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平面闸门门槽计划的试验

  平面闸门门槽设计的实践_电力/水利_工程科技_专业资料。维普资讯 l 2 【 章 编 号 】10 文 0 2—0 2 (0 3 1 6 4 2 0 )2—0 1 0 0 2— 3 东 北水 利 水 电

  维普资讯 l 2 【 章 编 号 】10 文 0 2—0 2 (0 3 1 6 4 2 0 )2—0 1 0 0 2— 3 东 北水 利 水 电 20 0 3年 第 l 2期 ( 2 卷 总 2 3期 ) 第 l 3 平 面 闸 1 槽设 计 的 实 践 "f 33 段 洪琴 , 白云峰 ( 新 市 佛 寺 水 库 管理 处 , 宁 阜 新 13 2 ) 阜 辽 2 18 孽 ㈨『 f箩 丁 盟 _ 癌 L 工 _ 【 摘 要 】文章在 总 结 国内外 闸门 门槽 设计 的 实残 经验 的基 础 上 , 出了门槽主 轨设计 的 型式 。主轨 边距 的 提 确定 除应 考虑 闸 门结构 支承和封 水 结构尺 寸、 力学对 门槽 的影响及 二期 混凝 土浇 筑、 水 埋件 安装 是 否方便 等 因素 外 , 还应 考虑 混凝 土 的实 际受力情 况。 【 键 词 】平 面闸 门;n槽型 式 ; 轨设计 关 主 【 图 分 类 号 】T 6 3 . 中 V 6 1 【 献 标 识 码 】B 文 1门槽 形式 的选 择 1 1门 槽 体 型 . 目前 工 程 上 采用 的 门槽 体 型 主 要 有 :矩 形 方 角 门槽 ( l a ;矩 形 圆 角 带 错 距 斜 坡 门槽 ( l 图 — ) 图 — b ; 形 圆 角 门槽 ( l c ;矩 形 带 错 距 斜 坡 门槽 ) 矩 图 — ) ( l d。 图 — ) 穴数判别。 水 流 空 穴 数 可用 下 列 计 算 : : 式 中 一 紧 靠 门槽 上 游 断 面 的 平 均 压 力 , K a P; 一 大 气 压 力 ,k a 一 气 化 压 力 ,k a 一 紧 P; P; 靠 门槽 上 游 断 面 的平 均 流 速 ,m/ ;g . 力 加 速 s _重 度 ,. 1m/ 9 8 s。 在 门 槽 设 计 中 ,为 使 门 槽 有 较 好 的 防 空 化 性 能, 除应 根 据 工程 运 行水 头选 用 合适 的 门槽 体 型外 , 还 应 根 据 闸 门整 体 布置 需选 择 门槽 各 部位 的几 何 参数 。 门槽形 状 不变 ,水流 空穴 数降低 到某 一 临界 值 , 流 开 始 发 生 空 穴 , 为 初 生 空 穴 数 , 常 用 水 称 通 表 示 。 k反 映 门槽 体 型 的空 穴 特 性 ;k值 越 小 ,门 . . 槽体型越好 , 不容易发生空穴 。 越 即 当 > k 时 , 发 生 空 穴 ; . 不 k=k 时 , 穴 发 空 生 ; < 时, k 已发 生 空 穴 。因 为 空 穴 初 生 和 空 穴 消 失 之 间 存 在 时 间滞 后 现 象 , 以选 择 门槽 时 应 根 据 所 闸 门 的 重 要 性 及 工 作 条 件 选 取 一 定 安 全 系 数 n= 1 2—1 5 即 k n 的 确 定 采 用 经 验 公 式 或 . ., ≥ k。k值 根据 已有 科 研 成 果 及 工 程 实 例类 比选 用 。 2 门槽 埋 件 ( )组成 。 1 门槽 埋设 件 是埋 在 水 工建 筑 物 闸 门运 行 部 位 混 凝 土 中 的金 属 构 件 , 组 成 与 闸 门 的 孔 口 其 型 式 有 关 。对 于露 顶 式 闸 门 , 门槽 埋 件 一 般 包 括 主 图 1 门 槽 体 型 示 意 图 轨 、 轨 、 轨 、 坎 、 水 座 板 、 角 等 ; 于潜 孔 反 侧 底 止 护 对 1 2 门槽 的 空 蚀 . 高速 水 流 通 过 门槽 时 , 由于 边 界 突变 , 引起 水 流 压 力 的 急 剧 变 化 , 成 涡 流 , 生 负压 , 一定 条 件 形 产 在 下 会 产 生 空 穴 现 象 。 空 蚀 的发 生 条 件 通 常 用 水 流空 【 稿 B期 】20 0 o 收 0 3— 7一 7 式闸 门, 还应设置胸墙 , 其与 闸门组 成一个封 闭 使 的空间结构 。 () 2 作用 。 门槽 埋件的作用是将 闸 门 自重及其 所 承 受 的 水 压 和 其 它 荷 载 安 全 地 传 递 到 混 凝 土 中 【 者 简 介 】 洪琴 (9 2 )女 , 宁卓新人 , 理 工程 师 , 事 水库管理 工作 。 作 段 16一 , 辽 助 从 维普资讯 2 0 年第 l 期 ( 2 卷总 2 3 ) 03 2 第 1 3期 去; 保护水 流对 闸门孑 口及其附近范 围的磨蚀 和空 L 蚀 ; 闸 门正 常 运 转 、 为 吊装 、 修 提 供 满 足 精 度 要 求 检 的 支 承 、 走 、 水 等基 准 面 。 行 止 ( )材 料 。 闸 门埋 件 的 材 料 目前 一 般 习 惯 用 铸 3 钢 、 钢或组合 钢 、 路钢轨或起重钢轨 。 型 铁 ( )布 置 形 式 。 主轨 主要 是 承受 闸 门 的水 压 力 4 东北水利水 电 时 , 用 铸 钢 轨 道 ( 2一d 。 可 图 ) 1 3 ()主 轨 边 距 的确 定 。 由 图 3可 见 主 轨 边 距 2 口=0 5b +e . 。在 通 常 设 计 中 , 轨 道 边 距 的 确 定 , 主 对 影 响混 凝 土 的实 际受 力 情 况 考 虑 欠 周 。 而 布 置 在 门 槽 的 下 游 面 。反 轨 设 置 在 闸 门槽 的 上 游 面 ,通 常 采 用 轧 制 型 钢 制 作 ,其 尺 寸 视 闸 门水 头 大 小 而 定 ,主要 考 虑 其 在 安 装 、浇 筑 混 凝 土 过 程 中有 足 够 的 刚度 。侧 轨 视 门叶 侧 向支 承 的布 置 位 置 分 为 槽外 式和槽 内式两 种 。 槽外式 侧轨通常利用 与主轨 或 反 轨 结 合 在 一 起 的 护 角 。 内式 侧 轨 则 单 独 设 于 槽 门槽 侧面上 , 一般采用工 字钢或槽 钢。但当 闸门主 支 承 型式 采 用 踏 面有 轮 缘 的 轮 子 时 , 不 设 侧 向装 可 置, 也无需埋 设侧轨 。根据 闸门封水 布置在上游面 或 下 游 面 , 墙 和 底 坎 则 布 置 在 上 游 面 或 下 游 面。 胸 止 水 座 板 通 常 布 置 成 与护 角 、 道 连成 一 体 。 护 角 轨 主 要 是 防止 水 力 学 对 门槽 的影 响 和水 流 、泥 沙 、飘 图 3 主 轨 布 置 和 混 凝 土 承 压 宽 度 示 意 图 我 国 现 行 《 利水 电工 程 钢 闸 门 设计 规 范 >虽 水 然 对 主轨 强度 的 计算 给 出 了近 似 计 算 方 法 ,但 仅 仅 考 虑 了沿 轨 道 长 度 方 向 的 影 响 ,即 3倍 轨 道 高 度 , 而对 宽度 方 向 的影 响 未 作 考 虑 ,即对 主轨 的边 距 未 作 明确 的数值 规定 。事实 上宽 度方 向的影 响更 重 浮 物 对 门槽 转 角 的 冲 刷 和撞 击 ,同 时兼 作 侧 轨 止水 埋件。 要。 如果主轨边距过小 , 轨道受力很 大 , 特定 条件 在 下有 可 能在 门槽边 缘混 凝 土 内部产 生拉 应力 或 剪 切破坏 。 日 本 有 关 设 计 规 范 采 用 经 验 公 式 口=2 0+ () b 0 1 e 确 定 主 轨 边 距 , P 为 每 个 滚 轮 的 荷 载 . m) P( ( 。从 该 公式 中 可 以看 出 , 口的最 小 值 大 于 2 t ) 0 (m) 这对大型 闸门尚可借鉴 , c 。 而对小 型闸 门 , 取值 明显偏大 的《 水工钢结构计算基础 = 》 规定 , 其力 的传 递 规范 ( 3一b 所 示 , 调 荷 载 分 布 的 整 个 宽 度 必 须 ) 强 在 混 凝 土 内。 此 外 , 压 面外 侧 与 孔 口边 缘 的最 小 承 距 离 e 钢 筋 的埋 设 而 定 , 常 不 小 于 1m。 样 视 通 5c 这 不 难 得到 口 . b +l (m) ≥0 5 l 5 c 。 鉴 于 上 述 ,笔者 建议 主 轨 边 距 的 确 定 除 考 虑 闸 () d 门结 构支 承 和 封 水结 构 尺 寸 、水 力 学 对 门 槽 的影 响 及 二 期 混 凝 土 浇 筑 、埋 件 安 装 是 否 方 便 等 因 素 外 , 还 应 该 考 虑 混 凝 土 的 实 际 受 力 情 况 , 保 主 轨 荷 载 确 分 布 的整 个 宽 度处 在 混 凝 土 内 。 图 2 主 轨 型 式 示 意 图 3 主 轨 设计 ( ) 式 。主 轨 型 式 见 图 2 1型 。当 闸 门 主 支 承 采 用 滑道 、滑块或轮 压较小的轮子 时 , 可用 轧制工字钢 ( 或槽钢 ) 图 2 a 或组合 工字 钢 ( b 。 ( 一 ) 2- ) 可用 中型 钢 轨 或 起 重 机 钢 轨 ( 2一c 。 当 轮 压 超 过 5 0k 图 ) 0 N () 3 应力计算 。 根据 闸门主支 承型式 , 笔者 归纳 了两 种 工 况 的轨 道 应 力 计 算 公 式 : ①与主轮 匹配 ( 适合于 图 2 , ,,) 一ab c d D 一 一 轨 道底 板 混 凝 土 承压 应 力 c^ r ≤ [ ] ; ( 下转第 1 页) 1 维普资讯 20 0 3年 第 l 2期 ( 2 第 l卷 总 2 3期 ) 3 东 北 水 利 水 电 力 计 算 结 果 见 表 2 。 裹 1 稳 定 计 算 成 果 裹 - / J 合 力( m 力臂 () m 行 4年来 , 经历 了 2 余 次不 同标 准洪 水 的考验 , O 观 测数据满足设计要求 , 消能效果 良好 。 24 经 济 效 益 比较 . 。 。 目 ’ 心距 抗‘ 定 滑稳 垂 水 直 平 ‘J m e mJ ( ● I I (rJ ( rJ ‘ I I 皿 册 溢 流堰原设计消能方式 为底 流式消 能 , 设计消 力 池 长 3 海 漫 长 6 消 力 池 为 钢 筋 混凝 土 结 0m, 0m, 构 , 漫 为 铁 丝 笼 填 石 结构 。 挑 流 消 能方 式 溢 流 堰 海 结 构 见 图 l 。 堰上水深 单宽流量 安全冲坑深 可能冲坑深 冲坑至建筑物的距离 X( (1 s m) m) 1// 1 ‘m f ) ( tm) ( h m) ( 础 从表 1 计算 结果 可 以看 出 : 堰体 的偏心距 、 滑 抗 稳定 系数 、 地基应 力均满足规 范要 求。 混凝 土防渗墙 重力未计人 其 中 , 计算结果是偏 于安全的。 根据稳定 计算结果 , 堰体 断面还可 以缩小 , 但为满足 闸门结构 布 置 等要 求 , 用 了此 断 面形 式 。 采 图 I 溢 流 堰 体 剖 面 图 挑 流式 消能 比底流式消 能节 省投资 7 .% , 13 减少 工程 量 5.O 同时减 少 了底 流式消 能 的海 漫 占地。 4O k, 从表 2计算结果可 以看 出,冲坑深度小 于安全 冲 坑 深 , 外 在 堰 体 下 游 及 冲 坑 附 近抛 填 块 石 , 体 另 堰 及 下 游 河 道 抗 冲 刷 能 力 加 强 ,故 堰 体 齿 墙 座 落 在 岩 基 上 是 安 全 的 。 保 证 主 体 结 构 稳 定 的前 提 下 , 用 在 采 3 结 论 在覆盖层较小 的软基 上 , 泄水 建筑物下 游齿 将 墙 设 计 成 仰 斜 式 混 凝 土 防 渗墙 , 使 齿墙 嵌 入 覆 盖 并 层 下 的 岩 基 内 , 决 了软 基 上 采 用 挑 流式 消 能 的实 解 际 问题 。 子 洞 水 闸 等 工 程 经 过 试 验 验 证 及 实 际 运 鸽 挑 流消能方式 可 以使消能部分更简单 ,便 于施 工及 工 程 的后 期 管 理 。 2 3 试 验 分 析 及 运 行 观 测 . 行 , 明了小 型泄水 建筑 物基础新形式在 理论研究 证 与 实 践 应 用 都 是 成 功 的 。 该 基 础 形 式 具 有 工 程 量 小 、 省投资 、 节 减少 工程 占地 、 构 简 单 、 于施 工 、 结 便 工程 管 理 维 护 费 用 低 、 蓄 地 下 水 等优 点 。 在 水 保 拦 水利的拦砂 、 洪 、 地 、 拦 淤 引水 等 小 型 工 程 中 , 有 具 一 水工模 型试 验结果表 明 : 上游水 位 、 流量 系数 、 挡 土 墙 沿 程 水 面 线 的 测 定 及 溢 流堰 下 游 水 流 流 态 的 观测与设计情况 相符 。 工程竣工后 , 根据有关技 术规范 , 对溢 流堰 进行 水 流 流态 、 平 位 移 、 直 位 移 进 行 了观 测 。工 程 运 水 竖 定 的推 广 价 值 。 【 璜弟 1 贝 J 上 3 轨 道 横 断 面 弯 曲 应 力 ≤[ ; ] o W ● 轨道釉摘浮压应力 \JJ 。 “ r , ≤[ ] ’‘ 轨颈的 道部脚桩应 P ; 轴妯甯 ’I 摄{ 力 I 措炻… 一 皇吾 - I ≤ l 混_ 缸 . ‘ . 篙 轨道地板弯 曲应力 : C ≤[ 3 2 ] 。 力 , mm ; 一 轨 道 截 面抵 抗 矩 , N/ 矾 mm,[ ] 抗 弯 ; 一 ②平、 滑c 合图一, 与面 面道 , c2, 弧 块 适 a 匹 b 轨道地 板混凝土承压应 力 ≤[ ] ; 轨 道 地 板 弯 曲应 力 :3 百 ≤ [ ] C ; 2 : r 地板悬臂段长度, m; m 昙 :- Nt r- n- m; / ; 地板厚度 , m;P一 m 2 滑道 ( ) 块 的荷 载 , 厶一 滑 道 ( ) 长 度 , N; 块 的 mm。

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