电部钢闸门规范修订组委托,曾对我国部分失事弧门作过现场调查。现就调查情况作初步分析。 一、弧门失事情况调查 国内低水头弧门失事实例列于表一1。现将失事情况择举如下: 表二中1号闸门设于某水库潜没式溢洪道上,库区X大吹程7.5公里。1965年根据水工模型试验建议,为扩大孔口流量系数概述水工金属结构是指水利水电工程(包括船闸)的拦(清)污设备及其启闭设备、闸门及启闭机、压力钢管及阀、升船机及构架、竹木过坝设备以及与水利水电工程相关的塔(构)架等设备,其中数量X大的是闸门和启闭机。自建国以来,修建了大量的水利水电工程,其中金属结构物约有4000万t,价值2000亿元左右。据粗略统计,仅在1989年达到及X过折旧年限的大中型水利工程的闸门(不包括压力钢管、阀等)就有近40万t。水利部《水库工程管理通则》(SLJ702-81)和《水闸工程管理通则》(SLJ704-81)规定:水利水电工程运行初期3~5年,正常运行每隔6~10年应进行一次安全鉴定。《水利经济计算规范》(SD139-85)规定:大型水利工程的闸门、阀、启闭机折旧年限为30年,中型水利工程为20年,压力钢管为50年。对在运行的水工金属结构设备,上述规定要求进行的安全鉴定工作在20世纪90年代以前鉴于各种原因(主要是经费问题)并没有系统地开展起来水工金属结构安全检测与评估方法综述郑圣义原玉琴（水利部水工金属结构安全监测中心南京２１００９８）摘要简要介绍了水工金属结构安全检测与评估研究的现状，阐述了巡视检查、外观检查、腐蚀检测、材料检测、无损探伤、结构应力与变形检测、振动检测、启闭力检测等项检测的目的和方法，对综合评估法和可靠度分析法两种评估方法进行了评述，并简要介绍了可靠度分析法的应用，提出了目前存在的问题和今后的发展方向。关键词水工结构金属结构安全检测安全评估综合述评水工金属结构安全检测就是采用X的检测方法和仪器设备对在役水工金属结构进行现场检测，通过检测发现不安全因素，经综合评估，确定结构的安全X别，并提出相应的改造加固措施。水工金属结构安全检测与评估工作在我国开展的时间不长。８０年代后期，河海大学率先开始进行这方面的研究，经过几年的努力，现已成立了专门从事金属结构安全检测的全国性机构，编制了《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》，完成了“水电站水工金属结构安全检安全检测与评估研究现状我国建国50多年来,已兴建了大量的水利水电工程,据粗略估计,水工金属结构安装已近400多万t,价值100多亿元。这些金属结构设备在水利水电工程中担负着输水、防洪、排涝、灌溉及引水发电等任务,它的安全运行是保证水利水电工程发挥巨大效益和保护人民生命财产安全的重要条件。根据文献犤1犦对金属结构折旧年限的规定,目前在水利水电工程中运行的金属结构有许多已达到或X过折旧年限,有的甚至达到设计使用年限仍在X役运行。管理部门每年投入很大的人力、物力用于水工金属结构设备的维护和保养,这些设备安全状况不明,有的甚至存在重大安全隐患,且由于设计、制造安装及管理等多方面因素的影响,有不少设备先天不足或长期带病运行,容易造成突发事故,给X和人民的生命财产造成巨大的损失。因此,从安全运行和科学管理的角度出发,对这些设备进行全面的安全检测与评估就显得十分必要。水工金属结构安全检测与评估是一项技术性较强的工作,涉及到结构、机械、防腐概述水工金属结构是指布置在水工建筑物中,具有挡水、泄水、排沙等功能的闸门、拦污栅、压力钢管和启闭机,其中布置在泄水建筑物、输水和通航建筑物上游挡水结构中的闸门和启闭机,其结构安全性和启闭运行的可靠性往往与大坝安全运行直接相关,是下文讨论的主要对象。我国在1995年颁布了X一部水工金属结构安全检测的技术规程——SL 101-1994《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》(目前已被SL 101-2014替代),X次将安全检测的内容明确为巡视检查、外观检查、启闭机性能状态检测、腐蚀检测、材料检测、无损探伤、应力检测、结构振动检测、启闭力检测、启闭机考核、水质等特殊项目的检测和安全复核计算12项内容。美国陆X程师兵团于2001年颁布了工程师手册EM 1110-2-6054《水工钢结构的检查、评估和修复》,要求定期对水工钢结构(即水工金属结构)进行检查,若发现问题,再做进一步检测,如无损探伤、破坏性试验等。国内外的规范均表明,水工金属葛洲坝水利枢纽中设有三座船闸。按序号命名为1、2、3号船闸。1号船闸位于大江右岸。2、3号船闸分别位于三江右、左岸,相当于双线船闸,共用上、下游引航道。两船闸之间设有6孔冲砂闸。三江航道按“静水通航、动水冲沙”原则设计(即静水过船,动水冲沙时不过船)。 三座船闸的设计水头均为27m。1、2号船闸闸室长280m,宽34m;3号船闸闸室长120m,宽18m。在设计施工期间,对三座船闸的水力学问题分别在长江科学院、南京水利科学院进行过大量模型试验。船闸建成投入运行后,在现场作过多次水力学观测。本文现将过去原、模型试验的资料综合分析如下。1 输水系统水力特性 三座船闸闸室输水系统布置如图1所示。2号船闸为纵横支廊道系统,1、3号船闸为等惯性系统(或称动力平衡系统)。 输水系统的水力特性用5个特征值进行比较,即充水时间T、X大流量Q。,、流量系数卢、闸室水面上升速度”、惯性X高△JI。。与三座船闸原、模型试验条件相应的5个特征值概述 二号船闸位于葛洲坝三江航道的右侧,祠室X长度28。米,宽度34米(水面实际长度达319米,水域面积10800平米。)槛上水深5米。可通过万吨X船队。船闸的X大水头27米,下泄水体容量28.7万立米,为一单X高水头大型船闸。 输水系统是船闸的重要组成部分,对二号船闸输水系统设计的主要技术要求有: (1)灌、泄水时间12~15分钟。 (2)均匀地灌泄水,使各类过闸船只具有良好的停泊条件,系缆力不X过许可值。 关于船只允许停泊条件,国内尚无规范可循,国外的标准亦不一致,试验中暂按下表所列数字控制。 试验船模允许缆绳拉力表1试验船只弹簧仪电测仪排水量水电站有压输水系统的水力共振索丽生周建旭刘德有（河海大学水利水电工程学院南京２１００９８）摘要揭示了水电站有压输水系统中发生水力共振的可能性，给出输水系统水力振动特性的评估方法和水电站可能的水力共振的预测及分析方法，并通过实际水力系统的算例分析说明该方法的应用。关键词水电站有压输水系统水力振动水力共振水力振动是有压输水系统中不同于调压室水位波动及水锤的另一类非恒定流现象，它是系统中可压缩水体所发生的流量变幅较小、压力变幅较大、频率较高的周期性振荡。１水电站水力共振的可能性水力共振可分为强迫振动引起的水力共振与自激共振两类。前者发生于扰动频率等于或接近于系统的某一阶自振频率时；后者则因为水力系统本身是不稳定的，任何引入该系统的压力或流量的扰动都将随时间增强而导致水力共振。１１扰动源引起水力共振的可能性水力系统常见的扰动源及其相应的频率范围如表１所示。表１扰动源及其扰动频率范围扰动源振动频率量X／Ｈｚ水库和尾水渠中的波浪概述 1974年我们提出了《高水头船闸的槛下多区段输水系统》的论文,10多年来经过设计方案研究和水工模型试验,诊证了槛下多区段输水系统在技术经济上的X越性。 槛下多区段输水系统直接从上游引航道全宽进水,利用槛下空腹式平板阀门输水,槛下阀门布置在上游的无限水体中,在动水启闭下槛下阀门较具有侧墙廊进阀门井的反弧门或平板阀门的工作条件为好,槛下阀门的检修机会较少,在检修时可换备用槛下阔门也较方便,所需检修时间也较短,因而能够维持正常运转;通过槛下阀门后,在闸泞和闸室‘的空心连框底板中布咒顺直的纵向让廊道,纵向主廊道的数目可为所分区段的一倍;根据水头和闸室的平面尺度选择区段的多少,常分为2一8区段;‘所谓区段式输水就是在对称的纵向主廊道顶板上设置出水孔口,·如四个纵向主廊道分为两区段,每区段有两个对称的纵向主廊道,一区段在闸室前半部上等距布置5~8对纵向主廊道顶板上的出水孔口,二区段在闸室后半部上以同样方式布置出水了L口,在出水孔?(本农通过分析弧形闸门的受力状况应用理论力学的方法,研究和探讨了弧门启闭力的计算理沦,建立了新的计算方法。该方法X先研究弧形闸门的实际作用荷载,建立功系的平衡方程式,并把解算过程简化和归结为解如下的一元二次正弦函数方程式:式中p为支铰反力对水平面的倾角,M、N为仅与力系中已知力有关的系数。以下本文将阐明这一计算方法的推演过程并提供必要的解题步骤,以供设计参考。 二、弧形闸 门 的启 门 力 计算 图 豆?如图所示,在支铰中心O建立XOY直角座标系,水平轴为X,垂直轴为y。在弧形闸7门隔离体上作用有静水压力p,静水压力的水平分力ps,垂直分力讥,闸门自重G,侧止水的摩擦阻力T石,及其水平分力TJ和垂直分力T1。,顶止水反力S。及其水平分力S。X和垂直分力S。。,顶止水的摩擦阻力T币及其水平分力T术和垂直分力T。。,启闭机拉力FQ,其水平分力为动水垂直力(门顶水压力、上托力、下吸力)是影响闸门启闭力的重要因素。目前主要由经验公式计算或模型试验确定,但经验公式中的一些参数难以准确确定,模型试验也存在着获得信息不全面、比尺效应、干扰流场、耗时费力等缺点。本文采用GMO刚体移动法、重整化群方程紊流模型和VOF自由水面处理技术三者相结合的方法,对平面闸门启闭过程中的动水垂直力和弧形闸门的动水垂直力力矩进行了数值模拟研究,分别研究了闸门在启闭过程中不同底缘倾角和不同启闭速率对动水垂直力以及动水垂直力力矩的影响,并分析了动水垂直力及力矩在闸门启闭过程中的变化曲线,研究成果对闸门的设计及确定启闭机的容量具有一定的参考价值。并结合积石峡水电站泄洪洞闸门的物理模型试验结果来验证本文所提出的数值模拟方法,计算结果与模型试验结果吻合良好,表明了该数值模拟方法是可靠的,具有较高的精度弧形闸门是一个复杂的空间结构.目前关于弧形闸门动特性方面的计算结果甚少,本文应用复模态理论识别了模型弧形闸门的三维模态参数. 一、概述 由于弧形闸门具有启闭力小、构造简单、操作方便、无门槽等X点,己成为水利工程广泛采用的门型之一大部弧门运行良好;但也有不少弧门在运行中发生强烈振动,有的甚致失事而造成巨大损失〔‘一31. 闸门振动问题属流激振动范畴.这类问题以往多从具体工程人手,已有不少发生强烈振动的闸门进行过原型观测〔‘〕.实测振动量与水力参数,分析其间的关系、探求振源及改善措施;并用传统的冲击法研究闸门的自振频率〔5’6〕.也曾将闸门简化,分析主要部件的振动〔”.这些方法都不可能取得闸门动特性的完整资料. 目前尚未见到弧门三维动特性的计算结果.工程中多用静载设计,并用动力系数考虑动水影响,其缺点是显而易见的.虽已有一些处理弧形闸门振动的经验可供设计时参考,并不能提供直接解决问题的方法.结构动态试验已往多用传统的单点稳态正弦激励我国弧形闸门通常采用卷扬机起吊方式,这种方式中又分为顶拉、前拉、斜后拉及横后拉等四种类型. 弧形闸门横后拉起吊方式,1971年X次在广东省长湖水电站溢洪道弧形闸门上采用,这一起吊方式的出现,引起国内有关单位的广泛重视.与其它各种起吊方式相比较,这一方式不仅减小了闸门启闭力,还能完全取消起吊工作平台架,甚至成功地将固定式平门启闭机的主体布置在闸墩的腹部.十多年的运行经验表明:“横后拉”是一种X的启闭方式.笔者根据以往设计长湖电站“横后拉”方式的体会和十多年运行经验,初步总结出“横后拉”起吊方式的设计原则及适用范围. “横后拉”起吊方式的 设计原则 弧形闸门“横后拉”起吊方式与其它起吊方式在起吊系统结构上具有许多不同之处,因而其设计原则也相应不同.在设计过程中,主要解决好定滑轮组布置的问题和启闭机位置安排问题,总之,选好定滑轮组的位置,是“横后拉”起吊方式的核心所在. (一)确定定滑轮组位置的原则及方法 1.确定定滑轮组位置的原则安康水电站排沙底孔宽sm、高sm,设计水头65m,孔口流速约30m/s,设弧形闸门。弧门顶止水采用两道(见图1),一道为“P”形固定式止水设在门上;另一道为铰式止水,设在埋件上。本文主要介绍铰式顶止水的设计情况。,我们在总结他人工作的基础上作了一些改 、,采用了如图l所示的方案。图1中铰式止水杂进可绕铰轴中心O点旋转,止水件4在M点与门叶面板外缘相切,挤压后起主要止水作用,与埋件的圆弧止水座板挤紧于N点(预压量为4mm),以防止上游水绕过N点。同时止水元件4的两端与侧止水座挤紧(每侧有续mm的预压缩量),与侧止水共同起止水作用。 作用在止水件4单位长度上的压力为: P一下BH(l)式中:下为水的容重;B一肥N(见图l),为止水件的承压宽;H为止水件4的承压水头。 设计中令P对铰心。有一偏心a,这样作用在止水上将有一力矩M: 肛一Pa(2)此力矩使止水产生挤压面板的转动。 在闸门全部关闭的静水压力情况下,作用在面板上的挤紧力凡为在水利水电工程中采用弧形闸门挡水的泄水建筑物,其闸墩和弧门支座是关系建筑物安全运用的重要构件;但对其受力性能、配筋设计和构造,目前还缺乏系统研究和统一认识。本文拟根据调查搜集到的资料木,对普通钢筋混凝土弧门支座及其配筋问题提出一些看法,供有关设计人员参考。 ‘(一)钢筋混凝土弧门支座的型式和特征 钢筋混凝土弧门支座是将弧门上的几百吨甚至几千吨的推力传递给闸墩的一个短悬臂构件。支座内石勺钢筋与闸墩的钢筋和扇形幅射状钢筋联结在一起,一次浇筑混凝土,使支座与闸墩成为一个整体。为了满足安装弧形闸门支臂铰座的需要,常在支座的迎水端预留几厘米或几十厘米的二期混凝土位置,以便于调整固定铰座锚固螺栓后再浇注混凝土。支座的位置,理应在闸墩的中部,距闸墩边缘有一距离,但由于整体布置上的需要和条件的限制,往往不得不将支座布置在靠近闸墩的下游边,如图1所示。 从搜集到的有关资料看,可将钢筋混凝土弧门支座大致分为长方形和方形两种:前者是指支座宽度乙与内侧自动启闭弧形闸门的水压活塞装置是根据帕斯卡原理设计的。它利用水库的弃水来启动活塞装置,从而实现弧形闸门的自动启闭。它具有电动卷扬机启闭弧形闸门的功能。在探索利用水力自动盘制启闭水工闸门中,为我国水工闸门启闭装置的设计,增添了一种新的结构形式。该装置经馥陵市焦坑水库溢洪道原型闸门运转试验,t经武汉水利电力学院多次模型试验,两者验证了该装置的各种功能均符合设计要求,1987年7月通过了湖南省水电厅主持的技术鉴定。鉴定认为该装置设计理论正确,·构思新颖,运行稳定,缓冲效果明显,适用于币、小型水库溢洪道和环山渠道泄洪闸。本文主要介绍该装置的结构特点、工作原理和设计等。 一、装置结构特点和工作原理 水压活塞装置是由活塞、缸体、进水系统(含自控进水口、预泄进水胶管、输水管、竖管)、排水系统(含导水孔和排水道)、传动钢丝绳、开启度控制轮、转向轮、顶轮、长轴、卡环等几部分组成,见图1。为防止锈蚀,缸体和活塞采用铸铁制作。 (一)结构特点前言弧形闸门因其启闭力小、操作方便、出水条件好(无明显空蚀及振动发生),而广泛应用于泄洪闸上。主框架是弧门的主要受力结构,主框架在支铰和侧止水的双重约束下,成为X静定结构,其构件内力分配与各构件之间的刚度比有关,计算过程较为复杂,参数较多。本文利用结构力学方法对双主横梁下吊点液压启闭弧形工作闸门主框架的内力计算公式进行了推导,并给出了一般计算公式,计算公式在湘江长沙综合枢纽泄水闸左汊和右汊弧形工作闸门设计中以及湘江土谷塘航电枢纽弧门设计中进行了应用,经过实践证明计算公式是可行的。液压启闭弧形工作闸门一般公认为在闸门由X大水头挡水刚提升时受力是不利的,在此位置时闸门受到X大水头水压力的作用,同时受到闸门自重、侧止水摩阻力及启闭力的作用。1弧门主框架在静水压力作用下的内力计算公式的推导采用结构力学位移法,对斜支臂主横梁式弧门在静水压力作用下的框架内力计算公式进行推导。工程概况水电工程位于巴基斯坦克什米尔X府地区,通过引水隧洞利用河与河之间形成的420m的水头落差发电。水电站主要建筑物由大坝及进水口、引水隧洞、沉沙池、调压室、地下厂房和尾水隧洞等组成。总装机容量为96.3万k W的的混流式水轮发电机组,共4台机组,单机容量24.3万k W。大坝由进水口坝段,溢洪坝段和排渣坝段组成,其中溢洪坝作为泄洪道用于分洪和冲洗底部沉砂。溢流坝设3孔弧形工作闸门和3孔叠梁检修门。每套弧门总重为四百余吨,弧面半径20m,孔口尺寸12.0m×15.5m,底坎高程973.5m,门楣高程989.0m。每套弧门由设在高程996.5m上的液压启闭机进行启闭操作。因受到土建工期拖后及大坝结构不便于大型吊装设备直接进入安装工作面等影响,弧形闸门安装难度大,工期紧。溢洪道前围堰也因土建施工需闸墩结构分析与牛腿内力计算1.1表孔闸门类型与结构尺寸1)检修闸门通常为平板闸门,多布置在溢流堰顶部。该闸门平常存放在溢流坝近岸边侧非溢流坝段专门设置的储门槽中,检修期间通过坝顶移动式门机提升、移动、下槽、封闭。一般工程备有1扇检修门共用即可,当溢流表孔孔数较多时,可备有2~3扇。当经过水文年洪水分析和表孔运行调度论证,认为不必设置检修闸门也能满足工作门与门槽检修维护时,方可不设检修门。2)工作闸门一般为弧形闸门,操作方便,启门力较小,且利于局部开启。它略布置在检修门后1~1.5m处,留置检修维护空间;另底槛在堰顶稍后降坡处对局部开启时出流有利。3)闸墩结构厚度和支承体系。闸墩结构厚度取决于孔口尺寸及其推力水平、墩体混凝土设计强度等X、钢筋配置、闸门槽深度与削弱程度等因素。在实际工程中主要分两种类型:1中型工程,孔口尺寸大体控制在12m×15m(宽×高,下同)量X时,中墩厚度约3m,边墩厚度约2m,此时闸墩和牛腿可以采用常规前言 主框架是弧形钢闸门的主要承载结构,其基本形式主要有主横梁式和主纵梁式.对宽高比较大的弧形闸门,宜采用主横梁式;对宽高比较小的弧形闸门,宜采用主纵梁式.这样具有布置合理,整体刚度大等X点〔’J。对于宽高比接近于1的弧形闸门,究竞采用哪一种形式X合理,目前还没有定论.根据我们应用有限元程序分析刘家峡主纵梁式弧形钢闸门应力和变形亡”〔”的体会,主纵梁与大横梁(直接支承在支臂上的横梁)的单位刚度比对主框架内力影响很大.具体地讲:当孔口宽高比大约在0.8~1.3之间,主纵梁与大横梁单位刚度比大约在0.76~1.35之问时,有限元法计算主纵梁和大横梁的内力,比平面简化法要小10%~20%.分析其原因,是由于此时主框架的空问整体协同工作性能很强.水压力的传递是通过主纵梁和主横梁分配并直接传递给支竹,从而反映了弧形钢闸门这一空间体系的整体工作特点.因而,对于这种空回框架体系,按平面简化法计算,各构件的强度储备较大,但该法计算概述九甸峡水利枢纽工程位于甘肃省卓尼、临潭两县交界处,工程坝址选择在洮河中游的燕子坪以下约500m陡峭峡谷河段中。九甸峡水利枢纽水库X大坝高133.00m,总库容为9.43亿m3,电站总装机容量300MW。九甸峡水利枢纽工程规模属于大(2)型,工程等别为Ⅱ等。设计正常蓄水位2202.00m,校核洪水位2205.11m。2闸门设计及启闭机布置九甸峡水利枢纽左岸1#、2#两条溢洪洞轴线平行布置,两洞中心距30.00m,均采用实用堰,堰顶高程2188.00m,孔宽均为12.00m。两条溢洪洞进口各设工作弧门1扇,由于两洞金属结构设备技术参数、操作条件相同,布置相同,故采用同一设计。闸门孔口宽12.00m,底槛高程2188.00m,设计水头约14.50m,门高15.00m,采用露顶式斜支臂圆柱铰弧形钢闸门。门叶为双主横梁、斜支臂“π”形框架结构,闸门面板曲率半径18.00m,支铰中心高度10.00m,总水压力15980kN。门叶分6节弧形钢闸门因具有启闭力小、水流条件好及埋设件较少的X点,广泛用于泄水建筑物的工作闸门[1].过去设计的弧门多为双支臂弧门,近年来,随着高水头水利水电工程的建设,不断出现高宽比较大的大尺寸孔口,对该类孔口若采用二支臂弧门,则整体刚度和构件的局部稳定性差,故多考虑采用三支臂弧门,但对这种新型弧门在结构设计方面还没有成熟的方法.目前,对弧门主框架X化设计方面的研究已有不少文献[2-6]:李宗利等[2]应用改进的复合形法建立了弧形闸门主框架的X化模型;练继建等[3-4]分别将序列二次规划(SQP)X化算法和遗传算法应用于弧形闸门主框架X化设计中,并应用MAT-LAB编制了X化程序;蔡元奇等[5-6]利用APDL语言对ANSYS进行二次开发,对弧形钢闸门进行X化,为弧门X化设计的工程应用提供了一种方法.以往的文献在对弧门主框架进行X化设计时,只是针对截面尺寸进行X化,而没有结合合理的结构布置进行全面X化.尺寸X化应建立在合理结构布置X化的概述江都东闸位于江苏省江都市境内的新通扬运河上,是X南水北调东线源头工程——江都抽水站的重要配套工程之一。其主要作用是:自流引江水入里下河地区补水或未来通过三阳河、潼河,为正在兴建的南水北调东线宝应站提供水源;配合江都抽水站抽排里下河涝水;排放江都三站发电尾水入里下河地区灌溉。工程建于1978年,共13孔(其中1孔为通航孔),每孔净宽6m,设计流量550m3/s。闸门为上、下扉联动结构,上设钢筋混凝土胸墙(通航孔已拆除),顶高程6.0m,底高程3.0m。节制孔上扉门为钢丝网水泥波形面板混凝土结构,下扉门为钢结构平面直升门,闸门布置如图1。每孔配备一台QH-2×100kN卷扬式启闭机,采用联动方式运行,上下扉门之间钢丝绳采用滑轮组过渡。闸门采用滑动行走支承,上扉门采用铜滑块,下扉门采用油尼龙滑块,门槽滑道为普通钢板。江都东闸作为枢纽的重要配套工程,自建成投运以来,运用频繁,取得较大效益。2行走支承系统存在的问题⑴滑动摩擦系数大水利工程在防洪、蓄水、排洪方面起到重大作用,而水闸闸门和启闭机是水闸工程的重要部分,日常中的管理和维护关系到水闸工程的质量和安全问题,应做好闸门及启闭机的管理工作,及时找出问题加以维护,使其得到安全X的运行。1水闸闸门及启闭机存在的问题1)闸门的门体问题。水闸闸门的作用是阻挡和控制水流量,根据材料可以分为钢筋混凝土闸门和铸铁闸门。钢筋混凝土闸门因水质污染严重容易碳化腐蚀,时间长久还会出现穿孔漏水和露出筋网的问题;铸铁门抗腐蚀性好,但材料硬度强,性能脆。一些木闸和翻倒闸因漏水和腐蚀严重,运行效率低。2)闸门的附件问题。用于闸门的组成附件止水橡皮和闸门底部的木质易损坏和老化,导致闸门漏水严重;起吊闸门的滚轮经水质浸泡易锈蚀,而轴承内部的黄油硬化,减少甚至失去润滑作用,导致门槽的滑块和滑道摩擦变形;滚轮从阻力小的滚动摩擦变成阻力较大的滑动摩擦,导致开启和关闭闸门困难。3)启闭机的钢丝绳和丝杆问题。水闸因年限久,对闸门的传动轴和齿轮吊工程概况林辋溪为惠安县X二大溪流,集雨面积119km2,全长21km,承担着沿线两岸的防洪、排涝、灌溉等任务,沿溪共设水闸5座。团结水闸位于林辋溪中下游河段,集雨面积64.2km2,主要功能为排洪、灌溉。该闸已运行六七十年,现已破损严重,年久失修,被鉴定为三类水闸,对其重建已刻不容缓。重建团结水闸位于现有水闸上游约30m的林辋溪河道上,为中型水闸。工程等别为Ⅳ等,水闸枢纽等主要建筑物X别为4X,次要建筑物X别为5X。重建团结水闸主要由上游段、闸室段、两岸启闭房、下游段组成。水闸设计孔口宽度为35m,共1孔,两岸设有控制房。闸门型式为底轴驱动钢闸门,宽35m、高2.6m、重110t,采用液压启闭装置控制。2 钢坝闸门特点底轴驱动钢闸门简称钢坝闸门,是近几年发展起来的新型闸门,属于翻板式闸门,由门叶和固定在其底部的底横轴以及底铰座、底水封、自润滑轴承、侧水封、液压驱动装置、液压锁定装置等共同组成。门轴与门叶相连,通过底铰座固定在水电站闸坝概况分析文章中提及到的水电站是一个大型的水电枢纽工程,其以发电为主,同时以旅游、养殖、航运等业务为辅。电站年发电量为28亿KWH,装机容量为800 MW。闸坝有15孔闸孔,正常工作下水头为6.5 m,水流形式呈现宽顶堰型式,由4台移动式启闭机控制水闸调度。通过启闭机闸门可以达到排泄水量的目的,同时对埋件进行维修时也比较方便。由于该枢纽是一个低水头工程,堰顶高程与河床相比,相对较低,同时如果上游处于正常蓄水位水平,那么下游水深在闸门打开的任何情况下都不会形成面流条件,所以底流效能是闸坝应该选用的方式。闸坝在运行时要满足该枢纽的条件,包括,X一,如果天然来水没有达到机组引用发电流量的要求,那么闸门就不需要打开,所有天然来水都要应用于发电;X二,如果天然来水比机组引用发电流量大,那么闸门可以打开部分,将多余的天然来水引出;X三,如果天然来水的流量在1 000m3/s以上,那么闸门就要全部打开,停止发电;X四,如果发电站发生引言水闸是修建在水库、河道、渠道或湖、海口,利用闸门控制流量和调节水位的水工建筑物,主要包括闸室、防渗排水、消能防冲、上下游连接段、管护设施等几部分。它在防洪、泄洪、冲沙、灌溉、挡潮、航运等X域发挥着重大作用,可以减少自然灾害损失,保障社会经济发展,保证人们的生命财产安全。然而,我国目前的大部分水闸存在着建设标准不高、年久失修、老化严重等缺点,存在着重大安全隐患,成为我国水利工程体系中的一个软肋。因此,加强水库闸门的运行管理与维护刻不容缓。1水库闸门运行管理常见问题的原因分析及维护措施1.1土工建筑物土工建筑物常见问题有雨淋沟、塌陷、裂缝、渗漏、滑坡和白蚁、害兽、排水系统和减压等设施的损坏与失效和堤闸连接段渗漏等。这些问题主要是由于地基不均匀沉陷、施工质量差导致碾压不实和存在空洞造成的。此外,渗流控制不当而造成的流土或管涌、管理不当以及维修不及时等也是造成上述问题的原因。具体的维护处理措施如下:当出现雨淋沟、浪窝、塌陷和翼墙后随着我国经济的发展,人们对供电的要求逐渐加大,水电站是重要的供电方式之一,为我国解决用电问题作出了巨大贡献。同时闸门设计是水电站工程中极为重要的部分,对节约整个工程量有很大作用,所以对水电站闸坝闸门的改造设计研究有着很大的理论意义和实践意义,下文将以笔者参与的某水电站闸坝闸门改造为例进行分析。1水电站闸坝概况分析文章中提及到的水电站是一个大型的水电枢纽工程,其以发电为主,同时以旅游、养殖、航运等业务为辅。电站年发电量为28亿kW·H,装机容量为800MW。闸坝有15孔闸孔,正常工作下水头为6.5m,水流形式呈现宽顶堰型式,由4台移动式启闭机控制水闸调度。如图1所示,通过启闭机闸门可以达到排泄水量的目的,同时对埋件进行维修时也比较方便。由于该枢纽是一个低水头工程,堰顶高程与河床相比,相对较低,同时如果上游处于正常蓄水位水平,那么下游水深在闸门打开的任何情况下都不会形成面流条件,所以底流效能是闸坝应该选用的方式。闸坝在运行时要满足该众多的小型蓄水工程是山丘区拦蓄洪水、发展灌溉、渔业生产的主要工程设施 ,而输水闸门又是蓄水枢纽工程的重要组成部分 ,它的操作性能 ,直接影响工程效益的发挥。针对传统的输水闸门在运行管理中易出现漏水、闭锁、错位、管理不便等问题 ,研制出一种新型水工闸门球体闸门。1 球体闸门工作原理及结构(1)工作原理。球体任意横截面的几何图形为一个圆 ,当球体以任意方位置于小于该球直径的圆孔时 ,球体都有一个相应的截面圆与圆孔对应且圆周重合。球体闸门利用球体与圆孔的紧密配合特性来获得密封止水效果。将球体与启闭机连接 ,就能实现闸门的开启和关闭 ,达到取、蓄水目的。(2 )结构特点。球体闸门整套设施由金属球体闸门、圆形闸孔、牵引拉杆 (或钢丝绳 )、闸门支架 (斜拉布置方式具多 )、启闭机等组成。金属球体闸门是采用铸铁或钢板等金属材料加工成的实心 (小直径 )或空心 (大直径 )球体 ,球体上安装连接吊耳 ;圆形闸孔是在钢板上加工一个能通过设计流量在兴建新的大坝不再可行的情况下 ,大坝工程技术人员需要考虑加高现有大坝 ,以增加库容。此外 ,由于对大坝的水文条件重新评估 ,设计洪水和可能X大洪水一般都显著加大。这样 ,现有溢洪道的容量变得不够 ,而危及大坝的安全。增加溢洪道泄水能力的一种选择是 :降低溢洪道的顶部高程 ,在其上安装闸门以保持原正常蓄水位不变。1 加高大坝 -选择什么 ?工程技术人员对加高大坝的每种方案都必须针对现场条件及费用仔细考虑。图 1中的逻辑图提供了一些可行的方案 ,分为两大类———设闸门溢洪道和不设闸门溢洪道。虽然不设闸门的溢洪道是X安全的 ,但就获取额外库容的费用来看 ,通常它们不是XX益的 ,同时 ,它们还有其他方面的缺点。在利用额外库容方面 ,设闸门的溢洪道成本效益高 ,但由于闸门可能发生故障 ,无疑会对大坝的安全存有疑虑。设闸门的溢洪道一般分为 4大类 :全机械操纵的 ,半机械操纵的 ,自溃式的和全自动的。每种闸门都有各自的X点引言2016年以来,我国南方多省地区遭暴雨袭击,局部地区发生洪涝灾害,严重威胁到人民的生命安全和财产安全。有些防洪工程出现溃堤和泄洪能力不足的情况。受此影响,城市防洪及相关的水利工程将引起更多关注。水利工程是国民经济的基础设施,是防洪减灾、调控水资源、改善水生态的重要措施。而闸门作为水利工程中重要的组成部分,它的质量安全问题关系到整个水利工程的安全保障以及防洪安全体系,其安全性、X性尤为重要。目前我国现有中小型闸门一般为钢闸门、钢筋混凝土和铸铁材料制作而成。传统材料闸门容易发生锈蚀,同时需较频繁地养护、检修,施工中劳动强度大,工程质量难以保证。同时相对来说,传统材料闸门体积较大且自重大,对启闭机造成严重负担并带来严重的安全隐患,从而导致很多水利工程事故的发生,给X和人民生命财产带来巨大损失。随着FRP复合材料在土木建设工程中的应用技术日益成熟,其在水工结构方向的研究也在逐步展开。使用FRP作为水工闸门的主要结构材料有着以下意义在水田灌溉区系中,轮灌是同一X渠道在一次灌水延续时间内轮流输水的供水方式,实行轮灌时,缩短了各条渠系的输水时间,加大了输水流量,同时工作的渠道长度较短,从而减少了输水损失水量,有利于农业耕作和灌水工作配合,有利于提高灌水工作效率。但是采用轮灌方式灌溉的水田地,在支渠向斗渠配水过程中,分水闸的操作是比较费劲的,需要人在田埂走很远,打开一X闸门,关一X闸门,造成劳动力紧张。为了发挥轮灌方式的X势同时降低劳动力紧张的情况,采用智能平移式闸门作为轮灌渠道的分水闸闸门,大大提高了操作效率。为控制灌溉水量,在渠道末端设置水位传感器,当水位达到设置值时,通过光缆将信号发送到智能水闸的动力系统的接收器中,使闸门自动关闭,既能节省劳动力又大大节约了用水,使水资源科学分配。2闸门组成智能平移式闸门,可以解决复杂的人为操作。它是由混凝土底板、闸门、闸门槽、底板部的导向轨道、上部的动力系统、4根拉杆、拉杆槽及橡胶止水和橡胶套等组成。1)混凝土底板随着国民经济的快速发展,目前城市的防洪越来越引起人们的重视,建设的防洪水利工程也越来越多。这些防洪水利工程中的重要组成部分——闸门都具有跨度大、低水头、门型结构多样的特点[1-3]。其闸门结构形式在保证闸门满足防洪、挡水基本要求的同时,还须兼顾城市景观、制作成本及后期维护等方面的内容[4-7]。如何选择合理的闸门类型成了现代城市水利工程中的一个重要难题,这对于城市防洪工程大跨度低水头闸门结构的设计具有重大意义。本文结合国内现有的大跨度闸门工程实例,并采用“一类闸门,一个工程实例”的原则,分别对几种常用的新型闸门——大型平开弧门、气动遁形闸门、液压互为止水式闸门、升卧式翻板闸门等进行介绍[8-10]。为便于叙述,参考文献[1]的分类形式,将闸门根据转动方式分为上翻转式、下翻转式和平转式3类,再分别对每类别中常用的几种闸门进行介绍[11-14]。1上翻转式闸门上翻转式闸门是指开启时,闸门沿水平方向布置的转动平原地区河床土质以软弱土体和肥沃土质为主,受到水流冲击的影响,很容易出现冲刷痕迹及闸门损坏问题[1]。为了防止水流冲刷河床,通常需要选择合理的过闸水流流量控制标准,并建立完善的消能措施,抵消水流多余能量。本文结合实例,研究水闸闸下消能防冲与闸门控制运行的相关问题。1工程项目概况石河子市生态水系项目蘑引渠供水工程,从跨玛河渡槽引水。玛河属于多砂河流,泥沙来源主要是降雨融雪汇流对流域面的侵蚀和水流对河道的冲刷,根据生态水系对水质的要求,需要对玛河河水进行沉砂处理和消能防冲处理,在跨玛河渡槽上游引水渠道上建设东岸沉砂池。受到跨河建筑物的限制,需要保证沉砂池处理能力达到渠道X大引水流量,X大设计流量为18m3/s,为了满足渡槽上游引水渠道退洪40m3/s的要求,其校核流量为40m3/s。以现状地形纵坡为依据,洪水期在满足引水要求下,可以从东岸大渠引水,实现水力冲刷。将东岸沉砂池与跨河渡槽上游引水渠联合建设。综合考虑多方面因素,决定采取如.工程概况宝安区沙井片区排涝工程沙井河口水闸闸室共设3孔,每孔设工作闸门一扇。水闸边2孔单孔宽度为15.5m,设2扇工作闸门,采用上翻式旋转钢闸门,由液压启闭机启闭;中孔单孔宽度为32m,设1扇工作闸门,采用直升式平面钢闸门,由1台2×3200k N固定卷扬式启闭机(以下简称启闭机)启闭。中孔工作闸门挡水水位按3.55m设计,水位高于0.8m时,闸门全关,闸门冲淤运行时允许局部开启。通航时中孔工作闸门全开,启闭机起升高度28m满足通航净空要求。该启闭机安装在37.0m高程塔柱平台上,吊点距32.335m。水闸中孔启闭机及闸门布置图如图1所示。图1水闸中孔启闭机及闸门布置图2主要技术参数(见表1)3机构布置及主要部件选型设计3.1机构布置启闭机由两套卷扬提升系统和相关的电气设备组成。卷扬提升系统主要由:电动机、联轴器、工作制动器、减速器、开式齿轮、卷筒装置、动滑轮组、定滑轮组、平衡滑轮组、钢丝绳、闸门开度显示及位置限制器、荷载限制工程概况深圳市宝安区沙井片区排涝工程沙井河口水闸闸室共设3孔,每孔设工作闸门1扇。水闸边2孔单孔宽度为15.5 m,设2扇工作闸门,采用上翻式旋转钢闸门,由液压启闭机启闭;中孔单孔宽度为32 m,设1扇工作闸门,采用直升式平面钢闸门,由1台2×3 20 0 k N固定卷扬式启闭机(以下简称启闭机)启闭。中孔工作闸门挡水水位按3.55 m设计,水位高于0.8 m时,闸门全关,闸门冲淤运行时允许局部开启。通航时中孔工作闸门全开,启闭机起升高度28 m满足通航净空要求。该启闭机安装在37.0 m高程塔柱平台上,吊点距32.335 m。水闸中孔启闭机及闸门布置见图1。2主要技术参数水闸中孔启闭机主要技术参数见表1。3机构布置及主要部件选型设计3.1机构布置启闭机由2套卷扬提升系统和相关的电气设备组成。卷扬提升系统主要由电动机、联轴器、工作表1启闭机主要技术参数项目主要技术参数启闭力/k N 2×3 20 0起升高度/m 28起升速度引言工程中常用的闸门有平面闸门和弧形闸门。其中平面闸门按行走支承的型式可分为滑动闸门、定轮闸门、链轮闸门。工作水头80 m的闸门,由于材料、制造工艺、以及目前国内定轮闸门轮压所达到的水平的限制,多采用链轮闸门。在工作水头80m的深式进水口中,由于弧形闸门需要的闸墩较长,闸门不能提出孔口外检修,不能进行孔口间互换等局限性,使作为依靠自重动水闭门的平面定轮闸门在深式进水口中应用X为广泛。平面定轮闸门是指闸门门体通过安设在边纵梁(边柱)上的滚轮支承行走于埋设在门槽内的轨道上达到上下移动的闸门。在闸门启闭的过程中,滚轮和轨道之间发生相对滚动,产生滚动摩擦力。如果设计采用平面滑动闸门,在关闭闸门时除利用门顶的水重外,还需要较大的加重以及自重才能使闸门下降。这样开启闸门时就需要较大的启门力,启闭机容量增大,综合造价较高。采用定轮闸门设计可以大幅度降低启门力,节约启闭机的投资。但设计平面定轮闸门需要注意以下两个方面的问题:①闸门的重心与吊耳概述平面定轮闸门设计中一般采用4个滚轮支承,对于大孔口、高水头平面闸门,会出现轮压大、分节布置困难等问题,而轮压大会对闸门滚轮和轨道的设计带来很大的难度。若采用滑动闸门,则启闭力很大,启闭设备不易满足要求。采用串轮闸门(也叫链轮门),也有易卡阻,不易操作等问题。而多轮式支承的布置可解决轮压大、分节布置困难的情况。通过实践发现,在多轮式闸门的几种布置形式中,又以整体多定轮闸门XX,即闸门的结构是整体,但是有多对滚轮支承。本文结合工程实践,对整体多定轮闸门作以简要论述。2多定轮闸门的发展在多定轮闸门的设计中,为了解决轮压较大的问题,采用过串轮闸门,即在门叶边柱支承面和门槽支承轨道之间加设一串轮,串轮是由多个辊柱装配在小车架上构成单X部件。其轮子多,单个相对受力小,易于设计。但是由于串轮小车架顶部设置启吊滑轮,滑轮上绕有钢丝绳,绳的两端分别固定在门叶顶部和门槽顶部,如需将闸门和串轮提出检修时,闸门除需设置X启闭设备外,还需要附加其定轮闸门也叫快速闸门,它是保证水轮发电机组安全运行的X后一道防线。当水轮发电机检修时,关闭定轮闸门,还可防止水流进入水轮机室,确保检修工作顺利进行和检修人员的人身安全。某水电厂在去年曾发生了一起定轮闸门冲顶事故,造成钢丝绳多处多股断丝、闸门本体坠落,虽经多方抢修,终究造成机组、主变非计划停运111时35分。一、事件经过2006年6月11日0时35分,某水电厂运行人员在执行“#2机水轮机组由检修转备用”操作时发现#2机定轮闸门马达不会动。2时03分由生产部两名维护人员检查,发现闸门上升控制回路的“闸门在下部”行程接点不通,经请示生产部经理同意,采取短接行程接点的方法进行提升闸门操作。2时28分闸门开始提升,2时30分“#2机闸门在上部”接通,闸门继续上升冲顶后落入底部。造成#2机组定轮闸门本体坠落事故。二、原因分析闸门上升控制回路的原理定轮闸门也叫快速闸门。当水轮发电机组出现调整控制系统紧急低油压、事故停机过程发生剪断销剪断或导水叶失去控制导致水轮发电机组转速达到140%额定转速时，迅速关闭定轮闸门，可截断水流，防止发生飞车事故。它是保证水轮发电机组安全运行的X后一道防线。此外，当水轮发电机检修时，关闭定轮闸门，防止水流进入水轮机室，可确保检修工作顺利进行和检修人员的人身安全。某水电厂曾发生一起定轮闸门冲顶事件，造成钢丝绳多处多股断丝、闸门本体坠落，虽经多方抢修，仍造成机组、主变非计划停运1 1 1 h3s min。事件经过2006一06一1 ITOO:35，某水电厂运行人员在执行“2号水轮机组由检修转备用”操作时，发现2号机定轮闸门马达不动。02:03由生产部2名维护人员检查，发现闸门上升控制回路的“闸门在下部”行程接点不通。经请示生产部经理同意，采取短接行程接点的方法进行提升闸门操作。02:28闸门开始提升，02:30‘，2号机闸门在上部”接通。概述凌津滩水电站位于沅水流域的桃源县境内,总装机容量270OMW,单机容量30MW,设计有14扇平面定轮闸门,其中高坎泄洪闸19孔,低坎泄洪闸门5孔。低坎泄洪闸门设计规格为18.0m×16.3m-16.0m,单孔门叶重为280t,埋件重为41t,在闸门分类中属于X大型平面定轮闸门。低坎泄洪工作闸门有如下几个特点及制造技术难点。1.1闸门结构尺寸大小:闸门的外形尺寸为18.。1.2闸门结构复杂、焊接约束度大。闸门分为五节,每节至少有两根主梁,特别是闸门的X五节(X下节)由于受力较大而设计成封闭的箱形结构形式,闸门边梁设计成双腹板结构形式,焊接约束度大。特别是主梁要插入边梁腹板内,使得边梁在拼装单件时不能拼内腹板,而整体拼装时将分节的内腹板嵌人主梁之间,在焊接过程中造成焊接约束度过大而极易产生焊接裂纹。1.3闸门加工精度要求高。(1)该闸门共有18组定轮,分左右两边安装,每边9个定轮,加工范围达16m定工程概述过军渡水利枢纽工程位于遂宁市下游约8km,电站为河床式。其泄洪闸设置了9孔平面定轮钢闸门,闸门单套重125 t,总重1 125 t。笔者分解和剖悉了该闸门的制造工艺技术要点,以总结成功经验。2闸门制造技术工艺要点通过认真审查分析图纸,了解到过军渡水利枢纽平面定轮闸门具有以下技术工艺要点:(1)闸门加工量大,除定轮轴孔、水封座面、吊耳和充水阀外,闸门节间连接部位均需加工。闸门定轮轮缘平面度要求高,定轮踏面与水封座面加工后的比差是其质量控制的重点。(2)必须控制门叶结构的拼装质量,除制定合理的焊接顺序、减少焊接变形外,工艺上应预留合理的加工余量。(3)为减少焊接变形,确保门叶整体制作精度,焊缝收缩量、构件单件尺寸精度、焊接线能量的控制、焊接顺序及组装坡口质量均成为不可忽视的直接因素。(4)闸门采用双腹边梁型式,内外边梁与其翼缘板、面板的连续焊缝均为二类焊缝,同时,内外边梁腹板间焊接空间狭小,必须采取措施控制好焊缝质量。通过解放后,」武汉市兴建了许多水闸。近年来,在新建和改建的水闸中,均具有防洪、排渍、灌溉、放鱼等多方面的功能。.不过,象新武太闸这样一孔多用的水闸;.作分X布置,这还是初步尝试。心‘ 一、基本情况 新武太闸位于长江武汉河段南岸,大桥上游,武昌区西南的巡司河口,于1985年建成。全闸一联三孔,底板高程巧m(吴淞基面,以下同),i函洞顶部高私犯2 .,单孔宽度2.6m。每个闸孔的设计孔径为b.h二影6m又。 本闸的主要功能是:(l)承担武昌八铺街地区的防洪,外江水位高于24 .sm时,必须关阿档水;苍2)负责排泄汤荪湖、黄家湖、南湖湖区和武昌山南部分城区渍水的任务,排水面积为347 .“;湖区垦殖田高程在20.5m以上,耕地面积有19.2万亩,工厂区高程在2乙om左右,每年有排渍要求;外江水位低于19m时,开闸排水;(3)内湖区遇干旱年份,外江水位低于24 .sm时,需要引江水灌溉; (4)汤荪湖水系是武汉市渔亚基地之一?工程概况林辋溪为惠安县X二大溪流,集雨面积119km2,全长21km,承担着沿线两岸的防洪、排涝、灌溉等任务,沿溪共设水闸5座。团结水闸位于林辋溪中下游河段,集雨面积64.2km2,主要功能为排洪、灌溉。该闸已运行六七十年,现已破损严重,年久失修,被鉴定为三类水闸,对其重建已刻不容缓。重建团结水闸位于现有水闸上游约30m的林辋溪河道上,为中型水闸。工程等别为Ⅳ等,水闸枢纽等主要建筑物X别为4X,次要建筑物X别为5X。重建团结水闸主要由上游段、闸室段、两岸启闭房、下游段组成。水闸设计孔口宽度为35m,共1孔,两岸设有控制房。闸门型式为底轴驱动钢闸门,宽35m、高2.6m、重110t,采用液压启闭装置控制。2 钢坝闸门特点底轴驱动钢闸门简称钢坝闸门,是近几年发展起来的新型闸门,属于翻板式闸门,由门叶和固定在其底部的底横轴以及底铰座、底水封、自润滑轴承、侧水封、液压驱动装置、液压锁定装置等共同组成。门轴与门叶相连,通过底铰座固定在水利工程在防洪、蓄水、排洪方面起到重大作用,而水闸闸门和启闭机是水闸工程的重要部分,日常中的管理和维护关系到水闸工程的质量和安全问题,应做好闸门及启闭机的管理工作,及时找出问题加以维护,使其得到安全X的运行。1水闸闸门及启闭机存在的问题1)闸门的门体问题。水闸闸门的作用是阻挡和控制水流量,根据材料可以分为钢筋混凝土闸门和铸铁闸门。钢筋混凝土闸门因水质污染严重容易碳化腐蚀,时间长久还会出现穿孔漏水和露出筋网的问题;铸铁门抗腐蚀性好,但材料硬度强,性能脆。一些木闸和翻倒闸因漏水和腐蚀严重,运行效率低。2)闸门的附件问题。用于闸门的组成附件止水橡皮和闸门底部的木质易损坏和老化,导致闸门漏水严重;起吊闸门的滚轮经水质浸泡易锈蚀,而轴承内部的黄油硬化,减少甚至失去润滑作用,导致门槽的滑块和滑道摩擦变形;滚轮从阻力小的滚动摩擦变成阻力较大的滑动摩擦,导致开启和关闭闸门困难。3)启闭机的钢丝绳和丝杆问题。水闸因年限久,对闸门的传动轴和齿轮吊水电站闸坝概况分析文章中提及到的水电站是一个大型的水电枢纽工程,其以发电为主,同时以旅游、养殖、航运等业务为辅。电站年发电量为28亿KWH,装机容量为800 MW。闸坝有15孔闸孔,正常工作下水头为6.5 m,水流形式呈现宽顶堰型式,由4台移动式启闭机控制水闸调度。通过启闭机闸门可以达到排泄水量的目的,同时对埋件进行维修时也比较方便。由于该枢纽是一个低水头工程,堰顶高程与河床相比,相对较低,同时如果上游处于正常蓄水位水平,那么下游水深在闸门打开的任何情况下都不会形成面流条件,所以底流效能是闸坝应该选用的方式。闸坝在运行时要满足该枢纽的条件,包括,X一,如果天然来水没有达到机组引用发电流量的要求,那么闸门就不需要打开,所有天然来水都要应用于发电;X二,如果天然来水比机组引用发电流量大,那么闸门可以打开部分,将多余的天然来水引出;X三,如果天然来水的流量在1 000m3/s以上,那么闸门就要全部打开,停止发电;X四,如果发电站发生随着我国经济的发展,人们对供电的要求逐渐加大,水电站是重要的供电方式之一,为我国解决用电问题作出了巨大贡献。同时闸门设计是水电站工程中极为重要的部分,对节约整个工程量有很大作用,所以对水电站闸坝闸门的改造设计研究有着很大的理论意义和实践意义,下文将以笔者参与的某水电站闸坝闸门改造为例进行分析。1水电站闸坝概况分析文章中提及到的水电站是一个大型的水电枢纽工程,其以发电为主,同时以旅游、养殖、航运等业务为辅。电站年发电量为28亿kW·H,装机容量为800MW。闸坝有15孔闸孔,正常工作下水头为6.5m,水流形式呈现宽顶堰型式,由4台移动式启闭机控制水闸调度。如图1所示,通过启闭机闸门可以达到排泄水量的目的,同时对埋件进行维修时也比较方便。由于该枢纽是一个低水头工程,堰顶高程与河床相比,相对较低,同时如果上游处于正常蓄水位水平,那么下游水深在闸门打开的任何情况下都不会形成面流条件,所以底流效能是闸坝应该选用的方式。闸坝在运行时要满足该底流式消能工程一般比较常见于低水头水闸结构,我们在进行该型式消力池设计时,确定消力池尺寸的控制条件情况是比较复杂的,它与水闸上、下水位差,过闸单宽流量、下游水深、闸门开启方式,闸门开启速度和下游水位能否迅速抬高等因素有关,还与启闭机的选择有关。如果我们能设计一种合理的、简便易操作的闸门操作型式,则有可能大大节省消能工程的工程量。某水电站闸坝为该电站的主要挡、泄水建筑物,闸坝设有15孔闸孔,单孔净宽12m,正常工作水头为6.5m,水头6.10m,堰面是宽顶堰型式,在闸门全部打开或闸门开度X过e/H=0.65时,水流呈宽顶堰型式过流,在闸门相对开度为e/H=0.65时,水流呈闸孔出流型式。原设计采用4台移动式启闭机控制水闸调度。由于该枢纽是低水头工程,且堰顶高程较低(河床平均高程为7.78m,堰顶高程为8.20m),当上游水位为正常蓄水位△14.5m时,闸门在任何开度下控泄流量,下游水深都不具备形成面流的条件。因此,闸坝确定选用底流一近年来,高坝和高水头水力发电站的数量增如良快,这给出口工程及闸门的设计带来了严重的间题,而他们却又是输水工程的主要·建!筑物。例如建在污工坝和混凝土坝体内的输水管、在土坝或堆石坝坝肩的明渠或开挖的隧洞等。输水道的出口通常用垂直闸门或弧形闸门挖制,而且闸门经常处于部分开启的运行形式。当高压闸门部分开启时,高速水流使闸门下游产生负压,使水达到气化压力,从而因气蚀和振动引起严重的破坏。另外,对闻门可能增加向下的拖曳力,因此必须加大对闸门的提升容量。世界各地大量的输水道出口工程由于振动和气蚀已发生了严重的破坏。在一些情况下由于输水道出口的闸门的气蚀和振动导致土视的破坏〔l〕。新近挪威的两座泄水工程、(水头分别是60米和85米),出口边沿用不锈锅衬砌,仍因气蚀,门槽剥蚀深度达15、16毫米〔2〕。工程P3R隧洞在关闭闸门期间发现:堵水闸门门槽下游右边墙,面积为2.194x4.572米范围的钢衬随着我国水利水电事业的发展，高坝、大流量电站不断开发，高压闸门止水装置的可靠性与合理性日益受到工程界的关注。止水密封性能的好坏，直接关系到闸门的正常运行，不良的止水，不仅浪费大量的水源，而且可能引起闸门的有害振动和气蚀。结构复杂的偏心铰弧形闸门，就是为解决止水严密而采用偏心轴转动压紧止水所出现的新型闸门，是利用偏心原理使闸门能作升降或前后撤移的双向运动，对设置在埋件上的止水压紧或脱离，达到既减小启闭力，又能确保止水橡皮具有足够压缩量，尽可能压缩均匀，达到闸门止水严密及抑制局开时脉冲振动的效果，同时对于高速含沙水流和污物的冲击也有一定的防护作用，但偏心铰弧门的机械部分构造复杂，造价偏高。十几年来，我们对压紧式止水进行系列研究，所进行结构实验基本用于我国实际工程。本文就压紧式止水几种截面形式及所采用不同材料试验成果进行研究分析，为工程设计提供可靠的参考依据。图1止水试件断面尺寸l止水试件及试验成果水封试验采用框型封闭式橡皮试件，式并无原则上的差别。现将前人的研究成果中,以月=K(F,一1)M形式表示的经验公式分列于表1。表一日 随着水利事业的发展,为了减少泄洪管道内高压闸门的振动和管道的气蚀,对高压闸门后需气量问题的研究已成为水力学的一个重要课题。官厅水库自1957年至1965年,对泄洪管道的高压闸门后需气量作了连续多年的原型观测,积累了大量的资料川。本文试图依据这些实测资料,提出官厅水库计算需气量的经验公式和计算曲线,其目的一方面在学术上需气量的研究提出一些新的见解,另一方面一也为与官厅水库泄洪洞结构相似的已建或拟建工程,提供通气孔设计或校核时可以应用的成果。弧形闸门是一个复杂的空间结构.目前关于弧形闸门动特性方面的计算结果甚少,本文应用复模态理论识别了模型弧形闸门的三维模态参数. 一、概述 由于弧形闸门具有启闭力小、构造简单、操作方便、无门槽等X点,己成为水利工程广泛采用的门型之一大部弧门运行良好;但也有不少弧门在运行中发生强烈振动,有的甚致失事而造成巨大损失〔‘一31. 闸门振动问题属流激振动范畴.这类问题以往多从具体工程人手,已有不少发生强烈振动的闸门进行过原型观测〔‘〕.实测振动量与水力参数,分析其间的关系、探求振源及改善措施;并用传统的冲击法研究闸门的自振频率〔5’6〕.也曾将闸门简化,分析主要部件的振动〔”.这些方法都不可能取得闸门动特性的完整资料. 目前尚未见到弧门三维动特性的计算结果.工程中多用静载设计,并用动力系数考虑动水影响,其缺点是显而易见的.虽已有一些处理弧形闸门振动的经验可供设计时参考,并不能提供直接解决问题的方法.结构动态试验已往多用传统的单点稳态正弦激励我国弧形闸门通常采用卷扬机起吊方式,这种方式中又分为顶拉、前拉、斜后拉及横后拉等四种类型. 弧形闸门横后拉起吊方式,1971年X次在广东省长湖水电站溢洪道弧形闸门上采用,这一起吊方式的出现,引起国内有关单位的广泛重视.与其它各种起吊方式相比较,这一方式不仅减小了闸门启闭力,还能完全取消起吊工作平台架,甚至成功地将固定式平门启闭机的主体布置在闸墩的腹部.十多年的运行经验表明:“横后拉”是一种X的启闭方式.笔者根据以往设计长湖电站“横后拉”方式的体会和十多年运行经验,初步总结出“横后拉”起吊方式的设计原则及适用范围. “横后拉”起吊方式的 设计原则 弧形闸门“横后拉”起吊方式与其它起吊方式在起吊系统结构上具有许多不同之处,因而其设计原则也相应不同.在设计过程中,主要解决好定滑轮组布置的问题和启闭机位置安排问题,总之,选好定滑轮组的位置,是“横后拉”起吊方式的核心所在. (一)确定定滑轮组位置的原则及方法 1.确定定滑轮组位置的原则安康水电站排沙底孔宽sm、高sm,设计水头65m,孔口流速约30m/s,设弧形闸门。弧门顶止水采用两道(见图1),一道为“P”形固定式止水设在门上;另一道为铰式止水,设在埋件上。本文主要介绍铰式顶止水的设计情况。,我们在总结他人工作的基础上作了一些改 、,采用了如图l所示的方案。图1中铰式止水杂进可绕铰轴中心O点旋转,止水件4在M点与门叶面板外缘相切,挤压后起主要止水作用,与埋件的圆弧止水座板挤紧于N点(预压量为4mm),以防止上游水绕过N点。同时止水元件4的两端与侧止水座挤紧(每侧有续mm的预压缩量),与侧止水共同起止水作用。 作用在止水件4单位长度上的压力为: P一下BH(l)式中:下为水的容重;B一肥N(见图l),为止水件的承压宽;H为止水件4的承压水头。 设计中令P对铰心。有一偏心a,这样作用在止水上将有一力矩M: 肛一Pa(2)此力矩使止水产生挤压面板的转动。 在闸门全部关闭的静水压力情况下,作用在面板上的挤紧力凡为在水利水电工程中采用弧形闸门挡水的泄水建筑物,其闸墩和弧门支座是关系建筑物安全运用的重要构件;但对其受力性能、配筋设计和构造,目前还缺乏系统研究和统一认识。本文拟根据调查搜集到的资料木,对普通钢筋混凝土弧门支座及其配筋问题提出一些看法,供有关设计人员参考。 ‘(一)钢筋混凝土弧门支座的型式和特征 钢筋混凝土弧门支座是将弧门上的几百吨甚至几千吨的推力传递给闸墩的一个短悬臂构件。支座内石勺钢筋与闸墩的钢筋和扇形幅射状钢筋联结在一起,一次浇筑混凝土,使支座与闸墩成为一个整体。为了满足安装弧形闸门支臂铰座的需要,常在支座的迎水端预留几厘米或几十厘米的二期混凝土位置,以便于调整固定铰座锚固螺栓后再浇注混凝土。支座的位置,理应在闸墩的中部,距闸墩边缘有一距离,但由于整体布置上的需要和条件的限制,往往不得不将支座布置在靠近闸墩的下游边,如图1所示。 从搜集到的有关资料看,可将钢筋混凝土弧门支座大致分为长方形和方形两种:前者是指支座宽度乙与内侧自动启闭弧形闸门的水压活塞装置是根据帕斯卡原理设计的。它利用水库的弃水来启动活塞装置,从而实现弧形闸门的自动启闭。它具有电动卷扬机启闭弧形闸门的功能。在探索利用水力自动盘制启闭水工闸门中,为我国水工闸门启闭装置的设计,增添了一种新的结构形式。该装置经馥陵市焦坑水库溢洪道原型闸门运转试验,t经武汉水利电力学院多次模型试验,两者验证了该装置的各种功能均符合设计要求,1987年7月通过了湖南省水电厅主持的技术鉴定。鉴定认为该装置设计理论正确,·构思新颖,运行稳定,缓冲效果明显,适用于币、小型水库溢洪道和环山渠道泄洪闸。本文主要介绍该装置的结构特点、工作原理和设计等。 一、装置结构特点和工作原理 水压活塞装置是由活塞、缸体、进水系统(含自控进水口、预泄进水胶管、输水管、竖管)、排水系统(含导水孔和排水道)、传动钢丝绳、开启度控制轮、转向轮、顶轮、长轴、卡环等几部分组成,见图1。为防止锈蚀,缸体和活塞采用铸铁制作。?水工建筑物上的弧形闸门,根据使用场合与结构特征大致可分:(一)、按使用场合可分堰顶式(表孔式)和潜孔式;(二)、按支臂形式可分斜支臂和直支臂;(三)、按支铰型式可分圆柱铰,圆锥铰、球形铰或混合型铰;(四)、按门叶梁结构可分横梁系和纵梁系,(五)、按止水方式可分局部止水或全关状态止水。其中以横梁式、斜支臂、局部止水、大跨度、大高度、重型弧门的制造技术难度X大。基于弧门的支铰支座多系铸钢件,轴为锻件,无论何种弧门的支铰支座、轴与轴衬,在工艺技术上仅仅是机加工手段及表面镀复技术问题,这里不赘述。下面仅就弧形闸门门体钢结构(焊接结构)制造的主要工艺技术问题分放大样,斜支臂下料;焊接收缩余量,主要承荷部件;焊接变形矫正;门叶拼焊胎具;总装胎具;吊耳问题;支臂接触面密合度问题;定位板与中心标记等十个方面予以论述。造后的测量数据统计,约为面板弧长的千分之(。.7~1.1)。变量△R的大小,决定于焊接方式,焊接顺序,焊接线能量,坡口型式及装配间.控制性水利枢纽工程具有可以满足综合利用的要求,提高水资源的利用效率;水库成为人工湿地,增加水域的综合功能,改善当地的环境小气候条件,对生态环境有一定的有利影响;水电站属于清洁的可再生能源,运行成本低,不产生污染等特点。控制性水利枢纽工程的取水对水文情势、下游用水对象、水温水质及生态环境等方面是有影响的,这种影响也是有利有弊的。笔者分别从以下几个方面对控制性水利枢纽工程的影响进行分析。1对水文情势的影响对于具有调节能力的水利枢纽工程,工程运行后,将使其下游水文情势由天然径流状况转为受水库调节影响的状况,水库下泄水量将在配合平原水库及平原区地下水利用的情况下依照下游用水、防洪及发电的要求进行调度运行。水库建成运行后,坝址断面的径流过程线与天然情况相比变化较大,主要表现在:①各月月流量有变化,但从年水量上看,各月增加和减少的水量基本平衡;②水库运行后,河道水量年内分配趋向均衡,月均流量变化趋稳,即枯水季节水量增大,汛期水量减少龙口水利枢纽位于黄河中游北干流托克托—龙口段尾部、山西省和内蒙古自治区的交界地带,左岸为山西省河曲县,右岸为内蒙古自治区准格尔旗。坝址以上控制流域面积397406km2,X大坝高51.0m,正常蓄水位898.0m,总库容1.96亿m3,电站装机5台,总装机容量420MW,任务是参与系统调峰,对万家寨水电站反调节,兼有滞洪削峰等综合利用效益。枢纽主要由大坝、电站厂房、泄水建筑物等组成。本工程为二等工程,工程规模为大(Ⅱ)型。枢纽主要建筑物大坝、电站厂房、泄水建筑物按2X建筑物设计,其他按3X建筑物设计。主要建筑物的设计洪水标准为100年一遇,相应的下泄洪水流量为7561m3/s,设计水位896.56m;校核洪水标准为1000年一遇,相应的下泄洪水流量为8276m3/s,校核水位898.52m。泄水建筑物消能防冲设施按50年一遇洪水设计。福建省宁化县龙下水电站是一座小型径流开发低水头河床式电站,总装机容量为3x125okw,设计水头9.lm,拦河坝为高:.:m的浆砌石宽顶堰重力坝,坝上设有高1.9m、宽志In的钢筋混凝土5横轴自动开沃闸门18扇。由于电站地处闽西山区,集雨面积大(1532km’),每年丰水期(2一9月)河床中有大量漂浮杂物。当水位高于正常水位时,自动闸门开启,漂浮物随徘水从闸底下泄,同时有一部分杂草、树枝等拦挂在活动铰支和闸板上。当水位下降时,开启后的闸门则由于铰支受阻不能自动关闭,造成水量浪费和水头损失。经几年运行测算,侮年因此少发电150万kw·h,减少产值7 .6万元;同时要花费大量人力下水启吊闸门,清除杂污。实践证明,在山区漂浮物较多的河道上,5横轴自动开关闸门是不太适用的。 为了充分利用水能资源,解决上述漂浮物阻塞问题,龙下电站决定对5横轴自动开关闸门进行更换,并要求更新闸门投资少、工期短、效益高、管理方便。在进行多型式、多方案比较后。水工建筑物的钢闸门,由于长期接触水,极易发生锈蚀,从而导致钢闸门承载强度降低,严重威胁闸门的安全。因此,如何经济X地防止钢闸门的腐蚀,是水利工程管理中的一个重要课题。 射阳河闸是里下河地区档潮排涝的大型水闸,共三十五孔,闸门全部为钢结构。全长四百米。自1974年起开始对闸门采取通电流阴极保护措施。多年实践表明,该技术具有明显X越性。但由于近年来沿海地区供电极不正常,时有时无,严重影响阴极保护的效果。针对这一问题,1982年6月由电子工业部六所,河南开封太阳能电池厂和江苏省里下河四港控制工程管理处协作,决定在射阳河闸开展太阳能供电阴极保护的实验。供电规模确定为500W,保护十孔闸门,余下的二十五孔闸门,仍利用交流电辅以蓄电池保护。该工程于1983年7月建成,实际运行表明,阴极保护效果满意,具有较高的技术经济效益。1985年5月1旧在江苏射阳县,由江苏省水利厅主持,通过了“太阳电池在水工钢闸门防腐上的应用”技术鉴定,鉴定认为,太阳一九八五年在设计九江县代山水库隧洞闸门时,考虑到我县以灌溉为主的小(I)型和小(I)型水库钢闸门几乎都是门前止水与门顶封水相结合的型式。实践证明,这种闸门启闭可靠,有一定的适用性。但也存在明显的缺点,如:止水线路长,启闭力大,橡皮易老化,且消耗量大,特别是封顶四角及顶侧止水接合处容易漏水。该水库原低涵管钢闸门即为门前止水,止水效果不好,仅40厘米涵管,闸门工作水头19米需15吨启闭力(管理人员说启门费力)。为了克服上述弱点,减小启门力,使现有80厘米涵管钢闸门启闭机仍用原15吨启闭机,节省工程开支,本人设计了滑块兼侧止水式的钢闸门。通过8个月的运行,发现这种闸门启闭可靠,止水效果好,80厘米内径的涵管,闸门X大漏水量为0.0009立米/秒。现简述如下。 该闸门结构详见图1。支承由不锈钢条滑道与滑块兼侧止水组成。止水应在一个平面上,,利用水压力作用,闸门紧贴闸槽胸墙,滑块(胶木)由两个角钢分别用电焊和螺栓固定在闸门面板上哈达河水库是以灌溉防洪为主兼综合利用的多年调节的重点中型水库,总库容8860万立米,输水洞取水塔分上、中、下三孔取水、孔口尺寸为2.5 x 1.9米,闸坎高程底孔为206。87米,中孔为21 1 .02米,_L孔214.37米,为开敞式取水,正常蓄水219.37米。三个取水孔口分别安装定轮式平板钢闸门,用2 x10吨位双吊点启闭机进行启闭。在输水洞三孔取水闸门前四米处两侧翼墙之上(甲21 9.87米高程)设有3.8 x 5.0米宽检修平台,在此处安装检修闸门,以便对取水闸门进行检修,(取水瑶总体布置见图1) 1971年水库主体工程竣工时,为了检修取水闸门,曾安装了叠梁式木检修闸门,由·于启闭困难,止水效果不好,很难对取水闸门进行检修作业,而不得不废掉。因此,一十多年来一直无法对取水闸门进行检修,每年从闸门白白漏掉水量;达2叫万立方米。经反复研究,于拍85年选定浮箱式闸门作检修修闸门槽尺寸,闸孔净宽,‘检修时作用在卿门上的X大水头前 弓尸 一声 如东县环东闸属于单孔通航挡潮闸,闸门结构是单扉平面板梁式钢闸门,受环境、大气、盐雾、泥砂冲刷、潮差、干湿交替和海水浸蚀作用。闸门上游面为淡海水(氯离子含量为894.6m灯L,电阻率166Q·cm),下游面为海水(氯离子含量为35o4mg/L,电阻率45Q·cm);pH值均为6.8。该闸闸门面积见表1。 表1闸门面积一一…闸{闸{上游面…下游面…遏1输!5…6斌66巨卜6卜…6口 1978年该闸采用喷锌防护,仅七年时间闸门锈蚀十分严重,干湿交替区锈深已达1一2毫米,下游面喷锌层已全部剥落。鉴于上述情况,为延长钢闸门寿命,减少维修次数,便于施工,决定在环东闸闸门上、下游面采用环氧厚浆X质涂料(H。;一S;)和铝合金牺牲阳极联合防护试验,并与小洋口闸闸门采用喷锌防护(同期施工)进行经济效益对比,以期为推广这一X技术取得经验,为H。:一S‘X质涂料与铝合金牺牲阳极联合防护在沿海挡潮闸上应用提供参考数据。在全国已有不少船闸采用钢闸门。过去,·大多采用油漆防腐,不仅花费大、保护寿命短,而且闸门除锈、涂漆时,必须停航排水,影响通航的损失亦大。} 由于钢闸门大多采用普通碳钢,在一般江河水中,其均匀腐蚀速度比在海水中低)一般为0.01一。.021llm/a),但局部腐蚀的坑蚀深度一般为0.15一。.30nlm/a,有的则高达o.〔‘〕。采用涂料和外加电流阴极保护联合X,在挡潮闸、节制闸上已有成功先例,但在船闸钢闸门特别是横拉门上如何实施则是本试验的目的。试验在裕溪口船闸闸门上进行。该船闸长195m,宽15m,上、下游两扇钢闸门的表面积约为2582m2,其水下而积约为2100m“。一、保护参数的确定 保护电位和保护电流密度是阴极保护的重要参数。保护电流密度的大小与钢闸门的材料、表而状况以及所处环境介质、水流速度等有关,可通过室内试验和现场实测或参照经验数据来确定。据室内测出的涂漆钢片在裕溪河水中的静态极化曲线,得到保护电流密闸门启闭机对水库排水蓄水有着重要作用,但其启停机运行一般需要电力驱动,这给闸门启闭机的使用带来了一定的限制,如对某些区域无电网,架设电力线路成本昂贵的情况,而太阳能资源丰富,具有无污染、无区域限制等X点。因此,如将太阳能作为闸门启闭机驱动能源,不仅可以解决闸门启闭机在无市电供应的情况下的供电问题,而且有利于扩大启闭机在水利方面的使用范围,提高水利资源的利用率。本文通过对太阳能闸门启闭机系统的功能要求和控制机理分析,在现有研究成果的基础上,对闸门启闭机驱动系统总体方案、中小型闸门启闭机参数要求、太阳能电池的输出功率影响因素、X化MPPT控制策略、无刷直流电机驱动控制策略等进行了系统研究。X先建立了太阳能电池输出特性数学模型,对各种传统X大功率点跟踪方法进行了分析,提出基于数据采集的变步长增量电导法,并进行仿真验证控制算法的可行性和X性。然后选定具有功率密度大、效率高、调速性能和起动性能X良的永磁无刷直流电机作为太阳能闸门启闭机的要能够实现对水资源的合理应用,X化水资源的配置,闸门启闭机的X控制是其关键技术。目前在大型水利工程设施中广泛使用了自动化的闸门控制方案,但是对于小型的江河、湖泊以及水电站等藏说并未完全使用。因此采用自动控制技术,对闸门在启闭机进行实时控制与监控对于X化水资源的X配置具有显著的意义。自动控制技术在闸门启闭机的控制方面主要实现对闸门工作状态、水位等进行自动测量、计算以及控制,实现对水资源科学合理的X控制,为解决我国的水资源短缺的问题做出应有的贡献。1闸门启闭机的自动控制与监控系统要求1.1功能完善、投资低在一般小型的闸门控制应用中,一般而言不需要进行过分负责的控制,要能够根据实际使用的要求进行自动化功能与配置的简化,满足基本的运行功能与控制需求。同时要能够适应工作人员的使用,要能够做到结构简洁,操作简单,易于维护与保养。1.2动作可靠,运行稳定在船闸启闭机的控制中还要求能够具有良好的可靠性。控制系统的可靠性取决于控制系统的方案作为水利水电工程不可缺少的重要组成部分,闸门启闭机在水利的控制方面具有不可或缺的重要意义。实际工程经验表明,闸门启闭机的X运行对于保证水利水电工程项目作用的X发挥具有重要的影响。研究闸门启闭机的X运行管理是目前水利水电X域的研究热点之一,同时也产生了诸多重要的理论与实践成果。本研究主要针对具体项目展开,具有实证研究意义。1闸门启闭机概述目前在水利水电工程方面具有实际应用的启闭机主要有螺杆型、液压型以及卷扬型等三个不同分类,根据实际水利水电的工程特征,具有各自不同的用途。具体介绍如下:1.1液压闸门启闭机液压闸门启闭机通过液体进行压力与能量的X传输,实现对闸门的关闭与开启。液压启闭机性价比较高、结构简单、管理方便,在目前的水利水电工程中获得了广泛应用。其工作基本原理为,通过电机使得液压泵产生一定的压力,经过液体回路将压力传到到液压缸,带到活塞,通过机械传到作用控制闸门工作。1.2卷扬闸门启闭机卷扬闸门启闭机扬程范围较大工程概况水库闸门是水利工程必不可少的组成部分。西丽水库又名西沥水库,地处深圳南山区,成建于1960年,坝址以上集雨面积29km2,总库容达3?238.81万m3,多年平均径流量为2?664m3。水库设计任务初衷是以农田灌溉为主,其次兼之防洪、发电等功用。但随着改革开放以来,深圳的经济进入了飞速发展阶段,随之而来的城市对用水的需求不断增加。就目前西丽水库而言,有着重要的位置,不仅给城镇供水一方面,还有原水调蓄水库,都是南山区和宝安区重要的供水区域。其供应着约300万人口的水源,其GDP产值也能达到2?000多亿元。在2009年西丽水库对外输供原水量已经进行了历史的翻新,占据了整个市的1/4。根据相关的数据显示,对外输供原水量现已经达到4.55亿m3,水库大坝安全具有十分重要的意义。2检测项目及内容在相关规范要求的指导下,辅之以相关X机构的提供的协助下,再具体分析了水库具体运作出现的实际问题,决定有侧重的对水库的一下项目进行检测引言闸门启闭机是水利水电工程的重要组成部分,在泄洪防汛方面发挥着极其重要的作用。实践证明,闸门启闭机的健康状况对水利水电工程功能的发挥具有重大影响,因此,有关闸门启闭机的运行与管理受到越来越多X人士的关注。1闸门启闭机分类及工作原理水利水电工程中应用的启闭机有液压启闭机、卷扬启闭机以及螺杆启闭机,接下来逐一对其进行介绍。1.1液压启闭机液压启闭机具有经济性好、结构紧凑、管理简单等X点,其通过液体压力传递能量,以实现闸门关闭和开启的控制。该种启闭机的工作原理可以描述为:工作时电动机作用于液压泵而产生压力,经由回路阀组将压力送入左右液压缸,促使活塞杆连接在一起的闸门工作。1.2卷扬启闭机卷扬启闭机具有较大的扬程范围,适合应用在多种场合。另外,其还具有运行稳定、制造方便、价格便宜等X点,因此被广泛应用在很多大中小闸门上。其中对固定卷扬启闭机而言,其有右半机和左半机构成,并由中间轴连接在一起,以右半机为对象,其工作原理为:减速机在电水是人们赖以生存的重要自然资源,我国对于水利、水电工程给予了极高的重视,一直致力于兴建水利水电工程,该工程的建立在灌溉、发电、防洪、抗涝等方面均发挥着不可或缺的作用。近年来,随着科学技术的发展,闸门启闭机逐渐应用于水利水电工程中,其是一个较为复杂的系统,也是水利水电工程的重要组成部分[1]。我国目前使用的闸门有弧形和平板两种类型,对应的闸门启闭机有卷扬启闭机、螺杆启闭机和液压启闭机三种,在实际工作中应该科学的选择、使用和管理闸门启闭机,才能提高工程质量,降低风险发生率,促进我国水利水电事业的发展。1.闸门启闭机简介1.1卷扬启闭机。卷扬启闭机是较为传统的水利水电启闭机,它的造价相对较低,容易加工制造,并且安全性较高,在出现问题时容易及时发现并且维修较为方便简单,因此他在水利水电中应用较为广泛[2]。这种启闭机大都有两个主要部分组成,左半机和右半机,两部分由中心轴链接起来,使两部分可以相互协同工作。以右半机为例,其工作原理如下问题的提出随着我国丰富水力资源的大力开发,南水北调工程的实施及抽水蓄能电站的动工兴建,单吊点、大容量、高扬程卷扬启闭机越来越多地被用于这些项目或工程深孔闸门的启闭操作。近几年来,新开发的水电工程项目的水头不断增高,使这些项目或工程深孔闸门所配套启闭机的启闭力/持住力大幅度增加,因此,对配套用启闭机也提出了更大的容量要求。近几年来,我国已可以生产启闭容量达5 000 的单吊点启闭机,但对于启闭容量X过5 000 kN的单吊点启闭机,例如国内许多工程急需的启闭容量8 000 的型单吊点启闭机,由于相关技术难题没有解决,国内还没有研制和生产,国外也未见报导过这种规格的单吊点启闭机。鉴于这种情况,国内工程凡是需要启闭容量X过5 000 的单吊点高扬程启闭机,只能采用2台启闭机组合起来达到所需启闭容量的代替方式,在高扬程情况下,要通过增设平衡梁将2台启闭机的2个吊点转换成一个吊点才能平稳启闭闸门。前几年国内有3个项目需要的启前言 葛洲坝船闸输水系统采用反弧门为工作闸门,简称输水阀门.它不但具有一般弧形闸门相似的外形结构以及无门槽、启闭力小、运行可靠等X点,而且还具有与一般弧形闸门不同的特点:如阀体反向安装、门叶凸面朝向下游而以凹形弧面挡水、铰座处于门井低流速区等。如果在高水头船闸输水系统中,阁门采用正向弧门的话,那么,门井则位于闸门下游。于是,在输水水流从明流向满流过渡时,井内水流将剧烈波动,从而使闸门在紊动水流中振动利害。 然而,采用反弧门后,门井则设在闸门上游。输水时,水流波动及振动较前者轻,止水条件也较前者X越。这样布置,一可降低动水作用对支校的影响,二可遴免充水水流大量挟气而恶化闸室停泊条件。 由于反弧门作为翰水阀门(特别是高水头船闸的输水阀门)具有比其它门型较多的X点,所以它在国际水工通航建筑物船闸中得到广泛应用。例如,在美国“44座已建成和正在.施工或设计的船闸,有41座输水系统采用了反弧门”①另外,在前苏联和欧美一些X,反l孤门使在冬季冰冻期间,对位于东北严寒地区的水电站,当冰层达到一定厚度时,冰层的作用力可能对水工建筑物及水工闸门造成一定的危害,严重的甚至发生水害。如撕裂大坝面板止水、压裂弧门铰支座、撕裂弧门及闸门水封等。东北某电站曾发生过因弧门前结冰,导致弧门被冰的上抬力开启的事故,因此冬季必须在结冻的弧门及闸门前进行破冰,避免以上事故的发生。1 小山电站弧门破冰情况及常规破冰方法1.1 小山电站弧门破冰情况小山电站位于长白山区松花江支流上,冬季气侯严寒,每年12月中旬湖面开始结冰,次年4月中旬开始解冻,湖面X深冻层达1.5m,弧门前冰层厚度也达到了1.3m。小山电站溢洪道共有3扇弧门,按设计要求,弧门前的冰层厚度应小于1m,因此小山电站每年冬季均进行破冰工作。由于安装防冻吹冰系统费用太高,为节约费用,目前采用人工破冰的方法,经实践证明该破冰方法存在着许多不足。由于水电站承担电网调峰任务,发电并无特定规律,水库水位无法保持在一定的高度,这样就导致冰层大源渡航电枢纽工程位于湘江下游中段 ,上距衡阳市 6 2 km。枢纽建筑物由泄水闸、船闸、电站厂房及坝顶公路桥四部分组成。泄水闸共布置 2 3个泄水孔 ,分为高堰 15孔及低堰 8孔 ,孔口宽 2 0 m,每个泄水闸孔设置一扇工作弧门 ,高堰堰顶高程 39.0 0 m,低堰堰顶高程 37.0 0 m,图 1为泄水闸坝段纵剖面图。为满足电站上、下游水位要求 ,同时保证机组发电 ,泄水闸弧门启闭十分频繁 ,弧门在某些开度、水头时有可能发生较大的振动 ,可能对弧形闸门结构和水工建筑物及其地基产生不利影响 ,甚至影响建筑物安全稳定。因此对弧门进行动水原型观测并对其动水稳定性研究十分必要。为此我公司委托武汉大学水利水电工程实验中心对竣工后的弧门进行了现场安全检测 ,为今后的弧门运行提供理论依据。图 1 泄水闸坝段纵剖面图 (单位 :m)1 试验内容1.1 弧门动力特性试验通过试验了解弧门结构的自由振动频率 ,并与下泄水流的脉动频率相比较近尾洲水电厂为径流式电站,总装机容量63.18定端安装在弧门吊座轴的中心线上,测量钢丝绳随MW,共有22孔泄洪弧门,其中6孔弧门为平底堰,油杆伸长量的变化而变化。弧门开度检测装置改造孔口尺寸为14 m×11.5 m,堰顶高程为55.00 m,16更换的部件有重力卷线装置、钢丝绳及转向轮。重力孔弧门为WES堰,孔口尺寸为14 m×9.5 m,堰顶高卷线装置周长为400 mm(原周长为840 mm),其轴程为57.00 m。弧门启闭机型式为液压传动双吊点通过联轴器与原编码器(编码器型号为SVM10-式,型号为QHLY-2×800-6.5(16台,力士乐公司生1053,为德国贝加福公司生产的X型光电式旋转产),QHLY-2×1 000-7.8(6台,武进液压启闭机厂生编码器,分辨率为8 192,X大量程为4 096圈)连产)。弧门上位机通过网络与现地各液压站接。测量及重锤悬挂钢丝绳为Φ2 mm不锈钢丝绳,通讯模块工程概况小湾水电站装设6台单机容量700兆瓦的混流式机组,总装机容量为4200兆瓦,保证出力1854兆瓦,多年平均发电量190.6亿千瓦·时。水库正常蓄水位1240米,总库容151.32亿立方米,X库容98.95亿立方米,为多年调节水库。小湾水电站工程属大(1)型一等工程,永久性主要水工建筑物为一X建筑物。工程以发电为主兼有防洪、灌溉、养殖和旅游等综合利用效益,水库具有不完全多年调节能力,系澜沧江中下游河段的“X水库”。该工程由混凝土双曲拱坝(坝高292 m)、坝后水垫塘及二道坝、左岸泄洪洞及右岸地下引水发电系统组成。泄洪洞工作门孔口尺寸为13 m×13.5 m,底坎高程1193.87 m,正常水位1240.0 m,X高水位:1242.51 m,操作要求:动水启闭,局部开启(每1.5 m一挡)。泄洪洞工作门门型采用弧形闸门,设计水头为48 m。弧门曲率半径为23 m,支铰高度取为19 m,闸门采用直支臂、圆柱铰。前言火谷电站泄洪闸弧形工作门由于支铰安装尺寸偏差造成运行缺陷,主要表现为运行过程中异响和运行轨迹倾斜,支铰轴整体旋转造成支铰止轴板螺栓剪断,给电站运行造成安全隐患。为保证电站汛期安全满足电站正常运行,特对3孔弧门进行检修。表1工作闸门和启闭机特性表工作闸门1型式露顶弧形闸门2孔口宽度12.8m3闸门高度18m4设计水头17.5m5弧面半径22m6总水压力25349kN7支臂形式斜支臂8支铰形式自润滑球铰9操作方式动水启闭10孔口数量3孔11闸门数量3扇启闭机1型式液压启闭机2容量2×2000kN3全形程9m4工作行程8.623m5吊点间距11.7m6启闭速度~0.7m/min7电动机QA225S4A(37kW×2台)8电源380V50Hz9台数3台1技术难点由于电站已运行发电,施工场地不足以对施工工作面形成一定制约,给检修施工造成了一定难度。1)支铰全部解体做司法鉴定。2)起重施工场地不足,大型吊车无法入场作业。支铰全部吊至坝一般的灌溉水库均采用底孔放流,底孔水温度过低,对农作物生长不利。水库低层水与表层水水温大约相差5～8℃。崔家街水库位于桓仁县大二河右岸一支流,X大库容122万m3,X大坝高20.5m,兴利库容75.95万m3,可灌溉农作物333.33hm2,其中水田206.67hm2,旱田126.67hm2。由于该工程正常蓄水位与死水位之间相差12m,受吊管自身强度和刚度的要求,取水口设计采用双体吊管。竖井两侧设高、低两个吊管,低吊管控制死水位以上6m高范围内水位;高吊管控制正常蓄水位以下6m高范围内水位。这样通过双体吊管就可以取用正常蓄水位与死水位之间的任何一层水,满足作物对水温的要求。1吊管系统的组成吊管系统由拦污、吊管、转动、连接、支撑、起吊等部分组成。弯头是吊管系统的转动部分,弯头将吊管和竖井连接起来,吊管将水库中水引入竖井中,再通过与竖井相连的涵管将水库中水引入输水渠道。(1)拦污部分。在吊管进水口处设置拦污栅。拦污栅主要是拦截青苔和水库概况 郸县地处浙东沿海,全县总面积为土409.73krnZ,其中山区面积为7()6一4kmZ。由于低山丘陵面积较大,所以境内水库较多,有大中型水库5座;小(一)型水库14座;小(二)型水库37座;10万m“以下的山塘水库近千座。 1991年,水利部《关于对小型水库普查的通知》文件F发后,遵照文件精神,结合我县水库的具体情况,进行了认真的分析研究;大中型水库都实施了保坝工程,小(一)型水库已经进行了加固处理,小(二)型水库由于数量多,情况复杂,条件也较差,存在种种问题,是除险加固的重点,山塘水库由于数量太多,人力和财力上也有限制,只能在除险加固好小(二)型水库后再进行处理。(二)处理前的准备工作 由于众多的小型水库建于5()一60年代,是群众运动的产物。这些水库多年来虽然发挥了很大的作用。但鉴于当时的条件,技术力量薄弱,建库时未能进行地质勘察,未能正式设计。这批水库都无地质资料,无设计图纸,无施工记录,是典型的水库除险加固应注意的几个问题刘宝军（X防总办公室北京１００７６１）水库除险加固是指对防洪标准低或工程质量存在严重问题的已建水库进行处理，或加高加固大坝或扩建泄洪设施，同时还应为今后管理运用创造必要条件。由于加固是在原有工程基础上进行，施工方法和场地受到一定限制，难度大，工期较长，给施工期水库的调度运用造成一定困难，设计或施工不当，还会给水库造成新的险情。９０年代初期，山西省漳泽、汾河水库及山东省门楼。峡山等水库相继出现险情。其特点是：险情发生在水库除险加固期间的汛期或汛末期，但坝区无暴雨和人库洪水过程。虽经及时抢护，化险为夷，但反映出了水库除险加固中存在的一些问题，本文就此作一些初步分析。１几座＊库的险情及其原因漳泽、汾河、门楼、峡山４座水库均是全国X一或X二批重点病险水库，１９９０、１９９１年相继发生险情。１９９０年７月１８日，漳泽水库改建的泄洪洞出口陡坡段尾部基坑开挖至设计深度时，开始冒清水。２４日观察到基坑渗出清水量加大水库是水工建筑物的重要组成部分,起到防洪、灌溉、供水发电等综合作用,其运行安全关系到X民生等各个方面。我国有大量水库是几十年前建设的,随着时间的推移,水库在长期使用过程中,逐渐暴露出跟多问题,影响水库运行安全以及周边群众生活、生态安全。而水库除险加固工作又是一项需要论证的工程项目,因此,为保障水库安全,对于病险水库的除险加固就显得十分重要。1水库除险加固常见问题1.1水库坝体问题坝体问题中很常见的就是坝体出现裂缝现象,由于大多数水库大坝在施工过程中施工期长,经历的季节温差较大,在工程完工初期,大坝刚刚建成,未经历较多的考验,初步质量能够满足要求,但是在后期长久的运行当中,这些问题会慢慢显现出来;另一个是坝基坝肩绕渗问题,一般情况下,大坝在进行施工前,都需要对所建地点进行地质勘探,以确保坝址处的地质条件能够满足要求,对于那些溶洞、石灰岩、断层等特殊地址条件不满足建坝要求时,需要对这些问题进行处理,但在实际处理过程中,这些区域难以工程概况某水库是一座以以灌溉为主,结合防洪、供水、发电的多年调节水库,库区属于水土流失预防保护区,现有水土流失面积97.64 km2,土壤侵蚀类型以轻度水力侵蚀为主,平均土壤侵蚀模数为1800 t/km2·年,项目区林草覆盖率为38%.本工程的水土流失防治责任范围总面积为80.62 hm2,水土流失防治分为5个区,即主体工程防治区、防汛公路防治区、施工场地防治区、施工道路防治区、弃渣场防治区。2防治措施体系和总体布局水土保持设计是做好水库除险加固工程水土保持工作的基础。在水土流失防治分区总体划分及分析评价主体工程中有水土保持功能措施的基础上,遵循“工程措施与植物措施的结合,永久措施与临时措施的结合,点、线、面的结合”的原则,形成布局合理的水土流失综合防治措施体系。3防治措施3.1主体工程防治区主体工程防治区为大坝、溢洪道、左右岸泄洪洞和防汛仓库等工程区域,占地面积为66.12 hm2,占地类型为耕地、林地、建设用地和荒地。我国是世界上建成土石坝水库X多的X之一,到目前为止,全国各地已经建成各类水库8.7万座,其中土石坝水库的数量占所有大坝总量的90%。我国的土石坝大都修建于20世纪50~70年代,受当时的科学技术水平、经济条件以及运行管理水平的限制,造成许多土石坝水库先天不足。再加上长年的运行大都没有得到良好的维修养护,以及水库外部环境条件和工程基本条件发生了很大变化,有相当部分水库不同程度存在防洪标准低,水库上游迎水面护坡破损、坝身损毁、溢洪道老化等问题而成为病险水库。因此,2011年中央发布的一号文件作出了“加快水利改革发展的决定”,决定加快病险水库除险加固步伐,全面消除水库安全隐患[1]。水库除险加固方案设计作为初设的重要组成部分,贯穿于项目建设全过程,尤其考虑到水利工程的复杂性和除险加固的各异性,设计方案要突出重点,长期以来大部分水库除险加固业主将控制成本的主要精力放在施工阶段的审核施工图预算、结算建安工程价款,忽略了设计在工程项目中对背景介绍某水利枢纽工程以表孔露顶形式设有18孔泄洪闸,孔口尺寸均为16 m×17.5 m(宽×高),工作闸门采用弧形闸门,配套上悬挂式液压启闭机。由于闸底板高程设置较低,闸门底设置驼峰堰,堰顶高程32 m;闸室底板高程为29.47 m,全部机组发电尾水位为36.63 m,高于闸室底板7.16 m。在0.2%设计洪水时,淹没底板深度达19.53 m。因此,该弧形工作闸门的运行条件是在高淹没度条件下启闭,且有局部开启要求。弧形闸门具有启闭力小、过流流态好、运转可靠、闸墩厚度小等X点,因此在水利工程中的应用越来越多[1],例如南京划子口的大跨度弧形闸门[2]、富春江水电站弧形闸门等。但是,弧形闸门在水利工程中的服役受到多因素的干扰,在高淹没度条件下的启闭过程中,闸下水流条件复杂,闸门常受到门底泄流所形成的水流漩滚冲击的作用,水流动力荷载以及水流脉动引起的闸门振动会对门体的安全运行造成极不利的影响[3],1966年,浙江省某排涝挡潮弧钢闸门是水工建筑物的重要组成部分,从闸门失事过程来看,在闸门启闭过程中或小开度工作泄流时,一般都有振动现象。因此如何较为准确求解钢闸门的自振特性以及如何求解闸门各部件的流激振动响应,为闸门的动力设计提供切实依据,是目前急需解决的问题。本文X先对闸门的振动问题进行了广泛而深入的分析:分析了引起闸门振动的原因及其对应措施,介绍了目前常用的闸门振动特性的分析方法,并比较了其X缺点。介绍了闸门这类复杂空间组合结构有限元动力分析的原理和方法。在此基础上,本文采用目前数值计算中X常用的“附加质量法”来考虑水体与结构的耦合作用,用以反幂法为基础的直接滤频法计算了闸门的自振特性,比较分析了闸门在空气中和考虑耦合作用后的自振特性,得出了相应的结论。目前常用的闸门振动分析方法很难给出闸门各部件的流激振动响应具体值,本文在水力模型试验测得各种工况下闸门模型上的脉动压力的基础上,对试验测得的水流脉动压力进行频谱分析,较X地考虑了脉动压力的时空相关性及引言闸门是水利工程中常用的一种挡水结构,按照构造特征不同,闸门有多种形式,其中弧形闸门因具有无门槽、过流流态好、结构轻便、启闭迅速等特点而应用广泛[1]。但弧形闸门仍会遇到流激振动问题,即在闸门部分开启时,由于水流强烈的紊动作用,在闸门上产生的脉动压力会导致闸门结构的振动[2]。这种振动强烈时会致使闸门疲劳损坏,影响闸门的使用寿命,严重时会使闸门损毁,甚至危害到整个水利枢纽工程的安全。目前,关于闸门流激振动的问题已有研究,但对闸门流激振动的机理并不太清楚。对闸门流激振动的研究一般有水弹性模型试验、数值模拟及模型试验和数值模拟相结合三种方法。其中,水弹性模型试验需模型满足水力学相似和结构弹性相似条件,因此成本高、耗费时间长[3];而数值模拟在当前的技术条件下,结果缺乏一定的准确性;模型试验和数值模拟相结合即将模型试验测得的脉动压力作为外荷载施加到数值模型中来计算闸门流激振动响应,既节约时间又具有一定的准确性。为此,本文通过有限元引言某水利枢纽布置有4孔17.0 m×16.0 m(宽×高)U形闸门,闸门底槛高程为338.0 m,挡水水头为16.0 m,闸门采用双缸液压启闭机操作,以发电为主,其次为航运,兼顾防洪等综合开发任务。工作闸门U形闸门由下沉式平面闸门与设置在其上部的卧倒式通航闸门组成,门叶上部为凹形结构,在凹槽中设置卧倒式通航闸门,卧倒小门绕上节门体底部的支铰转动,是船舶进出承船厢的通道。由于其结构特点,传统的平面计算体系难以对其简化计算,故采用有限元方法对其进行静、动力学特性进行研究。1计算模型及参数1.1闸门结构布置U形门与整体门结构自上而下设置8根工字形主横梁、7根水平次梁,其中,次梁1,3,5,7以及底梁为“[”形截面,次梁2,4,6为“][”形截面,闸门左、右两侧共设置10个定轮,闸门结构梁格布置及编号如图1、图2所示。1.2闸门结构有限元模型闸门结构为空间薄壁结构,采用shell63号板单元模拟构闸门结构的所有部件,利用ANSYS软随着科学技术的发展,水下卧倒闸门作为一种新型的闸门得到了越来越广泛的应用。它不仅可以作为城市河流景观的一部分,而且使河流的水体掺混大量的空气,X增加下游水体的溶氧量,改善水质。影响闸门振动的因素很多,主要有边界条件、过闸水流条件及闸门自身结构等。国外关于闸门振动的流固耦合研究始于20世纪30年代(美国)按流体和工程结构的性质,把流体诱发振动分稳定流和非稳定流两类;(德国)按诱发振动的激励机理,将水流诱发振动问题分为外部诱发激励、不稳定诱发激励、运动诱发激励及共振流体振子诱发激励;r(加拿大)按振动的特征将流体诱发振动分为水流引起的强迫振动、自控振动和自激振动三类。他们分别从不同角度阐述了水工闸门与水流流固耦合作用时的振动,从理论的深度和广度来说,的理论更全面。我国学者对闸门振动流固耦合问题也进行了较多研究[1-7]。随着数值模拟方法的发展,基于有限元软件,可以较好随着水电事业的发展和高库大坝的涌由于高速水流下,附环闸门的附环结现,泄水建筑物的闸门工作水头日益提构与圆形流道的圆周能否对齐,是避免流高。一方面,现有高水头大坝的设计一般道内产生有害漩涡或空穴的主要措施。设置有放空洞,放空洞不考虑参与泄洪,2.2门槽下游边界设计只做水库放空用,故闸门的挡水水头可能在工作水头下,附环闸门出闸水流流很高,但动水操作的水头一般控制在100m速接近50 m/s,若出口处门槽体型设计不以内。另一方面,国内现有高水头工作闸当,门槽后边墙会出现局部负压区,这意门通常采用冲压止水弧形闸门、偏心铰弧味着该区将面临空蚀破坏的危害。门,闸门动水操作的水头一般控制在100m2.3附环闸门后掺气设计以内。GIBE III中孔事故闸门与工作闸门紧附环闸门通过在高水头平面闸门的基挨着布置,瑞士联邦理工学院试验研究表础上于闸门底部增设附环结构,使闸门开明当工作闸门在启闭过程中出现事故时需启时,附环结构对门槽部分进行回补后无要事船闸反向弧形阀门底缘体形X化试验＊徐勤勤刘敦煌岳汉生（水工研究所）摘要结合三峡工程船闸设计条件，通过比尺为１７的物理模型试验，研究了改善双面板型反向弧形阀门底缘体形及相关结构以降低阀门动水启闭力及其脉动值，并通过门体压力分布的观测分析，讨论了影响阀门动水启闭力的主要因素。研究表明，阀门底缘体形对启闭力有较大影响，X化底缘几何形状，可X减小阀门动水启闭力及其脉动幅值。关键词船闸反向弧形阀门阀门启闭力底缘体形X化０概述反向弧形阀门已被广泛用于中、高水头船闸输水系统，其X点在于可以避免正弧门启闭过程中可能出现的门井水位跌落而导致的空气从门井卷入下游输水廊道，从而恶化闸室停泊条件等问题。但由于反弧门启闭过程中门井水位的变幅及变率均较大，弧门面板内侧结构迎水，与正弧门布置相比，阀门结构型式对阀门启闭力和阀门动力特性有较明显的影响［１］，净动水启闭力变幅较大。弧形阀门结构的常见型式有单面板门及双面板门（又称全包门）。单面板阀门为轻型结构概述平面闸门是水利水电工程广泛采用的一种设备,其主要作用是根据工程需要封堵孔口、控制和调节水流。平面闸门底缘的型式决定着闸下水流状态,对闸门系统的安全运行有着重要的影响。如果底缘的型式选择不当,底缘的结构设计不合理,闸门工作时闸下水流状态不良,会产生空穴,诱发闸门振动。严重时,会在闸门区段发生空蚀现象,导致闸门结构或门槽破坏。类似破坏的工程实例在国内外屡见不鲜,甚至个别出现了水库被放空的严重后果。因此,研究闸门底缘型式对闸门运行状态的影响,合理选择闸门底缘的型式,是工程设计中一直关注的问题。2 平面闸门底缘的型式及其对水流状态的影响在实际工程中,平面闸门底缘的型式一般可以分平底式底缘和锐缘两大类共4种型式,见图1。(a)平底式底缘 (b)仅有后倾角的底缘 (c)有前、后倾角的底缘 (d)仅有前倾角的底缘图1 平面闸门底缘的型式2 1 平底式底缘如果闸门在动水中操作,水流分离点在上游,如图1(a) ,但当水流脱壁时水电站进水口的平面快速闸门(以下简称 快速闸门)在启闭过程中的任一时刻,都处于一种局部开启的状态,通过闸门底缘的水流运动是复杂的绕流,其间的水压力一般不符合静压分布规律,而且在边界层发生分离的情况下,由于边界层的分离对外部水流有很大影响,边界层中的压强已不能直接用伯努利方程来计算,而需要通过试验来确定.通常闸门的阻力系数和垂直收缩系数,可看作是这个复杂现象的宏观指标. 对于闸门底缘型式的研究,随着人们对动水作用力认识的深化,认为必须与水流压力脉动的研究结合起来,而引起水流压力脉动的重要原因是底缘压力分布的均匀程度.闸门底缘的几何条件是影响闸门底缘压力的一个非常重要的因素,所以对闸门底缘的几何形状,尤其是对新型底缘型式的探讨仍具有研究价值. 从目前有关闸门底缘压力的试验研究文献看,其试验闸门底槛都是布置在水平管道上,即便是快速闸门也是布置在斜管段前的一水平进水口段上一本试验所采用的模型特点是闸门的底槛布置在斜管段上,与前者的水力特平面闸门是水利水电工程中广泛采用的一种设备,其主要作用是根据工程需要封堵孔口、控制和调节水流平面闸门底缘的型式决定着闸下水流状态,对闸门系统的安全运行有着重要的影响。如果底缘的型式选择不当底缘的结构设计不合理,闸门工作时闸下水流状态不良,会产生空穴,诱发闸门振动。严重时,会在闸门区段发生空蚀现象,导致闸门结构或门槽破坏一、平面闸门底缘的型式及其对水流状态的影响在实际工程中,平面闸门底缘的型式一般可以分为平底式底缘和锐缘两大类共四种型式,见图1。1.平底式底缘如果闸门在动水中操作,水流分离点在上游,见图1(a)。但当水流脱壁时,闸下射流与底缘之间出现空隙,由于底缘水平,空隙无法及时补气,此处易出现不稳定的负压。这不仅使闸门底缘处的水压力脉动性增强,产生下吸力,而且会使闸门产生空蚀,并导致闸门垂直振动。理论与实践都证明,采用这种底缘型式,闸下水流的条件较差特别是水流流速越大,负压就越大。但其结构简单,便于制造、安装和检修。平面阀门在淹没状态下底缘上托力的计算方法刘平昌，赖志堂（重庆西南水科所；６３００４２，宜宾地区水电设计院；６４４０００）摘要以往平面阀门在淹没出流下底缘上托力系靠模型试验获得．本文着重叙述了底缘上托力的计算方法．当阀门底缘斜面迎向上游时，假定底缘水流不分离情况下，利用势流理论分析并提出底缘动水压力系数Ｋ的计算公式：底缘上托力Ｐｔ＝ｒ．Ａ（ＫＨ＋ｈ０），计算值与试验成果比较，基本一致．计算方法可供今后采用类似阀门底缘形式的平面阀门设计及启闭力计算参考．关键词：阀门底缘上托力；阀门段阻力系数；阀门动水压力系数０前言平面阀门在水利水电工程和船闸输水廊道中广泛应用，因为它具有结构简单、牢固、检修方便等许多X点．但它的启门力较大，如何准确计算启闭力直接关系到阀门启闭机的选用及运行安全可靠水库平面钢闸门设计在教学中的应用,有以下特点:提高学生的钢结构设计和计算的能力;提高学生对材料的选择和应用的能力;机械零部件设计能力;焊接的相关知识应用能力;制图能力等。水库平面钢闸门设计可以作为高职高专机械制造X的课程设计或毕业设计,对增长学生的才干、拓宽就业渠道是有益处的。由于水库平面钢闸门设计涵盖工程设计内容,掌握此设计后,可拓宽于钢桥梁、钢厂房、起重机、石油钢架平台等方面的设计,为从事此类工程设计打下基础。一、设计资料本文设计的闸门为新疆昌吉州某水库溢洪道闸门。作用:该水库容量为450万m3,当正常用水时,此闸门关闭,能使水库水位提高,增加水库蓄水能力;当有洪水到来时,提起此闸门,放掉进入水库洪水,使水库处于安全水位,确保大坝的安全。根据设计要求,此闸门宽5m,高1.8m。闸门型式为露顶式平面钢闸门。闸门主要材料:Q235B。止水橡胶:侧止水和底止水采用条型橡胶。滚轮式行走支承。平面钢闸门是应用X早、X广泛的闸门型式之一。因其结构简单、制造、安装、维修方便,有互换性等X点,被广泛用于水利水电工程的泄水系统、引水发电系统、灌溉系统和航运系统等。平面钢闸门是水工建筑物中的重要组成部分,它的安全和适用,在很大程度上影响着整个水工建筑物的运行效果。闸门如果破坏将会造成十分严重的后果,闸门的事故可使整扇闸门破坏,不仅影响工程的使用,甚至威胁到建筑物的安全,而且在闸门破坏后水库泄流失控,突然增加的泄流量会危及下游的安全[1-5]。平面钢闸门是要依靠启闭设备才能在闸孔中运行,而启闭力的计算为启闭设备的选型提供依据。本文对中小型平面钢闸门启闭力计算问题做些初步的研究,能对中小型平面钢闸门的设计有一定的借鉴意义。1平面钢闸门启闭力计算公式平面钢闸门启闭力计算包括启门力Fw计算和闭门力FQ计算。启闭力计算时要考虑门重、支承的摩擦阻力、止水摩擦阻力、门底的上托力、下吸力、门顶的水柱重或加重块。在设计中要比较准确地计算这些荷载闸门是用来关闭、开启或局部开启水工建筑物中过水孔口的活动结构,其主要作用是控制水位、调节流量,它的安全和适用在很大程度上影响着整个水工建筑物的运行效果。在水工闸门中平面钢闸门使用较为广泛。平面钢闸门一般由主梁、次梁(包括水平次梁、竖直次梁、顶梁和底梁)和边梁组成[1-2]。由于门叶结构需要开启和关闭以发挥挡水作用,因此闸门在动水启闭过程中会受到水流向下的吸力[3],为了减少水流下吸力对于闸门本身机构和启闭的影响,常常会在主梁腹板处布置孔洞[4],闸门闭门工作水头越高,所需的孔洞开孔面积越大。目前X相关规范中没有关于主梁腹板开孔的具体要求和计算方法,平面钢闸门主梁腹板开孔大小的选择仍然存在问题,按照平面结构体系的计算方法,将结构分割会造成计算结果存在较大误差。因此,笔者通过有限元软件的模拟计算,分析主梁腹板排水孔对高水头平面钢闸门结构安全性的影响。1有限元软件建模某大坝工作闸门设计采用复式结构的梁格布置,根据实际布置及止水需要工程概述上海作为中国历史悠久的国际贸易中心,基于地理、文化、经济及技术等因素与水有着悠久的历史关联,其X越的自然条件使得几乎所有水上运动成为可能。其庞大的城市人口和快速发展的经济必促使游艇业将X先在中国上海这片土地上展开并获得勃勃生机。上海杭州湾工业开发区先行建设奉贤游艇产业基地的基础设施,现南竹港东堤上设置一水闸,将试航河道与南竹港水域连通,以满足游艇通过试航河道、水闸、南竹港至杭州湾出海的要求,同时满足基地内的防汛排涝及河道的引水需要。二、项目特点和难点(1)游艇产业基地水闸与其他水闸工程不同,它的主要功能是保证制造基地内的游艇能从港池内顺利出海,兼顾防洪及引排水,与一般水闸主要功能为防洪及引排水不同,而与船闸功能相类似;(2)本水闸是游艇和驳船进出的唯一出口,出入船只中有净高度达16m的帆船,本工程仅考虑选择上部无遮挡的闸室型式,闸门不宜采用一般闸上常用直升门及弧形门。经比选各类门型,采用下卧式平面钢闸门引言水闸是修建在河道或渠道上利用闸门控制流量和调节水位的低水头水工建筑物,闸门关闭时可以拦洪、挡潮,闸门开启时可以宣泄洪水或向下游渠道供水,应用十分广泛[1]。近年来,随着水利水电工程的不断发展,水工钢闸门的结构型式越来越细化,弧形闸门、扇型闸门等新型闸门结构不断出现,但是,目前应用X多的依然是平面钢闸门,其结构构造简单,运行可靠,闸室相对其他闸门型式可布置成短闸室结构,同时,由于钢结构较好的可靠性和稳定性,平面钢闸门基本上没有需要特别维护的部件。平面钢闸门是水闸的重要组成部分之一,其结构强度、刚度以及稳定性将直接影响到整个水闸的安全控制运用,同时,钢闸门在水工建筑物总造价中所占比重较大,一般约占10%~30%左右,因此,其结构设计是一项重要的工作。基于上述考虑,以典型平面钢闸门为例,通过合理地布置主梁、次梁等梁格结构维持面板的经济厚度,以实际水头与淤沙高度计算相应的压力荷载,基于实际受力情况选定滑块支撑形式及其规格与尺寸双扉钢闸门在水利工程中有着广泛的应用,其是一种常见的水工建筑物,其有着上扉门与下扉门两种类型。在应用双扉平面钢闸门时,还要结合水利工程的实际情况,做好工程设计与X化工作,只有合理应用双扉平面钢闸门,才能保证水利工程正常的运行,功能正常的发挥。1工程案例某水利工程在建成后,主要是以农田灌溉为主,其还改善了周围的生态环境,是一种功能较多的民生工程。该工程在设计时,拟从周边某河流中取水,规划设计灌溉面积1.16万hm2,在该河流建节制闸一座,壅高水位,调蓄水量。为了保证灌溉用水需求,结合水沙和地形条件,初步确定利用节制闸前河道作为调蓄库容,设计流量2400m3/s,设计引水位68.50m,死库容413万m3,正常蓄水位71.30m,总库容970万m3,兴利库容557万m3。节制闸闸孔净宽度10.50m,共7孔,闸门设计挡水高度10.30m。2双扉闸门的工作原理双扉闸门属于水工建筑物,其是指在带有控制闸门的单孔闸室中,设有两道工作闸门门工程概况西潮河闸位于江苏省射阳县新洋港镇东南1.7km处的海堤上,为中型挡潮闸,1965年7月建成并投入运行。该闸主要功能是挡潮排涝,御卤蓄淡,年均启闭300潮次左右,排水约3亿m3。西潮河闸共4孔,总净宽40m,单孔净宽10m;闸底板高程为-3.0m(废黄河高程,以下同),厚1.7m,其中1、2号孔一联为一块底板;3、4号孔一联为一块底板。公路桥荷载等X为汽-20、拖-100,桥面高程为7.0m,胸墙底部高程为2.0m,孔口净高5.0m,X大校核过闸流量为655m3/s。闸门为实腹式弧型钢闸门,用2×10t卷扬式电动、人工两用启闭机(共4台)启闭。西潮河闸弧形闸门支承铰采用旋盖式油杯加油润滑,润滑油采用钙基润滑脂。2存在问题西潮河闸弧形门为2003年更新,2008年汛后,2号与4号孔弧形闸门启闭时发现有卡涩现象。经检查,发现2、4号闸门支铰座油杯缺油,给油杯加满润滑油后,旋盖旋转时有阻力,支承座内已难以正常加油润滑保养。弧形闸门具有闸门门叶较轻、启闭力小、运行速度快、操作灵活、运转安全的特点,同时它所对应的闸墩高度和厚度也较小,是众多的闸门中X为经济的一种门型,在水利水电工程中得到了广泛应用。1安装特点大型水工弧形闸门主要由门叶、支臂、支座、止水、液压启闭机和电控系统组成,其结构上比平面钢闸门复杂,安装精度也较平面闸门要求高。大多数水工大型闸门安装地点位于深山区,作业场地狭小,给弧形闸门的运输、起吊、安装增加了难度。2安装工艺的X选2.1制作与安装之间的关系根据弧形闸门结构尺寸特点、加工厂加工能力、施工现场作业环境及起重吊装设备等条件,将大型水工弧形闸门合理分成若干构件,在工厂内完成各构件的制作、预组装及防腐等工作,然后运至现场拼装。与此对应,弧形闸门施工分为两个阶段,前期是工厂内分段、分块制作,后期是现场分段、分块拼接,并安装就位。工厂制作X点包括:1化整为零,可以提高操作速度;2可以实现工厂化生产,提高制作精度与质量;3可以X大化实现机械作一概述 钢闸门是水利水电工程的重要组成部分,种类很多,主要是平面闸门和弧形闸门两种。弧形闸门又分为表孔(也叫露顶)弧形闸门和潜孔(也叫深孔高压)弧形闸门。 弧形闸门的门叶和支臂均系大型焊接结构,采取正确的制造工艺和掌握构件焊接变形的规律,是保证制造质量的关键。 本文主要介绍弧形闸门的制造工艺。 弧形闸门除门槽预埋件外,其组成部件如图1所示。 (2)工艺流程、工艺规程和配料单; (3)根据《水工建筑物金属结构制造、安装及验收规范》和设计要求,针对每个闸门具体情况制定的详细技术要求和工艺措施。 2.材料 (1)所用钢材必须符合设计图纸的规定,其性能应符合GB700一65标准,并应有出厂合格证。如无出厂合格证或标号不清者,应予复验,合格方能使用。 (2)凡钢板表面缺陷X过YB175一63 图1组成弧形闸门的主要部件1一面板;2一吊耳;3一次梁;4一隔板 5一主梁;6一支臂上主杆;7一侧向横梁;8一斜支撑;D一支臂后连楼板;10一支铰工精度，是闸门制造加工的又一大难题。概述3主要制造技术措施贵州构皮滩水电站总装机容量3000MW，位于遵义市余庆县境内，是贵州省和乌江干流上X大的水电站。电站枢纽由拱坝、泄洪消能、地下厂房、导流等建筑物组成。大坝为混凝土双曲拱坝，在世界喀斯特地貌建设的高坝中排名X一。构皮滩水电站泄洪洞弧形闸门安装于左岸山体550.om高程的泄洪洞内，主要起挡水、泄洪作用，是目前国内X大的潜孔式全弧面加工的高水头弧形闸门。闸门形式为主纵梁直支臂球铰弧形门，纵梁及支臂均为焊接11型梁结构。弧面半径尺一18.00m，门叶于宽度方向分成3个制造单元，门叶连接面机加工尺cll2.5“m.节间用销轴及高强度螺栓连接，面板水密焊。门叶结构、支臂等由Q345B钢板焊接组成.支铰系统由ZG31o一57。支铰支座、40Cr锻钢镀铬铰轴及自润滑球面滑动轴承组成。侧止水为橡塑复合水封(LD一19)。吊点设计在门叶顶部，I列门重36zt。弧门面板整体机加工Ru12.5拜我国弧形闸门通常采用卷扬机起吊方式,这种方式中又分为顶拉、前拉、斜后拉及横后拉等四种类型. 弧形闸门横后拉起吊方式,1971年X次在广东省长湖水电站溢洪道弧形闸门上采用,这一起吊方式的出现,引起国内有关单位的广泛重视.与其它各种起吊方式相比较,这一方式不仅减小了闸门启闭力,还能完全取消起吊工作平台架,甚至成功地将固定式平门启闭机的主体布置在闸墩的腹部.十多年的运行经验表明:“横后拉”是一种X的启闭方式.笔者根据以往设计长湖电站“横后拉”方式的体会和十多年运行经验,初步总结出“横后拉”起吊方式的设计原则及适用范围. “横后拉”起吊方式的 设计原则 弧形闸门“横后拉”起吊方式与其它起吊方式在起吊系统结构上具有许多不同之处,因而其设计原则也相应不同.在设计过程中,主要解决好定滑轮组布置的问题和启闭机位置安排问题,总之,选好定滑轮组的位置,是“横后拉”起吊方式的核心所在. (一)确定定滑轮组位置的原则及方法 1.确定定滑轮组位置的原则安康水电站排沙底孔宽sm、高sm,设计水头65m,孔口流速约30m/s,设弧形闸门。弧门顶止水采用两道(见图1),一道为“P”形固定式止水设在门上;另一道为铰式止水,设在埋件上。本文主要介绍铰式顶止水的设计情况。,我们在总结他人工作的基础上作了一些改 、,采用了如图l所示的方案。图1中铰式止水杂进可绕铰轴中心O点旋转,止水件4在M点与门叶面板外缘相切,挤压后起主要止水作用,与埋件的圆弧止水座板挤紧于N点(预压量为4mm),以防止上游水绕过N点。同时止水元件4的两端与侧止水座挤紧(每侧有续mm的预压缩量),与侧止水共同起止水作用。 作用在止水件4单位长度上的压力为: P一下BH(l)式中:下为水的容重;B一肥N(见图l),为止水件的承压宽;H为止水件4的承压水头。 设计中令P对铰心。有一偏心a,这样作用在止水上将有一力矩M: 肛一Pa(2)此力矩使止水产生挤压面板的转动。 在闸门全部关闭的静水压力情况下工程概况深圳市宝安区沙井片区排涝工程沙井河口水闸闸室共设3孔,每孔设工作闸门1扇。水闸边2孔单孔宽度为15.5 m,设2扇工作闸门,采用上翻式旋转钢闸门,由液压启闭机启闭;中孔单孔宽度为32 m,设1扇工作闸门,采用直升式平面钢闸门,由1台2×3 20 0 k N固定卷扬式启闭机(以下简称启闭机)启闭。中孔工作闸门挡水水位按3.55 m设计,水位高于0.8 m时,闸门全关,闸门冲淤运行时允许局部开启。通航时中孔工作闸门全开,启闭机起升高度28 m满足通航净空要求。该启闭机安装在37.0 m高程塔柱平台上,吊点距32.335 m。水闸中孔启闭机及闸门布置见图1。2主要技术参数水闸中孔启闭机主要技术参数见表1。3机构布置及主要部件选型设计3.1机构布置启闭机由2套卷扬提升系统和相关的电气设备组成。卷扬提升系统主要由电动机、联轴器、工作表1启闭机主要技术参数项目主要技术参数启闭力/k N 2×3 20 0起升高度/m 28起升速度工程桩况 宋隆水闸位于高要市金渡镇东5 kni处的联安围内,为宋隆河出口,兼有防洪和排涝的双重作用,围内集水面积417.28 bl尹。捍卫耕地18 666.7hm2,人口28万,是联安围内唯一的一座中型水闸。水闸建于1923年,原设防标准低,经过了70多年的运行,工程已日趋老化,设备残缺,闸门严重锈蚀,虽前后维修8次,仍难以满足工程安全运行要求。为确保工程安全,因此,对宋隆水闸按100年一遇的防洪标准进行除险加固,在原宋隆水闸出口西江侧新建一座涵闸,新水闸包括涵祠、钢闸门、启闭机室3部分,肠洞截面尺寸为7mxgm(宽x高)。水闸纵剖面见图1。闸门为防洪工作门.当西江水位上涨,为防止洪水倒灌人围,则关闭闸门,当宋隆河水自流出西江时,则开启闸门。2问.的提出 1995年完成的(宋隆水闸除险加固工程初步设计说明书),钢闸门为平面定轮闸门,粤水电管字【1995]66号文(关于宋隆水闸除险加固工程初步设计的批复)对闸门设计的审批意见为引言水工钢结构包括各种类型的钢闸门、拦污栅、压力钢管、升船帆等,而应用X多的是钢闸门。水工钢闸门是一种挡水结构,大量应用在水利水电工程中,通过水工钢闸门能够对过水孔口进行局部开启、完全开启、关闭,以排放泥沙、过运船只、调节流量、控制水位等。水工钢闸门是否安全运行,对于整个水工建筑物的运行效果造成直接的影响。2.水工钢闸门形式及孔口尺寸的选择2.1闸门形式的选择门型选择应考虑下列因素.综合分析确定:(1)水利枢纽对闸门运行的要求:例如水电站的近水口所要求的快速事故闸门,应该选用平面闸门。对于控制泄水的水闸宜采始弧形闸门。排冰、过木等要求的水闸,宜采下沉式闸门或舌瓣闸门等。对于静水或动水启闭、动水关闭而静水开启以及是否需要局部开启等要求。也都是选择门型时必须考虑的因素。(2)闸门在水工建筑物中的位置、孔口大小及数量、上下游水位和操作水头:例如输水隧洞在出口处设弧形闸门有利,在中部或进口处选用弧形闸门要设较大的闸室是不利的,用平面在中、小型水利枢纽及水电站金属结构闸门中,平面钢闸门运用较为广泛,工程布置多在水库的输水洞、渠道及水电站进水口、尾水渠,具有设备结构简单,制造、安装容易,维修方便,综合造价低,运行安全可靠等X点。但在运行中常出现以下问题:(1)止水密封不严,造成严重漏水;(2)门体锈蚀严重,不能正常使用;(3)启闭不灵活。为确保平面钢闸门的工程质量和运行安全,针对上述问题,需在其设计、施工及维护等方面提出更高的要求。一、水工钢闸门存在的问题水工钢闸门是水工建筑物中的关键性设备之一,不但要安全可靠,而且要运行管理方便,同时要求布局和结构上经济合理。但在实现这一目的时,往往在水工结构和钢闸门、启闭机之间,以及在钢闸门、启闭机本身选型和布置等方面都有矛盾存在。如在规划闸门的设置部位、结构形式、孔口尺寸以及工作水头等方面,两者之间就会出现矛盾。一般反映在中小型工程上的矛盾还不算大,对于中型以上的工程,矛盾就会显得较为突出。特别是大江大河的高坝水库工程,盐城市新洋港闸是江苏省里下河地区挡潮御卤、排涝降渍、蓄淡灌溉的主要挡潮闸工程之一，建于1957年。由于地处黄海海边，钢闸门不仅受海水、淡海水、海生物等多种介质的侵蚀，还受到水流、泥沙、漂浮物的冲击摩擦，闸门普遍发生严重锈蚀。这不仅降低了闸门的承载能力，而且也缩短了闸门的使用寿命。钢闸门X一直是水闸管理中的难点，采取涂料保护、阴极保护、金属喷镀保护等多种防腐措施，都有其局限性，保护效果不理想。新洋港闸除险加固工程中，钢闸门防腐方案采用一X喷砂除锈(sa2.5)，喷涂A。铝厚巧。卜m，面涂铝粉氯化橡胶漆厚巧。卜m。因涂料配套方案不合理，闸门防腐涂层系统出现大面积鼓泡破坏现象。对于涂层病害的处理，新洋港闸除险加固工程建设处委托南京水利科学研究院做了“涂层系统加速腐蚀试验”，试验结果表明:在9个试验方案中，聚氨酉翻聚脉防腐弹性体防腐效果X好，故决定在新洋港闸9号孔钢闸门上做喷涂聚氨酉歇聚脉弹性体现场试验，防腐面积471扩，喷砂除锈表目前对于承载能力极限状态,国内外开展的研究较多,其成果也已在各类标准和规范中体现[1～4].相比之下,对于正常使用极限状态,各国开展的研究相对较少,其成果也不成熟.在国内现行的一些标准和规范中,如《建筑结构设计统一标准》[3]、《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》[4],还没有对正常使用极限状态可靠度提出要求.但随着各类高强度材料在工程上的广泛应用,正常使用极限状态问题越来越显现,因此《结构可靠性总原则》[1]补充了这方面的内容,正在修订中的《建筑结构可靠度设计统一标准》也新补充了正常使用极限状态可靠度设计要求[5].对于闸门结构来说,虽然目前还没有采用可靠度方法设计,但承载能力极限状态可靠度的研究已有一定的成果[6～10],而对正常使用极限状态可靠度的研究还鲜有报道.闸门结构的刚度问题是十分重要的,如对闸门结构的变形控制不够(尤其是深孔门),就会引起闸门漏水,甚至产生振动,影响闸门的使用,从而影响整个水工建筑物的运行.因此引言在水工钢闸门的制造和安装中,焊接是一个极其关键的环节,焊接质量的高低直接影响着整个水利工程的质量,因此需要切实研究钢闸门制造、安装中的焊接技术质量控制的X措施。文章以江西省萍乡市山口岩水利枢纽工程为研究背景进行细致的分析探讨。山口岩水利枢纽工程地处赣江一X支流袁河上游的萍乡市芦溪县境内,坝址位于芦溪县上埠镇山口岩上游1 km处,距芦溪县城7.60 km,距萍乡市约30 km,是一座以供水、防洪为主,兼顾发电、灌溉等综合利用的大(Ⅱ)型水利枢纽工程。山口岩水利枢纽闸门制造及闸门和启闭机安装工程项目主要包括:11孔平面钢闸门及拦污栅、3孔表孔弧形闸门及其埋件的制安;9台卷扬式启闭机、3台QHLY2×630 k N液压启闭机的安装;2台电动葫芦及1套电动葫芦轨道安装等。水电站用门式启闭机(以下简称启闭机),也称水电站门式起重机,是用来开启和闭合闸门达到控制水的流动和截止的一种X起重设备。其主要结构和机构一般与通用门式起重机大体相同,但在某些方面又具有其特殊性。为使设计者对此有初步了解,笔者根据自己的工作经验和研究,特作以下归纳介绍。1.门式启闭机特点水电站用门式启闭机区别于通用的门式起重机主要有以下几点:(1)起升载荷与运行载荷不一致。启闭机起升能力称之为启闭力,这个力不只是闸门的重力加上门槽、淤泥、锈蚀、污物、水压的阻力,并乘以很大的安全系数得出的力,这个力在起升过程是变化的。运行载荷一般只是吊具加上闸门的载荷。所以一般启闭机的启门力都大于运行机构的运行载荷。(2)利用率低。一般水电站启闭机每年使用时间很少,机构的设计寿命多属于轻X,对于结构一般不考虑疲劳强度。(3)跨度小。由于水工建筑的特点,坝顶或尾水平台的宽度都不大,所以一般的启闭机的跨度都比较小,跨度大的有十几米,跨度小的只有几米。门式起重机简介门式起重机是随着港口事业的发展而发展起来的,1890年,X一次将幅度不可变的固定式可旋转臂架型起重机装在横跨于窄码头上方的运行式半门座上,成为早期的港用半门座起重机。随着码头宽度的加大,门座和半门座起重机并列发展,并普遍采用俯仰臂架和水平变幅系统。X二次世界大战后,港用门座起重机迅速发展为便于多台起重机对同一条船进行并列工作,普遍采用了转动部分与立柱体相连的转柱式门座起重机,或转动部分通过大轴承与门座相连的滚动轴承式支承回转装置,以减小转动部分的尾径,并采用了减小码头掩盖面(门座主体对地面的投影)的门座结构。在发展过程中,门座起重机还逐步推广应用到作业条件与港口相近的船台和水电站工地等处。按用途可分为3类:①装卸用门座起重机:主要用于港口和露天堆料场,用抓斗或吊钩装卸。起重量一般不X过25t,不随幅度变化。工作速度较高,故生产率是重要指标;②造船用门座起重机:主要用于船台、浮船坞和舣装现场,进行船体拼接、设备舣装前言水电站门式起重机是水利水电枢纽的重要设备,主要作为各种闸门和拦污栅的启闭设备。近年来,随着国内低水头、大流量的水电站不断开发,大型钢闸门运用越来越多,与之相适应的启闭设备的启闭容量也越来越大。现以江西于都峡山水电站为例,介绍单向门式起重机的设计及制造工艺,供同行参考。该电站装备一台具有2×800 k N启闭容量的单向门机,能满足拦河闸、进水口检修闸门的启闭要求。1门式起重机主要技术参数江西于都县峡山水电站SME2×800 k N门式起重机安装在水电站进水口和主坝坝顶,高程118.70m,主要技术参数见表1。从表1看,本台门机门架较高,轨距较窄,起重量较大,设计时,门机抗倾覆稳定性校核和金属结构强度验算显得很重要。表1峡山水电站SME2×800 k N单向门机主要技术参数项目参数主起升额定起重量2×800 k N主起升速度2.5 m/min主起升高度36 m(其中轨上9.00 m,轨下27.00 m)大车运行速度2~20水电站坝顶门式起重机的主要用途是起吊拦污栅和启闭各种闸门,包括机组进水口检修闸门、溢洪道事故闸门、泄洪道事故闸门、高坝的放空洞事故闸门和冲砂闸门。这些闸门均为平板闸门,在孔口数量不多的情况下,相同尺寸的孔道均只设一扇闸门。这闸门平时置于坝顶X门库内,当某一工作闸门或固定式启闭机发生故障时,才用门式起重机通过自动抓梁与闸门相连接,关闭或开启孔口。 过去的电站,门式起重机是通过多节拉杆操作闸门的启闭,作业时由工人一节一节地拆卸或组装若干节拉杆。以中等水头单吊点深孔闸门为例,如果采用5节拉杆,关闭或开启一次闸门需装卸各6次销轴,对拉杆进行5次锁定。这种人工操作既笨重,耗用的时间又长,拉杆需用的钢材也很可观。例如青铜峡水电站的拉杆总重就达350吨。对于高水头的电站,如乌江渡电站和龙羊峡电站,门式起重机主钩的X大扬高分别达到90 .5米和140米,用拉杆启闭闸门显然是不行的。 为了改变这种落后的方式,我厂研制了能在深水中自动与闸门挂钩直流系统是发电厂控制部分的核心,直接关系到发电厂开关跳合闸、继电保护自动装置、主设备DCS控制系统的稳定、安全运行。水电站直流系统的主要作用在于供给事故照明装置、UPS装置、继电保护装置、机组起励装置、计算机监控装置、自动装置等工作电源,属于水电站的重要组成部分之一。水电站直流系统不会受到系统运行方式、厂用电、发电机等因素的影响,属于完全X立的电源,即便是外部交流电中断,仍然可由蓄电池来继续为相应装置提供电源。由此可见,水电站直流系统保持可靠运行就显得尤为重要。本文就水电站直流系统的应用与故障维修进行探讨。1水电站直流系统故障维修的原则及注意事项1)在查找水电站直流系统故障的过程中,务必要做好相应的安全监护措施,且要有2位及以上的维修人员同时开展;若维修期间出现下雨情况,那么应该对室外设备进行X先考虑,而后再对室内设备进行考虑。2)在维修过程中,切记不可出现另一点接地、人为短路的情况,这样有可能会误动自动装置和保护装置。随着我国国民经济的迅猛发展,水电站在全国各地基础建设过程中都得到了大量的应用。而发电机组是水电站的主要组成部分,直接关系到水电站的供电稳定性,本文就水电站发电机组常见故障以及维修进行探讨。一、水电站发电机组的常见故障(一)水轮发电机工作X负荷当水电站发电机组的定子电流X过了1.1-1.2倍额定值之后,就会打破水电站发电机组的X负荷保护状态,会出现较为刺耳的警报指示。在这种情况下,操作人员务必要予以妥善处理,减低水轮发电机工作负荷量。(二)发电机组的强烈振动和噪音水电站发电机组在运行过程中若出现强烈振动,那么也会造成较大的安全隐患,操作人员务必要在X一时间内将其予以排除。此外,噪音也是导致出现水电站发电机组故障的主要因素之一,一旦出现噪声过大的情况,那么务必要在X一时间停止水电站发电机组的运行;并且在处理故障的过程中,先要对故障出现的类型、原因、危害进行仔细分析。(三)天气变化造成的故障由于天气情况往往会对水电站发电机组的正常运行研究背景水闸是很常见的一种水利设施,在全国各地发挥着重要作用。闸门是重要的水利设施之一,具有悠久的历史。闸门用于关闭和开放泄(放)水通道的控制设施,是水工建筑物的重要组成部分,可用以拦截水流,控制水位、调节流量、排放泥沙和飘浮物等。闸门分类方法较多,选择闸门形式需要考虑其在水工建筑物中的位置、尺寸、设计水头、运用条件、制造能力和安装技术水平等因素,要求做到泄流时水流条件好、止水严密、启闭力小、操作简便灵活、检修维护方便等。在工作闸门中,大型露顶式闸门和高水头潜孔式闸门多用弧形闸门,船闸上多用人字闸门和横拉闸门,检修闸门和事故闸门一般都用平面闸门。平面闸门和弧形闸门是X常用的门型。其中平板闸门由于其构造简便在我国的水利水电行业已经普及,但是曲面型闸门的设计使用则是刚刚起步。曲面型闸门主要包括弧形闸门与球形闸门。由于曲面型闸门较平板型闸门而言有着受力均匀,结构新颖,造型美观等等X势,曲面型闸门必将越来越受欢迎,成为未来趋势。引言随着我国水利事业的蓬勃发展,水利工程日益增多,用于水库、河道堤坝、水电站等水闸工程项目上的机电设备成为不可缺少的一部分,其对水闸工程起着十分重要的作用,只有不断加强对水闸工程中机电设备的维修保养,才能确保机电设备的经济寿命,工程的质量安全,发挥工程的效益,本文主要从对水闸工程的机电设备操作和维修保养方面进行探析。1.水闸工程机电设备操作要点1.1水闸工程机电设备在操作前,操作工人X先做好操作前的准备工作,准备做工主要从以下两个方面进行准备:(1)对水闸机电设备检修后,检测人员要认真的总结检修工作,不能盲目下结论,其检修后的设备状态应与正常工作时一样,检测后出现异常,检修人员要说明原因。值班人员换班后,要严格履行工作交接手续,确保值班人员了解机电设备的变动情况,如:开关、地线、闸刀、地刀、保险的位置和状态等。值班人员操作人一定要认真核对一下系统图,并查清与操作有关的设备状况,也要根据操作任务、设备检修后的验收方案、新设备的工程概况某水闸为一座大型分洪闸,具备汛期分洪和平水期引水功能,为农田灌溉和改善水环境创造有利条件。该水闸设计标准为百年一遇洪水,1X水工建筑物,闸底槛高程-0.5m,设计X大分洪流量1200m3/s,4孔平板钢闸门,每孔宽高15m×3.5m,配套X的液压启闭机,水闸运行控制采用计算机监控系统工程。闸基和上游翼墙采用长螺旋钻孔灌注桩(CFG桩),基础防渗采用40cm厚混凝土防渗墙。2钢筋工程中存在的问题2.1钢筋随意断开根据设计,该水闸底板埋设直径150mmPVC测压管,消力池底板埋设直径100mm PVC排水孔,由于施工顺序是先绑扎钢筋,后安装PVC管,然而纵横交错的钢筋使一部分PVC管不能直接放入,于是施工单位就切割钢筋,把PVC管放入。但问题是,钢筋被随意断开,改变了钢筋混凝土的整体受力状况,为工程留下隐患。笔者认为,钢筋被割断以后,还需要采取其它一些补救措施,例如焊接辅助钢筋,以改善钢筋混凝土的共同受力状况。在“十八大”会议中,我国的X导人员就曾提出如何落实与改进各大项目工程的管理工作。水闸工程是我国的民生大事,在水闸工程中,从农业的浇灌到各家各户的用水以及水上交通等,都与水闸工程工作分不开,所以,水闸工程管理工作在水闸工程项目中扮演着十分重要的角色;而且,在现代的市场下,各种各样的水闸工程项目蜂拥而至,在如此激烈的市场竞争下,要想保证水闸工程的质量问题,就要树立科学的管理理念,运用现代化的管理方法和手段,使我国的水闸工程有更好的发展。1水闸工程管理工作的重要性在水闸工程管理工作中,管理者的思想水平关系着整个水闸工程项目的科学管理水平,水闸工程管理的管理水平提高了,水闸工程投资企业的收益成本也会有所增加,并且管理机构与其它水闸工程X域之间的关系是相互融合的,这样可以各个部门和管理机构共同把控水闸工程的整体质量问题。X重要的是,水闸工程在水利工程中的作用十分重要,修建水闸是为了在河道、海口等特殊的位置充分利用水闸的开关对水进行储蓄小型水闸工程是我国水利工程系统化建设中的重要组成部分,在我国各地都有着广泛的分布。在小型水闸工程的施工过程中,做好小型水闸工程基础的建设是十分重要的,其对于小型水闸工程的施工质量有着极为重要的影响。在小型水闸工程基础施工中为使得基础稳固应当做好对于小型水闸工程基础的加固和防渗处理,确保小型水闸工程的施工质量。1小型水闸工程基础加固施工工艺与技术要点1.1水泥搅拌桩加固技术在小型水闸工程基础加固中的应用水泥搅拌桩地基加固技术是一种在小型水闸工程基础施工中较为常用的加固技术。由于小型水闸工程多处于河道、沟渠等土质较为松软的区域,使用水泥搅拌桩加固技术通过利用深度较深的水泥桩完成对于小型水闸工程基础的加固,使用水泥搅拌桩技术对小型水闸工程基础进行加固后,将会使得小型水闸工程基础具有较强的抗沉降、变形的能力,从而避免小型水闸工程因沉降问题而导致其出现裂缝、渗漏等问题,提高了小型水闸工程的使用寿命。在使用水泥搅拌桩技术对小型水闸工程基充水阀是闸门特别是高水头闸门常用的充水设备,充水阀的操作一般由带有导向槽的吊杆拉动开启、依靠自重或外力关闭。对于双吊点的高水头平面闸门,若采用充水阀的方式进行门后充水平压,则必须采用其他形式的阀门驱动装置,保证开关阀门的可靠性。丰满大坝泄洪洞进口共设有两扇4·0m×9·0 m-61 m平面定轮事故闸门,在2004年的改造中,为了便于检修,将原设置于闸门上方的121 t的配重块移到闸门梁格内,拆除原配重箱下的充水阀推拉杆。由于受闸门结构和条件限制,充水方式仍须采用闸板式充水阀,经论证将充水阀的驱动装置改造为水下液压启闭机操作,PLC控制。后因水下液压站(罐体结构)渗水和阀门启闭力小等原因,于2006年又对充水阀门的液压装置进行了全面改造,经过近6年运行使用,水下液控充水阀运行良好,液压系统能够满足阀门在设计水头下动水开启和静水关闭的运行方式,可靠性较高。1水下液控充水阀的设计闸门水下液控充水阀主要由充水阀阀体、水下液压驱动装置2个概述在静水中开启的闸门,应设置充水平压装置。对于高水头闸门一般采用充水阀作为平压装置。充水阀一般由带有导向槽(杆)的吊杆拉动开启,依靠自重或外力关闭。由于充水阀没有准确的开度测量装置,开关误差较大,不能全开或全关,影响阀门工作效率。随着阀门应用X域的拓宽和结构的改进,由液压启闭机驱动的水下液控充水阀,逐渐在高水头闸门上得到了应用。2结构设计闸门水下液控充水阀主要由阀门组件和驱动装置2个部分组成。阀门开关由驱动装置的液压缸控制,由开度仪监测开度参数并传输给液压电气控制系统(PLC),完成阀门的操作运行。2.1阀门组件充水阀(图1)位于闸门对称中心线的上部,过流通道一般水平贯穿梁格。充水阀按该闸门的设计水头设计计算,采用实体闸板结构,由喇叭形进水口、闸板、阀室矩形出水口和止水装置等组成。阀座为钢板焊接结构,进水口紧接阀室。阀门密封装置采用定制的P60型橡胶止水,预压缩量4mm,安装在阀室上游侧。在阀室上游侧安装悬臂式导轨和支撑主轨水压试验是螺旋埋弧焊管生产中的一个重要检验环节,实现对焊管耐压性能检测和焊缝、母材缺陷检测。水压试验过程中,焊管进入水压机打压工位后,通过端面密封和充水,再进行高压注水,当水压达到设定试验压力值时,自动进入保压状态,通常保压10-30秒,且压力波动范围不X过0.5Mpa,以实现焊管的水压试验,检验焊管质量。在此过程中要求水压机的各密封部件具有良好的密封效果,低压充水阀是水压机中通径X大的水阀,且承受试验压力,当其出现故障时,打压试验不能完成,且该低压充水阀具有吨位大、内部结构不可见、监测困难等特点,进而造成诊断、检修时间长,维修费用高等问题,严重影响了生产线的正常运行,我厂3000吨水压机曾多次出现该故障,经深入分析总结,对低压充水阀进行了改进,解决了这一故障难题。1.低压充水阀的工作原理及结构特点1.1低压充水阀的工作原理水压机打压试验过程中,由A端密封,B端密封将焊管密封,形成封闭腔体,低压充水阀作为主动式三通阀门概述长江葛洲坝1号船闸位于大江中（大江位于三峡出口南津关弯道凸岸），闸室长280m，宽34m，槛上水深为5sin．设上、下人字门，左右输水廊道断面尺寸为sinX7m，输水廊道上游设检修平板门和反弧门，进口底高程为45m，反弧门底高程为23．sin，充水阀门井尺寸为7mXsin．葛洲坝水库运行水位为66士0．sin，运行管理规程规定，在汛期当预报入库流量大于3500Om’八，而且持续时间X过48h时，开启大江泄洪冲沙闸泄洪冲沙．1993年7月21日8时50分，1号船闸充水阀门井水位升高，即左充水阀门井水位为68．3m，有充水阀门井水位为69．sin，库水从1号闸上检修泵房流出，经支廊道流入充水阀门并液压机房，造成液压机油缸、阀门限位装置、门井电源柜被淹；右充水阀门井机房积水深1．Zm，油缸、电动机、液压元件及控制系统、干油泵等设备全部被淹；电气盘柜下半部进水，当时水库入库流量为38000mW，下游水位为SO．Om，”6站水库水位概述天生桥一X水电站为引水式电站。电站装机容量为4×300 MW,设计水头为111.00 m。共安装4台水轮发电机组,每台机组有两扇尾水闸门,尾水管有2根φ250的平压充水管。电站于1998年投产,从投产至今,机组尾水平压充水管经过14年的带水压运行已存在严重锈蚀,管壁变薄,而且存在漏水现象,当时曾采用抱箍加胶垫作零临处理。由于尾水平压管取水口在下游副厂房外尾水渠水下16 m处,修复预埋的尾水平压充水管很困难,电厂研究决定放弃尾水平压管,将原尾水平压管进行灌浆封堵,在尾水闸门上部加装平压阀,进行充水平压方式的改造,代替原平压管,新设计方案为在每台机组的两扇尾水闸门的其中一扇闸门上加装2个φ300的充水装置(4台机组共计8个充水装置)。2充水阀装置工作原理新设计改装的充水阀装置(如图1)由活动吊耳板、固定吊耳板、连接吊板、阀芯、充水管、销轴、橡胶水封等组成。2.1充水阀开启在运行闸门时,由自动抓梁销轴连接活动吊耳板的吊耳孔葛洲坝水利枢纽一号船闸,在1993年7月,输阀门井的水位为68．30m,右充水阀门井的水位为水系统的充水阀门井发生了一次异常事故,出现了69．80m,即分别较库水位高出1．90m和3．40m。按充水阀门井水位高于上游库水位的反常现象,其结照阀门井位与库水位连通的情况,这种现象的出现果导致阀门的启闭设备和启闭机房被淹。这种事故是不合常理的。由于阀门井水位的异常升高,使液压十分罕见,经及时处理,现早已恢复正常。鉴于事故启闭机油缸、阀门限位装置、门井电源柜淹水,且井的经验对多沙河流上的高水头船闸具有普通意义,水从与阀门井连通的检修泵井经检修泵房、交通廊为此,有必要对这次事故发生的原因,进行深一步的道流入充水阀门的液压启闭机房,使右充水阀门液探讨,对事故处理的经验进行、定的总结。压机房积水深达1。20m,机房内的电动机、液压元件、控制系统、于油泵、电气盘柜等设备全部被淹。l事故经过运行人员为降低水位抢修设备,于7月21日20时直洲枷十刊概述 目前,我国船闸人字门启闭机的类型较多,而用的较好的有西连朴式(包括电力驱动式和液压驱动式两种)及直推液压卧缸式(以下简称液压缸式)两种。其中,四连杆。式启闭机的输出能力矩曲线是一条抛物线形,较符合人字门的阻力矩曲线(乌鞍形),并且其闸门的旋转角速度为两头慢,中间快,与人学门所希望的角速度变化规律相一致‘因此普遍认为该机型是较理想的机型,尤其适角宇大、中型船闸。而液压缸式启闭机由于其结构紧凑,制造简单,特别是随着液压技术的发展,液压件的性能得到了很大的提高,目前已被国内外广泛地采用于船闸上、我囱近年竣主的京杭运河苏北段复线船闸上的人字闸门均采用了该种机型。但通过一些实测资料分析,该种机型的力学特性较差,其输出的能力矩曲线为两头较小而中间较大,与开关闸门时的门阻力矩曲线正好棺反,并且两曲线相差较大。按以往的设计,启闭机在每一闸门开度位置的输出能力矩均应大于该处相应的门阻力矩值,则启闭机的X小输出能力矩也要大于门阻力矩的X大一概述船闸闸门启闭机是控制闸门工作的设备,它关系着闸门运转的可靠性,也关系着船闸运用的可靠性,因此,闸门启闭机的选型及机构设计,应适应闸门的运行过程中的荷载变化规律,运转平稳,结构设计力求简单,使用安全,维修方便。人字闸门启闭机的类型较多,按传动装置的特点分为刚性和柔性两类,刚性传动又可分为轮盘式、齿杆式和活塞杆式等,柔性传动又分为钢索式和链式等;在简易船闸中也曾有过刚性传动和柔性传动相结合的方式,本文仅对目前我国船闸人字门启闭机使用较多,且效果较好的扇形齿轮曲柄连杆式(即四连杆式〉及直推液压卧缸式两种作一分析。人字门启闭机的机型选用及设计应根据其力学特性,力求其输出能力矩与闸门阻力矩曲线相符或趋近于闸门运行阻力矩曲线,达到能源的充分利用的目的。如图1所示,人字闸门阻力矩的X大值,是发生在开启闸门开始的10%旋转行程范围内和关闭闸门开始时。本文针对人字闸门运行阻力矩的力学特性,对扇形齿轮曲柄连杆式启闭机及直推液压卧缸式启闭机的选为恢复和调整江湖关系,缓解湖区水位下降过快问题,综合保护与开发水资源,因此开展鄱阳湖水利枢纽工程。该水利枢纽主要由多个大跨距泄水闸门组成,同时建有一定数目的船闸等。湖区丰枯期各约持续半年,水位年变化幅度高达10米。低速、重载、高水位变幅、长时间工位对X大孔口水工闸门及启闭机构提出了极高的要求,因此对于X大孔口和高水位变幅水工闸门及其启闭机构的研究将成为推动整个工程的关键。本文在对国内外大型水工闸门及其启闭设备广泛研究的基础上,提出三种闸门及其启闭机构方案,通过对比分析各自的X缺点,确定了以六连杆机构作为扇形翻转式闸门启闭机构的传动结构型式。连杆启闭机构通过4只对称布置在闸门两侧的液压缸驱动。通过简化启闭机构,建立机构的参数化运动学分析模型,分析得到各关键部件的位移、速度与加速度表达式,并利用ADAMS软件对连杆启闭机构进行运动仿真。然后,在运动学分析的基础上,对连杆启闭机构进行了受力分析与拉格朗日动力学建模,得到液压缸驱动力的表工程概况金湾闸位于古运河南侧金湾河上,是淮河入江水道归江控制建筑物之一。该闸为开敞式结构,全闸共22孔,每孔净宽6m,闸墩厚1.2m,设计流量3200m3/s,为三X水工建筑物,改造后的闸门为钢结构平面直升门,悬臂式滚轮支承行走装置,采用双节顶升式油压启闭机启闭。油缸采用双节柱塞式油缸,油缸置于闸墩内,每二只油缸共同工作开启一扇闸门,为缩小闸墩宽度,单双孔油缸交错式布置。2原液压系统应用状况及存在问题双节柱塞式油缸工作能力为:X一节柱塞杆启闭力为56t,X二节柱塞杆启闭力为36t;总行程10.8m,其中X一柱塞杆行程5.35m,X二节柱塞杆行程5.45m。泄洪时油缸将闸门顶升到顶部位置,由锁定设备将闸门固定,柱塞杆依靠自重复位;关闭闸门时,油缸升起使闸门脱离锁定后,在闸门自重作用下,下降到关闭位置,油缸随之复位。原油压系统采用5台SCY250-1(1台备用)柱塞式油泵集中供油,由两并联直径89mm、壁厚7mm主供、回油管与每孔问题的提出根据5杭州市市区河道配水详细规划6(2010年),为改善河道水质,激活片区水系,让水流动起来,把市区河道打造成/清洁、亲水、绿色、清净、无视觉污染0的旅游景区,提升杭州市城市整体形象,需通过水系内外结合进行水资源调配,达到水质改善的目的。规划新建蓬架桥港闸站位于杭州市运西片区,蓬架桥港与余杭塘河交叉处。蓬驾桥港南起余杭塘河,北至贝家桥港和三墩港交接口,总长约3188 km。蓬驾桥港是运西地区(绕城公路内)现状主要排水河道/四横二纵0的纵向骨干河道,是运西片区/一引、六配、六沟通0配水布局的组成部分之一。闸站从余杭塘河引水向蒋村、三墩进行配水,改善运西片蒋村、三墩地区河网水体的大循环,改善和提高区域水生态环境,从而为当地经济社会的可持续发展提供有力的外部环境和支撑[1]。图1工程位置图2工程概况蓬架桥港闸站设计配水流量8 m3/s,闸宽16 m。其中水闸的功能定位为:内河水质变差时,泵站从外河(余杭塘河)向内河蓬架桥港.概述水工钢闸门是用来关闭、开启或者局部开启水工建筑物中过水孔口的活动结构。在水利工程中大量使用,其主要作用是控制水位、调节流量。水工钢闸门是水工建筑物的重要组成部分,它的安全与适用,在很大程度影响着整个水工建筑物的安全运行。本文结合工作实践着重探究水工钢闸门焊缝的的缺陷定性方法。二、钢焊缝不同缺陷的波形分析1、裂纹1.1凝固性裂纹:呈星状,出现在焊道的起弧、收弧部位和热影响区,多出现在表面。1.2冷却裂纹:呈折线状,端部较细,淬硬性好的钢材中易产生,由残余应力偏大和金属内部组织偏硬引起,回波较高,波峰较宽,多峰。1.3裂纹:层状撕裂多产生在尺寸较厚的T型焊缝或角焊缝上,回波较高,波峰较宽,多峰回波高度较大、波幅宽,探头平移时反射波连续出现波幅有变动,探头转时,波峰有上下错动现象。2、未焊透呈线状或条状,一般在焊缝中部和根部,是垂直于钢板的面状缺陷,反射率高,波幅也较高,探头平移时,波形较稳定,在焊缝两侧探伤时均能得到大致相同利用结构可靠性理论进行设计能更好地反映和降低结构的风险,促使尚未采用此方法进行设计的X域开始着手研究结构可靠性理论的应用,使其设计水平更符合工程实际[1-2]。在闸门可靠度研究方面,国内外学者已经做了许多探索和试验,取得了较多成果,同时也提出了更多问题[3-4]。在这些研究中,闸门系统可靠度逐渐显现出其研究的迫切性和重要性。其迫切性体现在:闸门作为一个系统,具有许多破坏模式,只是单一地考虑闸门某构件的破坏所得出的结论是很难对整个闸门的破坏情况做出合理预判的,而且在闸门的寿命预测和疲劳计算等方面的研究结果也表明,只有在闸门系统可靠度研究取得X成果的前提下,这些方面的研究才可能取得实质性的突破。所以加快研究闸门的系统可靠度刻不容缓。其重要性体现在:闸门系统可靠度的研究比较复杂,虽然这个课题已经提出很久,但这方面的研究成果并不多,多数是针对闸门的某构件,如主梁等。对整体来说,必须考虑构件间的联系、构件对整个结构的影响以及多种失效模式工程桩况 宋隆水闸位于高要市金渡镇东5处的联安围内,为宋隆河出口,兼有防洪和排涝的双重作用,围内集水面积417.28 bl尹。捍卫耕地18 666.7hm2,人口28万,是联安围内唯一的一座中型水闸。水闸建于1923年,原设防标准低,经过了70多年的运行,工程已日趋老化,设备残缺,闸门严重锈蚀,虽前后维修8次,仍难以满足工程安全运行要求。为确保工程安全,因此,对宋隆水闸按100年一遇的防洪标准进行除险加固,在原宋隆水闸出口西江侧新建一座涵闸,新水闸包括涵祠、钢闸门、启闭机室3部分,肠洞截面尺寸为7mxgm(宽x高)。水闸纵剖面见图1。闸门为防洪工作门.当西江水位上涨,为防止洪水倒灌人围,则关闭闸门,当宋隆河水自流出西江时,则开启闸门。2问.的提出 1995年完成的(宋隆水闸除险加固工程初步设计说明书),钢闸门为平面定轮闸门,粤水电管字【1995]66号文(关于宋隆水闸除险加固工程初步设计的批复)对闸门设计的审批意见为引言在水工钢闸门的制造和安装中,焊接是一个极其关键的环节,焊接质量的高低直接影响着整个水利工程的质量,因此需要切实研究钢闸门制造、安装中的焊接技术质量控制的X措施。文章以江西省萍乡市山口岩水利枢纽工程为研究背景进行细致的分析探讨。山口岩水利枢纽工程地处赣江一X支流袁河上游的萍乡市芦溪县境内,坝址位于芦溪县上埠镇山口岩上游1 km处,距芦溪县城7.60 km,距萍乡市约30 km,是一座以供水、防洪为主,兼顾发电、灌溉等综合利用的大(Ⅱ)型水利枢纽工程。山口岩水利枢纽闸门制造及闸门和启闭机安装工程项目主要包括:11孔平面钢闸门及拦污栅、3孔表孔弧形闸门及其埋件的制安;9台卷扬式启闭机、3台QHLY2×630 k N液压启闭机的安装;2台电动葫芦及1套电动葫芦轨道安装等。1创建焊接质量控制体系1.1建立控制体系根据X相关法令的规定,在建立焊接质量控制体系时必须严格按照ISO9002质量认证体系建立引言城市河道是蓄水行洪的载体,拦河建筑物的作用是拦截河水、雍高水位,用以调节流量和控制水位。城市拦河建筑物的发展经历了X初的追求防洪效果,到建筑物自身结构、性能良好、节约能源,再到现在的与城市景观建设相融合、保护原生态、实现可持续发展[1]。经过多年发展,城市拦河建筑物种类逐渐丰富,当前比较常用的型式有闸坝、橡胶坝、液压钢坝、液压水力自控翻板坝及气动浮体式钢闸门等。气动浮体式钢闸门是一种巧妙利用浮体力学原理并结合水工建筑物结构特点的新型闸门,具备X异的挡水和泄水双重功能。现结合古田县新丰河河道治理工程,论述这种新型拦河建筑物的设计原理和应用关键技术。1新丰河河道治理工程概况古田新丰河属闽江水系古田溪中游的一X支流,发源于古田县凤埔乡天竹山,于莲桥汇入古田溪。河流贯穿古田县城,是古田城区的重要水系。新丰河属山区河流,洪水大都暴涨暴落,枯水季节基本无水,加之城区段河道两旁居民乱倒垃圾,使得城区段河道脏、乱、臭,现有河道景观环境不能满工程概述1.1主要金属结构设置涌溪三X水库电站金属结构设备主要分布于溢洪道系统和引水隧洞系统。大坝溢洪道设置了3孔开敞式堰顶溢流孔,堰顶高程522.2 m,每孔配置了1道工作闸门,孔口宽9 m,高10 m,底高程522.116m,设计水头10 m。工作闸门型式为主横梁、斜支臂、圆柱铰弧形钢闸门。弧形闸门半径12 m,每扇闸门的自重为36.453 t。闸门动水启闭,可根据洪水来量进行局开或全开运行。闸门的启闭是借助于固定式弧门卷扬机的控制来实现,启闭力2×250kN,扬程13 m,启闭速度1.0~1.5 m/m in,吊点中心距5.8 m,启闭机工作X别A4。引水隧洞共3孔,每孔进口设置了1道拦污栅和1道快速闸门。拦污栅型式为潜孔式,孔口宽4.6m,孔口高5.95 m,底板高程480.0 m,为增大孔口的过流断面,拦污栅倾斜布置,倾斜角度为80°。拦污栅1扇分为2节,整扇起吊,设计水位差3 m,栅条净距6.8 cm,焊接节点工程概况新疆北疆山口水电站是一个以发电为主,兼顾下游地区灌溉和防洪的综合利用工程。它的设计总库容达到了1.2亿m3,X大坝高大约为74m,装机容量大约有12万kW。在对该工程左岸导流洞进水口结构进行设计的过程中将其断面设计为衬砌混凝土后下方上圆形状,要求其宽度为5.8m,高度要达到6.5m。导流洞进水口结构原本是要利用传统钢闸门封堵完成施工的,在里面设置一扇重量大约为86.7t的平板钢闸门,并在高度为35m的启闭机排架顶部位置设置一台具有90t起重能力的固定卷扬机。而在实际施工过程中,在进行大坝基坑开挖节点施工之前的3个月,无法在汛期之前将进水口启闭机排架混凝土的施工以及闸门和固定卷扬机的安装工作全部完成。因此在经过方案的对比后决定,采用现浇钢筋混凝土闸门封堵导流洞进水口的施工方案。2技术原理与工艺特点2.1技术原理为了X控制水流需要选择一个带有导流孔的小型施工钢闸门,并在导流孔后面连接导流管,让水可以经过导流孔以及导流管顺工程概况广东锦潭水电站是一个以发电为主,兼顾下游地区灌溉和防洪的综合利用工程。设计总库容2.49亿m3,X大坝高123.3m,装机容量2.7万kW。工程右岸导流洞进水口结构设计断面为衬砌混凝土后下方上圆形状,宽5.8m,高6.5m。导流洞进水口封堵原设计采用传统的钢闸门封堵方式,内设一扇重86.7t平板钢闸门,35m高启闭机排架顶部设1台起重能力90t、自重30t固定卷扬机。工程开工后因现场条件变化,在大坝基坑开挖节点前3个多月的时间只能完成右岸导流洞的开挖和洞内进出口段混凝土衬砌施工,无法在汛期前完成进水口启闭机排架混凝土浇注、闸门和固定卷扬机的制作安装等项目施工。通过方案比选,确实采用现浇钢筋混凝土闸门封堵导流洞进水口的施工方案。2技术原理与工艺特点2.1技术原理X先采用一个带导流孔的小型施工钢闸门控制水流,施工钢闸门导流孔后接导流管,水经导流孔、导流管流到混凝土闸门设计部位下游侧,创造导流洞进水口不断流情况下的干地施工条工程概况赵山渡引水工程是温州珊溪水利枢纽工程的重要组成部分,是以供水、灌溉为主,结合发电、防洪的综合性水利工程,工程由引水枢纽和输水渠系两部分组成,主要建筑物为2X建筑物。设计年供水量7.30亿m3,可满足温州市区、瑞安、平阳、苍南、洞头等地近期、远期用水需求;城镇防洪标准提高到20年一遇,防洪保护农田17.5万亩;保护人口25万人,为500万城乡居民提供X质的生活用水和工业用水,为温瑞塘河水质的改善提供生态用水。2赵山渡进水口检修闸门现况与存在问题赵山渡引水渠系进水口设备主要包括金属结构工作闸门及启闭设备、检修闸门及启闭设备、回转式拦污栅。正常蓄水位:22.00 m,校核洪水位:23.37 m,死水位:21.0m,设计流量为36m3/s,加大流量为39m3/s,工作闸门的上游侧布置一道检修闸门,孔口尺寸为5.5 m×6.6 m(宽×高),底板高程为16.0 m,设计水头6.0 m,闸门门型为滑动式浮动叠梁钢闸门,一扇门叶分为关于检修闸门槽设于有压段中间部位的深式短进水口(压板式短进水口)的水力特性,许多学者进行了较系统的研究。但由于压板式短进水口的体型较复杂,所获得的估算其主要水力参数的计算公式颇不一致,甚至彼此间存在一定的矛盾。故有必要对现有主要研究成果进行讨论。为了较全面地考察压板式短进水口的几何特性对其水力参数的影响,笔者在进行这类进水口的试验研究过程中,,衰用进水口顶部轮廓形态与相应闸孔自由出流水而线对一比的方法,提出了计算其流量系数的经验公式。井进而推导出估算检修闸门井内相对水深和门槽处水流空穴数等主要水力参数的一计算方法。 一、现有研究成果的讨论 常用的压板式短进水口型式,如图1所示。检修闸门井上游为入口段,下游为压板段。由于其体型较复杂,现有研究中一般均作为平而问题(不考虑入口段两侧边墙横向收缩的影响)来处理。个别研究成果虽反映了人口段形态对水力参数的影响,但亦未能分别对其沿纵向和侧向的收缩情况加以考虑。故所得研究成果颇不一致
