成都鸿之海水利设备有限公司
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工程概况二滩水电站位于四川省攀枝花市境内的雅碧江下游，距雅奢江与金沙江交汇口33 km，是雅碧江干流上规划建设的21座梯X电站中的X一座，也是我国20世纪末建成投产的X大水电站。电站安装有6台55万kw的水轮发电机组，总装机容量330万kw，保证出力100万kw，多年平均发电量为170亿kw·h。一座高对om的混凝土双曲拱坝;坝身有7个表孔，6个中孔和4个底孔，泄洪t达x6 soom，/s。2系统概况二滩水电站大坝中孔弧形门采用充压式橡胶水封封水，弧形门的充压式橡胶水封安装在门槽内，充排压管路布置在液压启闭机室内。中孔弧形门的充压式橡胶水封及充排压管路系统主要起弧形门起门排压及落门封水作用。2.1主要数据中孔弧形门充压式橡胶水封及充排压管路系统的主要数据: (l)充压式橡胶水封:6套，橡胶‘W’型水封。(2)管路:供水母管管径娜9火4.0，工作压力为1 .0 MPa;供气母管和排水母管管径均为必7 x 3.5，供气母管工作压力功能简介X先了解一下中望CAD提供的弧形文字的基本功能。在命令行输入“arCtext“后，采取可视化设计的弧形文字对话框上清楚地展示了它的丰富功能，如图3所示。中望CAD 20061提供的弧形文字总体衰现可圈可点，的确为国内设计师提供了世界X品质的功能体验。也希望越来越多的X秀国产CAO厂商能够不断创新.为我们带来更多的惊喜。一、概述CAO软件作为广大设计师的必备工具，已广泛用于各个设计行业。随着国产CAO行业的崛起与推广，更多用户将目光转向了不断进步、敢于创新的X秀国产CAO平台软件。其能够不断贴进国内市场、了解本土设计师需求，并能够X一时间提供X实用的功能，不仅使国产CAO软件被广大设计师所接受，也为终端用户带来了便捷。近日，X新推出的中望CAO 20061在整体性能得到极大提高的基础上，体现了更多的“为用户着想”的改进理念，众多高效实用的功能给设计师带来了很大的方便，针对钟表、广告设计等工程背景某地区汽车客运站,其设计平面像是飞行的鸽子,采用弧形结构设计。本工程分三个区域,鸟身居中为七层的办公楼,分居两侧的羽翅为三层的候车厅。办公楼呈梭形,由两个相对的弧形组成;候车厅为两个扇形。其中办公楼及南候车厅地下存在地下室。为指导工程施工,确保工程质量,测量工作应采取“先控制后细部,从整体到局部”的程序进行安排布置。2分析施工图根据本工程特点和现场环境条件,按便于观测、长期保存使用的原则,在施工现场埋设若干个测量控制点,组成一个完全能满足平面放样需要的施工X控制网。根据场地条件,建筑物平面形状和其主要点线分布情况,便于今后城市规划,质检部门和建设单位检查复核,以建设单位提供的轴网平面布置图为参照依据,建立场区施工测量坐标系。3选择放线方案本工程圆弧形平面曲线较复杂,半径较大,无法用直接拉线法或几何作图法来进行施工放样。根据场地条件,考虑到以后结构施工中多工种交叉作业的需要,采用极坐标法不仅能获得较高的施工放样精度问题的提出水力自控翻板闸门是我国水利工程技术人员自主研发并完全拥有自主知识产权的一种节能型、环保型、经济型闸门。它利用水力和闸门重量平衡的原理,增设阻尼反馈系统,达到随上游水位升高逐渐开启泄流、上游水位下降逐渐回关蓄水的目的,使上游水位始终保持在要求的范围内[1],以满足防洪和水力发电需求。该闸门从上世纪60年代初至今,先后经历了单铰翻板闸门、双铰翻板闸门、多铰翻板闸门及渐开型水力自控翻板闸门的发展和完善,与传统闸门相比,不需人员操作,无需其他外加能源,无需其他启闭机械、启闭机架与闸房,也不需要泵房,且造价合理、节省三材、施工期短、启闭完全由水力自控、准确及时[2]。如今,随着技术研究的深入和成熟,水力自控翻板闸门无论是在技术设计、生产工艺还是在相关的研究方面,均产生了质的飞跃,已在全国20多个省、市近千个清水河流工程项目上成功运用,为解决当地的防洪、小水电、河道治理、城市景观及生态环境建设发挥着重要的作用。多泥沙河流多分布在水力自动翻板闸门是现今国内X常见的一类自控闸门。它利用杠杆的力矩平衡原理在水压力及闸门自重的作用下使闸门绕水平铰轴转动而达到自动启闭的目的,无需X动力源,因而被形象地称为“翻板闸门”。图1所示为目前XX的连杆滚轮式翻板闸门,由预制钢筋混凝土门叶、支承部分及连杆等部件组装而成:门叶包括面板和支腿;支承部分包括固定支承部分由设置在支墩上的固定曲线支座和边墩上的导轨两部分组成、活动部分是门叶上的卡轨和滚轮;连杆部件连接闸门与墩。其运动原理是作用门叶上的合力驱使门叶轨道在滚轮上滑动、滚轮沿曲线支座导轨上下滚动,卡轨控制闸门不能横向滑动、连杆约束闸门绕支点旋转从而实现闸门的启闭。由于水力自动翻板闸门具图1连杆滚轮式翻板闸门有过流能力强、水位壅高少、结构简单、制造使用方便、造价低廉、维护简单等诸多X点,因而在小型水电站和中小型蓄水工程中得到了广泛的应用。近年来,随着人们治水思想的改变,以及对环境保护与美化意识的增强水力自动翻板闸门是现今国内X常见的一类自控闸门。它利用杠杆的力矩平衡原理在水压力及闸门自重的作用下使闸门绕水平铰轴转动而达到自动启闭的目的,无需X动力源,因而被形象地称为“翻板闸门”。图1所示为目前XX的连杆滚轮式翻板闸门,由预制钢筋混凝土门叶、支承部分及连杆等部件组装而成:门叶包括面板和支腿;支承部分包括固定支承部分由设置在支墩上的固定曲线支座和边墩上的导轨两部分组成、活动部分是门叶上的卡轨和滚轮;连杆部件连接闸门与墩。其运动原理是作用门叶上的合力驱使门叶轨道在滚轮上滑动、滚轮沿曲线支座导轨上下滚动,卡轨控制闸门不能横向滑动、连杆约束闸门绕支点旋转从而实现闸门的启闭。由于水力自动翻板闸门具图1连杆滚轮式翻板闸门有过流能力强、水位壅高少、结构简单、制造使用方便、造价低廉、维护简单等诸多X点,因而在小型水电站和中小型蓄水工程中得到了广泛的应用。近年来,随着人们治水思想的改变,以及对环境保护与美化意识的增强问题的提出水力自控翻板闸门是我国水利工程技术人员自主研发并完全拥有自主知识产权的一种节能型、环保型、经济型闸门。它利用水力和闸门重量平衡的原理,增设阻尼反馈系统,达到随上游水位升高逐渐开启泄流、上游水位下降逐渐回关蓄水的目的,使上游水位始终保持在要求的范围内[1],以满足防洪和水力发电需求。该闸门从上世纪60年代初至今,先后经历了单铰翻板闸门、双铰翻板闸门、多铰翻板闸门及渐开型水力自控翻板闸门的发展和完善,与传统闸门相比,不需人员操作,无需其他外加能源,无需其他启闭机械、启闭机架与闸房,也不需要泵房,且造价合理、节省三材、施工期短、启闭完全由水力自控、准确及时[2]。如今,随着技术研究的深入和成熟,水力自控翻板闸门无论是在技术设计、生产工艺还是在相关的研究方面,均产生了质的飞跃,已在全国20多个省、市近千个清水河流工程项目上成功运用,为解决当地的防洪、小水电、河道治理、城市景观及生态环境建设发挥着重要的作用。多泥沙河流多分布在水力自动翻板闸门是现今国内X常见的一类自控闸门。它利用杠杆的力矩平衡原理在水压力及闸门自重的作用下使闸门绕水平铰轴转动而达到自动启闭的目的,无需X动力源,因而被形象地称为“翻板闸门”。图1所示为目前XX的连杆滚轮式翻板闸门,由预制钢筋混凝土门叶、支承部分及连杆等部件组装而成:门叶包括面板和支腿;支承部分包括固定支承部分由设置在支墩上的固定曲线支座和边墩上的导轨两部分组成、活动部分是门叶上的卡轨和滚轮;连杆部件连接闸门与墩。其运动原理是作用门叶上的合力驱使门叶轨道在滚轮上滑动、滚轮沿曲线支座导轨上下滚动,卡轨控制闸门不能横向滑动、连杆约束闸门绕支点旋转从而实现闸门的启闭。由于水力自动翻板闸门具图1连杆滚轮式翻板闸门有过流能力强、水位壅高少、结构简单、制造使用方便、造价低廉、维护简单等诸多X点,因而在小型水电站和中小型蓄水工程中得到了广泛的应用。近年来,随着人们治水思想的改变,以及对环境保护与美化意识的增强水力自控翻板闸门构造简单,维护和消能的投入少,可靠性高,具有较大的泄流能力和较小的壅水,广泛应用于中小型水利工程,尤其在管理不便,水流湍急的山区低水头闸坝工程中,有广泛的应用前景。在山区多泥沙河流中修建翻板闸门,闸前泥沙淤积是关键问题之一。研究淤沙对水力自控翻板闸门的影响对完善翻板闸门理论,改进门体结构具有重要意义。论文针对目前我国应用X广泛的连杆滚轮式水力自控翻板闸门,以理论分析为基础,通过试验和数值模拟系统地研究了泥沙淤积对闸门开启过程、面板受力变形等产生的影响。得到的主要结论如下:(1)分析国内外翻板闸门的研究成果,指出已有研究的不足是未充分考虑闸前泥沙淤积对水力自控翻板闸门的影响。(2)考虑法向淤沙压力及附着力对连杆滚轮式翻板闸门受力的影响,建立翻板闸门开启前极限平衡状态下的力矩平衡方程,推求得出启门水位的理论计算方法。(3)以理论计算为基础,通过模型试验,对不同淤沙高度下的闸前水位与闸门倾角关系以及启门水位与淤沙高度关水力自控液控翻板闸门是一种由水压与液压共同控制的新型闸门,可根据实际情况选择水力自动控制或液压系统控制方式。当翻板闸门受液压系统控制时,闸门可根据需要在任何水位开启或关闭;液控开启时,根据实际情况选择合适的开启角度进行泄流,可以是堰流泄流、纯孔口泄流和堰孔混合泄流,其泄流计算更多地是采用平板闸门的孔口出流或堰流公式;但由于翻板闸门不同于平板闸门,运行中存在转动和滑动,因此采用平板闸门孔口出流和堰流公式计算泄流误差就较大。当使用水力自控时,闸门门顶和下部孔口同时泄水,水力现象较复杂,若流量仍采用堰流或闸孔出流公式计算,就影响了结果的准确性[1,2],水力自控翻板闸门的泄流计算便成为难题。鉴此,本文以沙溪电航枢纽工程为例,构建了室内物理模型进行试验,研究了水力自控液控翻板闸门在两种开启方式下的过流特性,建立了流量系数的计算公式,研究结果为此类闸门的设计提供了参考依据。1工程概况沙溪电航枢纽工程位于四川省阆中市沙溪场境内,距阆中市城区水力自控翻板闸门以其结构简单、施工方便、管理容易、造价稀廉等林点在水利工程上得到广泛应用。它主要利用水力和重力的作用控制闸门启闭,其形式也从单铰,双铰发展成为多铰,曲线铰则是刚刚发展起来的一种X新门型,它成功的改变了多铰闸门运引的间断性,使闸门的启闭过程连续平稳,更X地调节库水位。今以金华县杨卜山工程的曲线铰水力自控翻板闸门为例作一介绍。一、工程概况 金华县杨卜山工程是一座灌溉为主,结合防洪、发电、交通和水产养殖等综合性工程,该工程主要建筑物有:翻板闸门、升卧式闸门、电泵站等,其中曲线铰翻板闸门共38扇,门休尺寸为:6 x3。sm(宽x高),每扇门后均设两个支墩,门底及两侧以及两门之间均设有止水橡皮。铰座为曲线型铰,铰位变化具有连续性。为了避免在运行时闸门全部关闭,故分三种不同底坎高程布置,其中4扇底坎高程为42.55m,2扇为42.60m,其余32扇为42.65m。 根据浙江省水利水电科学研究所水工断面模型试验翻板闸门因其结构简单,施工方便,造价低廉,能水力启闭的X点,在五十年代曾为设计者和管理人员所采用。随着闸门村料的发展,管理运用要求的捉高,要求闸门能缓慢启闭,以防撞击而招致钢筋混凝土闸门破坏,于是出现设有油压防震装置的单铰翻板门,双铰能启闭的翻板门,以及随着上游来量的增减,闸门能凭籍水力和门重自动开关,这就是水力自控翻板闸门。从六十年代末期到现在,水力自控翻板闸门,在国内专家们的研究下,已有几种不同型式,除本文所述外,归纳起来分为两种,一是铰式,二是曲线铰(又称渐开型)。铰式有单铰、双铰加油压防震器及多铰式。多饺式又有长支腿多铰式、长短腿结合的多铰式等。 “拍打”是闸门运转过程中的一种失稳现象。“拍打”就是闸门有规律性、周期性、不断地掺击支墩、支铰、门槛。轻则使闸门或撞击部位破坏,严重则导致闸门毁坏。引起“拍打”的因素很多,据资料分析,“拍打”的因素大致为九种;(1)门在小开启度时,受门后水跃影响所引起的“拍打水力自控翻板闸门可以在自身重量和上下游水压力的作用下平稳运行,具有泄洪和蓄水功能[1-2],闸前水位降低到设定位置时,闸门自行关闭挡水;水位升高到设计高度时,闸门开启并进行泄水,具有较大的泄流能力;其运行可靠性高,维护和消能投资少,结构简单,被广泛应用于各种中小型水利工程。由于闸门可以自行启闭,若在洪水期闸门开启失效,上游水将漫溢,难以保证河道两岸地区及翻板闸的安全,对人民生命财产安全造成严重威胁[3]。因此,解决闸前泥沙淤积问题变得尤为重要。本文对连杆滚轮式水力自控翻板闸门进行受力分析,通过模型试验,对淤沙高度和启门水位及闸门倾角关系等进行研究,为水力自控翻板闸门技术的推广和实际工程应用提供理论指导,同时对完善翻板闸门理论有着重要的意义。1淤沙对翻板闸门受力分析本文对水力自控翻板闸门进行研究水力自控翻板闸门以其结构简单、启闭时间准确及时且节能、环保等诸多X点,在清水河流的各类水利工程中得到了广泛应用。近几年,水力自控翻板闸门逐渐被应用于多泥沙河流的一些水利工程中,并产生了良好的经济和社会效益。水力自控翻板闸门开启后泄水量大,能大量的排除多泥沙河流闸前的淤沙及漂浮物,其特点非常适用于多泥沙河流,但闸前的淤沙也会对翻板闸门产生不利影响,如：闸前淤沙压力过大导致闸门不能正常开启、闸门开启后造成闸前水位波动较大以及淤沙压力影响闸门的结构等。本文以复合运动式水力自控翻板闸门为例,针对多泥沙河流水力自控翻板闸门应用遇到的问题展开研究,通过理论分析和数值模拟计算,得到了淤沙压力对翻板闸门的影响,为多泥沙河流水力自控翻板闸门的应用提供依据。本文研究的主要内容如下：(1)综述了翻板闸门的发展和研究现状,指出多泥沙河流水力自控翻板闸门应用遇到的问题。(2)分析了多泥沙河流水力自控翻板闸门运转的机理和稳定性,阐述了多泥沙河流水力自控翻板水力自控翻板闸门构造简单,维护和消能的投入少,可靠性高,具有较大的泄流能力和较小的壅水,广泛应用于中小型水利工程,尤其在管理不便,水流湍急的山区低水头闸坝工程中,有广泛的应用前景。在山区多泥沙河流中修建翻板闸门,闸前泥沙淤积是关键问题之一。研究淤沙对水力自控翻板闸门的影响对完善翻板闸门理论,改进门体结构具有重要意义。论文针对目前我国应用X广泛的连杆滚轮式水力自控翻板闸门,以理论分析为基础,通过试验和数值模拟系统地研究了泥沙淤积对闸门开启过程、面板受力变形等产生的影响。得到的主要结论如下:(1)分析国内外翻板闸门的研究成果,指出已有研究的不足是未充分考虑闸前泥沙淤积对水力自控翻板闸门的影响。(2)考虑法向淤沙压力及附着力对连杆滚轮式翻板闸门受力的影响,建立翻板闸门开启前极限平衡状态下的力矩平衡方程,推求得出启门水位的理论计算方法。(3)以理论计算为基础,通过模型试验,对不同淤沙高度下的闸前水位与闸门倾角关系以及启门水位与淤沙高度关水力自控翻板闸门通过支腿、支墩与滚轮的相互配合,使支点位置随闸门开度不断发生变化,进而实现闸门的渐开和渐关。自20世纪60年代该闸门诞生以来,先后出现了单铰型、双铰型、多铰型、滚轮连杆式、复合运动式、滑块式及多铰连杆滑块式等多种形式,闸门的各项性能有了质的飞跃。各种水力自控翻板闸门在全国近千个水利工程中的运用,极大地提升了该闸门的发展空间,由于闸门开启后泄水量大,有利于排走淤沙及漂浮物,因而其在多泥沙河流的应用前景会更加广阔。正常情况下,当闸前水位升高,闸门的启门力矩大于抵抗力矩时,闸门逐渐开启泄流,直至闸前水位降低,闸门关闭;非正常情况下,闸前淤沙高度较高,淤沙压力较大,闸门启门水位抬高,但启门力矩仍有可能小于抵抗力矩,闸门有可能不能开启,导致洪水不能及时排泄,危及上游安全。然而截至目前,国内对水力自控翻板闸门的研究主要集中于闸门运行的稳定性、水流特性及闸门在实际工程中的应用等方面,且这些研究都是基于清水河流,在对翻板闸门进行.水力自控翻板闸门可以在自身重量和上下游水压力的作用下平稳运行,具有泄洪和蓄水功能[1-2],闸前水位降低到设定位置时,闸门自行关闭挡水;水位升高到设计高度时,闸门开启并进行泄水,具有较大的泄流能力;其运行可靠性高,维护和消能投资少,结构简单,被广泛应用于各种中小型水利工程。由于闸门可以自行启闭,若在洪水期闸门开启失效,上游水将漫溢,难以保证河道两岸地区及翻板闸的安全,对人民生命财产安全造成严重威胁[3]。因此,解决闸前泥沙淤积问题变得尤为重要。本文对连杆滚轮式水力自控翻板闸门进行受力分析,通过模型试验,对淤沙高度和启门水位及闸门倾角关系等进行研究,为水力自控翻板闸门技术的推广和实际工程应用提供理论指导,同时对完善翻板闸门理论有着重要的意义。1淤沙对翻板闸门受力分析本文对水力自控翻板闸门进行研究,因水流中含沙量较大,可直接到达闸前,故采用主动土压力公式[2]。水力自控翻板闸门是新时期节能闸坝,翻板坝主没区域环境下,增设水力自控翻板闸能X提高运行要有基础固定坝及翻板闸门两个主要部分,该翻板闸效率,尽可能运用现有的设施,借助改造及更替机电设启闭原理采用杠杆平衡与转动原理。该新型闸门运用备达到电站增容的目的。基于不增设额外水资源的基闸门水压力与闸门自重当做启闭闸门的动力,所以不础上,在一定程度上提升电站处理,并显现出水资源综需要其它外加能源,不需要其它启闭机械和闸房。如合效益,达到节省资源、节能环保的目的。果上游水位不断升高,慢慢开启泄洪装置;如果上游水(2)水力自控翻板坝与橡胶坝的比较。本工程羊位下降,逐步回关蓄水,确保上游水位一直保持在规范角坞拦河坝与桐溪坑拦河坝分别对水力自控翻板坝和的要求范围内。翻板闸具有施工短、造价合理、准确及橡胶坝展开比较,拦河坝布置对P=5%洪水位雍高程时、无需人力操作等特点,作为新时期河道渠化、创建度相同为基点。翻板坝堰型采用宽顶堰,在宽顶堰上通航枢纽研究背景水力自控翻板闸门设计过程中,支腿和支墩结构的撞击力是设计时控制的主要因素,而结构撞击力的求解涉及到众多的因素,如下游空腔产生的负压、底部水流的顶托等都会影响闸门撞击前的速度,使得撞击力难以准确得出[1]。此外,闸门支腿和支墩的撞击所产生的内力位移等也较难准确得到。水力翻板闸门的运行过程是一个典型的流固耦合问题[2],利用流固耦合方法求解闸门撞击前的速度,可以模拟闸门运行过程中的各种复杂水力现象,更能准确求得闸门在撞击前的速度,所得结果将更接近实际情况,具有很大的X势。以某水电站水力自控翻板闸门为例,利用有限元方法对水力自控翻板闸门撞击时的情形进行模拟,从而可以准确得知闸门支腿和支墩撞击时的反应,针对闸门撞击过程中产生的消极影响,提出相应的减震措施。研究结果可为水力自控翻板闸门在设计和运行时提供更X化的思路。2有限元模型某水电站位于四川苍溪县境内嘉陵江支流东河中游,由16扇5 m×10 m(高×宽)的闸门组成。采用有限元水力自控翻板闸门是利用闸门自重和水压力平衡原理,随着上游来流量的变化自行启闭的闸门。在我国,水力自控翻板闸门经历了从单铰翻板闸门、多铰翻板闸门、连杆滚轮式翻板闸门,到新型滑动支承翻板闸门和液控同步双驱动翻板闸门的发展。水力自控翻板闸门因结构简单,造价低廉,自动启闭,运行稳定,利于排沙等X点,在我国山区河流低水头闸坝工程中到广泛应用[1]。山区河流河道坡降大、河水流速大,水流挟沙力强,使得洪水来临时泥沙含量大,粒径粗。山区河道中的翻板闸门开启泄水前,闸门的挡水的作用壅高了河道水位,含沙量较大的水流到达闸前流速减小,挟沙力减弱,使得粗颗粒泥沙在翻板闸前大量淤积。淤沙对闸门产生法向压力的同时还增加了对闸门的附着力[2],一旦出现闸前淤沙过高而使闸门难以开启的情况,将导致翻板闸门的启门水位增大,上游地区和闸坝自身的安全面临严重威胁。因此,泥沙淤积对翻板闸门启门水位的影响应引起工程设计和管理人员的重视。目前,国内对于淤沙对翻板闸门影响的研连杆滚轮式水力自动翻板闸门因其有随水位自动启闭，结构简单、造价低廉等特点，在各类水利工程中得到广泛应用。但是此门型仍存在一些值得关注的问题，如闸后空腔脉动负压、闸门运行的频繁摆动、“拍打”、闸门泄流的水力现象复杂等。本文从连杆滚轮式水力自动翻板闸门稳定性分析和受力分析入手，通过模型试验对闸门的脉动负压进行初步探讨，研究分析脉动压力对闸门结构、过闸流量和流速的影响，使该闸能广泛地应用于各类水利水电工程、城市环境保护和灌区综合治理等相关工程中，对社会的发展和环境治理有着重要的意义。本文研究的主要内容如下：(1)介绍翻板闸门的发展历程及其工作原理；分析翻板闸门运行时的静态和动态平衡原理。对造成闸门运行不稳定的各种原因进行概括；并针对翻板闸门的工作原理，对翻板闸门运行中存在不稳定现象的主要原因进行了分析。(2)针对传统翻板闸门设计未能全面考虑脉动压力这一问题，本文从脉动压力产生原因、产生机理及脉动压力值大小和作用规律等方面进行研究。连杆滚轮式水力自动翻板闸门因其能随水位涨落而自动启闭、结构简单、造价低廉等X点,在各类水利工程中得到广泛应用,并产生了很好的经济效益。但与此同时,此门型仍存在频繁摆动、“拍打”、水力现象比较复杂等不稳定现象。本文对连杆滚轮式水力自动翻板闸门进行了稳定性分析,使得它们不仅能更好地应用于各类水利水电工程中,而且能广泛应用于航运工程、城市环境保护和其他相关工程中,将会对社会的发展和生活环境的改善有着重要的意义。本文研究的主要内容如下:(1)通过数值模拟计算,分析研究了自动翻板门在各种工况下,过闸水流的流态、流速分布特性以及作用在闸门面板上时均压强的分布规律。对作用在闸门上时均压力的计算结果与试验实测结果进行了对比,相差不大。对不同闸门开启角度、不同闸底坎形式下的连杆受力情况进行了计算和分析比较。(2)通过大涡模拟数值计算方法,利用VOF自由液面追踪技术,建立三维有限元数学模型,采用结构化网格,给定合理的边界条件,对带自由表面的闸门过水水力自控液控翻板闸门是一种由水压与液压共同控制的新型闸门,可根据实际情况选择水力自动控制或液压系统控制方式。当翻板闸门受液压系统控制时,闸门可根据需要在任何水位开启或关闭;液控开启时,根据实际情况选择合适的开启角度进行泄流,可以是堰流泄流、纯孔口泄流和堰孔混合泄流,其泄流计算更多地是采用平板闸门的孔口出流或堰流公式;但由于翻板闸门不同于平板闸门,运行中存在转动和滑动,因此采用平板闸门孔口出流和堰流公式计算泄流误差就较大。当使用水力自控时,闸门门顶和下部孔口同时泄水,水力现象较复杂,若流量仍采用堰流或闸孔出流公式计算,就影响了结果的准确性[1,2],水力自控翻板闸门的泄流计算便成为难题。鉴此,本文以沙溪电航枢纽工程为例,构建了室内物理模型进行试验,研究了水力自控液控翻板闸门在两种开启方式下的过流特性,建立了流量系数的计算公式,研究结果为此类闸门的设计提供了参考依据。1工程概况沙溪电航枢纽工程位于四川省阆中市沙溪场境内,距阆中市城区.引言现代水力自动平面旋转闸门通常是指平面闸门在水压力及闸门自重的作用下,利用力矩平衡原理使闸门绕水平铰轴转动,而达到自动启闭的一类闸门,工程上称之为“翻板闸门”。而连杆滚轮式水力自动翻板闸门更以其投资少、施工简单、无需人工和机械、甚至可以美化城市环境等突出X点在工程中得到了较为广泛地应用。但水力自动翻板闸门在运转稳定性、止水磨损与老化等方面问题突出。其运转稳定性问题主要表现为闸门的“拍打”。所谓“拍打”,就是闸门在某一水位下产生反复开启、关闭,而且开关的幅度较大的周期性摆动的现象。较为剧烈的“拍打”会使闸门撞击支墩或底坎,甚至会使闸门破坏。另外,翻板闸门的过闸流量过去一般采用叠加法作近似估算。近年来由于不断涌现新型结构形式的翻板闸门,旧式翻板闸门的不足不断得到改进,过去用简单叠加法计算流量的方法已不能满足工程实际的需要,因此有必要对翻板闸门流量的计算方法作进一步验证和探讨。因此,本文以广东省佛冈县已建的6 m×2·5 m的连杆水力自控翻板闸门以其结构简单、施工方便、管理容易、造价稀廉等林点在水利工程上得到广泛应用。它主要利用水力和重力的作用控制闸门启闭,其形式也从单铰,双铰发展成为多铰,曲线铰则是刚刚发展起来的一种X新门型,它成功的改变了多铰闸门运引的间断性,使闸门的启闭过程连续平稳,更X地调节库水位。今以金华县杨卜山工程的曲线铰水力自控翻板闸门为例作一介绍。一、工程概况 金华县杨卜山工程是一座灌溉为主,结合防洪、发电、交通和水产养殖等综合性工程,该工程主要建筑物有:翻板闸门、升卧式闸门、电泵站等,其中曲线铰翻板闸门共38扇,门休尺寸为:6 x3。sm(宽x高),每扇门后均设两个支墩,门底及两侧以及两门之间均设有止水橡皮。铰座为曲线型铰,铰位变化具有连续性。为了避免在运行时闸门全部关闭,故分三种不同底坎高程布置,其中4扇底坎高程为42.55m,2扇为42.60m,其余32扇为42.65m。 根据浙江省水利水电科学研究所水工断面模型试验?翻板闸门因其结构简单,施工方便,造价低廉,能水力启闭的X点,在五十年代曾为设计者和管理人员所采用。随着闸门村料的发展,管理运用要求的捉高,要求闸门能缓慢启闭,以防撞击而招致钢筋混凝土闸门破坏,于是出现设有油压防震装置的单铰翻板门,双铰能启闭的翻板门,以及随着上游来量的增减,闸门能凭籍水力和门重自动开关,这就是水力自控翻板闸门。从六十年代末期到现在,水力自控翻板闸门,在国内专家们的研究下,已有几种不同型式,除本文所述外,归纳起来分为两种,一是铰式,二是曲线铰(又称渐开型)。铰式有单铰、双铰加油压防震器及多铰式。多饺式又有长支腿多铰式、长短腿结合的多铰式等。 “拍打”是闸门运转过程中的一种失稳现象。“拍打”就是闸门有规律性、周期性、不断地掺击支墩、支铰、门槛。轻则使闸门或撞击部位破坏,严重则导致闸门毁坏。引起“拍打”的因素很多,据资料分析,“拍打”的因素大致为九种;(1)门在小开启度时,受门后水跃影响所引起的“拍打连杆滚轮式水力自动翻板闸门因其具有能随水位涨落而自动启闭,结构简单、造价低廉等X点,在各类水利工程中得到广泛应用,并产生了很好的经济效益。但与此同时,此门型仍存在频繁摆动、“拍打”等不稳定现象。本文对连杆滚轮式水力自动翻板闸门进行了稳定性分析和结构X化设计,并通过模型试验对闸门的开启、关闭过程,过闸流量、闸门的运行稳定进行了研究,对翻板闸门所存在的一些问题提出了一些X的解决方法,使得它们不仅能更好地应用于各类水利水电工程中,而且能够更广泛地应用于航运工程、城市环境保护和其他相关工程中,对社会的发展和生活环境的改善有着重要的意义。本文研究的主要内容如下:(1) 综合性论述了水力自动翻板闸门的工作原理、基本平衡方程。分析了翻板闸门的受力情况,通过绘制闸门的开启和关闭曲线,分析了闸门运行的稳定性,并找出影响闸门运行稳定的因素,提出一些可行的解决方法。针对翻板闸门的运转机理分析了翻板闸门不同于普通闸门的水力特性,例如翻板闸门的动水压力水力自控液控翻板闸门是一种由水压与液压共同控制的新型闸门,可根据实际情况选择水力自动控制或液压系统控制方式。当翻板闸门受液压系统控制时,闸门可根据需要在任何水位开启或关闭;液控开启时,根据实际情况选择合适的开启角度进行泄流,可以是堰流泄流、纯孔口泄流和堰孔混合泄流,其泄流计算更多地是采用平板闸门的孔口出流或堰流公式;但由于翻板闸门不同于平板闸门,运行中存在转动和滑动,因此采用平板闸门孔口出流和堰流公式计算泄流误差就较大。当使用水力自控时,闸门门顶和下部孔口同时泄水,水力现象较复杂,若流量仍采用堰流或闸孔出流公式计算,就影响了结果的准确性[1,2],水力自控翻板闸门的泄流计算便成为难题。鉴此,本文以沙溪电航枢纽工程为例,构建了室内物理模型进行试验,研究了水力自控液控翻板闸门在两种开启方式下的过流特性,建立了流量系数的计算公式,研究结果为此类闸门的设计提供了参考依据。1工程概况沙溪电航枢纽工程位于四川省阆中市沙溪场境内,距阆中市城区连杆滚轮式水力自动翻板闸门因其能随水位涨落而自动启闭，结构简单、造价低廉，等X点，在各类水利工程中得到广泛应用，并产生了很好的经济效益。但与此同时，此门型仍存在频繁摆动、“拍打”、水力现象比较复杂等不稳定现象。本文对连杆滚轮式水力自动翻板闸门进行稳定性分析和结构X化设计，使得它们不仅能更好地应用于各类水利水电工程中，而且能广泛应用于航运工程、城市环境保护和其他相关工程中，将会对社会的发展和生活环境的改善有着重要的意义。本文研究的主要内容如下：(1)分析阐述了水力自动翻板闸门的工作原理和运转机理，结合框图详细分析说明了翻板闸门的运转过程及其稳定条件，给出了闸门在运行过程中的瞬心轨迹线，分析研究了闸门运动过程中的基本平衡方程。(2)分析阐述了翻板闸门振动类型及其物理过程研究，对各种振动的原因进行了分析，同时也提出了相应的减振措施。根据对翻板闸门的运行分析，提出了翻板闸门X化设计数学模型的一般表达式，并据此编制出水力自动翻板闸门的结构?连杆滚轮式水力自动翻板闸门因其具有能随水位涨落而自动启闭,结构简单、造价低廉等X点,在各类水利工程中得到广泛应用,并产生了很好的经济效益。但与此同时,此门型仍存在频繁摆动、“拍打”等不稳定现象。本文对连杆滚轮式水力自动翻板闸门进行了稳定性分析和结构X化设计,并通过模型试验对闸门的开启、关闭过程,过闸流量、闸门的运行稳定进行了研究,对翻板闸门所存在的一些问题提出了一些X的解决方法,使得它们不仅能更好地应用于各类水利水电工程中,而且能够更广泛地应用于航运工程、城市环境保护和其他相关工程中,对社会的发展和生活环境的改善有着重要的意义。本文研究的主要内容如下:(1) 综合性论述了水力自动翻板闸门的工作原理、基本平衡方程。分析了翻板闸门的受力情况,通过绘制闸门的开启和关闭曲线,分析了闸门运行的稳定性,并找出影响闸门运行稳定的因素,提出一些可行的解决方法。针对翻板闸门的运转机理分析了翻板闸门不同于普通闸门的水力特性,例如翻板闸门的动水压力水力自控液控翻板闸门是一种由水压与液压共同控制的新型闸门,可根据实际情况选择水力自动控制或液压系统控制方式。当翻板闸门受液压系统控制时,闸门可根据需要在任何水位开启或关闭;液控开启时,根据实际情况选择合适的开启角度进行泄流,可以是堰流泄流、纯孔口泄流和堰孔混合泄流,其泄流计算更多地是采用平板闸门的孔口出流或堰流公式;但由于翻板闸门不同于平板闸门,运行中存在转动和滑动,因此采用平板闸门孔口出流和堰流公式计算泄流误差就较大。当使用水力自控时,闸门门顶和下部孔口同时泄水,水力现象较复杂,若流量仍采用堰流或闸孔出流公式计算,就影响了结果的准确性[1,2],水力自控翻板闸门的泄流计算便成为难题。鉴此,本文以沙溪电航枢纽工程为例,构建了室内物理模型进行试验,研究了水力自控液控翻板闸门在两种开启方式下的过流特性,建立了流量系数的计算公式,研究结果为此类闸门的设计提供了参考依据。1工程概况沙溪电航枢纽工程位于四川省阆中市沙溪场境内,距阆中市城区.水力自控翻板闸门以其结构简单、施工方便、管理容易、造价稀廉等林点在水利工程上得到广泛应用。它主要利用水力和重力的作用控制闸门启闭,其形式也从单铰,双铰发展成为多铰,曲线铰则是刚刚发展起来的一种X新门型,它成功的改变了多铰闸门运引的间断性,使闸门的启闭过程连续平稳,更X地调节库水位。今以金华县杨卜山工程的曲线铰水力自控翻板闸门为例作一介绍。一、工程概况 金华县杨卜山工程是一座灌溉为主,结合防洪、发电、交通和水产养殖等综合性工程,该工程主要建筑物有:翻板闸门、升卧式闸门、电泵站等,其中曲线铰翻板闸门共38扇,门休尺寸为:6 x3。sm(宽x高),每扇门后均设两个支墩,门底及两侧以及两门之间均设有止水橡皮。铰座为曲线型铰,铰位变化具有连续性。为了避免在运行时闸门全部关闭,故分三种不同底坎高程布置,其中4扇底坎高程为42.55m,2扇为42.60m,其余32扇为42.65m。 根据浙江省水利水电科学研究所水工断面模型试验水力自控翻板闸门可以在自身重量和上下游水压力的作用下平稳运行,具有泄洪和蓄水功能[1-2],闸前水位降低到设定位置时,闸门自行关闭挡水;水位升高到设计高度时,闸门开启并进行泄水,具有较大的泄流能力;其运行可靠性高,维护和消能投资少,结构简单,被广泛应用于各种中小型水利工程。由于闸门可以自行启闭,若在洪水期闸门开启失效,上游水将漫溢,难以保证河道两岸地区及翻板闸的安全,对人民生命财产安全造成严重威胁[3]。因此,解决闸前泥沙淤积问题变得尤为重要。本文对连杆滚轮式水力自控翻板闸门进行受力分析,通过模型试验,对淤沙高度和启门水位及闸门倾角关系等进行研究,为水力自控翻板闸门技术的推广和实际工程应用提供理论指导,同时对完善翻板闸门理论有着重要的意义。1淤沙对翻板闸门受力分析本文对水力自控翻板闸门进行研究连杆滚轮式水力自动翻板闸门因其能随水位涨落而自动启闭、结构简单、造价低廉等X点,在各类水利工程中得到广泛应用,并产生了很好的经济效益。但与此同时,此门型仍存在频繁摆动、“拍打”、水力现象比较复杂等不稳定现象。本文对连杆滚轮式水力自动翻板闸门进行了稳定性分析,使得它们不仅能更好地应用于各类水利水电工程中,而且能广泛应用于航运工程、城市环境保护和其他相关工程中,将会对社会的发展和生活环境的改善有着重要的意义。本文研究的主要内容如下:(1)通过数值模拟计算,分析研究了自动翻板门在各种工况下,过闸水流的流态、流速分布特性以及作用在闸门面板上时均压强的分布规律。对作用在闸门上时均压力的计算结果与试验实测结果进行了对比,相差不大。对不同闸门开启角度、不同闸底坎形式下的连杆受力情况进行了计算和分析比较。(2)通过大涡模拟数值计算方法,利用VOF自由液面追踪技术,建立三维有限元数学模型,采用结构化网格,给定合理的边界条件,对带自由表面的闸门过水水力自控翻板闸门是新时期节能闸坝,翻板坝主没区域环境下,增设水力自控翻板闸能X提高运行要有基础固定坝及翻板闸门两个主要部分,该翻板闸效率,尽可能运用现有的设施,借助改造及更替机电设启闭原理采用杠杆平衡与转动原理。该新型闸门运用备达到电站增容的目的。基于不增设额外水资源的基闸门水压力与闸门自重当做启闭闸门的动力,所以不础上,在一定程度上提升电站处理,并显现出水资源综需要其它外加能源,不需要其它启闭机械和闸房。如合效益,达到节省资源、节能环保的目的。果上游水位不断升高,慢慢开启泄洪装置;如果上游水(2)水力自控翻板坝与橡胶坝的比较。本工程羊位下降,逐步回关蓄水,确保上游水位一直保持在规范角坞拦河坝与桐溪坑拦河坝分别对水力自控翻板坝和的要求范围内。翻板闸具有施工短、造价合理、准确及橡胶坝展开比较,拦河坝布置对P=5%洪水位雍高程时、无需人力操作等特点,作为新时期河道渠化、创建度相同为基点。翻板坝堰型采用宽顶堰,在宽顶堰上通航枢纽水力自控翻板闸门是利用水力和闸门重量平衡原理,增设阻尼反馈系统来实现闸门随上游水位升高,而逐渐开启泄流,上游水位下降,又逐渐回关蓄水,使上游水位始终保持在要求的范围内。由湖南省交通勘测规划设计院副总工程师严天恩同志发明研制的水力自控翻板闸门,是一种新型的水工建筑物。原来是为了提高河道通航水深,避免上游淹没而研制出来的。我省从84年开始,由佛冈县水电局引入该技术应用在水利水电工程上,在广东省水利厅的指导和直接参与下,开展研究、推广应用与改进,使其更加完善、X,门型更加齐全,材料、构件的加工制作更加规范、标准。由于具有结构简单、制造方便、运行可靠,维护简单,造价合理,可根据用户需要确定闸高、闸宽、启动水位、回关水位等X点,因而在水利工程上得到广泛的应用,现全省已建成了几百宗水力自控翻板闸门工程,其中由我们设计和承建的工程就有六十多宗。水力自控翻板闸门与一般钢平板闸门相比,无需机电设备及人力操作,泄洪准确及时,能节省人力、物力水力自控翻板闸门以其结构简单、启闭时间准确及时且节能、环保等诸多X点,在清水河流的各类水利工程中得到了广泛应用。近几年,水力自控翻板闸门逐渐被应用于多泥沙河流的一些水利工程中,并产生了良好的经济和社会效益。水力自控翻板闸门开启后泄水量大,能大量的排除多泥沙河流闸前的淤沙及漂浮物,其特点非常适用于多泥沙河流,但闸前的淤沙也会对翻板闸门产生不利影响,如：闸前淤沙压力过大导致闸门不能正常开启、闸门开启后造成闸前水位波动较大以及淤沙压力影响闸门的结构等。本文以复合运动式水力自控翻板闸门为例,针对多泥沙河流水力自控翻板闸门应用遇到的问题展开研究,通过理论分析和数值模拟计算,得到了淤沙压力对翻板闸门的影响,为多泥沙河流水力自控翻板闸门的应用提供依据。本文研究的主要内容如下：(1)综述了翻板闸门的发展和研究现状,指出多泥沙河流水力自控翻板闸门应用遇到的问题。(2)分析了多泥沙河流水力自控翻板闸门运转的机理和稳定性,阐述了多泥沙河流水力自控翻板工程概述下桥围堰电站（以下称下桥电站）位于广西河池市拔贡乡境内的龙江上游峡谷中，距离拔贡火车站约１２ｋｍ，金城江６８ｋｍ，坝址以上集雨面积４６３０ｋｍ２。下桥电站是下桥高坝方案缓建后而利用围堰（混凝土拱坝）发电为主，兼顾农田灌溉的水利水电工程。下桥电站于１９８４年建成，发电后运行情况良好。枢纽由拦河围堰坝、发电引水隧洞、厂房３部分组成。拦河坝为混凝土空腹重力弧形拱坝，利用原高坝方案已浇混凝土块加高延长而成，分溢流段和非溢流段两部分，溢流段施工实际长８８－３ｍ为开敞式溢洪道，堰顶高程２５２－０ｍ，X大坝高３２ｍ，非溢流段为两岸接头挡水段，左岸长１６－７５ｍ，右岸长３３－０ｍ，堰顶高程２６２－０ｍ，X大坝高２６－０ｍ，发电引水隧洞位于左岸，隧洞出口由钢筋混凝土压力管与厂房连接。厂房全长２５－７ｍ，发电机房以下宽２１－２ｍ，X大高度３３－２２ｍ。２ 充分利用水力资源，发挥机组潜在效益下桥电站坝址多年平均流量１０８ｍ３／ｓ，而发电机连杆滚轮式水力自动翻板闸门因其有随水位自动启闭，结构简单、造价低廉等特点，在各类水利工程中得到广泛应用。但是此门型仍存在一些值得关注的问题，如闸后空腔脉动负压、闸门运行的频繁摆动、“拍打”、闸门泄流的水力现象复杂等。本文从连杆滚轮式水力自动翻板闸门稳定性分析和受力分析入手，通过模型试验对闸门的脉动负压进行初步探讨，研究分析脉动压力对闸门结构、过闸流量和流速的影响，使该闸能广泛地应用于各类水利水电工程、城市环境保护和灌区综合治理等相关工程中，对社会的发展和环境治理有着重要的意义。本文研究的主要内容如下：(1)介绍翻板闸门的发展历程及其工作原理；分析翻板闸门运行时的静态和动态平衡原理。对造成闸门运行不稳定的各种原因进行概括；并针对翻板闸门的工作原理，对翻板闸门运行中存在不稳定现象的主要原因进行了分析。(2)针对传统翻板闸门设计未能全面考虑脉动压力这一问题，本文从脉动压力产生原因、产生机理及脉动压力值大小和作用规律等方面进行研究。问题的提出水力自控翻板闸门是我国水利工程技术人员自主研发并完全拥有自主知识产权的一种节能型、环保型、经济型闸门。它利用水力和闸门重量平衡的原理,增设阻尼反馈系统,达到随上游水位升高逐渐开启泄流、上游水位下降逐渐回关蓄水的目的,使上游水位始终保持在要求的范围内[1],以满足防洪和水力发电需求。该闸门从上世纪60年代初至今,先后经历了单铰翻板闸门、双铰翻板闸门、多铰翻板闸门及渐开型水力自控翻板闸门的发展和完善,与传统闸门相比,不需人员操作,无需其他外加能源,无需其他启闭机械、启闭机架与闸房,也不需要泵房,且造价合理、节省三材、施工期短、启闭完全由水力自控、准确及时[2]。如今,随着技术研究的深入和成熟,水力自控翻板闸门无论是在技术设计、生产工艺还是在相关的研究方面,均产生了质的飞跃,已在全国20多个省、市近千个清水河流工程项目上成功运用,为解决当地的防洪、小水电、河道治理、城市景观及生态环境建设发挥着重要的作用。多泥沙河流多分布在水力自控翻板闸门构造简单,维护和消能的投入少,可靠性高,具有较大的泄流能力和较小的壅水,广泛应用于中小型水利工程,尤其在管理不便,水流湍急的山区低水头闸坝工程中,有广泛的应用前景。在山区多泥沙河流中修建翻板闸门,闸前泥沙淤积是关键问题之一。研究淤沙对水力自控翻板闸门的影响对完善翻板闸门理论,改进门体结构具有重要意义。论文针对目前我国应用X广泛的连杆滚轮式水力自控翻板闸门,以理论分析为基础,通过试验和数值模拟系统地研究了泥沙淤积对闸门开启过程、面板受力变形等产生的影响。得到的主要结论如下:(1)分析国内外翻板闸门的研究成果,指出已有研究的不足是未充分考虑闸前泥沙淤积对水力自控翻板闸门的影响。(2)考虑法向淤沙压力及附着力对连杆滚轮式翻板闸门受力的影响,建立翻板闸门开启前极限平衡状态下的力矩平衡方程,推求得出启门水位的理论计算方法。(3)以理论计算为基础,通过模型试验,对不同淤沙高度下的闸前水位与闸门倾角关系以及启门水位与淤沙高度关为了贯彻落实十八大报告提出“建设生态文明”的发展理念,各XX,特别是水利部门加大了对河流的综合治理,在确保防洪保安功能的前提下,结合城市生活品质的提高,营造水域景观便成了水文化设计的主题。然而对北方的多泥沙河流,水景观的修建,面临X大的问题就是泥沙严重淤积、景观功能的快速衰退,事陪功半,严重者将引起不安全防洪事故。如何针对北方,特别是我省陕北地区“水少、水赃、水浑”的特征,也能利用河流治理营造人们需要的水文化环境,将是一个重要研究的课题。北方多泥沙河流多属“降水—暴雨—洪水—泥沙”型季节河流,有突涨突落、沣枯相差悬殊、小水小沙、大水大沙特征,为了利用洪水,就要拦洪蓄水调节,就会出现蓄水同时又拦沙的矛盾。根据多年治理陕北浑水多泥沙河流的经验,蓄洪排清、水沙分流、小水运用、大水泄洪等一系列工程措施与运行方案,将是解决这一问题的X途径。1拦河筑坝蓄水方案北方河流的基流量一般不足40%,多以季节洪水排泄,为了营造水面,利用天然河流拦在水电站，泥沙的存在，改变了清洁水流的物化特性和流动性;泥沙挟带的气泡增加了水中的气核;泥沙使水轮机流道内的流场和压力场发生了畸变;沙粒对过流部件表面的反复冲击和切削形成的局部磨损使绕流发生剧变，产生脱流漩涡，引局部压力降低;上述因素均为泥沙水流气蚀的产生或提前发生创造了条件，因此多泥沙河流水电站水轮机更易产生气蚀。水轮机过流表面已发生空蚀的部位凹凸不平，更易磨损。试验研究表明，在相同工况下，泥沙水生的空蚀强度是清水的4一6倍。因此含沙水中气蚀和磨损的联合作用，进一步加剧了水轮机过流部件的损坏。泥沙磨蚀强度与含沙量成正比，与水流相对速度的三次方成正比，而含沙量较大的水电站，相对速度较大，过流部件的空蚀和磨损联合破坏更应引起注意。据统计，泥沙磨损造成了机组效率的下降和年发电量的锐减。我国大中型电站水轮机平均效率下降1.5%~6%，中小型水轮机效率下降可达3%一1嘶。泥沙的磨损也缩短了机组大修周期，增加了机组检修工作量，有的转近年来,河南等省(区)地矿厅(局)在多泥沙 何X份河水源地勘查中取得了一些成功的经验。为及 时交流勘查工作经验,提高报告质量和效益,地矿部 地质坏境管理司于1991年11月12日至16日在郑州 市召开了多泥沙河流傍河水像地勘查开发经验交流 会。应邀参加会议的有河南省计委、郑州市建委、郑 州市供水工程指挥部、洛阳市节水办,河南、山东、 山西、内策古、陕西、宁夏、甘肃、青海省地矿局 (厅)及其所属有关水文地质队、中国水文地质工程 地质勘查院及其所属有关单位、长春地质学院、中国 地质矿产报等31个单位的代表。这次会议共收到经 脸交沈材料17篇,其中15篇在会上作了介绍。代表 们考察了郑州市引黄工程、黄河九五滩水源地和洛阳 市兴隆寨人工回灌补谏工程。通过这次会议将进一步 推动多泥沙河流傍河水谏地勘查开发和人工补给地下获参这两个X城的水文地质工作。会议交流的主要经验 和讨论的向题归纳报导如下。 一、关于引漪工程问班 引黄工程对解决和缓解沿道,电厂摆在左岸,采用前池引水,前池和堆石壤中简有一混凝土墙。在施工期简要有一个导流隧洞,堆石壤的断面可以采用分期戴堤,逐步抬高(如圆所示),低水时期截流,缀前良p引淤积,淤好以后再以瓤堤形式加高,壤前再引淤积,这样完全可以使用隧洞圃阴控制水库水位,使濡前逐步淤高,直至溢洪道底为止。/|尸左尹 训川川;l讨 参加这次会栽,听了静多同志的萧活,使得对于在多泥沙河流上用快速方法修造土石壕的固题,格外提高了信心,把以前的一些想法也提高了一步。今天拟拮合尖际例子薄蒸我的想法。 在黄河和永定河干支流这些多泥沙的河流上修造土石壤的方法,不仅可以不用壤面,可以不用圃堰,而且还可以减少施工歌备和减少筑壤材料。不象笼鱿建混凝土濡,不仅要开采没备还要拌和歌备,象三凹峡上自灵宝,下至壤址区这一套棘助工程就用了二年多的时简,如果修堆石琢,那么这些棘助工程就可以大大减少。利用快速筑壤的方法,建筑材料也可以大大诚少。以前黄河万家寨的堆石壤方案估静要叨水力自动翻板闸门是现今国内X常见的一类自控闸门。它利用杠杆的力矩平衡原理在水压力及闸门自重的作用下使闸门绕水平铰轴转动而达到自动启闭的目的,无需X动力源,因而被形象地称为“翻板闸门”。图1所示为目前XX的连杆滚轮式翻板闸门,由预制钢筋混凝土门叶、支承部分及连杆等部件组装而成:门叶包括面板和支腿;支承部分包括固定支承部分由设置在支墩上的固定曲线支座和边墩上的导轨两部分组成、活动部分是门叶上的卡轨和滚轮;连杆部件连接闸门与墩。其运动原理是作用门叶上的合力驱使门叶轨道在滚轮上滑动、滚轮沿曲线支座导轨上下滚动,卡轨控制闸门不能横向滑动、连杆约束闸门绕支点旋转从而实现闸门的启闭。由于水力自动翻板闸门具图1连杆滚轮式翻板闸门有过流能力强、水位壅高少、结构简单、制造使用方便、造价低廉、维护简单等诸多X点,因而在小型水电站和中小型蓄水工程中得到了广泛的应用。近年来,随着人们治水思想的改变,以及对环境保护与美化意识的增强水力自动翻板闸门概况水力自动翻板闸门是目前国内X常见的一类自控闸门。它利用杠杆的力矩平衡原理在水压力及闸门自重的作用下使闸门绕水平铰轴转动,从而达到自动启闭的目的,无需X动力源,因而被形象地称为“翻板闸门”。由于水力自动翻板闸门具有过流能力强、水位壅高少、结构简单、制造使用方便、造价低廉、维护简单等诸多X点,因而在小型水电站和中小型蓄水工程中得到了广泛的应用。近年,随着治水思路的改变,以及环境保护意识的增强,水力翻板闸门的应用范围不断拓展,在城市园林景观、旅游、环保等综合工程中也得到了较好的应用。水力自动翻板闸门经过几十年的施工运行管理,积累了很多成功的经验,已由多铰式升X换代为滚轮连杆式,闸门的调节性能和研制技术逐步完善和成熟,但这类闸门在运行中也存在一些问题,集中表现在以下几个方面:1.运行环境杂草、树枝等杂物堵塞在铰座周围,严重影响闸门的启闭,尤其是涨洪时洪水来势猛,速度大,冲刷强,漂浮物极易使闸门失控或卡死根据江新联围三江口水闸特点,其通航建筑物宜采用大跨度通航孔、可升卧式翻板闸门。闸门正常工作时作为翻板闸门,由启闭机操作绕支铰转动,平时沉入水中置于闸底板上,需要时竖起关闭孔口挡水;闸门检修时,作为升卧式闸门,可升卧至水面以上检修。这种新门型综合了翻板和升卧式闸门的X点,为通航闸工程提供了新的设计思路和选择。本文所研究的可升卧式翻板闸门,结构尺寸特别大、操作工况多、受力复杂。闸门有全开、全关、检修等多种位置,处于各种位置时门叶的荷载和支承均不同,尤其为全关挡潮位置时属三边支承的框架结构,计算时无成熟计算公式,须借助于有限元分析软件分析计算闸门结构的静力数值。因此,掌握闸门结构在各种工况下的应力、应变情况,可为X化闸门结构设计提供依据[1]。1计算模型及计算工况1.1计算模型和计算参数闸门为实腹式板梁结构,门体长60.6 m,高9.57 m,厚3.5 m,面板厚度20 mm,面板上设置7根水平主梁、21块隔板,主梁腹板及隔板厚度为引言水力自控翻板闸门(俗称活动坝)是目前国内X常见的一类水力自动闸门,水力自控翻板闸门在水压力及闸门自重的作用下,利用力矩平衡原理使闸门绕水平轴转动,而达到自动启闭的目的,因而被形象地称为“翻板闸门”。我国幅员辽阔,河流纵横。随着改革开放纵深发展,水利建设方兴未艾。目前由于融资渠道不断拓宽,中小型水利水电工程建设迎来了一个大好时机。随着新材料的发展,工艺技术的不断改进,翻板坝在低水头闸坝工程上得到了广泛应用。1水力自控翻板闸门的工作原理水力自控翻板闸门有多种形式,X初的水力翻板闸门为单铰闸门,只有全开和全关两种状态,缺点比较明显。经过多年的摸索实践,人们逐步发明了双铰、多铰、曲线连续铰式翻板闸门和渐开型闸门等几种平面旋转闸门,使闸门的调节性能逐步得到完善。其中X常见的为双支点带连杆渐开型闸门,此类闸门能较灵敏地以多种开度来适应上游来水量和水位变化,而是闸门基本实现逐渐开启和逐渐关闭,开门前后闸前水位变幅较小,闸门在运行过程中几乎工程概况汾河二库位于太原市西北30 km,是一座以防洪、供水为主,兼顾发电、旅游、养殖等综合利用的大(二)型水利枢纽工程。近年来,由于环境美化和旅游开发力度的加大,已成为省城周边一个休闲度假的热门景点,年入库旅游人数达十万以上。为了进一步美化环境和开发旅游,确保水电站尾水不倒灌和竹筏漂流项目良好运行,2008年9月,在景区老虎嘴大桥下方修建了一座水力自控翻板闸门。水力自控翻板闸门是一种活动的河道挡水建筑物,又称活动坝,可以简洁方便地蓄水泄流。主要适用于水利、市政、旅游等部门在中小型河道上作调节水位,尤其适用于防洪、灌溉、水力发电、环境美化、旅游景点开发等,由于其结构简单、造价合理、运行安全、维修方便,被国内外广泛应用。2工作原理水力自控翻板闸门是利用水力和闸门垂直平衡的原理,不需要任何外加动力和人工作业,完全由闸前水位的变化而引起作用于闸门上水压力的变化,从而实现闸门的自动开启和关闭。由于设计中采取了连杆滚轮结构等措施,X防水力自控液控翻板闸门是一种由水压与液压共同控制的新型闸门,可根据实际情况选择水力自动控制或液压系统控制方式。当翻板闸门受液压系统控制时,闸门可根据需要在任何水位开启或关闭;液控开启时,根据实际情况选择合适的开启角度进行泄流,可以是堰流泄流、纯孔口泄流和堰孔混合泄流,其泄流计算更多地是采用平板闸门的孔口出流或堰流公式;但由于翻板闸门不同于平板闸门,运行中存在转动和滑动,因此采用平板闸门孔口出流和堰流公式计算泄流误差就较大。当使用水力自控时,闸门门顶和下部孔口同时泄水,水力现象较复杂,若流量仍采用堰流或闸孔出流公式计算,就影响了结果的准确性[1,2],水力自控翻板闸门的泄流计算便成为难题。鉴此,本文以沙溪电航枢纽工程为例,构建了室内物理模型进行试验,研究了水力自控液控翻板闸门在两种开启方式下的过流特性,建立了流量系数的计算公式,研究结果为此类闸门的设计提供了参考依据。1工程概况沙溪电航枢纽工程位于四川省阆中市沙溪场境内,距阆中市城区水力自动翻板闸门是现今国内X常见的一类自控闸门。它利用杠杆的力矩平衡原理在水压力及闸门自重的作用下使闸门绕水平铰轴转动而达到自动启闭的目的,无需X动力源,因而被形象地称为“翻板闸门”。图1所示为目前XX的连杆滚轮式翻板闸门,由预制钢筋混凝土门叶、支承部分及连杆等部件组装而成:门叶包括面板和支腿;支承部分包括固定支承部分由设置在支墩上的固定曲线支座和边墩上的导轨两部分组成、活动部分是门叶上的卡轨和滚轮;连杆部件连接闸门与墩。其运动原理是作用门叶上的合力驱使门叶轨道在滚轮上滑动、滚轮沿曲线支座导轨上下滚动,卡轨控制闸门不能横向滑动、连杆约束闸门绕支点旋转从而实现闸门的启闭。由于水力自动翻板闸门具图1连杆滚轮式翻板闸门有过流能力强、水位壅高少、结构简单、制造使用方便、造价低廉、维护简单等诸多X点,因而在小型水电站和中小型蓄水工程中得到了广泛的应用。近年来,随着人们治水思想的改变,以及对环境保护与美化意识的增强水力自动翻板闸门概况水力自动翻板闸门是目前国内X常见的一类自控闸门。它利用杠杆的力矩平衡原理在水压力及闸门自重的作用下使闸门绕水平铰轴转动,从而达到自动启闭的目的,无需X动力源,因而被形象地称为“翻板闸门”。由于水力自动翻板闸门具有过流能力强、水位壅高少、结构简单、制造使用方便、造价低廉、维护简单等诸多X点,因而在小型水电站和中小型蓄水工程中得到了广泛的应用。近年,随着治水思路的改变,以及环境保护意识的增强,水力翻板闸门的应用范围不断拓展,在城市园林景观、旅游、环保等综合工程中也得到了较好的应用。水力自动翻板闸门经过几十年的施工运行管理,积累了很多成功的经验,已由多铰式升X换代为滚轮连杆式,闸门的调节性能和研制技术逐步完善和成熟,但这类闸门在运行中也存在一些问题,集中表现在以下几个方面:1.运行环境杂草、树枝等杂物堵塞在铰座周围,严重影响闸门的启闭,尤其是涨洪时洪水来势猛,速度大,冲刷强,漂浮物极易使闸门失控根据江新联围三江口水闸特点,其通航建筑物宜采用大跨度通航孔、可升卧式翻板闸门。闸门正常工作时作为翻板闸门,由启闭机操作绕支铰转动,平时沉入水中置于闸底板上,需要时竖起关闭孔口挡水;闸门检修时,作为升卧式闸门,可升卧至水面以上检修。这种新门型综合了翻板和升卧式闸门的X点,为通航闸工程提供了新的设计思路和选择。本文所研究的可升卧式翻板闸门,结构尺寸特别大、操作工况多、受力复杂。闸门有全开、全关、检修等多种位置,处于各种位置时门叶的荷载和支承均不同,尤其为全关挡潮位置时属三边支承的框架结构,计算时无成熟计算公式,须借助于有限元分析软件分析计算闸门结构的静力数值。因此,掌握闸门结构在各种工况下的应力、应变情况,可为X化闸门结构设计提供依据[1]。1计算模型及计算工况1.1计算模型和计算参数闸门为实腹式板梁结构,门体长60.6 m,高9.57 m,厚3.5 m,面板厚度20 mm,面板上设置7根水平主梁、21块隔板,主梁腹板及隔板厚度为引言水力自控翻板闸门(俗称活动坝)是目前国内X常见的一类水力自动闸门,水力自控翻板闸门在水压力及闸门自重的作用下,利用力矩平衡原理使闸门绕水平轴转动,而达到自动启闭的目的,因而被形象地称为“翻板闸门”。我国幅员辽阔,河流纵横。随着改革开放纵深发展,水利建设方兴未艾。目前由于融资渠道不断拓宽,中小型水利水电工程建设迎来了一个大好时机。随着新材料的发展,工艺技术的不断改进,翻板坝在低水头闸坝工程上得到了广泛应用。1水力自控翻板闸门的工作原理水力自控翻板闸门有多种形式,X初的水力翻板闸门为单铰闸门,只有全开和全关两种状态,缺点比较明显。经过多年的摸索实践,人们逐步发明了双铰、多铰、曲线连续铰式翻板闸门和渐开型闸门等几种平面旋转闸门,使闸门的调节性能逐步得到完善。其中X常见的为双支点带连杆渐开型闸门,此类闸门能较灵敏地以多种开度来适应上游来水量和水位变化,而是闸门基本实现逐渐开启和逐渐关闭,开门前后闸前水位变幅较小,闸门在运行过程中几乎工程概况汾河二库位于太原市西北30 km,是一座以防洪、供水为主,兼顾发电、旅游、养殖等综合利用的大(二)型水利枢纽工程。近年来,由于环境美化和旅游开发力度的加大,已成为省城周边一个休闲度假的热门景点,年入库旅游人数达十万以上。为了进一步美化环境和开发旅游,确保水电站尾水不倒灌和竹筏漂流项目良好运行,2008年9月,在景区老虎嘴大桥下方修建了一座水力自控翻板闸门。水力自控翻板闸门是一种活动的河道挡水建筑物,又称活动坝,可以简洁方便地蓄水泄流。主要适用于水利、市政、旅游等部门在中小型河道上作调节水位,尤其适用于防洪、灌溉、水力发电、环境美化、旅游景点开发等,由于其结构简单、造价合理、运行安全、维修方便,被国内外广泛应用。2工作原理水力自控翻板闸门是利用水力和闸门垂直平衡的原理,不需要任何外加动力和人工作业,完全由闸前水位的变化而引起作用于闸门上水压力的变化,从而实现闸门的自动开启和关闭。由于设计中采取了连杆滚轮结构等措施,X防水力自控液控翻板闸门是一种由水压与液压共同控制的新型闸门,可根据实际情况选择水力自动控制或液压系统控制方式。当翻板闸门受液压系统控制时,闸门可根据需要在任何水位开启或关闭;液控开启时,根据实际情况选择合适的开启角度进行泄流,可以是堰流泄流、纯孔口泄流和堰孔混合泄流,其泄流计算更多地是采用平板闸门的孔口出流或堰流公式;但由于翻板闸门不同于平板闸门,运行中存在转动和滑动,因此采用平板闸门孔口出流和堰流公式计算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.X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.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.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.问题的提出 近年来,大、中型水库的除险加固工程在我国水利工程建设事业中已占据重要地位。由于时间原因和设计技术及管理水平的限制,50、60年代建成的大部分水库已X服役运行,工程出现严重的老化现象,根据国务院关于加强病险水库的建设,加快我国水利工程建设步伐,提高水利工程设计与管理水平的指示精神,结合我们在设计工作中的实践和工程的具体运行状况,选择经济、合理的设计方案,进行X化设计,是十分重要的。双孔溢洪闸的设计就是在这种思想指导下提出和实现的。 2 工程项目的基本概况 西苇水库在邹城市城区东2km处,位于白马河支流大沙河中段,属淮河流域南四湖水系,水库总库容为1.03亿m3,兴利库容为0.4111亿m3,控制流域面积为113.6km2。该水库是一座以防洪、灌溉为主,兼顾发电、水产养殖等综合利用的大(二)型水利枢纽工程。 西苇水库于1959年10月动工兴建,1960年6月基本竣工。水库运行40年来,发挥了重大效益,近年来枢纽工程概况冶源水库位于山东省临朐县境内的沂山北麓,是弥河干流上唯一的一座大型控制性水利枢纽工程,控制流域面积786km2,总库容2.03亿m3,是一座以防洪为主,兼顾灌溉、城市供水、发电、养鱼、旅游等综合运用的大(Ⅱ)型山谷水库。该水库于1958年5月动工兴建,1959年9月建成蓄水。枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道(闸)、放水洞、电站等几部分组成。水库现状防洪标准为千年一遇。水库以下弥河流经潍坊市的临朐、青州、寿光、滨海4个县(市、区)的几十个镇(街道),总计居民人口在120万以上,防洪保护范围面积达1100km2,胶济、益羊、青临三条铁路和309国道、东红、王潍、潍九等6条公路干线及济青高速公路均与弥河交汇,东营至黄岛的输油管道和胶东调水干渠也跨越弥河,沿河两岸还建有众多的、关系国计民生的国有大中型企业,它们都直接受冶源水库的防洪保护,地理位置十分重要。2溢洪闸基本情况及建设沿革溢洪闸始建于1964年临朐县嵩山水库是X防洪重点中型水库,历史上曾发生严重险情,该水库除险加固工程方案在山东省中型水库加固中具有典型性,而溢洪闸工程加固方案是整个工程加固设计的关键和重点。1工程概况嵩山水库位于临朐县西南约25km处,弥河支流石河上游。水库主体工程建于1966年10月,1970年1月竣工蓄水,是一座以防洪、灌溉为主,兼有养殖、发电等综合利用的中型水库,控制流域面积151km2。“三查三定”时核定水库为百年一遇洪水设计,三百年一遇洪水校核,总库容5628万m3,兴利库容4053万m3,死库容533万m3。水库枢纽工程由大坝、溢洪道(闸)、放水洞及电站组成。坝址区地震动峰值加速度为0.15g,相应基本烈度Ⅶ度。水库防洪保护下游临朐、青州、寿光3县(市)城区及沿河两岸32万人口、1.33万hm2农田、上百家大中型企业,以及胶济铁路、济青高速公路等重要基础设施安全,地理位置非常重要。2005年被X防总列为X防洪重点中型水库。随着我国水电事业的发展,开发低水头水力资源日益受到重视。目前我国正在兴建越来越多的低水头逸流式电站。这种电站一般建在平原地区,由于受到淹没农田、迁移人口等诸条件的限制,水坝一般都建得较低,流量调节作用不大。这种电站受降雨量影响较大,即使是局部地区降雨,全部机组满负荷运行时仍要打开溢洪闸门放水。此时损失的能量是可以利用的,称之为X溢洪流量。而在大洪水季节,由于下游水位迅速上涨,而电站又打开全部溢洪闸门放水,故上下游水位差很小,有时甚至接近于零,使电站机组因偏离设计工况太远而无法运行,水只好从溢洪道中放掉,以保护农田和村庄不被水淹。这种泄洪是无法利用的,属于正常泄洪。 一般来说,河流的月平均过流量和时间的关系如图1所示。曲线随着南方和北方的河流不同而异,但差别不大。由曲线可以看出,由于降雨的原因,一年中有几个月的时间X过了正常满负荷发电所需的流量,需要溢流。对于华中、华南等平原地区,地势平坦,降雨量大,水坝低,年溢流的时间可长达五平面钢闸门是一个复杂的空间结构体系,然而在目前的方法中,大多采用将空间结构简化为平面体系进行设计计算[1]。对于平板钢闸门可采用空间体系的计算方法,本文采用空间有限元的思想对平板钢闸门进行静力分析[2]。同时,通过数值模拟的结果,找出设计的不足之处,X化设计方案,使闸门结构更加安全可靠。1闸门有限元建模1.1设计资料本文中的数值模拟对象为某工程取水口工作闸门。输水线路总干线隧洞设计断面采用圆形断面,成洞洞径为7.0m。该工程进水口设计引水流量为38.0 m3/s。闸门的底坎高程为236.1 m。支撑跨度为7 800 mm。本闸门的侧止水和定止水均采用P型止水,其中封水高度为7 070 mm,封水宽度为7 120 mm。闸门孔口尺寸为7.0 m×7.0 m(宽×高),正常蓄水位工况下,闸门门前X大静水压力水头为31.9 m;校核洪水位下,闸门门前X大静水压力水头为36.9 m。1.2闸门结构闸门的面板厚度为20mm。闸门梁系结构采.闸门的焊接2闸门的防腐焊接是闸门制造中X关键的工序,对其质量的我国目前常用于闸门防腐的措施有涂料保护,控制应是X严格的,但还是出现焊接外形不合要金属喷涂保护和外加电流阴极保护,而笔者接触的求、咬边、弧坑、焊瘤、夹渣、焊接厚度未达规范要求都是采用金属喷涂保护或涂料保护进行防腐。现在等各种各样焊接缺陷,对于以上质量要求,笔者认为闸门防腐质量上主要是涂层附着力不够,出现流挂、可做好以下几个方面的工作:皱纹、鼓泡及裂纹等缺陷,图1为皱纹和鼓泡,图2(1)要求制造商对闸门的一、二类焊缝的焊接为附着力不够。进行焊接工艺评定,焊接工艺评定应以可靠的钢材焊接性能试验评价资料为依据,焊接试件应在监理的监督下按预焊接工艺规程的工艺要求进行焊接,焊接试件的焊接工艺评定合格后,根据合格的焊接工艺评定编制焊接工艺规程,并严格按照焊接工艺规程进行闸门的焊接施工。图1皱纹和鼓泡(2)监理应保证现场施焊人员持有合格证书,监督施焊人员按照焊接工艺规程中规定的设遗传算法是基于自然界生物进化理论演变而来的一种进化计算方法,它的提出与发展是X化方法的一大进步,其X点是在函数寻X过程中不要求计算函数梯度,对问题本身不具有依赖性。它也是一种全局寻X搜索算法,能以较大的概率找到问题的全局XX解[1]。1撑卧式平板钢闸门撑卧式平板钢闸门在启闭过程中,门叶由门后的桁架结构支撑,绕支铰转动,桁架结构由油缸推动。当上游水位升高时,水压力增大,门叶产生向下游倾倒的力矩使闸门开启。若此时不必开启闸门,则加大支撑桁架的受力即可保持平衡;反之,若需要增大闸门的开度,则需降低油缸推力,使桁架向下游滑动,X终闸门停留在需要的开度,桁架则停留在机械装置的固定部位。当上游水位回落后,同样通过控制油缸推动桁架使闸门关闭。因而,门叶能够稳定于某一开度或某一特定位置,且门叶的开度能随水位的变化而变化。2X化问题的数学模型结构X化的主要目的是在满足安全性和适用性的基础上减轻结构的重量,以达到经济上XX[2],钢闸门X化的目的也钢闸门普遍出现在各种水电水电、排灌系统、船闸等系统中,是控制水位的重要部件。钢闸门一般浸没于水的下方,而且在使用过程中需要频繁开启,经常会受到高速水流的冲击。特别是水位线位置的闸门部件,经常处于干湿交替状态,钢材特别容易发生腐蚀损伤,影响闸门的使用寿命[1-2]。平板钢闸门是目前主要采用的钢闸门型式,通常选用X质钢板为材料,利用焊接方法制成。目前平板钢闸门采用的防腐方式主要有表面喷砂除锈及热喷锌方法。现有的防腐手段只能延缓闸门的锈蚀过程,在使用过程平板钢闸门万一出现损坏,轻者造成拦水泄漏事故,重者将会给下游人民生命安全和财产安全造成严重损失,因此在使用过程中,需要对平板钢闸门开展定期检测[3-4]。X声波探测目前在闸门检测中广泛应用。在不破坏加工表面的基础上,利用X声波仪器可以发现人体肉眼不能发现的工件内部缺陷,而且具有较高的准确性和可靠性[5-9]。本文以北方某水库闸门为例,利用该技术对平板钢闸门焊缝进行探伤,在对闸门探伤的基初步难定两阴重量,在言受箭水工建篆物时具有重大作用。参年来,象美圃、德阔、瑞典、瑞士和铁团等圃家的豁:多寡家们,对初步榷定两阴重量曾提过了各式各样的公式。但这些公式都有很大缺点,它{得在实跷中敲明是不脚崔的。目前圃内已不朵用。这里耍特别提出的是:我圃目前的水工豁舒工作江及一些教本上还魔泛地采用和介招的,苏联窄抉笋技俩博七晕烈辛斯基在1936年提姗的,初步难定平板期附透食的公式:G=C·F·J二百eeo 式中:G为闹阴重量(公顺),F’为圃阴孔面横(平方公尺),C为系数,系朵用C二0.0璐,以及苏联工程少淮集菲莫稚奇的公式: G=K·F·护~下叶。式中符号同前式,K为系数,现参采用K“0 .1盯。 这雨个公虽然比校筒罩,但也有缺点,它也渡有考虑到象阴阴位置、支承廷行部份性臂、两阴路度及简r弓高度等这些影响简阴重量的主耍因素,而所求出的重量谨与踢孔面横有关,因此它的准摧牲也是很低的。此外,虽然也有一些公式考意到了上述一些因素闸门是用来关闭、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平面钢闸门在水利水电工程中应用广泛,主要具有结构简单,制造、安装、维修方便等X点,因此平面闸门的安全性对于水工建筑物具有重要意义。平面闸门完成正常的启闭任务过程中,需要克服作用在主梁腹板上的水流下吸力以及淤积的泥沙造成的影响,常常通过在主梁腹板处设置排水孔(长圆形)解决。排水孔开孔过大会降低主梁以及闸门整体安全性能,由于设计规范中未对排水孔截面尺寸作出具体要求,因此需要对排水孔截面尺寸问题进行分析研究。以某水电站平面钢闸门设计为例,使用有限元软件对其建立模型,计算得到不同截面尺寸排水孔,各个构件的应力值和变形量的变化规律,比较分析得到较为合理的开孔尺寸。通过计算证明了设置排水孔加强环的必要性,对比坡口焊和贴角焊的焊缝计算结果,使用坡口焊固定加强环更加安全。运用特征值屈曲方法计算,得出了开孔腹板的屈曲荷载和屈曲模态;通过选用一种代表屈曲荷载大小的屈曲系数,研究了腹板开孔大小与屈曲荷载之间的关系,X后给出了屈曲系数与开孔系数的拟合公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水工闸门是水利工程中常见的一种用以挡水泄水的水位流量调节控制结构。闸门的型式多样,根据闸门外形结构分为平面闸门、弧形闸门、叠梁式闸门、人字形闸门等,根据制作闸门的材料分为钢结构闸门、钢筋混凝土结构闸门、木结构闸门等,在这些不同型式的闸门中,平面钢闸门因其制作安装简单、运行管理方便等性能特点而被广泛用于平原河道。1.钢闸门制作质量控制要点1.1材料控制钢闸门所采用的钢材料必须符合设计图纸及相关规范规定的要求,材料进场要出具出厂质量合格证书,如无质量证书应予以复验,复验合格后方可使用,材料进场后要采取X防护,尽量避免或减少钢材生锈、沾染油污等问题。1.2外形尺寸钢闸门由钢面板、主梁、次梁、吊耳、行走支撑等焊接组合而成,任何一个小的制作误差将会导致闸门整体尺寸的偏差,因此钢闸门各构件在制造安装中所用的钢尺和测量仪器必须精准,符合设计规范规定。1.3焊接质量控制一是焊接人员是钢闸门金属构件焊接拼装的主要实施者,包括焊接技术人员、焊接质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。混凝土标号为:C25F200二、主梁结构引育【文献1」闸门是起闭水工建筑物过水孔口的重要设备之一，是一个比较复杂的空间结构体系，由属于钢结构的门叶和属于一般机械零件的支承、止水、吊耳、锁定等零部件组成，它的设计涉及水工建筑、结构力学、流体力学，金属结构等方面，但为便于计算及出图，本软件选用目前普遍使用的结构力学按平面体系的设计方法。二、软件设计简介平面闸门的传力过程为:水压力“面板‘梁格(水平次梁*竖直次梁‘主梁一边梁)一行走支承(主轮或主滑道一埋件或轨道)“闸墩，常规的计算极为复杂烦琐。【文献2]在vBA语言开发环境中，以《水工钢结构》(武汉水利水电大学、大连理工大学和河海大学合编)提出的设计理论为依据，结合现行的《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL74一95，以下简称《规范为，研制基于cAD技术的PsGcAD软件(planes一eel Gate Com四ter Aided Desi即)，该软件分为初始参数确定模块、结构设计及绘图模块和数据文件的存取三大部分本文是根据《水利水电工程钢闸门设计规范》(中华人民共和国行业标准SL74-95,以下简称《规范》)和《水工钢结构》中提出的闸门设计原理和方法,结合设计习惯及经验,对平面钢闸门参数化设计进行了详细的研究,同时,本文以AutoCAD2004为平台,应用VBA二次开发,设计了平面钢闸门参数化设计CAD系统软件(PSGCAD软件—Plane Steel Gate Computer Aided Design)。它直接在AutoCAD2004环境中运行,对AutoCAD进行直接调用,与AutoCAD2004配合使用,使设计人员大大提高工作效率。其主要内容是:1、本文研究了参数化设计的理论原理,建立了参数化设计系统模型,并在此基础上,明确了实现该方法的关键技术;参数化模型和驱动机制,X后提供了实现这些技术的方法。2、以平面钢闸门设计理论为依据,阐述了PSGCAD系统的模块系统以及系统设计中的关键技术,介绍PSGCAD系统设计平面闸门的过程。简介闸门是水工金属结构中使用X多的一种X设备,由属于钢结构的门叶和属于一般机械零件的支承、止水、吊耳、锁定等零部件组成。闸门的门叶由承载梁系加上挡水的面板组成,其承载梁系由主梁、次梁、隔板及边梁组成,这些梁系基本上是由型钢和钢板等基本构件焊接而成的。闸门的零部件结构形式多样,如支承结构就有多种形式的简支轮、悬臂轮和滑块,因此,水工钢闸门是一种特殊的钢结构。它的设计牵涉水工建筑、结构力学、流体力学、金属结构、机械、制造、安装等方面,计算过程烦杂。有鉴于此,课题组结合具体工程的设计实际,按SL74-95《水利水电工程钢闸门设计规范》(以下简称《规范》),采用VBA语言编制了“露顶式平面钢闸门CAD软件系统”。露顶式平面钢闸门计算机辅助设计EPGCAD V1.0软件系统采用Windows风格的窗口图形界面,通过中文菜单完成系统的计算流程控制,人机交互界面友好,操作直观方便,使设计人员摆脱繁琐的计算和枯燥的绘图工系统是一个功能齐全的交互式平面钢闸门CAD软件,已经由水利部水利水电规划设计总院与黄委勘测规划设计研究院合作开发成功。如图1所示,它分为4个部分:用户界面、设计模块、设计数据库和绘图模块。图1 PGCAI)系统的总体结构用户界面采用Windows风格的中文窗口图形界面,用于系统的流程控制、数据输入和结果显示,使软件操作直观、方便。 设计模块根据用户的指令和输入的基本数据,自动进行结构计算和零部件的布置设计,将设计结果存人数据库。 设计数据库分静态数据库和动态数据库2部分。静态数据库存储事先输入的各种标准构件的尺寸及其物理力学特性、计算过程中用到的参数、图表等。动态数据库主要记录设计过程中产生的数据,在设计过程中起暂存和传递数据的作用。 绘图模块的任务是将设计计算的结果转化成施工图纸。手工设计闸门,绘图工作量占总工作量的70%以上。因此,开发PGCAD的主要目的就是实现平面闸门设计的自动化绘图平面钢闸门CAD系统的开发背景 水工闸门主要用来控制水利枢纽发电、供水、冲砂、泄洪、防淤等运行过程,是直接影响到工程安危成败的重要部位。提高闸门设计的效率和水平,是促进整个水电行业科技进步的重要一环。 近年来,计算机辅助设计已成为计算机应用的一个极为重要的X域。利用当前计算机软硬件和闸门设计X域的成熟技术,开发一套灵活、高效、便于使用和维护的软件,是金属结构设计人员的迫切需要。2 PGCAD系统的结构 PGCAD系统分四个部分:用户界面、设计模块、闸门设计数据库和绘图模块。 用户界面采用WINDOWS风格的中文窗口图形界面,通过汉字菜单、组合框、按钮、单选钮、显示窗、输人框、图形等与用户交互,完成系统的流程控制、数据输人和结果显示,使软件操作非常直观、方便。 设计模块按照(水工钢闸门设计规范)建立计算模型,根据规范要求和工程经验确定零部件的几何模型。它根据用户的指令和输人的基本数据,从数据库中提取有关数据进行加工,生成设计数据.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.的主要门型之一。目前,国内建成的升卧式闸门X大1概述宽度接近20m。闸门是水工建筑物的重要组成部分,尤其是在水2升卧式闸门的特点闸工程中所占投资比重较大,其闸门型式的选取,直接关系到水闸的结构型式和经济合理性。水利水电工程升卧式闸门是一种颇具特色的闸门型式,与传统建设中,常用的闸门型式有平面直升式闸门和弧形闸的闸门相比,具有以下特点:门,它们有着各自的X点和不足。升卧式闸门是在工a.闸门挡水时呈直立状态,完全开启后呈水平状程建设实践中研制出的一种新型闸门,克服了平面直态,平卧于闸墩顶部。升式闸门和弧形闸门的不足,汲取了两者的X点,技术b.门槽轨道线形:反轨为铅直线,主轨由铅直段成熟,在各地水利工程建设中得到广泛应用,成为水闸接圆弧段、再接一定仰角的斜坡段线形组成。门槽的宽度:下部铅直段比主轮直径宽2~5cm,从圆弧段开钢丝绳的使用寿命。端向上,门槽宽度逐渐加大,至上端X大宽度取闸门两b.向上游侧转动的升卧式闸门,在小开度时与水只在平面钢闸门的生产和维修中,经常碰到钢闸门1算法讨论门叶结构表面积的计算问题。譬如,按照《水利水电工当前,对水工平面钢闸门表面积的计算,常见的算程钢闸门制造安装及验收规范》(DL/T 5018—94),需法有两种。要对闸门做表面防腐处理;在闸站的维修管理中,也需方法一,是现在工程技术人员普遍采用的,根据不要对闸站钢结构进行防腐处理。除锈除砂后,需要喷同规格钢材的重量和外形截面尺寸进行推算。譬如,涂涂料或油漆,这些防腐措施都要以闸门的实际表面水工平面闸门的面板,一般是钢板,用总重量除以理论积为依据,根据实际防腐面积来计算生产费用或者编重量,即得到钢板的表面积;其他型号的钢材,如背拉制维修养护预算经费。但是,水工钢闸门是由很多不架、底梁等构件,多为角钢、槽钢或钢管等,用设计长度同型号的钢材构件焊接或铆接而成,如果按构件逐一乘以折算周长,即得到表面积。钢材总重和长度在金统计,将是一项十分繁杂的工作,如果用闸门外形尺寸属结构设计图纸里就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平面钢闸门的安装工艺流程1.1安装前准备确保预埋施工质量,配备闸门安装的安装图纸和相关资料,对预埋件进行严格审核。1.2门叶拼装焊(1)检测闸门是否破损的检测者一定要是经过了X部门审核的,拥有执业证书的,焊缝的质量的等X结果审核确定工作必须是ⅡX或ⅡX以上的X人员实施。(2)必须确保焊接材料配有产品质量证书和使用说明书,安装开始前,对这些材料进行检查。(3)要对焊缝的展开弯管检查,同时,实施无损探伤工作,使得焊缝满足《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》(DL/T5018—94)的要求,在抽检之前,要先对容易出现问题的部分展开检测。(4)施工过程,依据工程施工的规范,降低焊接的应力。1.3铰座吊装对支铰座进行安装的时候,先依靠葫芦的作用,将铰座和预埋螺栓放到同一位置上,预留4个螺孔不要拧紧,等到底盘与铰底座中间的空隙符合标准的时候,再把螺栓上紧,铰座安装完毕之后,一定要修正两铰座之间的同轴度到规定的范围内。平面钢闸门具有设备结构简单,制造、安装容易,维修方便,综合造价低,运行安全可靠等X点。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,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。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。如何处理好这些关系,合理解决上述矛盾,需要设计人员针对T程的具体要求,充分论证其技术可能性、经济合理性及操作运行的可靠性,选择合理的设计方案。一、闸门总体布置和选型分析总体布置是闸门设计中的关键性问题,既要满在中、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弧形钢闸门空间框架体系可靠度分析王正中李宗利李亚林（西北农业大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌７１２１００）摘要根据《水利水电工程钢闸门设计规范》、结构可靠度理论及弧形钢闸门空间框架的失效模式，提出其空间框架体系可靠度计算的串联模型及计算方法；在对钢闸门基本构件可靠度研究的基础上，应用该串联模型及计算方法，分析了弧形钢闸门空间框架体系的可靠度。结果表明：按现行规范设计的双支臂弧形钢闸门空间框架体系的可靠度指标X低为３．４（１６Ｍｎ钢）或３．２（３号钢），比基本构件的可靠度指标小０．８５，与建筑《设计标准》的可靠度指标一致。关键词弧形钢闸门，空间框架，可靠度，串联体系分类号ＴＶ６６３．２，ＴＶ６６３．４广泛应用于水利水电工程的水工钢闸门，其X新设计规范［１］的设计准则仍是许用应力法，这种设计方法不能定量准确地评价结构的安全性，明显落后于采用概率法设计水工建筑物的总体设计水平。随着《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》、《钢结构设计规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年以前设计的弧形闸门作为水工建筑物中的工作闸门,对于水工建筑物的结构安全起到重要的作用。弧形闸门的设计,要做到安全可靠、技术X、经济合理。按照现行的弧形闸门设计规范设计闸门时,由于对弧形闸门空间整体结构的忽略,在设计时整体设计过于保守,材料性能未能充分发挥。X化设计是一种新的设计方法,它是将XX化原理和计算机技术相结合,从大量设计方案中找出X合适的设计方案。本文利用X化设计的方法,对弧形闸门进行结构X化,寻找X佳设计方案,以提高设计的效率和质量。本文以弧形闸门结构为研究对象,在深入学习研究标准遗传算法及其结构X化的原理的基础上,将改进遗传算法、有限元理论、参数化建模技术、Visual Basic编程语言、有限元软件ANSYS二次开发技术相结合,利用Visual Basic建立弧形闸门结构X化系统,该系统可以实现自动调用ANSYS进行弧形闸门参数化建模,并对弧形闸门进行结构截面X化和结构尺寸X化。具体方法为X先使用ANSYS的APDL语言构.定轮支承体系作为平面闸门承受荷载的主要部件,对闸门的整体性能有重要影响。闸门在挡水时,挡水面板将水压力传给门叶梁系,再传给定轮,进而传给轨道,X后传给混凝土基础,轮轨之间的接触起到至关重要的作用。接触问题作为一种典型的边界条件非线性问题,其特点是接触体之间的接触面积和压力分布随外载荷变化。目前,轮轨的接触理论和数值计算已经取得很大发展,但主要应用于铁道机车方面,而由于其轮轨规格、轮压远小于大型水工钢闸门的滚轮,且二者运行工况完全不同,因此铁道机车方面的研究成果不能直接应用到高压水工钢闸门的轮轨设计中。对于闸门轮轨接触问题的研究途径主要有三种:接触理论、有限元法和模型试验[1]。本文以某水表1滚轮与轨道材质机械性能钢号热处理类型屈服强度/MPa抗拉强度/MP工程概况河南省舞阳县龙泉水源工程是一个以灌溉为主、兼顾区域生态的多目标、多功能于一体的供水、民生工程。该工程拟从澧河取水,规划设计灌溉面积1.16万hm2,在澧河胡庄与段庄段建澧河节制闸一座,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,初步确定利用澧河节制闸前河道作为调蓄库容,设计流量2400 m3/s,设计引水位68.50 m,死库容413万m3,正常蓄水位71.30 m,总库容970万m3,兴利库容557万m3。澧河节制闸闸孔净宽度10.50 m,共7孔,闸门设计挡水高度10.30 m。2闸门型式比选澧河节制闸闸门可采用弧形钢闸门、整体平面钢闸门和上下扇双扉平面钢闸门。本次设计中主要对这3种型式的闸门进行方案比选:2.1弧形钢闸门方案闸室顺水流方向长30 m,闸底板高程61.00 m,闸墩顶高程74.00 m,局部加高至高程87.40m,工作桥顶面高程88.60 m,弧门半径16 m,全关闭状态门顶高程7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。混凝土标号为:C25F200二、主梁结构闸门是用来关闭、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钢闸门的传统设计模式为:1获取上游设计条件;2收集相关参考资料;3对钢闸门进行布置、绘制设计图、结构计算;4校、审人员对计算书及图纸进行校、审,并提出修改意见;5对图纸进行修改,并形成施工详图或设计报告、招标文件等。这种设计模式在方案反复修改的情况下,过程繁琐、工作量大,对设计X化形成制约。为此,本文基于水工钢闸门模块化三维协同设计的理念,采用CATIA对钢闸门进行参数化建模[1-4],再利用CATIA对三维模型进行深入的工程分析,判断产品是否能满足工程容许的强度、刚度要求,若不满足,可根据需要调整结构设计方案,修改模型参数,再次进行分析,如此循环直至满足要求,以得到结构合理、经济XX的闸门结构,X地保证设计质量。1 CATIA参数化建模钢闸门结构的三维模型主要由门体结构与门体装配件两部分组成。其中,门体结构由一系列板材焊接而成,在实际设计中,通常被标定为一个零部件,其下X单元是零件的特征,如面板、边柱、主梁等。门体装配件是与大型塔类设备的起重吊装是工程建设中一个重要的作业程序,传统的吊装工装设计通常由X技术人员采用传统力学方法进行计算设计,设计的周期长、效率低,而且计算结果不够直观,不能准确获知应力、应变在整个结构件中的分布状况,因而难以准确判断结构薄弱点的位置。近几年出现的吊装设计软件偏重于对起重机的仿真模拟[1-2],而对塔类设备和吊具在整个起吊过程中的受力变化研究较少。目前吊装分析软件,大多是针对某一特定工况的起重吊装进行有限元分析[3-8],参数化程度不高,难以同时兼顾多种设计方案。大型塔类设备在吊装方案和吊装工装的结构形式上变化不大,多在尺寸上有变化。针对这一特点,利用Ansys参数化设计语言APDL建立吊装工装的快速设计有限元分析模型,运用面向对象的Visual C#语言将吊装工装参数化有限元模型与SolidW orks模型的实现参数对接,可以搭建CAD/CAE功能集成的吊装工装设计分析平台。1参数规划参数规划是吊装建模的重要环节在现代航空航天工业及雷达通信等X域中,为了减轻结构重量,提高结构强度、加工精度及生产效率,薄壁型整体结构件占有相当比重,如整体框、梁、壁板等。这类零件不仅形状复杂,精度要求高,而且具有静刚度弱的特征。因此,在加工过程中极易因切削力、切削热、工件装夹、加工路径等因素的作用而产生加工变形。目前,国内外对薄壁件加工变形的研究[2-5]很多,主要是借助有限元模拟技术对切削过程中薄壁件侧壁、腹板、整体变形进行加工仿真。但只是针对某一种薄壁件运用有限元分析,得到薄壁件的加工变形规律或加工变形量。这个过程中需要一定的有限元知识背景——有限元建模、施加载荷及求解等,并且在有限元建模时会消耗一定的时间,一旦模型参数有所改变,就需要重新建模,势必消耗大量时间和精力。本文通过建立三种参数化薄壁件加工过程有限元模型,节省了因有限元建模而消耗的大量时间,用户只需在图形界面输入各种参数,软件即可在后台启动ANSYS完成有限元建模并进行计算,进而求解加工变形.引言随着科技的迅猛发展,起重机检测的精度和可靠性、轻量化要求越来越高,并且随着有限元数值仿真手段、X化设计、可靠性设计等现代设计方法的发展,关于起重机的设计研发手段和检测方法也在发生着跨越式发展,近年来关于起重机的相关技术方面取得了一定的研究成果,如:30t桥式起重机主梁结构X化设计[1];桥式起重机起升载荷分布拟合与检验方法的研究[2];桥式起重机产品平台构建技术研究[3];基于粒子群X化算法的桥式起重机PID控制参数X化的研究[4];基于模糊X选模型的桥式起重机节能评价方法研究[5]。但是,起重机结构复杂,类型多样,因而,要提高检测的精度和检测效率,必须要建立其虚拟检测仿真平台,但目前就此方面的研究还不够深入、系统。因而,文中据此针对桥式起重机,以ANSYS软件为工具,结合ANSYS强大的二次开发功能,综合应用其二次开发语言(APDL,UIDL),并结合参数化分析建模技术,建立了桥式起重机的虚拟检测仿真平台,可实现相似结构.引言三维数字城市经过十余年的发展,取得了长足的进步。在数据建设方面,从初期的基于X三维建模软件手工建模,发展到现在基于三维激光扫描、机载LiDAR、倾斜影像等技术,都可以快速获取空间点云和立体影像数据快速建模[1];在应用技术方面,从初期的单纯三维展现,发展到为管理、分析、决策服务。三维地理信息技术已经广泛地应用于各行各业,尤其是城市规划、设计和公共决策方面[2]。新兴的应用X域同时也对相关的技术提出更高的要求,如要求模型具有一定的精度、具有可动态调整性等,这些都是当前流行的建模技术所不具备的。本文分析了参数化建模技术的原理,结合新兴的规则建模技术,以城市规划设计中的相关应用为切入点,提出了一种基于断面的建构筑物快速建模技术,实现对具有一定规则的建构筑物三维快速建模,并可通过参数,实时、动态地调整模型的形态特征。X后以道路、铁路、单轨等城市规划设计项目中的应用为例,展示该技术的应用效果。2基于参数的设计技术基于参数的设计技术参数化建模的特征及作用参数化建模为一种实体建模技术,进行尺寸驱动和参考尺寸的定义,建立零件尺寸之间的关联,若变动某个参数,其相关尺寸同步变动.参数化建模后,只需要改动相关参数,将自动改变与它相关的尺寸,从而通过调整参数来修改和控制几何形状,能设计形状相似的一系列三维模型,这样就加快了模型的更新速度,减少了出错的可能,降低了劳动强度,提高了设计绘图效率.多媒体教学是一种现代的教学形式,其X地应用文字、图片、图象、声音及动画等媒体资源,拓展了教学手段,使课堂教学变得更为生动,大大调动了学生的学习积极性,提高了教学效果.《机械制图》多媒体教学时,要利用三维模型库,模型库即绘制的大量模型.因模型的形状多种多样,如:基本体、组合体、标准件、常用件、一些零件及装配体,甚至还需将模型以三种剖切方法剖开,以表达其内部结构.建模工作量很大,参数化快速建模能大大减少绘图工作量.三维造型设计软件很多,A utoCA D若要参数化造型需要二次开发由于钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、工业化程度高、施工周期短等众多X点[1],广泛应用于大跨度空间结构(体育场、展览馆、候机楼等大型公共建筑)、塔桅结构、大跨径桥梁结构、工业厂房、水工钢闸门和海洋平台等。近年来,由于市场需求大,中国钢铁产量得到大幅提高(如图1所示),连续数年位居世界X位,给钢结构的应用与发展提供了广阔的空间。特别是许多新型结构形式的出现(如弦支穹顶、索穹顶、整体张拉结构、树状柱弧形钢闸门等)、高强材料的生产及新的加工工艺与X的施工安装技术的发展,使得钢结构的应用范围愈加广泛。同时对当代大学生在X素养、应用能力、适应能力、创新能力等方面提出了更高的要求[2]。图1 1949-2013年中国钢产量趋势线水工钢结构的主要任务是掌握常用结构钢的工作性能、钢结构的连接设计、钢结构各类构件的基本设计原理以及结合水利工程X的要求理解平面钢闸门的设计原理与方法,使学生对于常见的水工钢结构具有初步的设计能力前言钢材是建筑行业的重要材料,目前我国钢材的年产量居世界X位,钢产量的增加为我国建筑钢结构建设事业创造了非常好的发展机遇,钢结构的设计以及应用在我国得到快速的发展。钢结构抱柱梁和传统的混凝土抱柱梁相比,具有施工方便、施工周期短、适用范围广、稳定性高、可循环利用等众多应用X势,致使其被广泛的应用在我国建筑行业中。因此,对于工程设计和施工人员来说,研究钢结构抱柱梁的设计与应用,对于提高工程设计水平和实践应用效果具有非常重要的现实意义。2钢结构抱柱梁的设计与应用探析2.1工程概况以及钢结构抱柱梁X势分析文章以某航道桥梁工程为例,该桥梁工程采用三跨预应力连续箱梁架构,主桥的总重量为4.712×104k N,桥净高5.35m,跨境设计为36m+60m+36m,分为分离式上行和下行双幅桥,因为该桥梁工程跨越的航道进行升X改造,将桥柱净高调整至8.35m,该桥梁工程的改造施工队伍通过将钢结构包梁柱与传统的混凝土抱柱梁进行对比,钢结构包梁柱的钢结构建筑的出现标志着建筑本体的一次巨大变革,由此也引发了建筑形态、建造方式、构造细节等层面的变革,作为钢结构建筑的基本组成单元,节点系统发挥着关键性的作用,直接影响到钢结构建筑作品的质量。就当前我国钢结构建筑推广现状来看,节点系统的质量状况令人堪忧,不完善、不配套等问题使钢结构建筑在建设中存在着严重的隐患,因此,有必要对钢结构建筑节点的形态操作以及产业化建构等相关问题进行探讨和研究,以便能够为钢结构建筑产业化的实现做出一定的贡献。1钢结构建筑中节点的类型以及系统的建构要素1.1钢结构建筑中节点的类型澳大利亚X钢结构建筑师彼得森认为,“在钢结构建筑X域,掌握了节点连接技术就等于掌握了钢结构建筑的生命,节点就是钢结构建筑的关键点”,这里所说的“生命”显然指的是钢结构建筑的质量和品质,节点指的是钢结构建筑中节点板、型钢杆件等相互连接共同构成的空间结构体,没有节点,也就构不成建筑体系,其组成部分主要因自身内部功能而存在。钢结构建筑中钢结构作为现代建筑的一种主要形式,钢材内部组织比较接近于匀质和各向构轻便于运输和安装,并可跨越更大的跨具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工同性,而且在一定的应力幅度内几乎是完度。周期短、建筑工业化程度高、空间利用率全弹性的。因此,钢结构的实际受力情况钢材的塑性和韧性好。塑性好,使钢大等X点,为建筑的X化设计提供了相当和工程力学计算结果比较符合。钢材在冶结构一般不会因为偶然X载或局部X载而大的空间,为企业节省了大量的投资,赢炼和轧制过程中质量可以得到严格控制,突然断裂破坏。韧性好,则使钢结构对动得了更多的利益。因此,近年来,钢结构材质波动的范围小。钢结构所用的材料单力荷载的适应性较强。钢材的这些性能对建筑在业内得到了广泛的应用。然而,钢纯而且是成材,加工比较简便,并能使用钢结构的安全可靠提供了充分的保证,其结构建筑耐火性能差的特点也非常明显,机械操作,因此,大量的钢结构一般在专结构的重量只有传统的砖混结构建筑的重值得业内人士的关注传统闸门是以H形或箱形主梁为框架结构形式(见图1)，但在强涌潮河口工作时，门体内容易沉积潮水带来的泥砂，额外增加了闸门的负荷，给闸门提升带来很大困难;同时直接承受涌潮的冲击，容易形成共振，影响闸门的使用寿命。双拱空间析架式平面钢闸门是我国X次应用于强涌潮河口地区的一种新型挡潮钢闸门(见图2)，它X地解决了传统闸门在强涌潮河口地区工作的缺点，完全符合在强涌潮河口工作的条件，具有很好的推广应用价值。面板、浮形竺熟岌燕羲易稚夔勤目前国内没有该类闸门的制作实例和相关资料，国外也未见类似工程的相关报道。在曹娥江与钱塘江交汇处的大闸枢纽工程中，通过一系列试验研究和科技攻关，制定出了一套理想的工艺控制方法，使闸门的几何尺寸和焊接质量完全符合设计及相应规范标准的要求。1制作难点及解决方法l)闸门外形尺寸大、重量重。单扇闸门外形尺寸为21.74m(宽)xs.sm(高)x3.sm(拱顶至面板距离)，重达118t，厂内X大吊车起吊能力为32t工程概况曹娥江大闸枢纽工程位于绍兴市钱塘江下游右岸主要支流曹娥江河口,是我国在强涌潮河口地区建设的X一座大闸,挡潮泄洪闸位于曹娥江左侧河床上;挡潮泄洪闸总净宽560 m,共设28孔,每孔净宽20 m;挡潮泄洪闸由挡潮泄洪工作闸门、钱塘江侧检修门和曹娥江侧检修门组成,其中挡潮泄洪工作闸门为双拱空间桁架平面钢闸门。由于钱塘江涌潮冲击荷载十分特殊,曹娥江河口海域来沙淤积严重等问题,经专家论证在国内X次采用双拱空间桁架结构平面钢闸门,以保证闸门结构在涌潮荷载长期作用下的抗疲劳性能和静、动承载能力。同时该结构既有利于消除在涌潮动力激振下引起的共振,又降低了闸门在有泥沙淤积工况下的启闭容量。挡潮泄洪工作闸门的主要技术特性见表1。表1挡潮泄洪工作闸门的主要技术特性表3·2制作难点(1)管桁上、下弦杆的形状为抛物线与多次方函数曲线2段组合构成平面钢闸门的安装工艺流程1.1安装前准备确保预埋施工质量,配备闸门安装的安装图纸和相关资料,对预埋件进行严格审核。1.2门叶拼装焊(1)检测闸门是否破损的检测者一定要是经过了X部门审核的,拥有执业证书的,焊缝的质量的等X结果审核确定工作必须是ⅡX或ⅡX以上的X人员实施。(2)必须确保焊接材料配有产品质量证书和使用说明书,安装开始前,对这些材料进行检查。(3)要对焊缝的展开弯管检查,同时,实施无损探伤工作,使得焊缝满足《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》(DL/T5018—94)的要求,在抽检之前,要先对容易出现问题的部分展开检测。(4)施工过程,依据工程施工的规范,降低焊接的应力。1.3铰座吊装对支铰座进行安装的时候,先依靠葫芦的作用,将铰座和预埋螺栓放到同一位置上,预留4个螺孔不要拧紧,等到底盘与铰底座中间的空隙符合标准的时候,再把螺栓上紧,铰座安装完毕之后,一定要修正两铰座之间的同轴度到规定的范围内。平面钢闸门具有设备结构简单,制造、安装容易,维修方便,综合造价低,运行安全可靠等X点。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,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。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。如何处理好这些关系,合理解决上述矛盾,需要设计人员针对T程的具体要求,充分论证其技术可能性、经济合理性及操作运行的可靠性,选择合理的设计方案。一、闸门总体布置和选型分析总体布置是闸门设计中的关键性问题,既要满概况介绍传统闸门是以H型或箱形主梁为框架结构形式(图1),但在强涌潮河口工作时,门体内容易沉积潮水带来的泥沙,额外增加了闸门的负荷,给闸门提升带来很大困难;同时直接承受涌潮的冲击,容易形成共振,影响闸门的使用寿命。双拱空间桁架式平面钢闸门是我国X次应用于强涌潮河口地区的一种新型挡潮钢闸门(图2),它X地解决了传统闸门在强涌潮河口地区工作的缺点,完全符合在强涌潮河口工作的条件,具有很好的推广应用价值。目前国内没有该类闸门的制作实例和相关资料,国外也未见类似工程的相关报道。在曹娥江与钱塘江交汇处的大闸枢纽工程中,我公司承担了该类闸门制作任务,并通过一系列试验研究和科技攻关,制定出了一套理想的工艺控制方法,使闸门的几何尺寸和焊接质量完全符合设计及相应规范标准的要求。二、制作难点及解决方法1、闸门外形尺寸大、重量重。单扇闸门外形尺寸为21.74m(宽)×5.5m(高)×3.8m(拱顶至面板距离),重达118吨,厂内X大吊车起吊吨位.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 前言橡胶坝是 2 0世纪 5 0年代末随着高分子合成材料工业的发展而出现的一种新型水工建筑物 ,具有投资低、节省三材、结构简单、工期短、运行管理方便、阻水小、抗震性能好等X点 ,一般适用于低水头大跨度的闸坝工程。但在 2 0 0 0年以前 ,湖北和湖南地区橡胶坝并不多见。自 2 0 0 0年 5月武汉市新洲区举水橡胶坝建成后 ,由于X创的设计特点 ,赢得了普遍好评 ,并被当地推广应用。2 工程概况举水地处长江中游下段北岸 ,是鄂东北地区跨行政区域的一条较大水系。它发源于大别山中段南麓鄂豫交界处的风包泐山 ,自北向南流经麻城、新洲、团风等市、区、县 ,在距武汉市下游 6 6 .1km处新洲大埠街境内注入长江。举水干流长 170 .4km ,平均坡度0 .6 3‰ ,流域面积 4 0 5 4.6km2 。新洲举水橡胶坝工程位于武汉市新洲区城关举水河新大桥上游 90 0m处 ,距举水在长江出口 2 7.5km。它是举水灌区补源主体橡胶坝的出现使我国在经济建设方面在此取得了大的成就,因为本身结构柔韧性较高,外加高分子合成材料的发展出现的一种新型水工建筑物,生产成本低下且实用性高,为我国的工程建设节省了大量的资源。但使用过程中因为管理的欠缺依旧存在多方面的问题,在此通过调查研究根据所收集到的资料结合实际根据问题所在归纳出几点解决方案。1橡胶坝的起源与用途X一任橡胶坝是在洛杉矶诞生的,又称橡胶水闸,后期引入到我国进行实验研发,大规模的开始使用。它的保护层是采用合成纤维织物做成的,这种纤维织物具有极高的强度,经过加工形成胶布,需要形成一个封闭装的的坝袋将锚固定于底板之上,在通过水或气的冲排形成一个袋式挡水坝。后期可以根据需求调整坝高,坝顶可以流水,控制水位X终发挥出发电、挡潮、防洪、航运等功能。2橡胶坝在运行管理中存在的问题2.1橡胶坝在管理经验上的缺乏至今橡胶坝在我国已经大规模的投入使用,但建成之后在后期运行管理方面却很随和存在很大的问题缺陷。近几年由于经济的世界上X座橡胶坝在美国问世已60年之久,近年来橡胶坝以其节省材料、造价低、结构简单、工期短以及跨度大等X点被城市园林美化、改善水生态环等工程中广泛应用。要实现橡胶坝的预定功能,好的设计及科学的运行管理必不可少。1橡胶坝设计问题分析1.1设计没有考虑冲砂设施阜新市的地形状况较复杂,处于丘陵的“三角口”,因此洪水发生时很容易产生泥沙淤积的现象。这些泥沙一般堆积在大坝上游,加上没有冲砂闸将其排放出去,就形成了大坝无法正常运行的状况。一般来说,细河的含沙量在1.75公斤/立方米左右,每年大概有12万吨,而橡胶坝由于常年运行,堆积的泥沙将近46万吨,这严重影响了橡胶坝的整体性能。砂石对大坝的影响主要表现在坝袋和锚固槽上,洪水冲力较大,能够一些砂石挤到了坝袋和锚固槽之间,这些砂石通过不断的摩擦,使坝袋逐渐变薄,长此以往,就会影响坝袋使用寿命甚至导致撕裂,给工程和周围居民造成非常严重的破坏。1.2底板高程偏低没有考虑其他排水工程的配合细河位于橡胶坝是采用高强度复合纤维织物作为支撑结构,内外部分别添加橡胶材料作为保护层,并采用锚固技术将其固定于混凝土底板上的封闭式坝袋,通过充排水(气)系统将其充胀形成的挡水坝。橡胶坝与传统坝型(如土石坝、混凝土坝、拱坝)在坝体材料、结构形式、运行管理等方面明显不同,橡胶坝工程管理规范相对其他坝型工程有待进一步完善,基于此,本文结合实际工程管理经验,浅析橡胶坝工程的运行管理,为后续类似工程提供借鉴。1运行管理1.1橡胶坝日常运行基本操作在橡胶坝水利工程实际运行过程中,需要严格监控河道水情以及区域雨情,并需要与当地水利部门、气象部门等相关机构密切沟通和合作,根据坝址区实际情况和上X指示对橡胶坝执行充、排水操作,从而科学控制河道水位和流量,X发挥橡胶坝水利枢纽设计工程效益。1)坝袋充水。坝袋充水前,X先需要对上游地区进行巡视检查,确保水位抬升不会对上游造成损害;清除坝袋上的杂物,尤其是有锋利边缘的物体需要彻底清除,防止坝袋充水过程中发生损.以水挡水”,是橡胶坝有别于其它挡水建筑物的X主要特征之一。橡胶坝是高分子合成纤维、合成橡胶新技术应用于水利工程的一种新型低水头坝体,它以高强力合成纤维做为骨架,内外涂敷橡胶保护层,制成坝袋。橡胶坝体的高度可根据需要任意控制,其主要适用于低水头、大跨度的闸坝工程。1橡胶坝的三种形式在我国,橡胶坝分为片闸式橡胶坝、混合式橡胶坝、袋式橡胶坝三种形式。其中片闸式橡胶坝又称为帆式橡胶坝,它是由柔性薄膜胶布制作,其下端锚固在基础底板上,上端锚固在活动的横梁上,活动横梁由支柱及导向杆支撑,也可由卷扬机或手动绞车通过钢丝绳确定其位置。当活动横梁将帆布拉起时,便可挡水,降低活动横梁的高度便可泄水。混合式橡胶坝,是利用胶布制成,坝袋与钢板或钢筋混凝土板结合建成的闸坝。混合式橡胶坝安全度比较高,但是它缺乏灵敏度,而且费工费料。以上两种橡胶坝在我国使用率都不高。在我国使用率X高的是袋式橡胶坝中的单袋式橡胶坝,其还有另外一种形式是多袋式橡胶坝。其.概述庞家河是绕阳河右侧较大支流之一,庞家河发源于黑山县太和镇尖山子,流经镇安乡、黑山镇、大虎山镇三个乡镇,在大虎山镇后腰路子南进入北宁市境内,经柳家乡、高山子镇、新立农场,在新立农场草田管理所汇入绕阳河。庞家河全长51.4km,流域面积为120.57km2,其中黑山境内长35 km,流域面积52.5 km2。庞家河综合整治原则是保证防洪安全前提下,结合生态景观建设。工程自中山路桥至霞飞路下游300m,全长约1650m。区间修建一座橡胶坝。2橡胶坝施工2.1橡胶坝施工导流根据本工程布置特点及工期要求,在橡胶坝的坝基外设一条排水沟,施工期间,将多余水流导流至下游,橡胶坝施工结束后回填恢复。2.2土石方施工土石方施工主要包括基础开挖及清除,坝基砂砾石填筑、浆砌石砌筑等。基础开挖采用74k W推土机推土,1m3挖掘机装10t自卸车运输。浆砌石砌筑施工,采用0.4m3砂浆搅拌机拌制砂浆,人工推胶轮车运输砂浆至工作面人工砌筑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.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对《规范》中钢闸门自重估算公式保证率的理论分析李治（武汉市建筑设计院）范崇仁（建筑工程系）摘要通过对１６２３座钢闸门的技术资料的统计分析，得出了《现行规范》中钢闸门自重估算公式保证率及准确度偏低的结论，并提出了提高保证率的办法．关键词可靠性；钢闸门；自重中图法分类号ＴＶ３４随着《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》［１］的颁布，水工钢闸门结构设计规范正在由《规范》的容许应力法转轨为以概率论为基础的极限状态设计法［２］．在钢闸门设计过程中，长期以来自重在初设中是由估算公式求得．因此，研究估算公式的保证率对新规范中确定钢闸门自重作用标准值有着极其重要的意义．为便于研究，我们先建立统计量Ｋ＝Ｇ／Ｇｅ其中，Ｇ为钢闸门自重的实际值；Ｇｅ为钢闸门自重的估算值（由《规范》中的钢闸门估算公式求得）．本文收集了１６２３座各类钢闸门的技术资料［３］，分类对统计量Ｋ进行了统计分析，内容包括用矩法对统计量Ｋ的参数（均值、方差）进行估计，同时，假设Ｋ值工程桩况 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.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水工钢闸门在焊接时,因焊接应力的作用,会产生一定的焊接变形。本文着重介绍闸门焊接变形的预防和控制以及闸门在焊接变形量X过规范允许偏差时的矫正方法,以保证将焊接变形控制在规范允许范围内。1工艺控制平面闸门制造的一般工艺流程为:施工准备→单构件制作→面板布焊→梁格定位→门体焊接→面板裁边、镗孔→闸门防腐→出厂验收。(1)施工准备。为预防和减少焊接变形,可采取以下措施:面板采用定尺钢板:在认真解析图纸后,进行合理的面板排版,面板钢板尽量采用定尺钢板,一方面可以降低损耗,另一方面可以减小闸门面板焊接工作量,从而减小闸门的焊接变形量;选用合理的分节方案。对于门叶外形尺寸较大的钢闸门,受制作场地和运输条件制约,需要采用分节方案时,应对分节方案进行充分论证,合理的分节工艺对减少闸门的现场拼焊变形起着十分重要的作用;制定合适的焊接工艺:闸门制造开工前,需要制定合适的.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间门概述闸门是用于关闭和开放泄(放)水通道的控制设施，装于溢流坝、岸边溢洪道、泄水孔、水工隧洞和水闸等建筑物的空口上，用以调节流量，控制上、下游水位，宣泄洪水，排除泥沙或漂浮物等，是水工建筑物的重要组成部分。在水闸工程中，闸门是主体部分，占据挡水面积的大部分。划分闸门的方法较多，例如按闸门的工作性质可分为工作闸门、检修闸门和事故闸门;按制造门叶的材料分为钢闸门、铸铁镶铜闸门、木闸门、钢筋混凝土闸门和组合材料闸门。平面钢闸门由面板、次梁、主梁、边梁、吊耳、止水装置和支承行走部分组成。平面钢闸门具有设备结构简单，制造、安装容易，维修方便，综合造价低，运行安全可靠等X点。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。2平面钢闸门制造过程控制2.1闸门制造工艺材料检验、人库、钢板、型钢校正一绘制下料图、按图下料~检查、记录一主梁拼焊、边梁拼焊一门叶拼装一门叶测量记录*门叶整体焊接~焊缝无损检测。门叶面板放线在水利工程中,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。混凝土标号为:C25F200二、主梁结构.概述通常河道上建造的防洪节制闸工程一般设计成多孔节制闸,存在对船舶通航不利影响,为解决京杭运河防洪与通航问题,研制了新型大孔径浮箱钢闸门。该闸门平面尺寸为64米×10米(长×宽),浮箱钢闸门总高度8.5米,下部为浮箱高度4.2米,上部为10孔卧倒式平面钢闸门。浮箱内共设有4个水舱,通过充排水系统控制水舱水位,从而达到控制浮箱钢闸门沉浮并安全运行的目的。新型浮箱式钢闸门与以往的浮箱门相比有其不同的特点:X先结构形式上,传统浮箱门均为箱形结构,新型浮箱式钢闸门下部为浮箱,浮箱上部的甲板上设置下卧式平板卧倒门;其次是运行条件,新型浮箱式钢闸门突破了静水中使用的限制,要在动水中进行沉浮。2、系统功能2.1运行数据测量与处理(1)上下游水位测量。(2)4个水舱水位监测。(3)浮箱体平衡监测。(4)10孔钢闸门开度测量。(5)11点地基扬压力的监视。2.2浮箱式钢闸门下沉控制充水设备采用直径300毫米的电动闸阀,电动闸阀的控制只需全开或南水北调东线一期工程骆马湖水资源控制工程钢结构部分初步设计方案拟将一临时性水资源控制工程中浮箱式钢闸门(以下简称浮箱门)进行加固改造后加以利用。改造方案考虑在原浮箱门的操作平台中部增设一箱式房屋。浮箱门总长51.5 m,X大宽度5 m,X大高度7.5 m,全部重量409.51 t,设计水头5.5 m,闸孔净宽50 m,整个结构由封闭面板、甲板、纵横隔梁及水平次梁等构件组成,是一个典型的空间薄壁结构。该浮箱门除具有钢闸门的一般特征外,很大程度上具有内河钢质船舶的特点,其结构形式介于闸门与船舶之间,门体尺寸之大,结构之复杂,均为国内之X创,被誉为“世界X二,亚洲X一”[1],结构立面图及横截面图如图1所示。门体经改造后,运行工况较原设计有所增加,为了论证所拟定的改造设计方案的合理性和可行性,有必要对浮箱门结构在各种荷载条件下的刚度和强度进行校核。1计算模型及计算工况1.1计算模型和计算参数浮箱门是一种典型的空间薄壁结构,由一系列板壳江苏省常州新闸防洪控制工程是江苏省的一项重点建设工程，地处京杭运河苏南段。工程为单孔净宽60米节制闸，两侧岸墙基础采用沉井结构；闸门采用整体钢结构浮箱体；底部工程包括钢筋混凝土闸底板、上下游混凝土护坦护底、防冲槽；闸上下游翼墙采用L型钢筋混凝土挡墙、连续密排灌注桩基础。该闸是目前亚洲X大的一座浮体式节制闸。整个施工期不断航，采用水下限航施工方式建造水闸水下工程。本文结合该工程，开展大型浮体闸大孔径浮箱钢闸门设计研究制作以及水闸水下不分散混凝土和闸底部防渗系统设计及水下建造技术的研究。通过查阅有关文献，并与设计人员和科研人员密切合作，该大型浮体闸工程完成了设计方案并成功研制施工。该工程2001年4月开工建设，2002年5月通过试运行验收，2002年12月完成全部工程建设内容，2003年3月通过了工程竣工初步验收，2004年8月通过工程竣工验收。其主要成果包括：(1)解决了大孔径浮箱钢闸门沉浮稳定问题，并能够通过上部卧倒门下泄部分洪工程桩况 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工程概况曹娥江大闸枢纽工程位于绍兴市钱塘江下游右岸主要支流曹娥江河口,是我国在强涌潮河口地区建设的X一座大闸,挡潮泄洪闸位于曹娥江左侧河床上;挡潮泄洪闸总净宽560 m,共设28孔,每孔净宽20 m;挡潮泄洪闸由挡潮泄洪工作闸门、钱塘江侧检修门和曹娥江侧检修门组成,其中挡潮泄洪工作闸门为双拱空间桁架平面钢闸门。由于钱塘江涌潮冲击荷载十分特殊,曹娥江河口海域来沙淤积严重等问题,经专家论证在国内X次采用双拱空间桁架结构平面钢闸门,以保证闸门结构在涌潮荷载长期作用下的抗疲劳性能和静、动承载能力。同时该结构既有利于消除在涌潮动力激振下引起的共振,又降低了闸门在有泥沙淤积工况下的启闭容量。挡潮泄洪工作闸门的主要技术特性见表1。概况介绍传统闸门是以H型或箱形主梁为框架结构形式(图1),但在强涌潮河口工作时,门体内容易沉积潮水带来的泥沙,额外增加了闸门的负荷,给闸门提升带来很大困难;同时直接承受涌潮的冲击,容易形成共振,影响闸门的使用寿命。双拱空间桁架式平面钢闸门是我国X次应用于强涌潮河口地区的一种新型挡潮钢闸门(图2),它X地解决了传统闸门在强涌潮河口地区工作的缺点,完全符合在强涌潮河口工作的条件,具有很好的推广应用价值。目前国内没有该类闸门的制作实例和相关资料,国外也未见类似工程的相关报道。在曹娥江与钱塘江交汇处的大闸枢纽工程中,我公司承担了该类闸门制作任务,并通过一系列试验研究和科技攻关,制定出了一套理想的工艺控制方法,使闸门的几何尺寸和焊接质量完全符合设计及相应规范标准的要求。二、制作难点及解决方法1、闸门外形尺寸大、重量重。单扇闸门外形尺寸为21.74m(宽)×5.5m(高)×3.8m(拱顶至面板距离),重达118吨,厂内X大吊车起吊吨位在过去的小型平面钢闸门埋件的设计中,注重从闸门设计考虑,沿用常规设计理论,而忽视在埋件实际施工安装过程中的一些具体的问题。X先,常规设计的平面闸门埋件是六大块散件,通常用二期混凝土浇筑安装完成,对二期混凝土的预留尺寸要求较大,一般是400mm~600mm。然而在小型平面闸门工程施工中,由于工程规模的限制,特别是主轨和反轨部份,400mm~600mm二期混凝土预留量其实很难保证,导致埋件安装时二期混凝土浇捣施工不便,造成混凝土浇筑不密实、“打暴”等现象。其结果降低了图1一体化设计方案示意埋件与混凝土的连接强度,使闸门整体工程质量下降;严重时甚至返工,影响后续工程和工期。其次,增加了设计工作量,设计上除了根据门叶结构、门槽宽深比要求来考虑门槽宽度和深度外,经常还需要考虑在埋固安装混凝土浇筑时所用的钢模尺寸和模数。X三,由于小型平面闸门埋件的单个构件属于轻型细长型构件,在运输、吊装、混凝土浇筑安装过程中容易变形,致使精度不易达到设计要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。混凝土标号为:C25F200二、主梁结构.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;(3)由于水水工金属结构包括各种闸门、阀门、拦污栅栏、压力钢管等,这些结构所处的环境潮湿,受气候变化影响和日光直射,恶劣的环境导致其受到各种物质腐蚀,进而降低物理性能,威胁水利工程安全。因此,采取可靠X的防腐措施,增强水工金属结构的使用寿命对水利工程来说意义重大。一、水工金属结构腐蚀原因及机理水工金属结构所处的环境恶劣,容易造成其结构的腐蚀,根据金属腐蚀定义,大体分为化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀和大气腐蚀。下面对其不同腐蚀类型的原因和机理进行分析1.1化学腐蚀与物理腐蚀化学腐蚀主要是根据化学的多相反应机理,金属表面直接与氧气、水、酸等物质接触导致分子间相互作用产生腐蚀现象。其反应过程中,在一定的条件下,非电解质中的氧化剂能够直接和金属表面的原子相互作用,进而产生腐蚀产物。例如钢铁在高温下发生氧化或与汽油等非电解质溶液中发生腐蚀,这些都属于化学腐蚀。物理腐蚀是指金属结构单纯的物理溶解,对金属结构造成破坏的现象。1.2电化学腐蚀电化学腐蚀是引言水工金属结构的安装质量对于水利水电工程的运行效果有着重要的影响,因而要注重金属结构的安装质量,提升水利工程的施工建设效果。水利水电工程建设过程中,由于受到自然环境以及人为因素的影响,导致水利水电工程的建设难度逐步提升,这在一定程度上增加了水工金属结构的安装难度。为了提升水工金属结构的安装效果,在进行水利水电工程的建设过程中要加大对水工金属结构的安装质量控制。2水工金属结构安装工作的概述2.1水工金属结构的安装特点金属结构的安装工作并不是X立的,安装过程会涉及到其它X域的知识。因而,在进行水工金属结构的安装工作时,对于安装人员的X技术有着较高的要求。同时,伴随着新技术、新材料的应用,也给水工技术结构的施工过程提出了较高的要求。由于水利工程的建设施工质量直接影响到人们的生产、生活方式,因而要注重安装质量的控制。一旦施工工程的出现了安全性问题,势必会导致结构安装质量达不到预期的要求,这也会影响到水利水电工程的使用效率。2.2水水工金属结构主要包括闸门、阀门、拦污栅、压力钢管、清污机、启闭机和升船机等,是水利水电工程重要的组成部分,担负着工程的防洪、灌溉、引水发电、供水、航运等控制任务[1-3]。鉴于水工金属结构在水利水电工程中的重要作用,X历来重视其质量监督管理工作。近年来,为落实简政放权、放管结合、X化服务的部署和要求,水工金属结构相关产品的行政审批制度发生了较大变化;并且,随着经济社会的飞速发展和科学技术的日新月异,水工金属结构相关的技术标准、检测技术和在线监测保障手段也有了不同程度的提高。1管理现状1.1水工金属机构生产许可证管理根据《中华人民共和国工业产品生产许可证管理条例》,原X质量技术监督局于2001年10月10日颁布《水工金属结构产品生产许可证换(发)证实施细则》,并经2007年、2011年和2016年三次修订实施。2016版《水工金属结构产品生产许可证实施细则》规定,水工金属结构发证范围为水利水电工程上使用的产品;在社会经济的带动下,水利水电工程建设规模不断扩大,同时,水工建设结构制造的质量与安全在水利水电工程建设中的重要性也在不断提高,其X的质量控制,是确保水利水电工程施工质量的重要条件。因此,为了进一步提高金属结构安全的质量,必须加大对其安装的特点与质控重点的研究力度,不断引入新的施工技术,强化金属结构安全的质量控制,确保水利水电工程施工的安全性与质量。1制作要点分析1.1闸门的制作水电工程钢闸门、压力钢管、启闭设备与拦污栅是现阶段水工建设结构中应用X广泛也是X基础的设备[1]。闸门是水利水电工程中常应用的一种,闸门自身的质量对水利水电工程后期正常使用有着直接的影响。因此,在闸门的制作过程中,必须严格根据相应的制作规范,确保制作的质量可以满足施工的要求。在对弧形闸门进行制作的过程中,还要根据施工图纸的设计内容,合理搭建弧台,并根据工装,在完成一系列的拼焊作业后,对弧门半径进行设计。在弧形闸门制作中,若采用偏心铰压紧式或冲压式进行止水前言由于水工金属结构的安全与否直接影响着整个水电水利工程能否正常运行,因此对水工金属结构的安全检测就尤为重要了,本文主要简单阐述一下这些工程中,金属设备安全检测技术的进展情况。2水工金属结构设备安全检测技术的进展2.1光谱分析技术这个主要是指通过采取需检测的金属结构设备的样本,通过化学方法进行检测。查看样本的成分组成判断是否还符合标准。由于在获得样本时需要在金属结构的不太重要的部分用电钻钻取粉末屑,这样会对被检测的金属结构造成一定程度的损伤。而且这个化学检测需要一定的过程,不能很及时的出来检测结果。现在,我们引进了X的技术,极大地减轻了传统光谱分析仪的弱点,这是Arc-Met8000型便携式全谱光电直读光谱仪,这个与传统仪器相比,使用更方便,X度要高,而且不需要钻孔取样本,只需要对相关金属结构零件进行稍微磨平一下,用专门的探头直接检测该零件的化学成分,通过电脑进行记录并输出,省下了不少的人工程序。而且花费时间短弧形钢闸门是水工建筑物中X重要的调节结构。主要用于关闭、开启过水孔口,以控制水位、调节流量、排放泥沙等,其运行情况直接关系到整个枢纽工程的安全。随着水利水电事业的快速发展和机械制造业水平的提高,水利工程规模也不断扩大,弧形钢闸门的尺寸也越来越大。调查结果表明弧形钢闸门的破坏大多是由支臂的失稳造成,因而研究一种稳定性好、安全性高的新型支臂结构弧形钢闸门具有重要的科学意义。应用拓扑X化的方法得到树状柱式支臂结构弧形钢闸门,其中树状柱式支臂结构传力路径合理、承载能力高,可X减小支臂计算长度系数,并降低材料的用量,是一种安全性和合理性均X于传统支臂结构的新型弧门支臂结构。本文以深孔均布荷载布置的主纵梁弧门结构为研究对象,应用理论分析和有限元分析等方法对其展开研究。X先基于曲梁挠曲线微分方程出发,提出一种基于铁摩辛柯曲梁理论的弧形刚闸门主纵梁截面应力分布的计算方法,并详尽分析了曲梁曲率对截面弯曲正应力分布的影响班斜支臂弧门的支臂扭转角甲、水平偏斜角a、上下两支臂夹角Ze、支铰(又叫铰链)偏斜角a，是组成斜支臂弧门的4个重要角度。其相互关联，共同确定了弧门支臂的结构尺寸和形状。在弧门设计规范和设计手册中，斜支臂弧门支臂扭转角甲、水平偏斜角a、上、下支臂夹角203个角度关系已经归纳为tg甲=tgo·sina川(eoso七sina今(l)。在弧门的设计图纸中，经常将弧门支臂水平偏斜角a与支铰偏斜角吕混为一谈。针对这一问题，现将对两个角度之间的关系进行解析，总结出相互之间的函数公式。角则是两支腿的中分线与弧门中心剖面的夹角，即乙CDC.=6。严格地讲，支铰与支臂是一个整体部分。因为支铰前端面和支臂后端板垂直连接，其后端孔又和支铰轴水平安装配合一体，所以支铰的中心线就是DC·线的后半小段，其偏斜角既是右角。也可以这样理解:支铰的中心线即是支臂中分线的延长线。图3 2.支臂的偏斜角a和支铰的偏在水利水电工程中,安装弧形闸门的水道因流道无突扩断面、水流流态稳定等因素,应用较为广泛。对于直支臂弧形闸门,一般在门槽下游侧的水工结构中设置一个截面较大、刚度较高的支铰支撑钢梁,然后在浇筑二期混凝土,共同形成具有较高刚度、较大承载能力的混凝土梁,用于支撑弧门支铰结构,将作用在闸门上的水压力传递给水工结构。由于弧门垂直起升是以支铰中心为圆心的弧线运行轨迹,闸门水平偏差同时受两支铰中心位置偏差约束,因此,支铰结构的安装精度,是控制和评价弧门安装质量的关键,而支撑支铰结构的支铰支撑钢梁的空间位置安装精度就成为安装施工的重中之重。为了提高支铰支撑钢梁的空间位置安装精度,丰满水电站全面治理(重建)工程泄洪兼导流洞出口弧门支铰支撑钢梁,提出采用并实施了支铰支撑钢梁后浇筑二期混凝土的方法(简称支撑钢梁后浇筑法),实践证明,该弧门安装精度较高,保证了安全稳定运行。1工程概况丰满水电站全面治理(重建)工程为一等大(I)型,是在原丰满大坝下游120随着我国水电事业的迅速发展和工业制造水平的显著提高，水利水电工程枢纽朝着高水头大泄量方向发展，其咽喉调节结构——弧形钢闸门的水头、门高及面积越来越大，如五强溪水利枢纽表孔弧形门孔口面积已达437m~2(19m×23m)。传统的弧形闸门的支臂形式有二支臂和三支臂结构，前者虽然制造加工简单，但整体刚度差，内力及构件截面尺寸大；后者虽提高了整体刚度，但在相同材料用量情况下三支臂框架结构的稳定性较差，且常因动力稳定性差导致事故频发。拓扑X化研究获得了弧门树状柱的概念设计，表明了其合理的传力路径。树状结构作为新颖的仿生结构形式在建筑结构中得到广泛应用，其传力路径明确、承载能力高、支撑覆盖范围广、能X地减小柱的计算长度、可形成较大的支撑空间，这些特性都与大型水工弧形闸门理想的结构性能要求非常吻合。结合大中型弧形闸门合理结构布置的研究成果，可以推断大型水工弧门的合理结构形式应为树状柱支承井字梁的空间框架结构，其在传力路径、稳定性与经济性方面.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。门叶为双主引言平面钢闸门结构生产制造工作,质量的控制贯穿整个工作的全过程,作者认为门叶焊接是闸门焊接的关键,门叶的焊接变形控制必须得到X控制。如果焊前不充分交底和焊接把关,焊后会产生较大的焊接变形,甚至使变形无法修复而造成构件报废,所以,我们专门制订了焊接工艺设计。对闲门的一、二类焊缝编制了“主控项目”焊接工艺卡,要求参加闸门焊接的合格焊工严格遵循工艺纪律及各项技术要求,X地控制了闸门的焊接变形,提高了产品的生产质量,收到了良好的经济效益。2.闸门的技术要求2.1钢闸门的焊接,除按标书技术要求及水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范来确保焊接质量符合规定外,焊接变形则是控制整体制造的X要问题。2.2门叶整体拼装组对时,各部位间隙要严格控制。如:主梁与面板,主梁腹板、翼板与隔板,主梁与边梁之间等结合部位要顶紧装配,各组合面的局部间隙均不大于1mm?严禁强行组装。2.3整体闸门制作若分节,按制造结构的设计工艺要求,整体拼装后为保证整体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)单个构件制作水工钢闸门在焊接时,因焊接应力的作用,会产生一定的焊接变形。本文着重介绍闸门焊接变形的预防和控制以及闸门在焊接变形量X过规范允许偏差时的矫正方法,以保证将焊接变形控制在规范允许范围内。1工艺控制平面闸门制造的一般工艺流程为:施工准备→单构件制作→面板布焊→梁格定位→门体焊接→面板裁边、镗孔→闸门防腐→出厂验收。(1)施工准备。为预防和减少焊接变形,可采取以下措施:面板采用定尺钢板:在认真解析图纸后,进行合理的面板排版,面板钢板尽量采用定尺钢板,一方面可以降低损耗,另一方面可以减小闸门面板焊接工作量,从而减小闸门的焊接变形量;选用合理的分节方案。对于门叶外形尺寸较大的钢闸门,受制作场地和运输条件制约,需要采用分节方案时,应对分节方案进行充分论证,合理的分节工艺对减少闸门的现场拼焊变形起着十分重要的作用;制定合适的焊接工艺:闸门制造开工前,需要制定合适的水工钢闸门在焊前不充分交底和焊接把关,焊后会产生较大的焊接变形,甚至使变形无法修复而造成构件报废,所以,在闸门焊接前必须进行焊接工艺设计。对闸门的一、二类焊缝编制了“主控项目”焊接工艺卡,要求参加闸门焊接的合格焊工严格遵循工艺纪律及各项技术要求,X地控制了闸门的焊接变形,提高了产品的生产质量,收到了良好的经济效益。1闸门的焊接技术要求①钢闸门的焊接,除按标书技术要求及水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范来确保焊接质量符合规定外,焊接变形则是控制整体制造的X要问题。②门叶整体拼装组对时,各部位间隙要严格控制。③一般整体闸门分节制作,按制造结构的设计工艺要求,整体拼装后为保证整体闸门门叶的焊接要求,在各节连接部位之间,每隔600mm左右要有临时加强肋板,以加强闸门门体的刚度。④门叶组装完毕后,由检查人员对整体尺寸、组装质量、坡口大小、组合间隙等进行严格认真的检查。如不合格必须按要求进行整改,直至合格为止。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;修建在基岩上的预应力工作闸门室,由于其混凝土主体与基岩属于两种不同性质的材料,加之施工过程中基岩表面处理不当、混凝土浇筑温度荷载以及应力集中等因素,在混凝土与岩体的交界面不可避免的会出现裂缝[1]。在各项荷载作用下,裂缝的产生、扩展和交汇容易引起混凝土刚度降低、应变软化,进而导致预应力闸门室失稳[2]。传统方法对于混凝土与岩体之间的连接多采用线弹性共节点的模拟方法,但是这种方法不能很明确的反映出当两种材料在外荷载作用下连接部位X出抗拉强度时所表现的非线性性能以及应力重分布现象[3],所以本文提出通过ANSYS软件中的非线性接触单元对闸门室混凝土与岩体之间的连接方式进行模拟,更真实的反映接触情况下闸门室的应力分布,并提出相关处理措施,为闸门室的设计和施工提供参考。1非线性接触岩石、混凝土接触界面本构关系一般都表现为非线性特征,属于接触问题。接触问题分为两种基本类型:刚体与柔体的接触,柔体与柔体的接触。常用的求解方法有接触单元法学院,江苏常州21302)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.在水利水电施工过程中,平板闸门的安装,在水电工程的金属结构设备安装中占有很重要的位置,闸门设备制作与安装的工程质量直接影响到闸门的安装工期和日后运行安全。现结合本人的工作经验,对平板闸门埋件安装的测量方法做一下探讨:由于平板闸门基本都设置在输水洞(进水塔)的进口,埋件安装位置较高,一般为30 m~50 m,而安装(场地)位置又比较狭窄,通常采用挂线方法进行测量与质量控制(如图1)。在施工中,闸门埋件一般是由若干节组成的,当每节闸门埋件安装完毕后,一般都要把埋件测量控制线拆除,如果不把埋件测量控制线拆除,就会对下一节闸门埋件的吊装造成很大的麻烦。当闸门埋件吊装就位后,又要对测量控制线重新校正,从而对施工进度造成一定影响。在现场施工中,我们可以对闸门埋件安装采用分单节挂线测量方法进行测量。分单节挂线测量方法就是随着闸门埋件安装的节数,随之进行测量控制。以埋件的主轨安装为例:X先把主轨的X一(接上期) 闸门结构 图8示出导流闸门概貌,闸门设计成柔性结构,关闭时,荷载传递到轮子,弹性垫座可被压缩,使每一节轮子都可调正到与埋件紧贴的位置,使边纵梁受力均匀。闸门制造成10节,宽8230毫米。上面9节各高2050毫米,下游面板,每节重294千牛。为了闸门的平衡和减小下拖力,下节采用上游面板,下节高4050毫米,重“7千牛,闸门构件采用NTu一5 A R55中炭钢,屈服强度360牛/毫克2抗拉强度550一630牛/毫米2,按D 1 N 19704规定,允牟应力采用屈服强度的55%。 各节之间用两组螺栓法兰板连接,螺栓直臣36毫米,为予应力高强度钢,节间铰采用P衫止水封水,后面还要描述。用于弹性垫座的高强度螺柱都调整到同样松紧度,以免高应力禽蚀开裂。24个螺栓在水压机上加予应力,加列屈服强度的75%。一节闸门的铰,具有10.8甩牛的予加力,为确定水压机所需施加的压力拭保证螺柱得到正确的予应力,在现场对铰作了测试验证。闸门自振特性是闸门振动的内因,由于闸门本身结构复杂,加之作用在闸门上的水流脉动压力目前还不能准确地确定[1],因此在进行闸门的动力分析时,大部分工作是计算闸门的自振频率,并与作用水流的脉动频率相比较,使设计的闸门自振频率远离水流的高能脉动频率区[2],从而确保闸门结构的安全。大量的模型及原型试验资料已使人们对水流脉动频率有了比较清楚的认识,据对29扇闸门的统计[3],有93%的闸门水流脉动频率为1~20 Hz,有48.3%的为1~10 Hz,X过20 Hz的极少。为了提高闸门的抗振性能,笔者应用ANSYS软件对闸门倾斜角度为10°、35°以及正常工况(70°)下的自振特性及流固耦合进行了详细的分析研究。1撑卧式平面钢闸门结构设计1.1钢闸门简介撑卧式平板钢闸门在工程上是一种无需修建中墩的挡水闸门,是潜孔式闸门,采用油缸推动启闭。其X点主要有:①工程造价低廉,投资低于橡胶坝;②维修保养方便,闸门的支撑部分均在门后,处于无水状态在水利水电工程中,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,而广泛应用于水利水电工程的泄水系统、引水发电系统、灌溉系统、航运系统等。撑卧式平板钢闸门是一种新型的闸门形式,它借助于闸门后被油缸施加到支撑桁架的推力而撑起,起到拦河蓄水的作用,闸门在开启时是通过油缸减小推力,桁架沿着设计好的轨道向下游滑动,在一制动装置的作用下,闸门逐渐倾斜泄水得以实现。整套系统主要有闸门梁系、闸门支铰、支撑桁架、滑动轨道、制动装置、上支铰、下支铰及止水构成。闸门由钢面板,型钢主架等构成,门间以止水和连环扣件联系,可以多门一联,采用同时启闭的要求。各闸门联结处无需修建中墩,与普通钢闸门比较,节省了部分工程造价,由于闸门支撑桁架的存在,该闸门在设计上允许X出规范中规定的应变设计等要求,即可以允许较大的变形,因此可以节省钢材的用量。现在撑卧式钢闸门正处于探索阶段,相关的设计规范还没有出台,其结构计算等理.遗传算法是基于自然界生物进化理论演变而来的一种进化计算方法,它的提出与发展是X化方法的一大进步,其X点是在函数寻X过程中不要求计算函数梯度,对问题本身不具有依赖性。它也是一种全局寻X搜索算法,能以较大的概率找到问题的全局XX解[1]。1撑卧式平板钢闸门撑卧式平板钢闸门在启闭过程中,门叶由门后的桁架结构支撑,绕支铰转动,桁架结构由油缸推动。当上游水位升高时,水压力增大,门叶产生向下游倾倒的力矩使闸门开启。若此时不必开启闸门,则加大支撑桁架的受力即可保持平衡;反之,若需要增大闸门的开度,则需降低油缸推力,使桁架向下游滑动,X终闸门停留在需要的开度,桁架则停留在机械装置的固定部位。当上游水位回落后,同样通过控制油缸推动桁架使闸门关闭。因而,门叶能够稳定于某一开度或某一特定位置,且门叶的开度能随水位的变化而变化。2X化问题的数学模型结构X化的主要目的是在满足安全性和适用性的基础上减轻结构的重量,以达到经济上XX[2],钢闸门X化的目的也.钢闸门普遍出现在各种水电水电、排灌系统、船闸等系统中,是控制水位的重要部件。钢闸门一般浸没于水的下方,而且在使用过程中需要频繁开启,经常会受到高速水流的冲击。特别是水位线位置的闸门部件,经常处于干湿交替状态,钢材特别容易发生腐蚀损伤,影响闸门的使用寿命[1-2]。平板钢闸门是目前主要采用的钢闸门型式,通常选用X质钢板为材料,利用焊接方法制成。目前平板钢闸门采用的防腐方式主要有表面喷砂除锈及热喷锌方法。现有的防腐手段只能延缓闸门的锈蚀过程,在使用过程平板钢闸门万一出现损坏,轻者造成拦水泄漏事故,重者将会给下游人民生命安全和财产安全造成严重损失,因此在使用过程中,需要对平板钢闸门开展定期检测[3-4]。X声波探测目前在闸门检测中广泛应用。在不破坏加工表面的基础上,利用X声波仪器可以发现人体肉眼不能发现的工件内部缺陷,而且具有较高的准确性和可靠性[5-9]。本文以北方某水库闸门为例,利用该技术对平板钢闸门焊缝进行探伤,在对闸门探伤的基.新型平板钢闸门的设计与理论研究刘夙，朱雷（武汉冶金科技大学）摘要：介绍的是工程上实用性较强的一种新型闸门，它主要解决了水泵站集水井内进水间与吸水间之间的闸门静水起吊问题。这种新型闸门结构简单，安装维修便利，并且节约了大量的能耗，属经济实用型设备。本文同时还应用了水力学方法对该闸门的节能特点进行了理论分析和论证，并阐述了这种新型闸门的适用范围和推广意义。关键词：平板钢闸门；静水起吊；平压输水孔中图法分类号：ＴＶ６９８．１８给水泵站中的水泵吸水，是通过吸水管伸入集水井内的吸水间中抽水完成的，而吸水间前的进水间是为了保证吸水间的供水安全可靠。通常，泵房前设置的进水间和吸水间之间应设置一道平板铜闸门，以便于吸水间的维修和养护。但是，这道闸门的静水起吊问题一直困扰着工程设汁人员及泵站管理人员。ｌ闸门的作用及存在问题取水泵房进水间与吸水间之间隔墙上的进水孔口上需设置一道平板闸门，用于隔离两室，起止水作用。当吸水间需检修时，起吊设备先将闸门放初步难定两阴重量,在言受箭水工建篆物时具有重大作用。参年来,象美圃、德阔、瑞典、瑞士和铁团等圃家的豁:多寡家们,对初步榷定两阴重量曾提过了各式各样的公式。但这些公式都有很大缺点,它{得在实跷中敲明是不脚崔的。目前圃内已不朵用。这里耍特别提出的是:我圃目前的水工豁舒工作江及一些教本上还魔泛地采用和介招的,苏联窄抉笋技俩博七晕烈辛斯基在1936年提姗的,初步难定平板期附透食的公式:G=C·F·J二百eeo 式中:G为闹阴重量(公顺),F’为圃阴孔面横(平方公尺),C为系数,系朵用C二0.0璐,以及苏联工程少淮集菲莫稚奇的公式: G=K·F·护~下叶。式中符号同前式,K为系数,现参采用K“0 .1盯。 这雨个公虽然比校筒罩,但也有缺点,它也渡有考虑到象阴阴位置、支承廷行部份性臂、两阴路度及简r弓高度等这些影响简阴重量的主耍因素,而所求出的重量谨与踢孔面横有关,因此它的准摧牲也是很低的。此外,虽然也有一些公式考意到了上述一些因素随着我国承接国外水利项目的增多,国内设计人员熟悉不同X的设计规范变得尤为迫切。本文对比分析中美两国钢闸门设计规范中面板兼作主(次)翼缘X宽度的计算方法,了解两国规范的差异,从而为我国钢闸门设计规范的修订提供借鉴。1中美规范中面板兼作主(次)梁翼缘X宽度的计算公式及相关说明1.1中国规范1.1.1 SL74—2013《水利水电工程钢闸门设计规范》中国现行的SL74—2013《水利水电工程钢闸门设计规范》[1]中给出了对于一般闸门面板兼作主(次)梁翼缘的X宽度的计算。面板兼作主(次)梁翼缘的X宽度B,对于简支梁或连续梁中正弯矩段,可按下列公式计算,取其较小值B=ξ1bj(1)B≤60t+bl(Q235)B≤50t+bl(Q345、Q390≤)(2)式中,ξ1为X宽度系数,按文献[1]中表H.0.2采用;bj为主、次梁间的间距;t为面板厚度;bl为梁肋宽度,当梁上另有上翼缘时,为上翼缘宽度。对于连续梁中负弯矩段或悬臂段引言随着高水头水利水电工程迅速发展,泄水建筑物上的深孔钢闸门应用越来越广泛,闸门面板不仅直接起着挡水作用,而且面板参与主梁整体弯曲作用。《水工钢闸门设计规范SL74-95》对面板参与主梁整体弯曲的X宽度系数主要来自河海大学1970～1980年代普通水头钢闸门模型试验研究成果,理论分析过程中假定X宽度满足二次或三次函数,这些成果对我国水利水电工程钢闸门规范制定及工程设计起到了重要指导作用[1～4]。近年来,许多高水头大型水利水电工程采用深孔钢闸门,其主梁多属深梁,其弯应力分布为非线性,面板参与主梁整体弯曲的X宽度不仅与面板长宽比有关,而且与主梁跨高比、翼缘腹板面积比等因素有关;但现行规范SL74-95及以结构屈曲或稳定理论为基础的相关研究没有考虑这些影响[5～8]。本文根据弹性力学理论建立钢闸门面板X宽度的力学分析模型,考虑深孔钢闸门面板对主梁剪切系数的影响及主梁弯剪耦合作用,提出深孔钢闸门面板X宽度系数计算公式前言水工钢闸门是水库及水电站X主要的挡水结构之一,其运行的可靠性不仅关系到水库的安全及电站的生产,同时也关系到下游人民的生命与财产安全。对于闸门结构而言,其主要失效模式为主梁失效、边梁失效和面板失效。对于已建结构,随着钢闸门长时间的运行,面板长期与水接触,尤其在水位变动区,由于与水和空气交替接触,面板锈蚀相当严重,有的局部锈穿,影响闸门的正常使用。当面板锈蚀到一定程度时,要经常对闸门面板进行补强加固,以避免发生面板失效现象。对于面板可靠度分析,目前国内外一些学者作了部分的研究,李典庆等人进行了水工钢闸门面板的可靠度分析,采用JC法对《水利水电工程钢闸门设计规范》中面板的可靠度进行校准计算和分析,提出了水工钢闸门面板结构设计的目标可靠度指标取值建议,但其并没有计算面板随着锈蚀量的增钢闸门面板计算在过去的设计规范中,都长期沿用德国二十年代的经验公式—巴赫公式。对于巴赫公式存在的问题(详见下文),早已有所发现,但由于没有其他经济合理的公式可资应用,所以仍一直保留在原钢闸门设计规范中。在国外,苏联和西德在六十年代以后的现行钢闸门没计规范中,都已陆续摒弃巴赫公式。 总之,从国内外的历史和现状来看,巴赫公式已十分陈旧落后,不能适应钢闸门设计及其发展的要求,必须创立我国自己的经济合理的面板计算新公式。为此,修订钢闸门设计规范的主办单位水电部东北勘测设计院于1974年委托我院进行此项试验研究工作。 遵照毛主席教导的实践—理论—实践这条马克思主义的认识路线,我们先做了大量室内模型试验,业在此基础上,进行了初步理论分析和计算;接着再去福建闽东水电站进行钢闸门原型实测,以检验模型试验和理论分析所得初步成果的正确性;X后提出了试验报告和新的计算公式。水电部规划设计院和东北院曾为此专题组织了一次中间成果讨论会和两次全国性的.浅析水工钢闸门面板锈蚀裕度的合理性谭春如（珠海港务集团公司５１９０５０）摘要从X化设计角度，分析了钢闸门面板锈蚀裕度的合理性，随机分析了面板自重在平面弧形钢闸门自重中所占有的比例．根据新型防腐材料工艺的出现，提出了可操作性的见解和建议．关键词钢闸门；面板；锈蚀裕度；合理性中图分类号ＴＶ４７１问题的提出「”－［‘ｊ长期以来，关于在设计水工钢闸门中考虑面板锈蚀裕度这个名词见诸于１９６４年水电总局研究班制定的《水工建筑物钢闸门设计规范》X二节X４４条规定：“闸门的面板应在计算要求的基础上增加１毫米锈蚀裕度”．这条规定反映了当时钢闸门X由于受到材料及工艺水平的限制采取的带有消极因素的措施，这条措施沿袭使用了１４年．以后在此基础上由水电部东北院主持修订的《水利水电钢闸门设计规范》ＳＤＪＩ３一７８X二章X］７条就面板锈蚀裕度采取模棱两可的态度：即“也就是不规定要增加或者不增加”（引自修订说明〕．并且在规范中加了附录三“闸门X措施为配合水工钥闸门设计规范修订工作而进行的两项俐闸门面板试脸工作.已先后完成。其中由水电部东北劫侧设计院委托的X一项任务已于1976年完成,其成果包括单区格、九区格、整体闸门结构等模型试验和X一次钢闸门原型实洲,以及相应的理论分析计算等,已列入《水利水电工程钢闸门设计规范(SDJ13一78)))中,详见参考文献〔l〕、CZ〕、〔s〕。由水电部水电总局直接下达的X二项任务,是同交通部水运规划院委托的任务一并进行魄,已于1982年和1984年在整理分析I号、n号、111号三对平面钢闸门模型试验成果和X二次俐闸门原型实侧成果的基础上,分别编印了两份报告’‘卜’s〕。比项成果和人字锅何门棋型试脸成果“,已列入交通部《船闸设计规范》(审定摘)”J中。 为了进一步深入认识平面钢闸门承重结构,包括面板和主、次梁的受力情况及其规律性,和便千金屏结构X人员了解和评估历次俐闸门面板试验研究的成果,现将多次棋型试验和两次原型实侧在水利水电工程X域,水工钢闸门是不可缺少的一种钢结构构件,它广泛应用于水坝的航运、灌溉、引水发电等系统中。闸门种类有很多,其中弧形钢闸门拥有其它类型闸门所没有的X点,成为应用形式X普遍的闸门。在弧形钢闸门的设计研究中,由于基于平面体系的传统计算方式忽略了构件之间的相互作用,会导致计算结果不够准确；同时通过试算的方法计算效率不高,X终结构偏于安全；目前以确定性方法设计的结构只是具备一定概率上的安全性能,所以在设计完成后校核各构件的可靠度很有必要。本文利用有限元仿真技术ANSYS对闸门进行三维建模和受力分析,通过考虑弧形钢闸门各构件之间的相互作用,使结果更加准确。在此基础上,利用X化算法在结构的安全性和经济性之间寻找一个平衡点,并对X化结果进行可靠度校核。论文具体的研究工作如下：1、详细介绍了闸门组成、分类以及各重要构件的布置形式；接着阐述了建立弧形钢闸门有限元模型所需的单元类型、工况组合、约束以及相关规范对闸门的要求等内容。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展开建模前言目前,由于工程结构在设计、施工、使用和维护过程中存在着许多不确定性因素,结构可靠性理论[1]已经越来越广泛地应用于各类结构分析和设计.结构可靠度计算方法可分为近似计算法和数值模拟法.近似计算法有一次二阶矩法、高次高阶矩法、验算荷载法、响应面法等;数值模拟法有蒙特卡罗法、重要抽样法等.其中一次二阶矩法及其改进方法应用X为广泛.水工混凝土坝是一种三维实体结构,其可靠性分析是三维空间分析问题.水工大坝构造及空间应力状态复杂,材料性能几何非线形、物理力学参数也具有明显的分散性和不确定性,这些因素都是随机变量.鉴于大坝及其受力情况复杂,变量众多,分布各异,极限状态方程多为非线形,采用其他方法往往出现误差过大,且计算过程可能不收敛的情况.而蒙特卡罗法可以克服此缺陷,但模拟次数很多,计算量太大.重要抽样法通过引进重要抽样密度函数可以明显减少次数,提高抽样效率,却要求在设计点已知的情况下才能实现.由此,本文提出的后蒙特卡罗法,结合随机有概述学科的高度分化和高度综合是现代科学技术发展的重要特征之一,学科之间相互渗透、相互交叉,产生了许多边缘科学与分支科学。土力学学科也在经历着这种深刻的变化,在高度综合的同时又高度分化,发展出了一些新的分支。例如,土力学与振动测试技术、振动理论、随机过程理论的结合,形成了土动力学;计算机在土力学中的应用,产生了土力学中的数值方法,形成了计算土力学。土力学发展的另一个分支是研究土的亚微观结构的统计规律以及用概率方法研究土的性状与行为变异性与不确定性,近几十年来得到了很大的发展,特别是可靠性理论已在工程安全方面开始应用,逐渐形成了一门新的科学分支———统计土力学,土力学中的可靠性理论就包含在统计土力学的范畴之中。2常规的定值设计法及其不足一般工程设计是在大量的不确定性和存在某些未知因素的情况下进行的,长期以来,工程技术人员将各种设计条件、各种指标和参数都定值化,并选用一定的计算模式来进行计算,而把那些未知的、不确定的因素都归到一个单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;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;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水工闸门是水利工程中常见的一种用以挡水泄水的水位流量调节控制结构。闸门的型式多样,根据闸门外形结构分为平面闸门、弧形闸门、叠梁式闸门、人字形闸门等,根据制作闸门的材料分为钢结构闸门、钢筋混凝土结构闸门、木结构闸门等,在这些不同型式的闸门中,平面钢闸门因其制作安装简单、运行管理方便等性能特点而被广泛用于平原河道。1.钢闸门制作质量控制要点1.1材料控制钢闸门所采用的钢材料必须符合设计图纸及相关规范规定的要求,材料进场要出具出厂质量合格证书,如无质量证书应予以复验,复验合格后方可使用,材料进场后要采取X防护,尽量避免或减少钢材生锈、沾染油污等问题。1.2外形尺寸钢闸门由钢面板、主梁、次梁、吊耳、行走支撑等焊接组合而成,任何一个小的制作误差将会导致闸门整体尺寸的偏差,因此钢闸门各构件在制造安装中所用的钢尺和测量仪器必须精准,符合设计规范规定。1.3焊接质量控制一是焊接人员是钢闸门金属构件焊接拼装的主要实施者,包括焊接技术人员、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。混凝土标号为:C25F200二、主梁结构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修建在基岩上的预应力工作闸门室,由于其混凝土主体与基岩属于两种不同性质的材料,加之施工过程中基岩表面处理不当、混凝土浇筑温度荷载以及应力集中等因素,在混凝土与岩体的交界面不可避免的会出现裂缝[1]。在各项荷载作用下,裂缝的产生、扩展和交汇容易引起混凝土刚度降低、应变软化,进而导致预应力闸门室失稳[2]。传统方法对于混凝土与岩体之间的连接多采用线弹性共节点的模拟方法,但是这种方法不能很明确的反映出当两种材料在外荷载作用下连接部位X出抗拉强度时所表现的非线性性能以及应力重分布现象[3],所以本文提出通过ANSYS软件中的非线性接触单元对闸门室混凝土与岩体之间的连接方式进行模拟,更真实的反映接触情况下闸门室的应力分布,并提出相关处理措施,为闸门室的设计和施工提供参考。1非线性接触岩石、混凝土接触界面本构关系一般都表现为非线性特征,属于接触问题。接触问题分为两种基本类型:刚体与柔体的接触,柔体与柔体的接触。常用的求解方法有接触单元法学院,江苏常州21302)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在水利水电施工过程中,平板闸门的安装,在水电工程的金属结构设备安装中占有很重要的位置,闸门设备制作与安装的工程质量直接影响到闸门的安装工期和日后运行安全。现结合本人的工作经验,对平板闸门埋件安装的测量方法做一下探讨:由于平板闸门基本都设置在输水洞(进水塔)的进口,埋件安装位置较高,一般为30 m~50 m,而安装(场地)位置又比较狭窄,通常采用挂线方法进行测量与质量控制(如图1)。在施工中,闸门埋件一般是由若干节组成的,当每节闸门埋件安装完毕后,一般都要把埋件测量控制线拆除,如果不把埋件测量控制线拆除,就会对下一节闸门埋件的吊装造成很大的麻烦。当闸门埋件吊装就位后,又要对测量控制线重新校正,从而对施工进度造成一定影响。在现场施工中,我们可以对闸门埋件安装采用分单节挂线测量方法进行测量。分单节挂线测量方法就是随着闸门埋件安装的节数,随之进行测量控制。以埋件的主轨安装为例:X先把主轨的X一.闸门结构 图8示出导流闸门概貌,闸门设计成柔性结构,关闭时,荷载传递到轮子,弹性垫座可被压缩,使每一节轮子都可调正到与埋件紧贴的位置,使边纵梁受力均匀。闸门制造成10节,宽8230毫米。上面9节各高2050毫米,下游面板,每节重294千牛。为了闸门的平衡和减小下拖力,下节采用上游面板,下节高4050毫米,重“7千牛,闸门构件采用NTu一5 A R55中炭钢,屈服强度360牛/毫克2抗拉强度550一630牛/毫米2,按D 1 N 19704规定,允牟应力采用屈服强度的55%。 各节之间用两组螺栓法兰板连接,螺栓直臣36毫米,为予应力高强度钢,节间铰采用P衫止水封水,后面还要描述。用于弹性垫座的高强度螺柱都调整到同样松紧度,以免高应力禽蚀开裂。24个螺栓在水压机上加予应力,加列屈服强度的75%。一节闸门的铰,具有10.8甩牛的予加力,为确定水压机所需施加的压力拭保证螺柱得到正确的予应力,在现场对铰作了测试验证。闸门自振特性是闸门振动的内因,由于闸门本身结构复杂,加之作用在闸门上的水流脉动压力目前还不能准确地确定[1],因此在进行闸门的动力分析时,大部分工作是计算闸门的自振频率,并与作用水流的脉动频率相比较,使设计的闸门自振频率远离水流的高能脉动频率区[2],从而确保闸门结构的安全。大量的模型及原型试验资料已使人们对水流脉动频率有了比较清楚的认识,据对29扇闸门的统计[3],有93%的闸门水流脉动频率为1~20 Hz,有48.3%的为1~10 Hz,X过20 Hz的极少。为了提高闸门的抗振性能,笔者应用ANSYS软件对闸门倾斜角度为10°、35°以及正常工况(70°)下的自振特性及流固耦合进行了详细的分析研究。1撑卧式平面钢闸门结构设计1.1钢闸门简介撑卧式平板钢闸门在工程上是一种无需修建中墩的挡水闸门,是潜孔式闸门,采用油缸推动启闭。其X点主要有:①工程造价低廉,投资低于橡胶坝;②维修保养方便,闸门的支撑部分均在门后,处于无水状态在水利水电工程中,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,而广泛应用于水利水电工程的泄水系统、引水发电系统、灌溉系统、航运系统等。撑卧式平板钢闸门是一种新型的闸门形式,它借助于闸门后被油缸施加到支撑桁架的推力而撑起,起到拦河蓄水的作用,闸门在开启时是通过油缸减小推力,桁架沿着设计好的轨道向下游滑动,在一制动装置的作用下,闸门逐渐倾斜泄水得以实现。整套系统主要有闸门梁系、闸门支铰、支撑桁架、滑动轨道、制动装置、上支铰、下支铰及止水构成。闸门由钢面板,型钢主架等构成,门间以止水和连环扣件联系,可以多门一联,采用同时启闭的要求。各闸门联结处无需修建中墩,与普通钢闸门比较,节省了部分工程造价,由于闸门支撑桁架的存在,该闸门在设计上允许X出规范中规定的应变设计等要求,即可以允许较大的变形,因此可以节省钢材的用量。现在撑卧式钢闸门正处于探索阶段,相关的设计规范还没有出台,其结构计算等理.遗传算法是基于自然界生物进化理论演变而来的一种进化计算方法,它的提出与发展是X化方法的一大进步,其X点是在函数寻X过程中不要求计算函数梯度,对问题本身不具有依赖性。它也是一种全局寻X搜索算法,能以较大的概率找到问题的全局XX解[1]。1撑卧式平板钢闸门撑卧式平板钢闸门在启闭过程中,门叶由门后的桁架结构支撑,绕支铰转动,桁架结构由油缸推动。当上游水位升高时,水压力增大,门叶产生向下游倾倒的力矩使闸门开启。若此时不必开启闸门,则加大支撑桁架的受力即可保持平衡;反之,若需要增大闸门的开度,则需降低油缸推力,使桁架向下游滑动,X终闸门停留在需要的开度,桁架则停留在机械装置的固定部位。当上游水位回落后,同样通过控制油缸推动桁架使闸门关闭。因而,门叶能够稳定于某一开度或某一特定位置,且门叶的开度能随水位的变化而变化。2X化问题的数学模型结构X化的主要目的是在满足安全性和适用性的基础上减轻结构的重量,以达到经济上XX[2],钢闸门X化的目的也钢闸门普遍出现在各种水电水电、排灌系统、船闸等系统中,是控制水位的重要部件。钢闸门一般浸没于水的下方,而且在使用过程中需要频繁开启,经常会受到高速水流的冲击。特别是水位线位置的闸门部件,经常处于干湿交替状态,钢材特别容易发生腐蚀损伤,影响闸门的使用寿命[1-2]。平板钢闸门是目前主要采用的钢闸门型式,通常选用X质钢板为材料,利用焊接方法制成。目前平板钢闸门采用的防腐方式主要有表面喷砂除锈及热喷锌方法。现有的防腐手段只能延缓闸门的锈蚀过程,在使用过程平板钢闸门万一出现损坏,轻者造成拦水泄漏事故,重者将会给下游人民生命安全和财产安全造成严重损失,因此在使用过程中,需要对平板钢闸门开展定期检测[3-4]。X声波探测目前在闸门检测中广泛应用。在不破坏加工表面的基础上,利用X声波仪器可以发现人体肉眼不能发现的工件内部缺陷,而且具有较高的准确性和可靠性[5-9]。本文以北方某水库闸门为例,利用该技术对平板钢闸门焊缝进行探伤,在对闸门探伤的基.新型平板钢闸门的设计与理论研究刘夙，朱雷（武汉冶金科技大学）摘要：介绍的是工程上实用性较强的一种新型闸门，它主要解决了水泵站集水井内进水间与吸水间之间的闸门静水起吊问题。这种新型闸门结构简单，安装维修便利，并且节约了大量的能耗，属经济实用型设备。本文同时还应用了水力学方法对该闸门的节能特点进行了理论分析和论证，并阐述了这种新型闸门的适用范围和推广意义。关键词：平板钢闸门；静水起吊；平压输水孔中图法分类号：ＴＶ６９８．１８给水泵站中的水泵吸水，是通过吸水管伸入集水井内的吸水间中抽水完成的，而吸水间前的进水间是为了保证吸水间的供水安全可靠。通常，泵房前设置的进水间和吸水间之间应设置一道平板铜闸门，以便于吸水间的维修和养护。但是，这道闸门的静水起吊问题一直困扰着工程设汁人员及泵站管理人员。ｌ闸门的作用及存在问题取水泵房进水间与吸水间之间隔墙上的进水孔口上需设置一道平板闸门，用于隔离两室，起止水作用。当吸水间需检修时，起吊设备先将闸门放初步难定两阴重量,在言受箭水工建篆物时具有重大作用。参年来,象美圃、德阔、瑞典、瑞士和铁团等圃家的豁:多寡家们,对初步榷定两阴重量曾提过了各式各样的公式。但这些公式都有很大缺点,它{得在实跷中敲明是不脚崔的。目前圃内已不朵用。这里耍特别提出的是:我圃目前的水工豁舒工作江及一些教本上还魔泛地采用和介招的,苏联窄抉笋技俩博七晕烈辛斯基在1936年提姗的,初步难定平板期附透食的公式:G=C·F·J二百eeo 式中:G为闹阴重量(公顺),F’为圃阴孔面横(平方公尺),C为系数,系朵用C二0.0璐,以及苏联工程少淮集菲莫稚奇的公式: G=K·F·护~下叶。式中符号同前式,K为系数,现参采用K“0 .1盯。 这雨个公虽然比校筒罩,但也有缺点,它也渡有考虑到象阴阴位置、支承廷行部份性臂、两阴路度及简r弓高度等这些影响简阴重量的主耍因素,而所求出的重量谨与踢孔面横有关,因此它的准摧牲也是很低的。此外,虽然也有一些公式考意到了上述一些因素,随着我国承接国外水利项目的增多,国内设计人员熟悉不同X的设计规范变得尤为迫切。本文对比分析中美两国钢闸门设计规范中面板兼作主(次)翼缘X宽度的计算方法,了解两国规范的差异,从而为我国钢闸门设计规范的修订提供借鉴。1中美规范中面板兼作主(次)梁翼缘X宽度的计算公式及相关说明1.1中国规范1.1.1 SL74—2013《水利水电工程钢闸门设计规范》中国现行的SL74—2013《水利水电工程钢闸门设计规范》[1]中给出了对于一般闸门面板兼作主(次)梁翼缘的X宽度的计算。面板兼作主(次)梁翼缘的X宽度B,对于简支梁或连续梁中正弯矩段,可按下列公式计算,取其较小值B=ξ1bj(1)B≤60t+bl(Q235)B≤50t+bl(Q345、Q390≤)(2)式中,ξ1为X宽度系数,按文献[1]中表H.0.2采用;bj为主、次梁间的间距;t为面板厚度;bl为梁肋宽度,当梁上另有上翼缘时,为上翼缘宽度。对于连续梁中负弯矩段或悬臂段引言随着高水头水利水电工程迅速发展,泄水建筑物上的深孔钢闸门应用越来越广泛,闸门面板不仅直接起着挡水作用,而且面板参与主梁整体弯曲作用。《水工钢闸门设计规范SL74-95》对面板参与主梁整体弯曲的X宽度系数主要来自河海大学1970～1980年代普通水头钢闸门模型试验研究成果,理论分析过程中假定X宽度满足二次或三次函数,这些成果对我国水利水电工程钢闸门规范制定及工程设计起到了重要指导作用[1～4]。近年来,许多高水头大型水利水电工程采用深孔钢闸门,其主梁多属深梁,其弯应力分布为非线性,面板参与主梁整体弯曲的X宽度不仅与面板长宽比有关,而且与主梁跨高比、翼缘腹板面积比等因素有关;但现行规范SL74-95及以结构屈曲或稳定理论为基础的相关研究没有考虑这些影响[5～8]。本文根据弹性力学理论建立钢闸门面板X宽度的力学分析模型,考虑深孔钢闸门面板对主梁剪切系数的影响及主梁弯剪耦合作用,提出深孔钢闸门面板X宽度系数计算公式,前言水工钢闸门是水库及水电站X主要的挡水结构之一,其运行的可靠性不仅关系到水库的安全及电站的生产,同时也关系到下游人民的生命与财产安全。对于闸门结构而言,其主要失效模式为主梁失效、边梁失效和面板失效。对于已建结构,随着钢闸门长时间的运行,面板长期与水接触,尤其在水位变动区,由于与水和空气交替接触,面板锈蚀相当严重,有的局部锈穿,影响闸门的正常使用。当面板锈蚀到一定程度时,要经常对闸门面板进行补强加固,以避免发生面板失效现象。对于面板可靠度分析,目前国内外一些学者作了部分的研究,李典庆等人进行了水工钢闸门面板的可靠度分析,采用JC法对《水利水电工程钢闸门设计规范》中面板的可靠度进行校准计算和分析,提出了水工钢闸门面板结构设计的目标可靠度指标取值建议,但其并没有计算面板随着锈蚀量的增钢闸门面板计算在过去的设计规范中,都长期沿用德国二十年代的经验公式—巴赫公式。对于巴赫公式存在的问题(详见下文),早已有所发现,但由于没有其他经济合理的公式可资应用,所以仍一直保留在原钢闸门设计规范中。在国外,苏联和西德在六十年代以后的现行钢闸门没计规范中,都已陆续摒弃巴赫公式。 总之,从国内外的历史和现状来看,巴赫公式已十分陈旧落后,不能适应钢闸门设计及其发展的要求,必须创立我国自己的经济合理的面板计算新公式。为此,修订钢闸门设计规范的主办单位水电部东北勘测设计院于1974年委托我院进行此项试验研究工作。 遵照毛主席教导的实践—理论—实践这条马克思主义的认识路线,我们先做了大量室内模型试验,业在此基础上,进行了初步理论分析和计算;接着再去福建闽东水电站进行钢闸门原型实测,以检验模型试验和理论分析所得初步成果的正确性;X后提出了试验报告和新的计算公式。水电部规划设计院和东北院曾为此专题组织了一次中间成果讨论会和两次全国性的浅析水工钢闸门面板锈蚀裕度的合理性谭春如（珠海港务集团公司５１９０５０）摘要从X化设计角度，分析了钢闸门面板锈蚀裕度的合理性，随机分析了面板自重在平面弧形钢闸门自重中所占有的比例．根据新型防腐材料工艺的出现，提出了可操作性的见解和建议．关键词钢闸门；面板；锈蚀裕度；合理性中图分类号ＴＶ４７１问题的提出「”－［‘ｊ长期以来，关于在设计水工钢闸门中考虑面板锈蚀裕度这个名词见诸于１９６４年水电总局研究班制定的《水工建筑物钢闸门设计规范》X二节X４４条规定：“闸门的面板应在计算要求的基础上增加１毫米锈蚀裕度”．这条规定反映了当时钢闸门X由于受到材料及工艺水平的限制采取的带有消极因素的措施，这条措施沿袭使用了１４年．以后在此基础上由水电部东北院主持修订的《水利水电钢闸门设计规范》ＳＤＪＩ３一７８X二章X］７条就面板锈蚀裕度采取模棱两可的态度：即“也就是不规定要增加或者不增加”（引自修订说明〕．并且在规范中加了附录三“闸门X措施”为配合水工钥闸门设计规范修订工作而进行的两项俐闸门面板试脸工作.已先后完成。其中由水电部东北劫侧设计院委托的X一项任务已于1976年完成,其成果包括单区格、九区格、整体闸门结构等模型试验和X一次钢闸门原型实洲,以及相应的理论分析计算等,已列入《水利水电工程钢闸门设计规范(SDJ13一78)))中,详见参考文献〔l〕、CZ〕、〔s〕。由水电部水电总局直接下达的X二项任务,是同交通部水运规划院委托的任务一并进行魄,已于1982年和1984年在整理分析I号、n号、111号三对平面钢闸门模型试验成果和X二次俐闸门原型实侧成果的基础上,分别编印了两份报告’‘卜’s〕。比项成果和人字锅何门棋型试脸成果“,已列入交通部《船闸设计规范》(审定摘)”J中。 为了进一步深入认识平面钢闸门承重结构,包括面板和主、次梁的受力情况及其规律性,和便千金屏结构X人员了解和评估历次俐闸门面板试验研究的成果,现将多次棋型试验和两次原型实侧在水利水电工程X域,水工钢闸门是不可缺少的一种钢结构构件,它广泛应用于水坝的航运、灌溉、引水发电等系统中。闸门种类有很多,其中弧形钢闸门拥有其它类型闸门所没有的X点,成为应用形式X普遍的闸门。在弧形钢闸门的设计研究中,由于基于平面体系的传统计算方式忽略了构件之间的相互作用,会导致计算结果不够准确；同时通过试算的方法计算效率不高,X终结构偏于安全；目前以确定性方法设计的结构只是具备一定概率上的安全性能,所以在设计完成后校核各构件的可靠度很有必要。本文利用有限元仿真技术ANSYS对闸门进行三维建模和受力分析,通过考虑弧形钢闸门各构件之间的相互作用,使结果更加准确。在此基础上,利用X化算法在结构的安全性和经济性之间寻找一个平衡点,并对X化结果进行可靠度校核。论文具体的研究工作如下：1、详细介绍了闸门组成、分类以及各重要构件的布置形式；接着阐述了建立弧形钢闸门有限元模型所需的单元类型、工况组合、约束以及相关规范对闸门的要求等内容。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展开建模前言目前,由于工程结构在设计、施工、使用和维护过程中存在着许多不确定性因素,结构可靠性理论[1]已经越来越广泛地应用于各类结构分析和设计.结构可靠度计算方法可分为近似计算法和数值模拟法.近似计算法有一次二阶矩法、高次高阶矩法、验算荷载法、响应面法等;数值模拟法有蒙特卡罗法、重要抽样法等.其中一次二阶矩法及其改进方法应用X为广泛.水工混凝土坝是一种三维实体结构,其可靠性分析是三维空间分析问题.水工大坝构造及空间应力状态复杂,材料性能几何非线形、物理力学参数也具有明显的分散性和不确定性,这些因素都是随机变量.鉴于大坝及其受力情况复杂,变量众多,分布各异,极限状态方程多为非线形,采用其他方法往往出现误差过大,且计算过程可能不收敛的情况.而蒙特卡罗法可以克服此缺陷,但模拟次数很多,计算量太大.重要抽样法通过引进重要抽样密度函数可以明显减少次数,提高抽样效率,却要求在设计点已知的情况下才能实现.由此,本文提出的后蒙特卡罗法,结合随机有..概述学科的高度分化和高度综合是现代科学技术发展的重要特征之一,学科之间相互渗透、相互交叉,产生了许多边缘科学与分支科学。土力学学科也在经历着这种深刻的变化,在高度综合的同时又高度分化,发展出了一些新的分支。例如,土力学与振动测试技术、振动理论、随机过程理论的结合,形成了土动力学;计算机在土力学中的应用,产生了土力学中的数值方法,形成了计算土力学。土力学发展的另一个分支是研究土的亚微观结构的统计规律以及用概率方法研究土的性状与行为变异性与不确定性,近几十年来得到了很大的发展,特别是可靠性理论已在工程安全方面开始应用,逐渐形成了一门新的科学分支———统计土力学,土力学中的可靠性理论就包含在统计土力学的范畴之中。2常规的定值设计法及其不足一般工程设计是在大量的不确定性和存在某些未知因素的情况下进行的,长期以来,工程技术人员将各种设计条件、各种指标和参数都定值化,并选用一定的计算模式来进行计算,而把那些未知的、不确定的因素都归到一个单.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水工闸门是水利工程中常见的一种用以挡水泄水的水位流量调节控制结构。闸门的型式多样,根据闸门外形结构分为平面闸门、弧形闸门、叠梁式闸门、人字形闸门等,根据制作闸门的材料分为钢结构闸门、钢筋混凝土结构闸门、木结构闸门等,在这些不同型式的闸门中,平面钢闸门因其制作安装简单、运行管理方便等性能特点而被广泛用于平原河道。1.钢闸门制作质量控制要点1.1材料控制钢闸门所采用的钢材料必须符合设计图纸及相关规范规定的要求,材料进场要出具出厂质量合格证书,如无质量证书应予以复验,复验合格后方可使用,材料进场后要采取X防护,尽量避免或减少钢材生锈、沾染油污等问题。1.2外形尺寸钢闸门由钢面板、主梁、次梁、吊耳、行走支撑等焊接组合而成,任何一个小的制作误差将会导致闸门整体尺寸的偏差,因此钢闸门各构件在制造安装中所用的钢尺和测量仪器必须精准,符合设计规范规定。1.3焊接质量控制一是焊接人员是钢闸门金属构件焊接拼装的主要实施者,包括焊接技术人员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。混凝土标号为:C25F200二、主梁结构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概况介绍传统平面钢闸门是以H型或箱形钢梁为框架主梁的结构形式(图1),但在强涌潮河口工作时,门体内容易沉积潮水带来的泥沙,额外增加了闸门的负荷,给闸门提升带来很大困难。弧形钢管桁架平面钢闸门是我国X次应用于强涌潮河口地区的一种新型挡潮钢闸门(图2),它X地解决了传统闸门在强涌潮河口地区工作的缺点,并且在涌潮动力激振下不会引起共振,完全符合在强涌潮河口工作的条件,具有很好的推广应用价值。目前国内没有该类闸门的制作实例和相关资料,国外也未见类似工程的相关报道。整个闸门结构复杂,焊接变形控制是关乎制作成败的关键所在。另外,本闸门为水下工作闸门,长期受海水浸蚀,防腐要求高。表面预处理需达到Sa3.0以上,采用金属热喷涂稀土铝合金后再进行涂漆封闭。在制作中通过一系列试验研究和科技攻关,制定出了一套理想的工艺控制方法,使闸门的几何尺寸、焊接质量和防腐功能完全达到设计及相应规范标准的要求,现对制作中主要控制点加以叙述。2制作难点及解决方法闸门的焊接2闸门的防腐焊接是闸门制造中X关键的工序,对其质量的我国目前常用于闸门防腐的措施有涂料保护,控制应是X严格的,但还是出现焊接外形不合要金属喷涂保护和外加电流阴极保护,而笔者接触的求、咬边、弧坑、焊瘤、夹渣、焊接厚度未达规范要求都是采用金属喷涂保护或涂料保护进行防腐。现在等各种各样焊接缺陷,对于以上质量要求,笔者认为闸门防腐质量上主要是涂层附着力不够,出现流挂、可做好以下几个方面的工作:皱纹、鼓泡及裂纹等缺陷,图1为皱纹和鼓泡,图2(1)要求制造商对闸门的一、二类焊缝的焊接为附着力不够。进行焊接工艺评定,焊接工艺评定应以可靠的钢材焊接性能试验评价资料为依据,焊接试件应在监理的监督下按预焊接工艺规程的工艺要求进行焊接,焊接试件的焊接工艺评定合格后,根据合格的焊接工艺评定编制焊接工艺规程,并严格按照焊接工艺规程进行闸门的焊接施工。图1皱纹和鼓泡(2)监理应保证现场施焊人员持有合格证书,监督施焊人员按照焊接工艺规程中规定的设平面钢闸门具有设备结构简单,制造、安装容易,维修方便,综合造价低,运行安全可靠等X点。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,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。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。如何处理好这些关系,合理解决上述矛盾,需要设计人员针对T程的具体要求,充分论证其技术可能性、经济合理性及操作运行的可靠性,选择合理的设计方案。一、闸门总体布置和选型分析总体布置是闸门设计中的关键性问题,既要满.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.平面钢闸门的安装工艺流程1.1安装前准备确保预埋施工质量,配备闸门安装的安装图纸和相关资料,对预埋件进行严格审核。1.2门叶拼装焊(1)检测闸门是否破损的检测者一定要是经过了X部门审核的,拥有执业证书的,焊缝的质量的等X结果审核确定工作必须是ⅡX或ⅡX以上的X人员实施。(2)必须确保焊接材料配有产品质量证书和使用说明书,安装开始前,对这些材料进行检查。(3)要对焊缝的展开弯管检查,同时,实施无损探伤工作,使得焊缝满足《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》(DL/T5018—94)的要求,在抽检之前,要先对容易出现问题的部分展开检测。(4)施工过程,依据工程施工的规范,降低焊接的应力。1.3铰座吊装对支铰座进行安装的时候,先依靠葫芦的作用,将铰座和预埋螺栓放到同一位置上,预留4个螺孔不要拧紧,等到底盘与铰底座中间的空隙符合标准的时候,再把螺栓上紧,铰座安装完毕之后,一定要修正两铰座之间的同轴度到规定的范围内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,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水工闸门是水利工程中常见的一种用以挡水泄水的水位流量调节控制结构。闸门的型式多样,根据闸门外形结构分为平面闸门、弧形闸门、叠梁式闸门、人字形闸门等,根据制作闸门的材料分为钢结构闸门、钢筋混凝土结构闸门、木结构闸门等,在这些不同型式的闸门中,平面钢闸门因其制作安装简单、运行管理方便等性能特点而被广泛用于平原河道。1.钢闸门制作质量控制要点1.1材料控制钢闸门所采用的钢材料必须符合设计图纸及相关规范规定的要求,材料进场要出具出厂质量合格证书,如无质量证书应予以复验,复验合格后方可使用,材料进场后要采取X防护,尽量避免或减少钢材生锈、沾染油污等问题。1.2外形尺寸钢闸门由钢面板、主梁、次梁、吊耳、行走支撑等焊接组合而成,任何一个小的制作误差将会导致闸门整体尺寸的偏差,因此钢闸门各构件在制造安装中所用的钢尺和测量仪器必须精准,符合设计规范规定。1.3焊接质量控制一是焊接人员是钢闸门金属构件焊接拼装的主要实施者,包括焊接技术人员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。混凝土标号为:C25F200二、主梁结构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概况介绍传统平面钢闸门是以H型或箱形钢梁为框架主梁的结构形式(图1),但在强涌潮河口工作时,门体内容易沉积潮水带来的泥沙,额外增加了闸门的负荷,给闸门提升带来很大困难。弧形钢管桁架平面钢闸门是我国X次应用于强涌潮河口地区的一种新型挡潮钢闸门(图2),它X地解决了传统闸门在强涌潮河口地区工作的缺点,并且在涌潮动力激振下不会引起共振,完全符合在强涌潮河口工作的条件,具有很好的推广应用价值。目前国内没有该类闸门的制作实例和相关资料,国外也未见类似工程的相关报道。整个闸门结构复杂,焊接变形控制是关乎制作成败的关键所在。另外,本闸门为水下工作闸门,长期受海水浸蚀,防腐要求高。表面预处理需达到Sa3.0以上,采用金属热喷涂稀土铝合金后再进行涂漆封闭。在制作中通过一系列试验研究和科技攻关,制定出了一套理想的工艺控制方法,使闸门的几何尺寸、焊接质量和防腐功能完全达到设计及相应规范标准的要求,现对制作中主要控制点加以叙述。2制作难点及解决方法.1闸门的焊接2闸门的防腐焊接是闸门制造中X关键的工序,对其质量的我国目前常用于闸门防腐的措施有涂料保护,控制应是X严格的,但还是出现焊接外形不合要金属喷涂保护和外加电流阴极保护,而笔者接触的求、咬边、弧坑、焊瘤、夹渣、焊接厚度未达规范要求都是采用金属喷涂保护或涂料保护进行防腐。现在等各种各样焊接缺陷,对于以上质量要求,笔者认为闸门防腐质量上主要是涂层附着力不够,出现流挂、可做好以下几个方面的工作:皱纹、鼓泡及裂纹等缺陷,图1为皱纹和鼓泡,图2(1)要求制造商对闸门的一、二类焊缝的焊接为附着力不够。进行焊接工艺评定,焊接工艺评定应以可靠的钢材焊接性能试验评价资料为依据,焊接试件应在监理的监督下按预焊接工艺规程的工艺要求进行焊接,焊接试件的焊接工艺评定合格后,根据合格的焊接工艺评定编制焊接工艺规程,并严格按照焊接工艺规程进行闸门的焊接施工。图1皱纹和鼓泡(2)监理应保证现场施焊人员持有合格证书,监督施焊人员按照焊接工艺规程中规定的设平面钢闸门具有设备结构简单,制造、安装容易,维修方便,综合造价低,运行安全可靠等X点。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,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。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。如何处理好这些关系,合理解决上述矛盾,需要设计人员针对T程的具体要求,充分论证其技术可能性、经济合理性及操作运行的可靠性,选择合理的设计方案。一、闸门总体布置和选型分析总体布置是闸门设计中的关键性问题,既要满.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.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:用烘干后的准平面钢闸门的安装工艺流程1.1安装前准备确保预埋施工质量,配备闸门安装的安装图纸和相关资料,对预埋件进行严格审核。1.2门叶拼装焊(1)检测闸门是否破损的检测者一定要是经过了X部门审核的,拥有执业证书的,焊缝的质量的等X结果审核确定工作必须是ⅡX或ⅡX以上的X人员实施。(2)必须确保焊接材料配有产品质量证书和使用说明书,安装开始前,对这些材料进行检查。(3)要对焊缝的展开弯管检查,同时,实施无损探伤工作,使得焊缝满足《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》(DL/T5018—94)的要求,在抽检之前,要先对容易出现问题的部分展开检测。(4)施工过程,依据工程施工的规范,降低焊接的应力。1.3铰座吊装对支铰座进行安装的时候,先依靠葫芦的作用,将铰座和预埋螺栓放到同一位置上,预留4个螺孔不要拧紧,等到底盘与铰底座中间的空隙符合标准的时候,再把螺栓上紧,铰座安装完毕之后,一定要修正两铰座之间的同轴度到规定的范围内。我国已建水库大多采用底孔取水方式。由于库底水温低,致使下游灌区水稻减产,并造成下游农民、水库管蓬入员中患关节炎的较多。有库底水水色浑浊,具有难闻气味,也影响了水稻、鱼类的生长和群众生活用水。被群众称之为“冷害”。冷害对农业的影响,业已引起国内外普遍重视。均试图寻求解决的途径.采取表层取水的工程措施,即为解决途径之一。由于太册的热源作用,水库表层水温高于库底水温。在兼顾发电要求的条件下,取表层水泄往下游可以提高灌溉水温。此种工程措施结构简单,运行操作方便,土建工程量不大,而对下游灌区的水稻增产有明显效益,预计可使受冷害危害的水稻增产10~20呱,这一措施既可用于新建工程,也可用于改造工程。 我院在江西云山水库加固改建工程中,采用浮式平面钢闸门,通过门顶过流以实现表层取水。作为推广技术项目的试点工程,现将设计情况介绍于后.坝高约18米;正常蓄水位为48 .92米,可灌溉农田4 .1万余亩。坝下采用钢筋混凝土输水涵管,其内径为1.5米建国以来，我国修建了大量水库工程，在抗御洪旱灾害和促进农业增产中发挥了巨大作用。但是，我国绝大多数水库是采用深孔放水建筑物，取水库深层低温水进行灌溉，影响灌区农作物的生长，尤其是对水稻的生长和产量影响较大。本文就水库深孔取水设施存在问题和目前国内外水库表层取水建筑物研究概况作一简单介绍，以供没计和改进水库取水建筑物时参考。一水库深孔放水设施存在的问题1、水库深孔放水设施泄放水库的深层水，其温度比水库表层水温低得多。例如19so年早稻生长季节，湖北梅川水库(中塑水库，正常水深14米)观测了水库表层水温和深孔闸门出口处的水温情况(见表1 /J裹1梅川水库水温观测记录注:表中所列数据为日平均水温值观测日期(日/月)水库表面水温(℃)ZJ必529/6 i 30/632_6nn 工Q曰n乙一:月咬n补ZQ‘深孔闸门出口处水温(℃)30,123.6温差(℃)6}从表中可以看出，深孔放水闸出口处的水温与水库表层水温相差较多X近,江西省水科所在南昌召开了水库表层取水技术经验交流会,参加会议的有水电部情报所、武汉水利电力学院、中国农民报编辑部、广西、四川、吉林、贵州及江西省有关单位份代表73人。江西省水科所介绍了水库表层取水灌溉的重要意义及观测研究成果,并在大同源和抱桐两座水库试建了新型浮子式表层取水建筑物。广西、吉林、四川、贵州等省代表介绍交流了已经建成或拟建的各种形式的表层取水结构,到会代表一致认为,十二大提出工农业总产值翻两番的任务,对水利工作者提出了更高要求。水利工程不仅要为发展农业提供足够的水量,而且还要考虑有良好的水质。灌溉水温是水质中的一个重要指标渔洞水库工程概况渔洞水库位于金沙江流域的二X支流居乐河上,距离云南省昭通市昭阳区23 km,是一座以农业灌溉为主,综合利用的大(2)型水利工程,水库总库容3.64亿m3,坝高84 m,坝型为细骨料混凝土重力坝,水库设计正常高水位1985.00 m,设计洪水水位1985.14 m,校核洪水位1985.84 m,坝顶高程为1988.00 m。南北干渠放水洞进口均设置相同形式和性能的表层取水装置,其后为压力输水洞,输水洞进口设一扇平面检修门,出口均设置一扇弧形工作门,用以调节流量。南干渠进口底板高程1948.00 m,设计流量10.50 m3/s,干渠总长38.85 km。北干渠进口底板高程1951.00 m,设计流量13.50 m3/s,干渠总长44.30 km。灌区包括昭阳、鲁甸、洒渔几个坝子,灌溉面积21.5万hm2。2表层取水设计缘由昭鲁坝子是云南省X的干旱坝子之一,共有耕地面积3.13万hm2。由于缺水,平均每年调入粮食表层取水必要性根据水库成层特性，水库分为成层型、中间型、混合型三种。大中型水库多为成层型水库，即水库内水的温度、浊度分层分布。水稻是喜温作物，根据江西大同源水库试验得出，用表层温水灌溉较深层冷水灌溉可使水稻增产３０％。浮游生物是鱼类的天然食料，浮游生物大都生活在水库表层，利用含浮游生物少的中层、底层水发电、会使得下游几十公里河道内渔业减产。从上可看出对水库水的利用，不是单单满足数量要求就行，还必须满足质量要求，也就是说人们应科学地利用水库中的水，对水库进行生态调度。为了从水库中取得表层水，近些年来人们相应建成了一些表层取水设施。２表层取水设施类型表层取水设施主要有以下几种型式。（１）多孔式：（见图１．ａ）在取水范围内设置标高不同的多个孔口，每个孔口分别由闸门控制开关。其缺点是不能连续地取得表层水。（２）铰接式：（见图１．ｂ）由浮于水面的浮子和铰连接管臂组成，水从水面流入管臂，浮子随水库水位升降，可连续地取得表层水。但取水量不大.现在人们已开始认识水质的间题了。过去水库主要放水设备是坝下的涵管,取水库的底层水,供给工农业和生活用水。由于水温低,水质差,给农业生产和人们生活造成了损失,人们便研究取表层温水,提高农作物产量,尤其是水稻的产量。 温水灌田可提高产量,水库表层水温度高,吉林地区各县早有认识,50年代曾在一些小水库塘坝的输水洞进水口处设卧管或简易分层设闸孔的竖井,60年代曾建筑硷分层设进水孔的进水塔,70年代把这种塔的结构改为六面体式分层设对开闸孔的分层取水塔,80年代研制成浮子式进水塔。 一、小水库塘坝的木制进水塔 由于水库设底孔涵洞放水,影响了水稻产量,人们想出了用表层温水灌田的方法。图1为舒兰镇镇郊乡双龙水库的取表层水结构,这种结构可在不同水位时取表层水。 它有结构简单、投资少的X点。但经不起冰冻的破坏,这个水库进水塔只用了两年,水稻单产达50O0kg/lla,被破坏后改为底水灌田单县孟庙节制闸位于朱集镇孟庙行政村北的太行堤河上,控制流域面积467km2。该闸设计6『孔,平面钢闸门,闸门尺寸6x4m,开敞式,浆砌细料石闸墩,上游为浆砌石混凝土防渗铺盖,下游为钢筋混凝土消力池和浆砌石海漫,两岸为浆砌粗料石护坡,设计预算394·63万元。主要作用是拦蓄闻谭送水干线引黄河水和地表径流,设计拦蓄水量1750万m3,扩大灌溉面积6333.33hm2,改善灌溉面积 1.27万hmZ,并连接朱集和马楼乡的交通,效益显著。 本工程于2001年4月开工,2001年9月10日顺利完成。量管理体系,使施工质量始终处于严格控制之下。项目监理部研究制定了《单县太行堤河孟庙节制闸监理细则》、《灌注桩基质量要求及检查办法》、《砌石技术要求》、《预制构件及机电设备检查办法》,详细规定了质量标准、检查程序和监理工程师的职责,把管理重点放在现场施工质量的管理上。 基础灌注桩是确保闸室安全、稳定的关键分部工程;监理人员从一开始就不分昼夜跟班作对钢闸门的计算，现行的钢闸门设计规范中有两种方法：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，这使计算结果在许多地方比实测值大20～40％，而在一些关键部位又有可能偏小；特别对于深孔弧门而言，深孔弧门是一种具有很强空间效应的结构，从而使得一些深孔闸门控制部位的空间计算结果大于平面结果，危及整个结构的安全。因此，有必要深入分析闸门特别是深孔弧门这种特殊结构的受力特点，弄清楚每一构件的受力特点及薄弱环节，改进计算方法，充分利用弧门空间体系的整体工作特点，用少量的材料来提高闸门的整体安全度。本文针对工程中的深孔闸门的平面设计理论所涉及的问题进行了研究、探讨，结合河海大学和昆明勘测设计研究院的合作项目——小湾水电站中、底孔闸门三维有限元分析研究的成果进行了分析，为昆勘院合理评价小湾中、底孔闸门的安全性能提供了参考依据。针对小湾中孔工作弧门这一工程实例，运用现行的平面体系算法进行了计算，并运用双向平面主框架结构算?闸门是水工建筑物的重要组成部分，其运行情况关系到整个枢纽建筑物的安全。在对闸门进行设计时，如何才能做到既能保证闸门的正常运行又能尽可能地降低成本是设计人员关心并一直研究的问题。现行的弧形闸门的设计一般都采用规范中的平面体系计算方法，这种方法的计算结果在许多地方X过实测值的20～40％，而在一些关键部位又有可能偏小，因此这种方法有一定的局限性。目前在数值分析中被广泛采用的有限单元法是一种高效、且能较真实地反映整体结构各构件协调作用的方法，但用有限单元法对弧形闸门进行结构分析时，其空间薄板模型的结构非常复杂，建模及计算时间都比较长，在工程设计中运用不便。因此有必要深入分析研究弧形闸门的传力路径、结构特点及各主要构件间的变形协调条件，建立简单易行的弧形闸门框架模型，使其既能充分利用弧门空间体系的整体工作特点，又大大地减小建模的工作量。面板是弧形闸门的重要组成部分，规范中对于面板弯曲应力的计算与校核，是在假定面板区格按照四边固支的支承方弧门的支臂扭转角甲、水平偏斜角a、上下两支臂夹角Ze、支铰(又叫铰链)偏斜角a，是组成斜支臂弧门的4个重要角度。其相互关联，共同确定了弧门支臂的结构尺寸和形状。在弧门设计规范和设计手册中，斜支臂弧门支臂扭转角甲、水平偏斜角a、上、下支臂夹角203个角度关系已经归纳为tg甲=tgo·sina川(eoso七sina今(l)。在弧门的设计图纸中，经常将弧门支臂水平偏斜角a与支铰偏斜角吕混为一谈。针对这一问题，现将对两个角度之间的关系进行解析，总结出相互之间的函数公式。角则是两支腿的中分线与弧门中心剖面的夹角，即乙CDC.=6。严格地讲，支铰与支臂是一个整体部分。因为支铰前端面和支臂后端板垂直连接，其后端孔又和支铰轴水平安装配合一体，所以支铰的中心线就是DC·线的后半小段，其偏斜角既是右角。也可以这样理解:支铰的中心线即是支臂中分线的延长线。图3 2.支臂的偏斜角a和支铰的弧形钢闸门在水利及水电工程中应用非常广泛。在其结构设计计算中多采用结构力学方法，其主要部件采用杆件、刚架、梁等平面系统及板壳模型进行计算，这种方法存在的主要问题是不能全面正确地反映钢闸门空间受力的实际情况。为了准确反映钢闸门空间受力情况，采用空间有限元法计算不失为一种X的方法。但有限元计算涉及到板(壳)、刚架、梁、柱等多种空间结构形态以及复杂的单元选择、网格剖分和连接方式等问题，在实践中遇到很多困难。因此，对弧形钢闸门进行空间有限元法计算分析的建模研究，探讨钢闸门各部件单元形态的选择及连接方法显得十分重要。本文探索和研究了用空间有限元方法计算弧形钢闸门结构的建模方法，讨论了钢闸门各部件单元形态的选择及连接处理的具体措施；探讨了人型弧形钢闸门合理的结构布置原则及结构力学计算模型，为弧形闸门的设计开辟了新的途径； 以喜河水电站弧形钢闸门为例，利用大型有限元软件ADINA建立模型，计算分析了弧形闸门各主要构件的应力分布规律和位移分支臂卧倒式钢闸门的工作原理在水利水电工程中,平面钢闸门是应用X广泛的挡水型式之一,因其有结构简单,制造、安装、维修方便,有互换性等X点,在20世纪50年代以来的工程中应用量巨大。钢闸门根据门叶结构的运移方式分为:直升式、横拉式、卧倒式和浮沉式等形式;闸门启闭型式主要有卷扬式和液压式等。随着工程技术的不断发展,近几年有一种新型的结构形式正在创新应用,即配套集成式液压启闭机的支臂卧倒式钢闸门,其工作原理是钢闸门在启闭过程中,门叶完全由门后的支臂桁架结构支撑,绕支铰转动,桁架结构有集成式启闭机推动。集成式启闭机是一种机、电、液一体的新型启闭机构,它以液压缸为主体,油泵、电动机、油箱、滤油器、液压控制阀组合装在同一轴线的钢筒内,以电机为动力源,电机带动双向油泵输出压力油,通过油路集成块等元件驱动活塞杆来控制闸门的开关,只需接通电机的控制电源,即可使活塞杆往复运动而推动闸门。支臂卧倒式钢闸门配套集成式启闭机的主要X点是:(1)工程总体方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丰城市郭家口闸建于20世纪七、八十年代,由于当时技术经济条件的限制,工程设计标准较低,施工质量差,同时建成后运行管理制度不完善,工程正常维修养护经费无正常渠道投入,工程更新改造、除险加固费用投入不足,在运行过程中逐渐产生老化损坏,导致工程的安全性、适用性和耐久性下降,功能得不到正常发挥。在2011年7月突发的山洪灾害中因消力池淘空、闸室断裂损毁(右闸段8孔翻板闸门、7孔叠梁式钢筋砼闸门),该闸基本报废(仅剩下右闸段6孔翻板钢闸门及左闸段5孔叠梁式钢筋砼闸门)。工程自身存在的问题对防洪和农业灌溉等已构成威胁。为确保其运行安全,2008年12月21日,由江西省水利厅组织成立了丰城市郭家口水闸工程安全鉴定专家组,对该工程进行了全面安全鉴定,鉴定确认郭家口闸为四类闸,属病险水闸!需对该水闸进行加固设计,使水闸工程能够发挥其作用,保护人民生命财产的安全。1工程概况郭家口闸枢纽位于江西省丰城市孙渡街办垱溪村境内工程概况北村水闸枢纽工程于1994年8月开工,1995年6月完工,主要由水闸、船闸、交通桥等组成,工程兼顾防洪、挡潮、排灌、交通、航运等综合效益。根据《水利水电工程等X划分及洪水标准》(SL252-2000)[2]、《水闸设计规范》(SL265-2001)[3]的相关规定,北村水闸为III等中型水利水电工程,主要建筑物等X为3X,船闸航道等X为IVX。北村水闸共设有8孔闸门,单孔净宽10m,设计流量482m3/s,闸底板高程-3.50m,设计水头2.82m,8宗水工钢闸门均为平面钢闸门,铸铁滑块支承,使用方式主要是在静水中启闭,闸门宽为10.9m,高为5.2m,启闭机型号QPQ-2×16。图1佛山市北村水闸下游立视图图2佛山市北村水闸闸门结构图北村水闸下游立式图如图1所示,水闸闸门结构图纸如图2所示。工程概况水闸工程是国民经济和社会发展的重要基础设施,新中国成立以来,我国修建了大量水闸,据不完全统计,我国已建成各类小(1)型以上水闸四万余座。但我国的水闸大部分建于20世纪80年代以前,由于当时社会经济和技术条件的限制,同时,我国的水文记录历史也比较短,使这些水闸在建成后就存在着防洪标准和建设标准低、建设治理差等诸多问题。根据《全国大中型病险水闸除险加固专项规划》,全国共2721座大、中型水闸列入除险加固工程规划,其中大型水闸352座,中型2369座,病险水闸中大部分存在过流能力不足的问题。团结水闸位于广丰县东南部的沙田镇十六都村,坐落在丰溪河支流十五都港的下游,闸址控制流域面积为370km2,灌溉面积7.5万亩,水闸下泄流量2000m3/s,是一座蓄、引、提综合利用的大(2)型水闸工程。老团结坝1971年10月到1972年3月建造,是一座斜交河床布置的采用干砌石护面(内用砂卵石堆填)的堆石滚水坝,1998年该坝被洪水冲毁严专项规划的缘由1 1 全国水闸的基本情况本次规划调查统计得知 ,截止到 2 0 0 0年底 ,全国由各XX水行政部门管理的大中型水闸共376 4座。其中 :过闸流量达 10 0 0m3/s以上的大型水闸 4 86座 ;过闸流量达到 10 0m3/s ,小于10 0 0m3/s的中型水闸 32 78座。此外 ,据不完全统计 ,还有过闸流量为 10～ 10 0m3/s的小型水闸4 7万多座。这些水闸的修建 ,在防洪调度、排除沥涝、减少自然灾害造成的损失、保障沿河两岸人民群众的生命和财产安全方面 ,发挥了巨大的社会效益。1 2 全国病险水闸的基本情况从本次规划资料分析和实地调查得知 ,大约有近一半数量的大中型水闸存在各种各样的病险情况。大量的水闸修建在 2 0世纪 5 0～ 70年代兴修水利高潮和“文革”动乱时期。许多中小型水闸都是各地大搞群众运动建成的 ,大中型水闸也大都采取边勘测、边设计、边施工的方式建设 ,不少工程标准低.问题提出水库水闸对于整个水利工程的安全运行非常关键,但由于其所处的环境较为复杂,因而常常遭受到不同程度的破坏。一旦出现不利局面,对于周边人们生命财产安全将造成不可估量的灾难、损失。目前哈巴河关于水电项目的开发暂且处于起步阶段。所以,本文在这里结合着哈巴河各水库的实际情况,着重探讨别斯也尔水闸及其除险加固施工设计,通过借鉴其他相关工程的成功经验,提出一些建议。二、水闸除险加固工程简介别斯也尔水闸工程布置属于闸堰结合型,属于永久性水工建筑物,控制下游地区40多万亩农田耕地的灌溉。别斯也尔水闸工程施工规划分为四标段:一标段,对原有工程建筑进水闸、冲沙闸、溢流堰拆除重建;新建管理站房河道整治段,加强上下游之间的连接。二标段,对进水闸、冲沙闸设备采购与安装。三标段,在原有基础上添设基于水闸控制的自动化监控系统,以及水文监测与自动测报系统,强化对水险的预警,确保水闸能够安全稳定运行。四标段,为该水闸工程施工以及后期保修过程中提供监理咨询水闸基本情况1.1水闸数t广西地处祖国南班，位于北纬200 54‘至6023‘，东经104028，至112040，，北回归线横贯中部，东连广东，东北接湖南，西北靠贵州，西倚云南，南濒北部湾，与海南省隔海相望，·西南与越南毗邻，海陆兼备，地理位置X越，是祖国大西南出海的X便捷通道。广西河流众多，参照仲国水闸名称代码)(SL 262一2(XX))中流域划分方法，地表河分属三大流域、四大水系:属珠江流域的有西江以及粤、桂、琼沿海诸河两大水系，其流域面积约占广西土地总面积的%%;属长江流域的有洞庭湖水系，主要为湘江、资水(夫夷水)上游，占、广西土地总面积的3.5%;属广西、云南、西藏、新班诸国际河流的有元江一红河水系，经越南流人北部湾，占广西土地总面积的0.5%。新中国成立以来，为改变农业生产条件，提高人民生活水平，广西已建成水闸22n座(不含水库、电站附属水闸)，其中大型水闸31·座，中型水闸113座，小(l)型水闸247座。长期以来,灌渠建筑物上的闸门均采用带启闭机的木制平板闸门,还有部分斗农门是手提式的木板闸门,这些闸门在过去用水管理上起到了控制作用,但是从现在看这种闸门有使用年限短,止水效能差,水的浪费大,易于给违章用水的人提供方便,且启开设备容易丢失等弱点。 为了克服上述缺点,从外地引进一台框架式的钢板闸门,通过使用由于闸框闸板全部暴露在外,使用不久即被破坏,我们在此基础上进行多次改进逐步完善成全封闭的钢闸门,通过实用效果良好,现就制作安装使用情况作以下介绍。 一、闸门的结构和制作 封闭闸门系不同型号的角钢做框架,用2毫米的钢板做胸、背板,用4毫米的钢板做闸板,闸板后焊一根和直径3 5毫米螺杆相吻合的套管进行启闭。X计算钢闸门的重量是一项极复杂的工作,在初设阶段,又没有足够的时间和费用进行全面X地研究工作。因此以往设计闸门时都采用类比法来确定闸门的重量,其结果非常粗糙。笔者根据我国一些已建平面钢闸门的实际尺寸和文献口〕中的有关数据,对升卧式平面钢闸门、双扉闸门、舌瓣闸门和转动闸门的重量根据推导并给出估算公式,这些公式对估算闸门和埋设件的重量也有一定的实用价值,特介绍如下、 L估算公式的理论依据 当闸门所用的钢材被选定后,钢材的允许应力[。〕就成为定值,’则由M/w=仁二]可知弯矩M与截面系数W成正比,即弯矩大所需截面系数也大,随之闸门重量也增大;反之亦然,故有 G一了(M) 若沿门高方向按单位高度(H二lm)设计时,则弯矩M将随水头H;和门的宽度BZ而变化,则 M一六H,B‘) 而对整个闸门门高为H来说,其重量应为 G一了(耳,B之万) 说明闸门重量G与闸门参数( BZ开H,)之间有内在的相关关系,又根据表1中的实测数据的特点官汀言 露顶式平面钢闸门的主梁是闸门的主要受力构件。因此,不仅强度应该予以保证,而且腹板的局部稳定也必须予以保证所以在设计主梁时,除验算其强度满足要求外,还必须对其腹板的局部稳定进行验算,从而根据不同情况配置加劲肋。这是平面钢闸门设计中的一个重要间题,它直接影响着闸门的安全,必须予以重视。本文主要针对我国目前有关露顶式平面钢闸门的焊接组合主梁的腹板局部稳定及横向加劲肋的配置可能出现的几种情况进行了归纳和分析.并列举了两种不同情况的算例,来具体说明如何分析和计算以供参考。 一、露顶式平面钢闸门焊接组合主梁 该主梁从构造上讲,它是一般焊接组合梁的一种型式,但是根据露顶式平面钢闸门的构造和使用要求,它具有以下特l从: 1.为了减少闸门的门槽宽度和闸门重量,主梁多采用改变梁高的变截面型式。如图一1所示: d一主梁支承中心至闸墩侧面距离 2.为了保证钢闸门横向截面的刚度及均衡各主梁的受力状况而采用横向联结系一横隔板。横隔板将主梁的腹板分成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。混凝土标号为:C25F200二、主梁结构闸门是用来关闭、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目前,国内对于钢闸门结构的X化设计的研究还仅限于结构的单目标X化设计_1“J。它们都是以结构的重量为X小化目标函数来进行X化设计。从经济角度方面来考虑,这无疑是合理的。但是对于闸门结构的设计而言,其目标函数一般来说不止一个,如目标函数可取为重量X轻、安全性、使用性及耐久性高等。为此有必要研究钢闸门结构的多目标X化设计。结构的X化设计简单地说就是从许多设计方案中寻求满足一定条件的XX方案。主要解决的问题是:一是建立合适的数学模型;二是选择合适的X化算法求解。对于钢闸门整体多目标X化设计来说,其X化问题是十分复杂的,由于钢闸门主梁是闸门中X主要的受力构件,因此本文以平面钢闸门主梁为X化的对象,建立了其多目标的X化数学模型。在X化方法的选择上本文选择了遗传算法L5“’和X小偏差法"0相结合的方法。1 X小偏差法与浮点编码遗传算法1.1X小偏差法 在许多实际工程设计问题中,常常期望同时有几项设计指标都达到XX值,这就是多目标函数的XX化引言水工钢闸门长期处于水下或在干湿交替的环境下运行,极易腐蚀。钢闸门受到腐蚀后,不仅结构本身的承载能力下降,而且还会影响闸门的安全。因此,为保证钢闸门的安全运行,必须定期对钢闸门进行X地X处理。1钢闸门的腐蚀环境及影响腐蚀的因素1.1钢闸门的腐蚀环境水利水电工程中的钢闸门,有的长期浸于各种水质中;有的由于水位变化或闸门启闭常处于干湿交替的环境石水利水电l程中.平面钢闸门因其结构简单、制造、安装、维修方便、有互换性等X点,得到广泛应用。平面闸门支承的主要功能是将闸门荷载可靠传递给门槽,并且在闸门启闭过程中,保持闸门支承与门槽的摩擦阻力尽可能小。闸门水封的功能要求介于动密封和静密封之间,并以静密封为主。平面闸门的支承与水封,直接关系到闸门运行的安全性和经济性,是目前提高平面闸门应用水平的主要制约因素。 近年来,闸门孔「l尺寸和水头几乎在同步增大,尤其是大型工程,这一趋势更加明显。平面闸门满足这一需求的薄弱环节集中在闸门的支承与水封。因此,提高闸门支承能力和水封适用水头,已成为呱待解决的重大技术问题。1支承 平面钢闸门按其支承型式可分为:滑动式闸门、定轮式闸门、链轮闸门。一般滑动式闸门用于水头比较低的工作门、检修门;定轮式闸门应用于水头比较高的闸门;链轮式闸门只用于水头特别高的闸门。但是,在含沙量比较大的河流L,一般还是采用滚动支承的定轮闸门,这是因为链轮闸门容易出现卡阻工程概况及闸门的设置缅甸邦朗水电站位于缅甸曼德勒省锡唐河上游支流邦朗河,电站装机四台共280MW,是缅甸在建的X大水电站。电站共设两条导流洞,其断面均为9.5m×14.0m,长约900m。当水库开始蓄水时,2号导流洞永久封堵,而1号导流洞改建为放空底孔,在离1号导流洞出口约400m的地方设中墩将隧洞分为二孔,共设工作闸门、事故检修闸门各二扇,底坎高程82.50m、平台高程92.00m,两孔门槽中心距为2000mm,闸门由布置在平台的液压启闭机操作。本闸门的设置主要用途为:水库初期蓄水期间,河水通过底孔旁通以及将来大坝上游部分和进水口设施需要检查和维修时放空之用。2 闸门主要技术参数闸门招标设计由挪威NORCONSULTA S 公司完成,标书中明确规定闸门形式为平面滑动门,并对闸门运行提出了较为苛刻的条件,我国只能按标书规定进行设计、制造。设计时底孔工作闸门、事故检修闸门的设计挡水位按X高水位199.5m考虑。闸门振动是一种特殊的水力学问题,涉及水流条件、闸门结构及其相互作用,属流体诱发振动(Flow-InducedVibrations).流体诱发振动是一种极其复杂的流体与结构相互作用的现象.水流与结构是相互作用的两个系统,水流动力使结构变形,而结构变形又改变流场,使水流动力发生变化,它们间的这种相互作用是动态的、耦联的,这就是闸门振动过程中的流固耦合问题,流固耦联作用给研究闸门振动带来极大困难.流固耦联作用可用单自由度系统来表征,即(M+Mw)y+(C+Cw)y+(K+Kw)y=F(1)式(1)中:M—结构的质量,Mw—水的附加质量;C—结构的阻尼,Cw—水的附加阻尼;K—结构的刚度,Kw—水的附加刚度;y—结构加速度,y—结构速度,y—结构位移;F—水动力荷载.实际上,闸门为多自由度体系,M、C和K则分别视为质量矩阵,阻尼矩阵和刚度矩阵,Mw,Cw和Kw分别视为附加质量矩阵、附加阻尼矩阵和附加刚度矩阵在拦河坝上采用升卧式平面闸门,是我地区X次应用的一种新门型,经过在岑溪县波扩水电工程大坝上运行两年的检验,闸门启闭灵活,效果良好。这种门型在启门时X先直升一段,然后边上升边向下游转动,至闸门全开时成为水平状态,平卧于闸墩顶部。它与直升式平面闸门相比.既能降低启闭台的高度、便于施工、投资省,又能提高水工建筑物的杭震能力;与弧形闸门比较,亦具有闸墩短,结构简单,建筑物工程量小等X点。故在坝前校核洪水位较高的闸坝工程上采用这种门型,在技术上是可行的,经济上也是合理的。现予简介供参考.一、工程概况波扩水电站位于黄华河的中下游,枢纽工程以括拦润坝,发电厂房、船闸。挂河坝高‘一8米,上游控制流域面积2,010平公方里多年平均流量75 .8。秒立米,电站设i一卜装机容量为2 xZ,500千瓦。大坝属四等礴X建筑物,遇按50年一洪水设计,坝前水位为67 .3米;300年4遇洪水校核,坝前水位为,70.51米,拦河项型为浆砌石混凝土包皮支墩垂直升降闸门运行中存在的问题笔者曾X地把预埋件改为预留孔紧固件,但闸槽内轨道的锈蚀损坏和更新一直没有得到解决。 在中小型闸门的启闭运行中,种种原因引起的滚轮不转动是比较多见的。·这样一来,滚动摩擦变成了滑动摩擦,摩擦力增大很多,有的导致启闭失灵,设备损坏,对建筑物的经济效益影响很大。分析滚动摩擦失败的原因主要有以下几点:①轴的工作面没有镀铬(硬铬)或烧焊不锈钢的防锈处理不当,轴生锈胀大致使滚轮不能转动。②滚轮处理不当,有的滚轮不设置轴套或用铸铁和钢材做轴套,滚轮(或轴套)和轴锈为一体,导致滚轮不能转动。③轴套选材不当,铜合金轴套不用精铜(99 .9%以上)而用杂铜,致使轴套在受压时成块状剥落而卡阻。胶木或尼龙轴套因不及时更新致使材料老化或开裂,也有可能卡住滚轮而不能转动。④电离化学腐蚀的影响。钢轴质地不纯含有杂质,铜合金轴套本身就是由不同的金属组成,铜合金轴套与钢轴的接触面等,都会产生电离化学腐蚀,在有化工污染的水质中更为.概述南四湖是沂沭泗河流域的一个组成部分。湖东堤位于南四湖东侧,北起石佛老运河东堤,南到微山县郗山,途经济宁市的任城区、微山县和枣庄市的滕州市。沂沭泗河洪水东调南下续建工程南四湖湖东堤工程建设的主要任务是修建湖东大堤,加固入湖支流回水段堤防,兴建滨湖封闭区内的排灌工程。从湖东地区工农业生产特别是能源基地建设和发展煤炭生产出发,从东调南下水利工程全面生效出发,迫切需要修建湖东堤工程,以保护该地区工农业生产和人民生命财产安全,保证湖东滨湖地区经济和社会的稳步发展。2工程规划根据工程规划,在入湖支流及沟口与大堤相交处新建14座水闸工程,其中滕州市5座,分别为辛安河闸、岗头河闸、西盖村引河闸、中心河闸、徐楼河闸;微山县9座,分别为班村引河闸、小荆河闸、汁泥河闸、段庄引河闸、夏镇航道闸、蒋庄河闸、老运河分洪道闸、塘子引河闸、下刘庄闸。各水闸都具有防洪、排涝、引水的功能。大都还兼有通航作用。结合工程规划,经实地调查,上述水道通过的船只类型多工程概况南四湖湖东堤工程位于南四湖东侧,北起济宁市石佛村老运河东堤,南至韩庄镇老运河北堤,全长约124km。湖东堤工程中有大小支流30多条河道穿湖东大堤入南四湖没有进行封闭。为了防止南四湖洪水回灌,在较大支流的回水段进行堤防加固,在较小支流且具有通航要求的河口处建水闸进行河口封闭治理,共建水闸13座,分布在微山和滕州所辖两地,闸址均布置于大堤与河道的交汇处。水闸设计防洪标准根据所处的堤防位置分别采用50年一遇洪水和1957年典型洪水(相当于90年一遇洪水)设防。水闸工程建筑物X别为2X。二、工程地质湖东堤工程区地层以X四系松散堆积物为主,分布范围广,主要为冲积形成的浅棕色粘土、湖沼积形成的黑粘土以及冲积洪积形成的壤土夹姜石,局部夹砂薄层;粘土夹姜石、壤土、粘土,局部夹砾质粗砂、中粗砂层等。水闸闸底板底高程介于26.79～29.00m(1985年X高程基准),所处地层主要为③-1层粘土引言南四湖位于山东省济宁市南部,由南阳、昭阳、X山、微山四湖连接而成,是我国北方X大的淡水湖,是集防洪、除涝、供水、水产、航运、旅游等综合利用的多功能湖泊。南四湖南北长124公里,东西宽5～25公里,周边长311公里,湖面面积1266平方公里,承泄苏鲁豫皖四省三十四县(市、区)31700平方公里的来水。二X坝修建后,形成上、下X湖,上X湖蓄水面积602平方公里,下X湖蓄水面积664平方公里。南四湖为浅水型湖泊,湖盆浅平,北高南低,比降平缓,湖内障碍物较多,行洪缓慢。在行政区划上隶属济宁市市微山县管辖,周边与任城区、鱼台县和滕州市、薛城区以及徐州市接壤。直接入湖河流53条,其中湖东28条,湖西25条。湖东地区为低山丘陵,河道来水源短流急,峰高量小;湖西地区为黄泛平原,河道来水峰低量大。湖东、湖西来水经南四湖调蓄后分别经韩庄运河和不牢河排入江苏中运河,并经骆马湖、新沂河入海。1工程情况湖东堤北起济宁市任城区石佛村老运河东堤建立了水工钢闸门三维参数化数字模型,通过人机交互输入钢闸门设计基本参数,即可实现对钢闸门的参数化建模、重心计算、工程量统计以及三维图纸绘制,大大提高了工作效率和设计精度。1.1软件简介随着科学技术的不断发展和人们对效率及效果的不断追求,三维设计在水利工程中逐渐成熟并发展起来,三维设计也从真正意义上做到了“所建即所想”。三维设计构建的三维模型是设计产品的X映射,可方便地生成多个相互链接的多角度视图;可以提取计算模型,进行相关计算;也可以进行设备仿真运行;还可以提供X的工程量经过几代人的努力,水工钢闸门设计有了很大进步,闸门计算和设计效率大幅提高,设计闸门的种类不断丰富。但迄今为止没有X的闸门计算软件,只能采用传统的Excel电子表格及一些非X软件辅助完成闸门计算,虽然现在大都采用电子计算稿,但完成一份完整的闸门计算书,少则一周,多则数周,尤其是当设计方案变化后,又要重新计算一遍,费时费力,而且极易出错。在闸门制图方面,钢闸门的设计属于产品设计,工程图的绘制工作量非常大,项目工期紧张的时候,容易导致工程图出现错误。借助于Auto CAD软件,已经实现了无纸化设计,相比手工绘图能大大提高设计效率,但不够完善,同样存在与闸门计算类似的问题,在原始设计资料变动的情况下,设计完成的图纸需要重新手工调整,修改闸门图纸的工作量很大,而且极易出错。在计算机辅助设计(CAD)技术不断发展的今天,三维CAD技术在各行业得到了广泛应用,而在水利水电行业,目前还只是开始阶段。随着各大设计院对三维设计的逐步重视,三维深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言使闸门横向弯曲凸向上游,对面板布在上游面,或主梁结构受挠度控制的平面钢闸门的承载能力有所改善。例如:某工程进水口事故闸门,面板迎水面积2.6×105cm2,4根大梁组成,组合梁惯性矩I=2.3×105cm4,闸门在水压作用下,每产生1mm挠度所需压力F=1.055×105kg(由公式f=5L3F 384EI得出),平均压强(不考虑次梁受力)P=0.4kg cm2,相当4m水头压力,若闸门制造向上游凸起B 1500=5200 1500=3.5mm(横向直线度f1规范要求值)时,P=0.4×3.5=1.4kg cm2,相当于14m水头压力,而该闸门设计水头35.35m,仅挠度与水头关系而言,3.5mm的挠度相当于40%的设计水头作用。另外,在《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范DL T5018-94》(后简称规范)中,平面闸门制造规范注明,“门叶横向直线度通过各横梁中心线测量,门叶整体弯曲应力求凸向迎水面;如出现凸向背水土地是人类赖以生存的环境和资源。随着人口不断增加、资源短缺及环境恶化，土地与人口的矛盾更为突出。如何解决人口、环境、资源与发展的关系，探讨有限的土地资源能否生产足够的食物养活预期人口，这是世人普遍关注的重大课题。土地人口承载量是涉及资源、环境、人口、社会及发展等各个方面的研究，有许多方法和模型。本文以营口土地人口承载能力研究为例，试图探讨一个简单易行的研究方法。1 土地人口承载能力研究方法土地人口承载能力的大小主要受土地生产潜力、投入水平、营养水平和人口数量的影响。而其中每一因素的预测都有许多方法和模型。这几个主要因子的核心是土地生产潜力。目前，土地生产潜力估算方法很多，如光合生产潜力和光温生产潜力的研究；以土壤为对象进行的生产潜力的研究；以土地资源类型为基础的土地生产潜力的研究。笔者认为，土地资源类型包括人类活动对土地的影响在内所形成的综合体，其揭示的性质比气候水热条件和土壤类型更为全面，更为综合，更接近实际。且以土地资源类型弧形钢闸门因其启闭力小、闸门过流特性良好等X点,故被广泛应用于各类溢洪道和泄洪洞中[1]61-107。复核闸门结构安全时须进行结构静力学验算。动水脉动压力经常引起闸门振动,研究闸门振动问题的方法有两种,其一是基于有限元法的模态分析。有限元分析可作为闸门原型动态检测或模型动态试验的补充和验证。麻媛[2]、黄勇等[3]采用有限元法,分别通过闸门各构件X大等效应力值的分布、钢闸门的自振频率值及振型图,分析了水闸地基体系抗震和排水孔对弧形闸门工作性态的影响;兰文改等[4]基于ANSYS有限元法,采用直接耦合方式对钢闸门进行了自振分析。采用有限元法对弧形闸门进行分析研究或复核计算时,通常将钢闸门视为一个空间薄壁结构,梁系结构采用壳单元进行模拟,支撑杆采用梁单元或杆单元进行模拟。目前大部分研究人员在有限元计算时,为方便建模,大多将面板与主次梁前翼缘相连处作为一个整板进行模拟。但是,此种建模方式与实际结构存在一定的差别,较为合理的处理方式是利在新课标中明确指出,数学做为一门普遍适用的一门科学,对于人们收集、整理和描述材料等都有一定的价值。在新课标中提出,让学生在亲身经历实际问题,并且将实际问题抽象为数学模型,从而进行理解与分析。进而使学生在理解数学问题的同时,在思维能力、情感态度等方面得以进步和发展。数学模型可以简化生活中复杂的问题,并且进行很好的描述。由此可见,建立数学模型已经成为数学教学的一种模式。所以,建立数学模型已经引起了学生以及教师的高度重视。在众多的教材中都涉及到这个方面的内容,那么建模与生活化具体有哪些联系呢,我们就从下面几个方面进行研究。1 建模的作用由于现实生活中出现一些数字问题,在此基础上,产生了数学这个学科。古代数学也是起源于生活。因此我们可以认为,数学是在实际需求中所产生的。同时再刷学科中,数学也被称为应用型科学,也就是一门用来解决实际问题的学科。其实其他许多学科的问题的解决都是通过数学知识的,这不仅是利用数学计算来解决问题,而是其他学科把问.裂缝情况 北托水电站位f吉林省抚松县松江河卜游.控制面积1 936km“;厂房距县城Zknl.装机容量4 x3 2()o kw;犷一‘区处于高寒山区,历年实测X低气温产3了.了C朵高气湃为34 .9 OC.多年平均气温4.2全C {从l电站于仁河勺i是浆砌7f;双力坝,灿!顶长度,()m,X大坝高Zlm.溢流坝段长128m,设9孔12 x 5.sm的弧形闸门 198(〕年大坝开始蓄水发电,至1987年已运行8年,1987年冬季发现9孔弧形闸门中,有6孔闸门发生了不同程度的竖向裂缝。通过测量.X长的裂缝29 .scm,X知的也有4一5 cm,闸门的顶梁也随若闸门板的开裂而裂缝裂缝的闸门中,5号闸门裂缝X严重.顶梁裂缝已经错位.月.裂缝锈蚀已久,不是1987年才开裂的_l号闸门开始是顺焊缝开裂,可经过一段竖向开裂后又向右下角弯裂,6一号闸门是1987年春节以后出现的两条竖向裂缝 一二、裂缝原因 抚松县城;佰寒山区,水库表面冬季冰工程概况南水北调中线一期工程的穿渠建筑物金水河渠道倒虹吸设计为2联4孔结构,进口检修闸及出口节制闸各由两套检修叠梁门组成。其中进口检修叠梁门由4节门叶组成,出口检修叠梁门由5节门叶组成。2.门槽埋件安装2.1安装技术要求门槽埋件的安装公差或极限偏差,应按照设计图纸标明的技术要求及参照《水利水电工程钢闸门制造、安装及验收规范》(GB/T14173-2008)标准执行。详见表1。表1平面闸门埋件安装的公差或极限偏差表单位:mm2.2准备工作X一,熟悉施工设计图纸及有关标准、规范及技术文件。X二,依据施工图纸及供货清单检查门槽埋件(底槛、主轨、反轨)的工厂制造件是否齐全,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,也方便清污在过去的小型平面钢闸门埋件的设计中,注重从闸门设计考虑,沿用常规设计理论,而忽视在埋件实际施工安装过程中的一些具体的问题。X先,常规设计的平面闸门埋件是六大块散件,通常用二期混凝土浇筑安装完成,对二期混凝土的预留尺寸要求较大,一般是400mm~600mm。然而在小型平面闸门工程施工中,由于工程规模的限制,特别是主轨和反轨部份,400mm~600mm二期混凝土预留量其实很难保证,导致埋件安装时二期混凝土浇捣施工不便,造成混凝土浇筑不密实、“打暴”等现象。其结果降低了图1一体化设计方案示意埋件与混凝土的连接强度,使闸门整体工程质量下降;严重时甚至返工,影响后续工程和工期。其次,增加了设计工作量,设计上除了根据门叶结构、门槽宽深比要求来考虑门槽宽度和深度外,经常还需要考虑在埋固安装混凝土浇筑时所用的钢模尺寸和模数。X三,由于小型平面闸门埋件的单个构件属于轻型细长型构件,在运输、吊装、混凝土浇筑安装过程中容易变形,致使精度不易达到设计要水工钢闸门由于长期在潮湿、水中以及时干时湿的恶劣环境条件下工作,所以其锈蚀速度和损坏情况是很严重的,水质情况越不好,锈蚀速度也越快。 在20世纪60一80年代末投人运行的钢闸门,一般采用涂油漆防护,由于以前的钢闸门设计规范对涂装前的除锈工作没有严格的等X标准规定,除锈标准较低,致使涂的油漆附着力很差,防护效果不好,在运行中时间不长就脱落,使金属直接暴露在外面,加快了氧化锈蚀速度。尽管设计上也规定根据实际情况2一3年涂刷一次防腐漆,但有的管理单位很少按规定执行;有的因所处环境条件的限制,维修不便,如深孔弧形闸门,投人运行后,几十年从未涂漆防护过,也没有进行过锈蚀检测,锈蚀情况也不清楚。根据有关资料对国内一些钢闸门锈蚀情况的检测统计,运行几十年未进行过涂漆防腐的钢闸门,其锈蚀速度一般在。.叭~。.13mm/年,锈蚀的严重程度及锈蚀速度与闸门所处的环境条件有关。下面就来分析闸门结构应力因锈蚀原因而变化及工作年限的公式推导。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弧形闸门作为水工建筑物中的工作闸门,对于水工建筑物的结构安全起到重要的作用。弧形闸门的设计,要做到安全可靠、技术X、经济合理。按照现行的弧形闸门设计规范设计闸门时,由于对弧形闸门空间整体结构的忽略,在设计时整体设计过于保守,材料性能未能充分发挥。X化设计是一种新的设计方法,它是将XX化原理和计算机技术相结合,从大量设计方案中找出X合适的设计方案。本文利用X化设计的方法,对弧形闸门进行结构X化,寻找X佳设计方案,以提高设计的效率和质量。本文以弧形闸门结构为研究对象,在深入学习研究标准遗传算法及其结构X化的原理的基础上,将改进遗传算法、有限元理论、参数化建模技术、编程语言、有限元软件S二次开发技术相结合,利用建立弧形闸门结构X化系统,该系统可以实现自动调用进行弧形闸门参数化建模,并对弧形闸门进行结构截面X化和结构尺寸X化。具体方法为X先使用语言构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》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,,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焊接残余应力是水工钢闸门等结构件中由焊接引起不均匀的温度分布,残余应力的存在会影响闸门的尺寸稳定和材料的机械性能,以往消除焊接残余应力的方法主要有热处理时效和自然时效,对于小型的零部件也常常使用锤击法。热处理的方法由于受回火炉尺寸和成本的限制,不适合钢闸门这样的大型构件;自然时效虽然简单、经济,但周期太长,少则几个月多则几年。锤击法也只适于小型零部件焊接过程中的消应力处理。本文以辽宁松树水库平面钢闸门的振动时效处理为例,介绍振动时效处理的原理及工艺参数的选择。1振动时效的原理振动时效是在激振设备周期性激振力的作用,在某一频率下使金属工件共振,使其内部残余应力叠加,达到一定数值后,在应力X集中处,会X过金属的屈服极限而产生微小的塑性变形,从而使构件内残余应力降低和重新分布,处于平衡状态,提高材料的强度。振动时效从微观上分析也就是在交变应力作用下,金属材料内部晶体位错发生滑移,使此处的应力变小或发生塑性变形,达到降低应力深孔钢闸门主梁横力穹曲正应力与挠度计算王正中，沙际德（西北农业大学水利学院）提要本文从梁横力弯曲的挠曲线微分方程入手，详细地分析了横力弯曲时正应力与挠度的计算方法，并结合工程实践，给出了工字形、箱形截面的薄壁短梁相应的简明且实用的计算公式，讨论了剪力的影响程度．关键词为深孔闸门，工字形钢梁，短梁，横力弯曲，正应力，挠度一、问题提出随着水电事业的迅速发展，高压钢闸门应用亦极为普遍，其主梁的跨高比ｌ／ｈ介于３－－８之间，一般采用组合工字形或箱形薄壁截面，属于均布荷载作用下横力弯曲的短梁．然而对于这类薄壁截面的短梁目前仍沿用细长梁纯弯曲理论计算弯曲正应力与挠度’‘’，忽视了剪力对弯曲正应力与挠度的影响．本文从梁挠曲线微分方程人手，推导了深孔钢闸门工字形（或箱形）截面主梁在横向均布荷载作用下弯曲正应力与挠度计算公式．二、横力弯曲梁挠曲微分方程钢闸门短主梁在均布荷载作用下，除受弯矩作用横截面绕中性轴转动外，还因剪应力沿横截面高度非均布而发深孔钢闸门主梁横力穹曲正应力与挠度计算王正中，沙际德（西北农业大学水利学院）提要本文从梁横力弯曲的挠曲线微分方程入手，详细地分析了横力弯曲时正应力与挠度的计算方法，并结合工程实践，给出了工字形、箱形截面的薄壁短梁相应的简明且实用的计算公式，讨论了剪力的影响程度．关键词为深孔闸门，工字形钢梁，短梁，横力弯曲，正应力，挠度一、问题提出随着水电事业的迅速发展，高压钢闸门应用亦极为普遍，其主梁的跨高比ｌ／ｈ介于３－－８之间，一般采用组合工字形或箱形薄壁截面，属于均布荷载作用下横力弯曲的短梁．然而对于这类薄壁截面的短梁目前仍沿用细长梁纯弯曲理论计算弯曲正应力与挠度’‘’，忽视了剪力对弯曲正应力与挠度的影响．本文从梁挠曲线微分方程人手，推导了深孔钢闸门工字形（或箱形）截面主梁在横向均布荷载作用下弯曲正应力与挠度计算公式．二、横力弯曲梁挠曲微分方程钢闸门短主梁在均布荷载作用下，除受弯矩作用横截面绕中性轴转动外，还因剪应力沿横截面高度非均布而发引言我国水利水电工程建设已经达到国际X水平。随着我国水电在建资源存量的不断减小[1],国际化已成基本趋势,但与国际接轨的前提是设计规范与国际无缝对接。美国在1950颁布了X早版本的闸门设计规范,而我国在1964年才实施钢闸门设计规范。综合对比分析可以看出,我国现行的《水利水电工程钢闸门设计规范》(2013)[2](下文简称“中国规范”)的“条文”与美国现行的《水工钢结构设计》(2014)[3]相对应,我国规范中“条文说明”与美国《溢洪道弧形闸门设计》(2000)[4]和《平面闸门设计》(1997)[5]相对应(下文统称为“美国规范”),两国规范在设计方法、计算方法、设计荷载、结构布置、面板设计、流激振动和启闭机选择等方面存在较大的差距。然而,我国的生产实践及科研成果则走在了中美规范的前面。为此,本文就中美两国现行的水工钢闸门设计规范进行系统比较与评价,取长补短,并借鉴吸收X的科研成果和生产实践经验,进一步提高和完善我国水工.表孔弧形闸门跨度较大者见下表:承载能力,无论深孔弧门还是表孔弧门,以往大都控制在500吨左右,随着设计、制造特别是是工艺、材料等技术的改进和提高,现在已大大突破了这一界限。例如:列宁格勒设计院设计的布列亚弧门,总水压力达到了1000即屯,每个支铰为5000吨,已为以往的十倍;我国在这方面的差距还比较大。弧门的更大承载,困难在于通过支铰传递到支墩上的巨大集中荷载所引起的拉应力向题。为此国外也有使用反向弧门的,其缺点是支铰可能淹没对于传递大荷载的支铰,国外已有将其支撑于中墩的方案各类高压阀门见表1考申可琪看出·水娥30咪为生;水头在200米至300朱之间以阀为多,但己有平门介入:水头在巧。米至20。米间除阀外不仅有平门还有弧门介入;水头在100米至150米I司,阀、平门、弧门所占比率相差不多。我国除已建成的以礼河三、四X外,在建的羊卓雍湖电站,设计水头达900米,所用闸门、阀类也已进入世界较高水平之列了言冶勒水电站为大渡河一X支流南桠河梯X开发的X水库电站,正常蓄水位2 6 5 0 0 0m ,校核水位2 6 5 1 0 0m ,死水位2 6 0 0 0 0m ,正常蓄水位下库容2 98亿m3,调节库容2 76亿m3,具有多年调节能力。电站水工建筑物由X部枢纽、引水系统和地下厂房组成,其中X部枢纽包括12 5 5m高的沥青混凝土心墙堆石坝、左岸泄洪洞和放空(导流)洞,引水系统包括引水隧洞、调压井、压力管道。闸门、启闭机设备分别位于泄洪洞、放空(导流)洞、引水隧洞和厂房尾水等水工建筑物内,共有闸门10扇、拦污栅3扇、卷扬式启闭机4台、液压启闭机2台、移动式电动葫芦1台,设备总重量约为780t。2 闸门、启闭机的总体布置2 .1 泄洪洞闸门、启闭机的布置泄洪洞长4 6 6 343m ,进水口为有压短管型式,无压洞身,通过竖井消能后与放空洞的下游段结合。接关系到整个灌区,工程的主要部分,关重要。因此亩而彩菇闭杭砖誉威荞孚王布呈婴泄… 闸门是果系控制调配水量的主要建筑物。分布面广,操作频繁,必须由专人管理,制定操作运用和维修养护制度,严格遵守。 一、闸门的维修养护 闸门一般有木制与钢制两种。近几年也有钢丝网水泥制作的。但不论哪种闸门,都要加强维修养护工作,以延长使用年限。 (一)防腐 木制问门必须做好防腐处理。防腐办法一般采用涂油漆或沥青浸煮,也可采用其他防腐剂,如氟化钠、氟砂酸钠、氟砂酸按等水溶防腐剂,以及煤粉油、葱油、页岩油、木榴油、煤焦油等防腐剂进行处理。 (二)防铸 防止问门锈饮,常用的有以下两种方法: 1.油漆防锈。包括除锈与涂漆两道工序。. 一是除铸。涂油漆之前,必须彻底除铸。除诱方法有人工和机械两种。人工除锈一般包括铲、敲、打磨、清洗四道工序。机械除铸,是用空气压缩抓,把砂子喷到闸门上,将铁锈除去。 二是涂漆。一般常用的是红丹漆打底,银色沥青漆涂面。挡波板和分流器的应用根据水库波浪的性质和大小，在泄洪闸门的顶部，设置挡波板，以防止波浪翻过闸门。通常，挡波板高于水库X高蓄水位0．3～0．6m。带挡波板的闸门，应按设档波板后水头增加的条件来设计。分流器设置在漫水闸门上，以分开水流和给水舌掺气。如果不适当的掺气，水舌可能引起闸门严重振动。如果分流器的设计不当，振动仍会发生。3．7X虽然有些闸门已采用阴极保护来X，但是采用性能良好的油漆涂层来X（每10～15年维护一次）通常是X经济且X方便的方法。外加的阴极保护电流系统通常是不实用的。即使对于辅助的阴极系统，估计起适当阴极保护所需的辅助阴极的数量、大小和位置也非常困难。如果用完的阴极不立即更换，腐蚀就会很快发生，完全依赖阴极保护时尤其如此。应用油漆并X地维护，可以不要阴极保护，除非闸门不容易接近难以进行定期维护，或者水的电阻率很低，例如在海水的情况下。除了水的电阻率外，阴极保护的设计还受流速、水的磨蚀性以及涂层效将平面闸门用吊臂悬挂在钢梁上,吊臂顶部安装行走滚轮;钢梁的一端铰支在闸的边墙支承墩上,另一端安装启闭机(图1).启动启闭机,使钢梁一端上升,钢梁发生倾斜,闸门亦随之倾斜,在门底形成三角形孔口.起输水作用.当输水至内外水位齐平,闸门在自重斜向分力作用下自动滑移开门.反之,启动启闭机,使钢梁一端下降,闸门则自动滑移关门. 升滑门适用于好口闸.它的主要X点有:(l)省去了直升门所必需的高排架和机架桥水闸做法多种多样,而城市水务中水闸的兴建涉及多方面的因素。城市中穿过的河道,其中沿河分布重要的商业和居民区,景观水面、水质对城市形象和沿河人民生活品质的提升尤为重要。许多传统的水闸做法,虽能保证其功能使用及检修的方便,但常常未能考虑它与城市水环境功能、景观效果相结合;另外,一些景观水闸又苦于结构布置困难、淤积、检修运行又不便利,方案难以实现。由此,城市水务中水闸的兴建需寻求满足两者X势结合的闸型方案。综上所述,本文提出液压式顶升水闸这种结合水质、水面现状和服务需求的闸型进行研究,以实现同时满足行洪、蓄水、景观和水质改善等多方面的要求。1液压式顶升水闸(1)简介。该水闸门型成熟可靠,水下无活动部件,检修维护简单,可通过小开度运行冲淤,启闭不受泥沙淤积影响,水闸顶部可过水,形成瀑布跌水的景观效果。液压油缸竖直安放在闸墩内,闸门关闭时油缸隐蔽,启门时才伸出闸墩,闸门垂直启闭。(2)土建结构特征。闸室土建结构简单,闸墩及底板为规则形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 .我国目前正在运行的水工钢闸门中有许多已达到或X过折旧年限 ,有些甚至达到设计使用年限而仍在服役 .这些闸门的可靠性状况模糊不清 ,有些甚至存在重大隐患 .对于这些水工金属结构的安全评估和鉴定工作就显得非常紧迫 .闸门安全度的估算 ,可对X过折旧年限的闸门的继续使用提供科学的依据 .1 门前水位随机变量及统计量作为活动挡水结构 ,闸门上的静水压力是其主要荷载之一 ,是影响其可靠度设计的X要因素 .由于水压力荷载是作用水头的函数 ,因而可以从对闸门作用水头的分析入手 ,来解决问题 .根据文献 [1 ]对于 81座大型水库的门前水位的研究 ,闸门门前年峰水位基本服从正态分布、对数正态分布或极值Ⅰ型分布 ,以正态分布的拟合度X佳 .门前峰水位与坝前峰水位分布特征存在着差异 ,这是由于闸门和大坝的水压引言由于对水工钢闸门使用可靠度产生影响的因素有多种,因而在进行评价的过程中,必须合理选择可靠度计算方法,分析闸门安全性与使用寿命,由此为相应的防护处理提供参考。1水工钢闸门可靠度计算和规范校准1.1可靠度计算方法现阶段,JC法在水工钢闸门可靠度计算中应用较为广泛,只有部分文献显示,在弧门主框架体系可靠度分析中,采用了蒙特卡罗法、层次分析法,与其他工程结构的可靠度计算分析情况基本一致。从计算精度角度来看,不少方法均要X于JC法,但是JC法的X势满足工程精度要求的同时,其计算更加简单、方便,因此得到了JCSS组织与相关工程结构设计规范的推荐。1.2闸门构件强度可靠度与规范校准闸门可靠度分析主要包括两大对象:(1)具体工程实例;(2)主梁。因为可靠度分析中,参数选取存在不一致的问题,计算过程中也出现各自为营的现象,由此依旧停留在理论研究上,在各结构可靠度设计的标准中,还均未采用结构体系可靠度设计。1.3闸门构件时变可靠度与安全性评估.各种不确定因素对水工钢闸门可靠性评估存在影响,需要采用可靠度理论知识来进行钢闸门安全性评估和预测使用寿命。根据钢闸门可靠度分析的特点提出水工钢闸门的分析流程图,从钢闸门的安全性、适用性、耐久性详细的评述水工钢闸门的可靠度研究,讨论钢闸门可靠度研究要解决的问题。1水工钢闸门可靠度研究的重要意义(1)在工程机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,是工程结构X域的发展趋向。可靠度研究使结构设计具有更全面、合理的理论依据,减小各类因素造成的误差,有利于工程的统一协调。(2)可以使钢闸门的使用疲劳问题、振动问题、寿命预测问题有理论依据和科学的解决方法。(3)可靠度分析使设计在经济上找到X合理的平衡点,满足工程使用需要的同时,减少资源的消耗。2钢闸门可靠度研究现状结构可靠度是指结构在规定的时间内、规定的条件下,完成预定功能的概率。(一)门前水位随机变量及统计量水工钢闸门是水利枢纽中可以活动的挡水结构,闸门上的静水压力造成闸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以水工钢闸门为代表的金属结构被广泛应用于水利水电工程当中,其工作运行情况直接关系到水利工程主体的安全。本文以具有代表性的葛洲坝3#船闸下闸X人字门为对象,展开应力与自振特性的测试与分析等安全检测技术和基于层次分析的模糊综合判定、可靠度理论的安全评估方法的研究工作。其成果可为各船闸人字门的安全运行保障提供技术支持。本文的主要研究工作有：X一章,X先分析了水工钢闸门的类别与特点,对国内外源于闸门问题的重大事故进行了调查。随后回顾了安全评估理论的发展,概述了闸门的安全检测技术与评估方法及其存在的问题,并介绍了论文的研究背景和意义。X二章,统计了闸门安全问题模式及其影响,对原因进行了分析。对比了常用的闸门安全评估方法。基于层次分析和模糊综合评判、可靠度理论,结合闸门结构各评估层因素的特点,建立了适用于闸门的安全评估模型和步骤。X三章,分别介绍了有限元法和应变应力测试原理,针对人字门受力复杂的特点,将现场测试与设计复核分析相结台,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我省在援建尼泊尔灌溉渠系的小型闸门系采用商城水利机械厂研制的一种新型铸铁闸门。该种闸门具有启闭灵活,止水效果好,加工制作简单,管理使用方便,造价低廉等X点。根据河南省水利厅援外办公室的要求,我们于一九八二年对商城水利机械厂生产的铸铁闸门进行了抽样破坏性试验检验,对不同规格的三扇闸门进行了试验分析,认为铸铁闸门的主要强度指标、结构选型、受力性能均能满足使用要求,它是供国内外渠系配套使用的较好闸门。 试验概 由厂方提供的三扇闸门的标定尺寸为:40火40CM声仪进行初检,质量尚好。 一、侧试内容: 测试内容主要包括J’@门所承受的吸限荷载(P,).(△。二)、板顶X大压应力(口。二a二)等。况、80 X 80cM、100 X iooCM,试验前用X板面X大挠度(f二.二)及水平位移量,参加试验工作的有‘王利梅,王惠焕、刘忠全、曲挺、王国志、黄金瑞、吴东辉、扬志远等屁志黄相才等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?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弧形闸门作为水工建筑物中的工作闸门,对于水工建筑物的结构安全起到重要的作用。弧形闸门的设计,要做到安全可靠、技术X、经济合理。按照现行的弧形闸门设计规范设计闸门时,由于对弧形闸门空间整体结构的忽略,在设计时整体设计过于保守,材料性能未能充分发挥。X化设计是一种新的设计方法,它是将XX化原理和计算机技术相结合,从大量设计方案中找出X合适的设计方案。本文利用X化设计的方法,对弧形闸门进行结构X化,寻找X佳设计方案,以提高设计的效率和质量。本文以弧形闸门结构为研究对象,在深入学习研究标准遗传算法及其结构X化的原理的基础上,将改进遗传算法、有限元理论、参数化建模技术、Visual Basic编程语言、有限元软件ANSYS二次开发技术相结合,利用Visual Basic建立弧形闸门结构X化系统,该系统可以实现自动调用ANSYS进行弧形闸门参数化建模,并对弧形闸门进行结构截面X化和结构尺寸X化。具体方法为X先使用ANSYS的APDL语言构.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。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。工程概况于曹闸工程位于洹河干流上,洹河导线桩号34+720处,京港澳高速公路桥下游约180m处,为景观节制闸,主要由节制闸及配套管理设施组成。工程等X为Ⅱ等,设计洪水标准为50年一遇(过闸流量2300m3/s),设计蓄水位69.74m。节制闸闸室共布置7孔,单孔净宽10m;工作桥布置在闸室上部,共9跨,中间7跨单跨长12.3m,两端单跨长13.0m,桥面净宽4.5m。管理设施布置于河道右岸,主要包括液压启闭控制室及新建管理办公用房。于曹闸采用双扉式平面钢闸门,每孔设置2扇闸门(大门及小门),采用液压启闭操作。大门正常挡水高度4.8m,小门正常挡水高度3.1m。正常蓄水时,大小门关闭,蓄水深度为7.9m。根据安阳市发展规划,结合河道特点,于曹节制闸的建设任务为通过建设拦蓄工程抬高河道蓄水位,改善城市河道景观,兼顾防洪及河道通航要求。2于曹闸工程运行调度原则于曹闸为景观节制闸,从于曹闸建设任务出发,考虑河道防洪、通航要求、游人安全工程概况北村水闸枢纽工程于1994年8月开工,1995年6月完工,主要由水闸、船闸、交通桥等组成,工程兼顾防洪、挡潮、排灌、交通、航运等综合效益。根据《水利水电工程等X划分及洪水标准》(SL252-2000)[2]、《水闸设计规范》(SL265-2001)[3]的相关规定,北村水闸为III等中型水利水电工程,主要建筑物等X为3X,船闸航道等X为IVX。北村水闸共设有8孔闸门,单孔净宽10m,设计流量482m3/s,闸底板高程-3.50m,设计水头2.82m,8宗水工钢闸门均为平面钢闸门,铸铁滑块支承,使用方式主要是在静水中启闭,闸门宽为10.9m,高为5.2m,启闭机型号QPQ-2×16。随着我国水利工程的整体质量要求和施工完善程度的不断进步,在水利工程中水闸施工技术的应用必要性也随之提升。因此在这一前提下对于水利工程中水闸施工技术的应用进行研究与分析就具有极为重要的工程意义和现实意义。1水闸技术概述水闸技术作为我国水利工程的重要组成部分其自身有着较强的X特性,这主要是通过水闸技术应用意义、水闸技术施工管理措施、水闸技术应用人员要求得以体现。以下从几个方面出发,对水闸技术进行了概述。1.1水闸技术应用意义通常来说在我国的水利电力工程中水闸施工技术的主要作用和意义在于更好地进行电能的转换,因此这意味着水闸技术是一项综合性非常强的水利工程设施施工技术。除此之外,水利水电作为我国未来长期发展的清洁的可再生能源,水闸工程实施技术的持续完善是实现水能充分得到利用的重要技术保障,因此这意味着只有做好水闸技术的施工应用才能够X终实现水利工程的经济效益和社会效益。综上所述可以发现,如果要想真正发挥水利水电工程的效用,则需要在水闸作为水利工程的重要组成部分的水闸施工,其施工质量程度严重影响水利工程的质量安全。一旦水闸施工管理过程中存在不全面不科学等现象势必会影响水利施工质量,进而给施工单位或企业带来一定的社会声誉和经济损失。由此可见,水闸施工具有重要的意义和价值,需要从施工前、施工中和施工后三个方面做好相关管理工作,切实保证水闸施工质量,保证工程单位的经济效益和社会效益,促进施工单位的可持续发展。因此,笔者针对该问题展开深刻探讨,具体管理措施如下。1做好水闸施工前的管理工作做好水闸施工前的管理工作时保证工程的顺利的开展的前提和基础。因此,在水闸正式施工之前需要做到以下两个方面:X一,建立健全专门的水闸施工管理部门,该部门在施工之前应该根据具体施工情况制定出完善的施工管理制度体系,方面日后工作的开展。X先,当施工队伍拿到施工企业提供的相关施工方案、质量标准和规范等等文件,应该认真仔细阅读和审核文件内容和要求,尤其对文件中所规定的工程施工要求和标准等问题。水利工程中的水闸施工有着高难度、高技术要求、危险性大等特征,万一发生意外则会带来严重的不良影响,除了会使人民的财产等受到损失,还可能危害到人身安全。所以,必须严格的进行水闸施工的质量控制工作。1水闸施工管理的重要性如果能高效的控制水闸施工的质量,则会使水闸工程的寿命大大增加,还能使后续的运行更加安全,对于提高我国的水利工程质量有着非常积极的作用,所以各地区一定要严格的进行水闸施工的质量控制工作。此外,做好控制工作,还能避免民事纠纷的发生,促进建设社会主义和谐社会。科学的水闸施工质量控制工作也是我国X“以民为本”的执政理念的体现,能够使人民更加拥护X的执政方针,增强民族凝聚力。2水闸施工过程中存在影响工程质量的因素2.1水闸工程施工前期准备不足水闸工程施工的初始阶段,相关企业的施工目的主要是在保证质量的前提下取得经济利益的X大化。但很多施工单位所上交的施工管理规定、工程质量规定及技术设计常常没有多大的实际意义,也未开展科学的审水闸设计问题分析1.1水闸地址的选定水闸地址的选定X是水闸构建进程中的核心内容。水闸地址的选定过程中必须全方位思考,理应选定地理环境X良的自然基地。大多在达到水闸应用标准和管控的要求之后,再依照水闸的地理要求和水利要求,理应选定新型的石质基底,在缺乏足够的石质基底的状况下,也能够应用部分承受压力大、受压程度小、抵制水分的性能X良、抵制碱性力度大、通水程度小的土地。1.2水闸类型的选定水闸的类别较多,详细作用和强项、劣势也完全不一样,在水闸类型选定的同时不可以只讲究新型。就是由于水闸类别的选定是经过多层面原因一致决断的,因此必须考虑到该区域现实地理环境、河流道路特点、工程管控等原因,保障水闸类别的选定是恰当的、适合的。1.3水闸底部高度的设计水闸底部高度选定的恰当与否,对水闸的生产、实施、定价以及效率产生了较大作用,所以水闸底部高度的确立也是一个不容小觑的环节。与水闸类别的选定相同,水闸底部高度的确立也必须考虑到地理条件工程概况常州钟楼防洪控制工程是苏南运河常州市区段改线后新增建的武澄锡西控制线防洪控制性工程,位于常州市钟楼区西林街道。根据“不设梯X、不阻航、特大洪水断航,远景预留船闸位置”的建闸原则,按预留扩建ⅢX航道标准进行设计,闸孔净宽90 m。经过技术经济比选,采用X大有轨弧形平面双开钢闸门结构形式。单扇闸门弧面半径60.0 m,弧形门外侧面板总弧长58.36 m;门底高程近期为-1.00 m,远期为-1.50 m,门顶高程6.5 m。支臂采用3根φ520 mm×18 mm钢管组成格构杆,长56.5 m。闸门加支臂质量约1 800 t,采用600 kN卷扬启闭机双向牵引,在平面轨道上运行。闸门内设水舱,通过内置充排水系统自动调节舱内水量,准确控制闸门对轨道的下压力。2施工原理(a)主体闸门分为14个安装单元,安装遵循按编号由远及近、再由门中至门尾端顺次进行;支臂划分为22个安装单元,安装遵循对称同步的原则。概述常州钟楼防洪控制工程位于常州市钟楼区西林街道境内,是武澄锡西控制线的主要控制工程。工程规模按预留扩建ⅢX航道标准进行设计,闸孔净宽90m,采用新式平面弧形双开门结构型式。单扇闸门弧面半径60m,弧形门外侧面板总弧长58.357m,门底高程近期为-1.0m,远期为-1.5m,门顶高程6.5m,支铰中心高程5.027m。支臂采用3根Φ520×18钢管组成三维空间构杆,长56.5m。平面弧形双开门采用600kN卷扬式启闭机双向牵引,在平面轨道上运行,闸门内设水舱,通过内置充排水系统自动调节舱内水量,准确控制闸门对轨道下压力。本工程于2007年6月开工建设,于2008年6月建成投入试运行,2008年11月移交运行单位管理,至今运行状况良好。X大有轨弧形平面双开钢闸门是本工程的亮点,它的制造与安装更是本工程的难点,对其进行总结尤为必要。2制造安装难点有轨弧形平面双开钢闸门系特大型对拉式门型,门叶结构刚度相对较弱、支臂节点多、焊接值得钢闸门是水利工程的重要组成部分,对水利工程的安全运行有着重要的影响。对于长期服役的钢闸门来说,进行安全检测是十分必要的[1]。在设计荷载工况下,钢闸门的X大应力不应大于材料的容许应力,否则钢闸门将是不安全的,需要采取相应措施对钢闸门进行维修、加固,甚至将钢闸门报废或者更新[2]。水工金属结构安全检测的技术规程SL 101-2014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、启闭机检测、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。强度和刚度是用于评价闸门安全性能的重要指标,闸门的强度和刚度可以通过原型观测得到,也可以用三维有限元法计算得到。有限元方法采用空间薄壁结构理论,建立的模型能反映闸门的几何形状、工作特点,作为原型观测的X补充和检验手段,可以发挥重要作用[3]。小南川水库始建于1979年,1984年7月底建成投入运行至今已30余年。自从我国加入世界贸易组织以来推动了各个行业的建设发展速度，也直接提升了我国的降价发展实力，所以加大了对各个行业的资金投入比例，其中支持事业X为明显的就是我国水利水电事业。调查结果发现，近年来我国水工钢闸门在进行施工过程中选择了奥氏体不锈钢越来越多，主要原因是奥氏体不锈钥相对于其他的使用材料更具有耐腐蚀效果，但是在进行制造的过程中很多单位都存在着忽视奥氏体不锈钢的理化指标及焊接特性的情况，其原有存在的特有的高温和低温性能以及X良的耐腐蚀性能都出现了相对薄弱的局面，所以X终直接影响到了奥氏体不锈钢的质量情况。想要保证奥氏体不锈钥的良好使用质量，下面对具体的焊接工艺情况展开着重探讨，已达到推动我国水利水电事业健康发展的目的。1背景近年来，伴随着我国水利水电工程事业的不断发展，出现了越来越多的新技术、新材料以及新工艺开始应用于水利水电钢闸门，而应用材料X为明显的莫过于奥氏体不锈钢，奥氏体不锈钢主要应用于水利水电钢闸门的关键部位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艾辛庄枢纽工程节制涵洞共3孔，每孔净宽sm，闸门高7m，为平面直升钢闸门，3孔钢闸门锈蚀状况基本相似:水上部分涂层局部脱落，存在少量锈包，为轻度锈蚀;水下门叶涂层完全脱落，布满剥离锈层，锈层厚度多数在5~以上，铲除掉锈层以后，发现密集成片的锈坑，局部较深的锈坑深度在Zmm以上，属于较严重锈蚀;闸门后部柱梁板锈蚀严重，局部已锈透，下游检修梁锈蚀也十分严重，属于重度锈蚀。喷砂完成后X先应对喷砂除锈部位进行全面检查，其次要对基体钢材表面进行清洁度和粗糙度检查，重点检查不宜喷射的部位。对基体钢材检查时，严禁用手触摸，应在良好的散射日光或照度相当的人工照明条件下进行，以免漏检。2.热喷涂防腐操作时，喷砂人员与喷砂罐控制人员必须有准确的信号联系;操作人员必须头戴帽盔，佩戴空气滤清罩，身穿X喷砂工作服，脚穿布底软鞋，辅助人员必须戴防护眼镜和防尘口罩;冬季帽盔的玻璃易被操作者呼出的热气结雾，影响操作工人视线，可在内壁涂抹一层防雾剂;喷漆时因面自从我国加入世界贸易组织以来推动了各个行业的建设发展速度，也直接提升了我国的降价发展实力，所以加大了对各个行业的资金投入比例，其中支持事业X为明显的就是我国水利水电事业。调查结果发现，近年来我国水工钢闸门在进行施工过程中选择了奥氏体不锈钢越来越多，主要原因是奥氏体不锈钥相对于其他的使用材料更具有耐腐蚀效果，但是在进行制造的过程中很多单位都存在着忽视奥氏体不锈钢的理化指标及焊接特性的情况，其原有存在的特有的高温和低温性能以及X良的耐腐蚀性能都出现了相对薄弱的局面，所以X终直接影响到了奥氏体不锈钢的质量情况。想要保证奥氏体不锈钥的良好使用质量，下面对具体的焊接工艺情况展开着重探讨，已达到推动我国水利水电事业健康发展的目的。1背景近年来，伴随着我国水利水电工程事业的不断发展，出现了越来越多的新技术、新材料以及新工艺开始应用于水利水电钢闸门，而应用材料X为明显的莫过于奥氏体不锈钢，奥氏体不锈钢主要应用于水利水电钢闸门的关键部位，起到了不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,于是工程桩况 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。闸门是水工建筑物中用于挡水和泄水的重要组成部件。而平面钢闸门具有结构简单、维修方便等X点而被广泛应用。闸门的振动是水利工程中普遍存在的问题,可引起金属构件的疲劳,导致闸门产生很大的永久变形,并且闸门振动对水工建筑物的正常运行造成一定的影响,严重的闸门振动有可能导致水工建筑物的失事。对于闸门振动的研究工作,国外早在20世纪30年代就已开始,我国对这方面的研究工作起步较晚,但在我国科研工作的辛勤付出下,并随着计算机技术的发展,我国对闸门振动的研究也取得了很大的成果。严根华[1]通过实验模态分析和有限元计算分析了闸门结构的随机振动响应,提出X化闸门的结构特性可X的提高闸门的抗振性能。徐振东等[2]通过钢闸门的数值分析,考虑了流固耦合而引起“附加质量”对闸门自振特性的影响,对闸门的自振频率和振型模态进行了分析。Huifang Xue等[3]通过对虹吸管平面闸门振动的监测和分析,认为运行工况对闸门的振动有很大的影响,闸门的振动是瞬态的并前亩闸门是水工建筑的重要组成部分之一,它的主要作用是通过关闭、开启或部分开启来切断水流,调节水流过闸流量,控制河道水位和水流流速,因此,一个设计安全、合理、可靠的闸门对整个水工建筑的正常运行起着举足轻重的作用。整个闸门是由三大部分组成,活动部分、埋设部分和启闭设备。其中活动部分,即门叶,是X主要的结构部分。它一般是由面板,主梁,边梁和次梁(包括水平次梁、竖向次梁、顶梁和底梁)构成。因为钢闸门属于空间结构,很难实现X手算,而现有的传统的计算方法是将其简化成平面结构,对其内部构件进行X立计算。这种计算方法忽略了由于空间结构变形协调,从而减少了单一构件应力的实际情况。所以传统的计算方法的精度往往具有局限性。如今,随着有限元的发展和有限元软件的不断更新和完善,与传统的计算方法相比,有限元分析可以借助于计算机进行快速大量的计算,实现更为X的结果。本文基于ABAQUS这一有限元软件,对有限元分析和传统计算方法进行分析比较。前言受到水质的影响,不同地区的水工钢闸门运用材料不同,防腐程度也存在巨大的差异,一些工程队没有做好前期的水源勘探工作,对水利工程不够认识,致使水工钢闸门出现被腐蚀现象,严重的影响到水利工程的总体质量,对此,有关工程队应当加强对水工钢闸门防腐技术的科学分析与应用。2.水工钢闸门的腐蚀原理分析2.1大气腐蚀陆地大气较为干燥,金属的腐蚀速度大幅度降低,但临近水域的大气湿度较大,导致金属表面的腐蚀也更加剧烈。即便是裸露在空气中的金属表面也会附着一层水膜,水膜的质地较为稀疏,致使氧气更容易透过水膜与金属发生作用,X终造成金属表面的腐蚀。2.2海水腐蚀水工钢闸门主要依靠电化学腐蚀的方法,在水的作用下,氢氧离子会透过电解质向铁离子移动,铁离子之间相互结合产生氢氧化亚铁,它又继续与水中的氧气反应产生氧化亚铁,这便是腐蚀现象产生的一系列过程。3.产生水工钢闸门腐蚀的原因分析3.1环境因素含盐度较高的海水会产生很强的电解质,这种富含电解质的溶液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.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 ,为闸门选型提供工程概况福建仙游抽水蓄能电站总装机容量为1 200MW。下水库永久放水洞位于左岸,利用导流洞后期改建而成(即导流洞在下水库大坝施工期间承担导流任务,导流任务完成后,将导流洞改建为永久放水洞),长426.15m,洞身段为城门洞形,衬砌后断面为4.2m×5.2m。即在导流放水洞的混凝土封堵塞中,设置直径为1m的钢管至洞口进行供水,以满足电站下游生态放水需要。根据电站下闸蓄水计划,导流洞进水口叠梁钢闸门安装就位后,下水库即正式下闸蓄水,并在钢闸门临时挡水的前提下实现导流放水洞堵头、放水洞钢管和检修闸阀的安全施工。导流洞封堵完成后,需将上节闸门提升弃放,以满足生态放水要求,如图1所示。临时闸门为滑动叠梁钢闸门,分上节门体、下节门体2部分,总质量14.139t。其中上节门体质量为4.253t,下节门体质量为9.880t。上、下节门叶高度分别为1.51,4.06m。闸门操作方式为动水闭门,顶节静水启门。平压方式为闸墩边埋设充水平压钢管前言导流洞用于水库施工期的导流度汛,在施工完成后须进行下闸蓄水。基于导流洞的作用,一般位于工程的较低处,且常常单X布置,交通不便,混凝土预制封堵闸门吊装较难。如何解决这个问题,使下闸蓄水简便、安全、快速、高效,是总结导流洞封堵闸门简易吊装施工工法的出发点。2工法特点a.工艺简单、操作简便、施工安全、下闸快速。b.能适应狭窄的施工场地和各种不利的施工条件。c.无需大型起重机械和运输设备,无需设立专门的预制场。d.能缩短蓄水准备时间,有利于防洪度汛和加快水库效益的实现。3适用范围该工法适用于导流洞进口有导流顶板、具备预制条件的各类混凝土预制封堵闸门。4工艺原理在门槽上方用20号槽钢架设预制平台,上铺钢板,预制闸门采用立浇法浇筑,待混凝土强度达到设计龄期后,用手拉葫芦通过预制闸门和门架上的吊点,提升闸门,拆除底模,在安装好止水橡皮后吊入门槽内,一步安装到位。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工工艺流程见下图。施工工艺流程图工程概况 高塘水库在广东省怀集县洽水镇境内,位于白水河上游,坝高110m,是广东省目前已建和在建工程中X高坝,其导流洞封堵闸门为钢制潜孔式平面闸门,外形尺寸7.lom只9.ogm又1.75m(宽火高只厚),分3节制造,厂内整体预拼,然后用3辆3Ot平板运输车运至现场安装。该导流洞进水口所处位置地形复杂,交通运输车及起重设备无法到达,给施工带来极大的困难。经多次勘测现场,本着节约成本、方便施工管理、布置合理的原则,根据工程特点及地形条件,拟定一套行之X的施工方案。2封堵闸门安装方案的确定2.1二次倒运方案 导流洞进水口所处位置在河左岸,周围是悬崖峭壁,而施工道路在河右岸,交通运输车及起重设备无法直接到达,封堵闸门只能运输至坝面,由坝面溜放至坝底,但为了保护坝坡硷面板,该闸门不能从坝坡硷面板正面直接溜放,给施工带来极大的困难。经反复研究,决定在左岸硷面板上堆填与面板同一坡比的砂石垫层,并在垫层上铺设轨道溜放该封堵闸门至坝底前言我国中小河流分布较为广泛,大部分都是大江大河的一X或者二X支流,这一类河流的特征是枯水期河道较窄,水位运行比较低,河流流速比较缓慢;而丰水期的河道河面较为宽阔,河道水位运行较高,河流流速比较湍急。这类河流通常情况下适合在枯水期进行河道下闸封堵施工,这样方便处理堵漏问题,从而保障整个工程的施工安全。1水利工程概况该河流属于中小河流,河流上的水库导流洞处于枢纽左岸,导流洞总长度为518m,进口底板高度为894.00m,出口高程为890.90m,在导流洞进口洞设置7m宽的闸门提升平台,闸门自重大约13.5t,根据该河流的实际情况,闸选定在枯水期。2导流洞闸门封堵的设计导流洞封堵的设计包括进口封闭设计和洞内堵塞体设计两个方面。必须要结合该河流的实际情况从而来进行导流洞的封堵设计,一定要注意保护好封堵体的防渗性以及稳定性,根据该河流所处的位置以及当地的环境气候、地质条件再进行施工。X先对工程进行支洞的布置,要注意布置支洞时要参考导流洞闸门埋件安装的过程中经常采用的工艺有两种,一种是二期混凝土浇筑,一种是一期混凝土浇筑以此成型,本文将对两种施工工艺进行具体的阐述,二者在很多方面既有着相同点,又有着不同点,在工艺选择时要根据具体情况进行选择。希望本文能够给埋安装人员提供一定的建议。1二期混凝土浇筑工艺这项工艺主要是指在对闸底板和闸墩进行混凝土浇筑时,在适当的位置预先流出混凝土的位置,在埋件安装完毕以后再进行二期混凝土的浇筑的施工方式。很多闸门埋件安装的设计图纸中都会采用这种方式,也就是在一起混凝土施工当中先为埋件预留出其位置,然后再通过锚板来对埋件进行位置的固定。1.1底坎安装。在一起浇筑的模板上要采用经纬仪对孔口中心线和底坎的横向种中心线进行准确的测量,在底板混凝土中要进行一定的处理,同时对底坎高程的中心线要进行严格的控制,在控制过程中要保证水准仪经过了严密的校正,对相关的数据要采用刚吃进行测量,每隔一定的距离就测量一个点。安装开始之前要依据底坎底端位置的高程落砟斗初始方案介绍(见图1)图1X初方案落砟斗安装在挖掘车后部,道砟回填输送带上方。在开始作业时,不需要回填石砟,而挖掘装置和筛分装置已开始工作,此时将左右分砟板至于中立位,放下左右回收闸门,将筛分后的清洁石砟回收至后面的储运斗中。正常作业时,升起左右回收闸门,控制左右分砟板和道心分砟板的摆动角度,筛分后的清洁石砟可按需要的比例分配至回填输送带及道心,保证回填的道床厚度均匀。同时,储运斗中贮存的新砟可通过落砟斗左右两个进料口,实现新砟回填的功能。在紧急停挖时,将左右分砟板至于中立位,放下左右回收闸门,停留在输送带上的石砟可回收至储运斗中。2方案分析对比初始方案考虑了新砟回填功能,在落砟斗后部设置类似于小型物料车的储运斗(见图2)。后来的整车方案取消了新砟回填功能,同时储运斗体积大、成本高,所以取消了储运斗。图2初始方案的石砟回收(带储运斗)紧急停挖时,输送带必须继续运转一段时间,直至振动筛上的石砟基本清空,在此期间也不能将石砟X规范是X技术发展的总结X规范是X技术发展的总结，成熟的技术规范又进一步推动X技术的发展。我国水利水电金属结构X技术规范，与我国水工金属结构X技术提高同步发展。解放初期水工金属结构设计、制造与安装没有什么规范可依。由于水利水电工程发展需要，根据当时苏联使用的《水工建筑物机械设备和金属结构制作安装技术规程》制订了水工金属结构制造与安装研究班定稿的试行规范，后因文革的影响，此研究班稿停止使用。由于刘家峡、丹江口等大中型水电站建设需要，在20世纪70年代末由水利部、电力部两部共同组织有关单位，对原水利电力部制订的研究班验收规范进行了修订，修订后的规范定名为黔201一80《水工建筑物金属结构制造安装与交接验收规范》。此规范包括了压力钢管、钢闸门及启闭机三个X的综合规范，成为我国水利水电水工金属结构具有自主知识产权的X一本规范。但是改革开放后，葛洲坝、龙羊峡、二滩、三峡等大型水电站不断兴建，水工金属结构X与改革开放前相X标准规范是X技术发展的总结标准规范是X技术发展的总结,成熟的技术标准规范又进一步推动X的发展。我国水利水电金属结构X技术标准规范与我国水工金属结构X技术的提高是同步发展的。解放初期,钢闸门设计、制造与安装没有什么可依据的规范。由于水利水电工程发展的需要,由水利电力部组织X人员根据当时苏联使用的《水工建筑物机械设备和金属结构制作安装技术规程》制定了水工金属结构制造与安装研究班定稿的试行规范,后因文革的影响,此研究班稿停止使用。当时,由于刘家峡、丹江口、龚嘴、白山、乌江渡等大中型水电站建设的需要,在上世纪70年代末由水利部、电力部共同组织有关单位,对原水利电力部制定的研究班验收规范进行了修订,修订后的规范定名为DLTSLT201-80《水工建筑物金属结构制造安装与交接验收规范》。此规范包含了压力钢管、钢闸门及启闭机X的综合规范,成为我国水利水电水工金属结构具有自主知识产权的X一个规范。改革开放后,随着葛洲坝般在中国采购),根据目前市场价、出厂价询价并#考已建、在建工程的订货合同价确定本工程设(1)中缅双方签订的谅解备忘录及相关协议, 备原价。根据工程设备供货地点,设备运输方式可行性(或预可性)研究阶段设计图纸、工程量、及进行市场调查、分析、计算,综合确定设备运设备材料清单等。杂费。设备运杂费包含了中缅两国境内的运杂费、(2)编制时期缅甸、中国及需要采购的周边 海关手续费及商检费等。X的建筑安装材料、设备等方面的供应情况和 作为中国企业在缅甸(主要以BOT形式)投市场价格水平。 资建设的项目,可通过与缅甸X有关财政部门(3)缅甸及东南亚地区水电工程造价资料等。 谈判,取得项目的免税协议。因此,在投资估算2 A Si贺T科 等税费参考缅甸当地劳务价格水平,结合中国企业3 111程概(估)算单价编制外派劳务人员人工预算单价标准,确定工程人工 根据施工组织设计,参考国内概算定额和取预算单价。 费标准,并结合缅甸境内其他水电工程造价资料前言水电水利工程对我国和谐社会的构建有很大的影响,同时水电水利工程在我国国民经济中有很高的地位,近年来,为满足社会经济发展需求,我国水电水利工程的建设规模越来越大,在进行水电水利工程施工时,施工单位经常会用到预应力混凝土施工技术,这种技术能极大的提高水电水利工程的施工质量和施工安全,下面就水电水利工程中预应力混凝土施工进行分析。2预应力混凝土的特点预应力混凝土施工是指将预应力施加在普通的混凝土上面,这样就能X地防止普通混凝土出现裂缝的现象,就能充分发挥出钢筋的作用,达到夯实基础,提高水电水利工程施工质量的目的。预应力混凝土施工的基本原理是:在混凝土结构的受拉区域,或者在构件的受拉区域,张拉钢筋,然后将钢筋张拉的回弹力施加到混凝土上面,这样混凝土会在预压应力的作用下,产生一定的压缩变形,当受拉结构的受拉区混凝土发生拉伸变形时,其拉伸变形会与之前受到的压缩变形相互抵消,混凝土结构只有受到持续不断的外界作用力,才可能发生拉伸现象近年来,我国地质与水工X人员一直在探究水电水利工程中地质参数取值问题,本文依照工程项目中具有代表性的地质试验数据,对不同情况下水电水利工程的地质参数取值进行了具体分析,阐述了地质参数的设计值与标准值之间的关系、水电工程与水利工程在地质参数取值方面的差异。1.电水利工程在地质参数取值方面的差异我国某水电站针对未经人工修饰的库区伍都堆积体进行了现场剪切试验,试验参数,如表1。依照我国相关法律法规的要求,土样强度的标准值应该为试验结果中的0.1分位值或小值平均值。小值平均值为=0.686,;0.1分位值是=0.659,。参考表1统计结果,该水电站土样的小值平均值并没有与标准值差距太大,都比0.1分位值略高。因此,相关工作人员可以采用统计标准值来表示土样的强度参数。在工程施工过程中,岩石与坝基的抗剪断强数试验分析结果,如表2。通过表2的结果显示,工程的坝基岩体的分位值是0.2,其小值平均值虽高于分位值,但数据上并没有太大差异。国内外的研究和现实情况都表明,堤坝安全对国民的重要性。而其中X重要的则是对堤坝进行监测和控制。测控技术是水电水利工程的重要一环。监测和控制是保证大坝顺利建成的基础,同时也可以将监测到的数据及时传达给各个部门,为下一步决策作出数据支持。水电水利工程的建设都是付出无数的的辛劳和大量的财力与物力。大坝建成中往往是带动周边地区经济的高速发展。在安全和经济等众多因素的驱动下,大坝的质量问题显得重中之重,而测控技术是核心。1测控技术的基本组成及其应用技术监控室测控技术的重要体现,主要是通过一切可以使用的高科技手段对堤坝的相关数据进行采集并结合相应的软件进行统计分析,将堤坝的各项指标可以及时准确提供给相关技术人员和管理人员,以便于及时观察和发现大坝的问题,有利于及时准确的做出决策,避免因监控不利带来的损失。在很大程度上为国民安全穿上了保护衣。1.1数据采集系统将水利水电的高端检测设备的系统与计算机向连接,以此来实现数据的采集统计。在检测中经过几代人的努力,水工钢闸门设计有了很大进步,闸门计算和设计效率大幅提高,设计闸门的种类不断丰富。但迄今为止没有X的闸门计算软件,只能采用传统的Excel电子表格及一些非X软件辅助完成闸门计算,虽然现在大都采用电子计算稿,但完成一份完整的闸门计算书,少则一周,多则数周,尤其是当设计方案变化后,又要重新计算一遍,费时费力,而且极易出错。在闸门制图方面,钢闸门的设计属于产品设计,工程图的绘制工作量非常大,项目工期紧张的时候,容易导致工程图出现错误。借助于Auto CAD软件,已经实现了无纸化设计,相比手工绘图能大大提高设计效率,但不够完善,同样存在与闸门计算类似的问题,在原始设计资料变动的情况下,设计完成的图纸需要重新手工调整,修改闸门图纸的工作量很大,而且极易出错。在计算机辅助设计(CAD)技术不断发展的今天,三维CAD技术在各行业得到了广泛应用,而在水利水电行业,目前还只是开始阶段。随着各大设计院对三维设计的逐步重视建立了水工钢闸门三维参数化数字模型,通过人机交互输入钢闸门设计基本参数,即可实现对钢闸门的参数化建模、重心计算、工程量统计以及三维图纸绘制,大大提高了工作效率和设计精度。1.1软件简介随着科学技术的不断发展和人们对效率及效果的不断追求,三维设计在水利工程中逐渐成熟并发展起来,三维设计也从真正意义上做到了“所建即所想”。三维设计构建的三维模型是设计产品的X映射,可方便地生成多个相互链接的多角度视图;可以提取计算模型,进行相关计算;也可以进行设备仿真运行;还可以提供X的工程量。Bentley公司的是一款强大的三维建模软件。本文利用软件中VBA项目管理工具进行了闸门参数化建模研究。1.2参数化设计参数化设计包括参数化图元和参数化修改引擎。件的二次开发功能为闸门参数化建模提供了强大的支撑平前亩闸门是水工建筑的重要组成部分之一,它的主要作用是通过关闭、开启或部分开启来切断水流,调节水流过闸流量,控制河道水位和水流流速,因此,一个设计安全、合理、可靠的闸门对整个水工建筑的正常运行起着举足轻重的作用。整个闸门是由三大部分组成,活动部分、埋设部分和启闭设备。其中活动部分,即门叶,是X主要的结构部分。它一般是由面板,主梁,边梁和次梁(包括水平次梁、竖向次梁、顶梁和底梁)构成。因为钢闸门属于空间结构,很难实现X手算,而现有的传统的计算方法是将其简化成平面结构,对其内部构件进行X立计算。这种计算方法忽略了由于空间结构变形协调,从而减少了单一构件应力的实际情况。所以传统的计算方法的精度往往具有局限性。如今,随着有限元的发展和有限元软件的不断更新和完善,与传统的计算方法相比,有限元分析可以借助于计算机进行快速大量的计算,实现更为X的结果。本文基于ABAQUS这一有限元软件,对有限元分析和传统计算方法进行分析比较。前言受到水质的影响,不同地区的水工钢闸门运用材料不同,防腐程度也存在巨大的差异,一些工程队没有做好前期的水源勘探工作,对水利工程不够认识,致使水工钢闸门出现被腐蚀现象,严重的影响到水利工程的总体质量,对此,有关工程队应当加强对水工钢闸门防腐技术的科学分析与应用。2.水工钢闸门的腐蚀原理分析2.1大气腐蚀陆地大气较为干燥,金属的腐蚀速度大幅度降低,但临近水域的大气湿度较大,导致金属表面的腐蚀也更加剧烈。即便是裸露在空气中的金属表面也会附着一层水膜,水膜的质地较为稀疏,致使氧气更容易透过水膜与金属发生作用,X终造成金属表面的腐蚀。2.2海水腐蚀水工钢闸门主要依靠电化学腐蚀的方法,在水的作用下,氢氧离子会透过电解质向铁离子移动,铁离子之间相互结合产生氢氧化亚铁,它又继续与水中的氧气反应产生氧化亚铁,这便是腐蚀现象产生的一系列过程。3.产生水工钢闸门腐蚀的原因分析3.1环境因素含盐度较高的海水会产生很强的电解质,这种富含电解质的溶液工程桩况 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、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我国兴建了许多大中型水工建筑物,其中的一部分建筑物中使用了弧形钢闸门,这些门体使用已达到或即将达到折旧年限。这些闸门的可靠性模糊不清,有些甚至存在重大隐患。但由于实际需要以及资金等方面的原因,仍在继续使用。因而对这些闸门进行安全评估已刻不容缓,具有很大的社会意义和经济效益。本文的研究内容就是对某在役水电站弧形钢闸门进行安全评估。闸门作为挡水建筑物的一个组成部分亦必须进行可靠性评估。由于弧形钢闸门是一种具有很强空间效应的结构,所以应采用空间有限元法对其结构的整体工作性进行计算分析。本文利用大型有限元分析软件—ANSYS,对弧形钢闸门进行空间有限元分析,计算多种工况下弧门主要构件的应力状态,在此基础上,根据水工钢闸门的运行特点,采用结构可靠度理论,对其主要随机变量的分布规律和统计量进行初步研究,在用三维有限元计算闸门应力的基础上,利用应力系数法,获得强度失效模式下的极限状态方程,并用JC法求出闸门的可靠度指标,对闸门的可靠度进行初步1994年 ,X技术监督局、建设部联合颁布的强制性X标准《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》[1] (以下简称《水工统标》)规定各类水工结构设计规范必须采用可靠度设计理论。但 1995年颁布的《水利水电工程钢闸门设计规范》[2 ] 仍然采用容许应力法 ,显然已远远落后于形势 ,此规范中也明确提出今后必须走以概率论为基础的极限状态设计法 ,这是当前国际上结构设计验算的X方法 ,大势所趋 ,水工钢闸门设计必须走这条路。要达到这一步 ,必须具备一定条件 ,通过一系列大规模调查 ,确定一系列分项系数 ,因此有必要开展这方面的研究。有关这方面的研究主要有文献 [3,4,5 ,6 ,7,8]。这些文献对于可靠度理论应用到闸门结构计算分析作了积极的探索 ,也得出了一些有益的结论 ,但还存在许多问题。本文对上述文献进行了综合评述。1 分析与比较1.1 文献内容简介文献 [3]主要是利用现有文献的数据对钢闸门现行规范的8种常用的构件分别进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 ,为闸门选型提供工程概况临城水库位于子牙河系滏阳河支流泜河南北支汇流处,坝址坐落在临城县,总库容1.7125亿m3,以防洪为主,结合灌溉、发电、水产养殖等综合利用的大(Ⅱ)型水库。工程于1958年8月动工兴建,1960年8月主体工程基本完工并开始拦洪蓄水。1990~1991年部分项目进行了除险加固,使水库达到现状规模,主要建筑物有拦河坝、3座溢洪道、电站、泄洪洞及尾渠等。2006~2008年对水库主要建筑物进行了除险加固。2输水洞金属结构设计输水洞金属结构设备改建包括更换进、出口闸门、埋件及其启闭设备,更换进口拦污栅。改建后进口设1扇拦污栅和1扇事故闸门,出口设1扇工作闸门。2.1进口事故闸门及启闭机事故闸门共1孔,改建后事故闸门为潜孔式平面钢闸门,滚轮支承,孔口尺寸为1.8m×1.8m(宽×高),设计水头23.161m,单吊点,封水为P型橡皮后封水型式。闸门在制造安装前,对原门槽埋件及相关土建的详细尺寸、位置等进行测量,根据实测的孔口尺寸启闭机轨道埋件的改进设计二滩水电开发公司唐继洲二滩水电站厂房机组尾水设置尾水检修管６孔，共设置尾水检修门槽埋件６套，可拆装式检修平面钢闸门４扇，检修门平时锁定于门槽顶部距地面１０２１．５０ｍ的平台上。检修门由安装于距地面１０４１．５０ｍ的平台上的一台２×１２５０ｋＮ启闭机启闭。启闭机在平台上铺设的全长１８９．６ｍ的ＱＵ１２０型轨道上行走，通过自动抓梁与闸门吊耳来实现各闸门的启闭。如图１所示，原设计方案中轨道的安装布置采用轨道不埋入混凝土的安装方法。这种设计布置方法的X点是轨道便于拆装更换，但对轨道基础螺栓埋件的安装质量要求较高。原设计方案技术要求中规定轨道及埋件的制造和安装技术要求按我国电力行业标准ＤＬ／Ｔ５０１９—９４执行。工程概况长沙县水渡河河坝改造工程位于湘江一X支流捞刀河下游,工程主要担负安沙、星沙两镇农田的灌溉和长沙经济开发区的供水任务,正常蓄水位为▽30.5 m,过闸流量4 326.7 m3/s属于大(Ⅱ)型水闸工程。闸坝设计采用大跨度大吨位的升卧式平面钢闸门挡水,启闭机平台为现浇钢筋混凝土结构,平台主梁梁高1.8 m,梁宽0.6 m,梁长单孔18.2 m,混凝土约67 m3。单孔启闭机平台的钢筋混凝土荷载为167.5 t,模板及承重架荷载为20.0 t,风载系数按0.8计算为1.8 m×16 m×2×0.8=46.08 t,施工荷载按0.3 t/m2考虑为16×7.7×0.3=36.96 t,单孔的荷载约为270.54 t,加上钢闸门自重78 t,总荷载共计348.54 t。在本工程施工过程中遇到了水位▽31.6 m的洪水,围堰被迫提前破除,基坑过水,启闭机平台施工时无法从基础面搭设22.5 m高的满堂红脚手架作为承重架平台。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闸门启闭机设备的完好,直接影响到水闸的运行安全,关系到工程效益的发挥,特别是现在全面推进水利现代化建设,进一步要求我们必须提高工程自动化和信息化的应用水平,这就对启闭机的设备可靠性提出了更高的要求。因此运行管理人员必须采取科学X的方法对启闭机的机械和电气进行维护与检修,确保工程安全度汛,充分发挥工程效益,以适应现代化建设的需要。1启闭机维护与检修的原则水利工程要按照“安全X一,常备不懈”的工作方针,坚持按照“严、高、细、实、全”的要求,并参照工程定期检查要求和标准,查细、查实、查全,对查出的问题要提出明确的解决方案,全面细致地维护与检修,维修养护记录必须详细、完整,维修工作过程必须规范,确保安全。2启闭机维护与检修的作用启闭机械在使用过程中由于磨损、受力、振动和时效等原因,会引起设备的动力性、经济性和安全可靠性降低,产生隐患和故障。经常对启闭机的机械部分进行检查维修与养护,可以减少机械磨损与腐蚀,消除隐患和故障,保证设备时刻处引言在平原河道工程中应用X广泛的是平面钢闸门,它具有结构简单、运行可靠,制作安装及维护检修方便,闸室短等X点,是其它闸门无法比拟的.但闸门的启闭使其需要高大的启闭排架,使整座建筑物往往与周围环境不相协调,影响景观要求,并且沿海易受台风袭击,高排架及启闭机房的防台安全保证也是一个重要因素.双扉式闸门X综合了上述特点,在我省沿海河道水闸中的设计应用,则更大程度地发挥了平面闸门的X点.双扉门是直升门的一种,由上、下两扇闸门搭接而成,前后错开布置,上扉门相当于一道活动胸墙.双扉门可以双向挡水,操作灵活;与平面直升门比较,X地降低了启闭排架高度.本文从该门型在沿海排涝(挡潮)闸及通航孔中结合城市景观布置的应用作简要介绍.1排涝(挡潮)闸双扉门临海城防二期工程长石岭排涝闸为一座5孔拦河闸,过流净宽35 m,设5孔、单孔净宽7.0 m.闸址位于临海市主城区灵江上,灵江自西向东贯穿临海城区,为在布置和景观方面能与环境、建筑相结合,综合考虑.技术背景随着水利技术的进步,国内外修建了很多以防洪、发电、供水为目的大、中、小型的各类水库,为社会的发展提供了大量的水资源和电能。但对周边环境的影响不可忽视,比较突出的就是对水质和水温的影响。水质和水温沿水深度的变化呈现季节性变化,特别是水中污物及含氧量和有机物质的含量对下游生物及农作物影响很大。为解决上述问题,大多采用分层取水。根据目前用户对水温及水质的要求,取表层温水用于灌溉或表层清水用于饮用越来越多,普通的取水结构需多在不同的水深设置多套拦污栅栏和闸门,当水位发生变化时需开启不同孔口深度的闸门实现取水或放水功能。此时需要取水结构尺寸很大或需要设置多个取水结构,水工体型布置、操作运行、运行管理维护等均比较复杂,且造价昂贵。X重要的是,一般的分层取水结构所取的水,无法保证完全是表层的温(清)水,从而对后期的水资源利用造成损失。为了解决上述技术问题,一种新型进水结构的技术方案是:在塔墩迎水面布置半圆型连体闸门,塔墩的背水面布置.河北闸位于江苏省连云港市连云区板桥镇东北4km烧香河入海口处,是连云港市善北地区挡潮排涝的重要工程。连云港市新浦区、连云区,灌云县东辛乡、宁海乡以及东辛农场、云台农场、海军农场、台南盐场等450km2涝水均经该闸排泄入海。原闸设计排涝标准为10年一遇,排涝流量为337m3/s,共7孔,每孔净宽6m,总净宽42m。原闸建成后在排涝挡潮方面发挥了巨大的作用,但由于该闸基础为2.5m厚换砂垫层,其下为14m厚的海淤土,土质孔隙比大、含水量高、承载力低,建成运行以后不均匀沉降一直持续,影响闸的正常运行。省水利专家组针对该闸存在的问题鉴定该闸安全类别为四类闸,已失去加固的价值,同意该闸拆除重建。新建闸闸址向上游移动,其垂直于水流向中心线与原闸底板上游端相距110m,其顺水流向中心线向南移动,与老闸中心线相距12m。全闸共5孔,每孔净宽10m,总净宽50m,设计排涝流量580m3/s。采用平面钢闸门垂直提升的闸门结构简单,闸室结构施工和维护方便,在水利工程中得到了广泛的运用,分析闸门结构受力情况可知,其启动和关闭与竖直方向的受力有关,而闸门的重力与闸门的材料息息相关,克服重力所需的提升力则与启闭设备密切相关,因此,近年来垂直提升闸门的技术发展除了闸门构造以外,还与闸门材料和启闭机的发展息息相关。1闸门材料的发展垂直提升式的闸门具备悠久的历史,X早可追溯到公元前598—公元前591年,楚令尹孙叔敖在今安徽省寿县建芍陂灌区时,即设5个闸门引水,即为X简单的上、下提升闸板闸门。随着材料技术的不断发展,闸门材料由木板、石板逐渐发展为混凝土闸门。20世纪70年代,波浪形钢丝网水泥面板闸门得到了广泛推广,其能提高惯性矩,承受较大的弯矩,但该种闸门为了减轻质量,砂浆保护层太薄,易使钢丝网锈蚀、耐久性差,现已较少使用。现代的水工闸门多为金属结构,20世纪80年代初,国内开始推广铸铁闸门。铸铁闸门具有耐腐蚀性,可在p H为6~8的流体酸碱中.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 问题的提出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,水头高流量大,闸门设置的部位和渲泄的流量取决于水库的调度要求,如采用表面式孔口,水头低可选用较大孔口尺寸,其泄流能力和条件较好,但不一定能满足水库水位调度的要求;采用深式泄水孔对水库水位调度有较好的适应范围和灵活性,但水流流速较高,对水工建筑物及控制设备的空蚀、振动及启闭机能力等方面又带来了一定的矛盾。在浅水道上采用一洞多孔或一洞一孔的问题上亦有矛盾,一洞一孔的大型水工结构,其构造简单近年来,国内许多专家学者对水利枢纽工程的设置和应用开展了广泛的研究。吴昌新[1]等通过介绍淮安市古黄河的历史水情状况,研究了水利枢纽的总体方案,X化了闸址布置;曾金年[2]通过数学模型计算瓯江青田水利枢纽实施前后的各项水文数据,总结了水利枢纽在城市防洪排涝中的重要性;冯国斌[3]等根据黄河三门峡水利枢纽的评价,分析了水利枢纽的经济合理性,提出了三门峡枢纽兴建后的正负面影响;钱楚敏[4]通过对东莞市东城区防洪形势的分析,指出了目前防洪工程存在的问题,提出城市防洪工程规划的原则和方法。本文以常熟市常浒河枢纽工程为例,结合常熟市“畅流活水”工程的宏观调控,研究、分析该工程在常熟市城区防洪大包围工程中的重要性。1工程背景常熟市大部分地区位于阳澄淀泖区内,以平原地形为主,境内地势平坦,河道纵横交织成网,南密北疏,主要河道以城区为中心,向四方扩展。河道比降小,水流平缓,总体流向为自西向东。近年来在望虞河排泄太湖洪水或“引江济太”东岸口制约长江黄金水道建设的重要原因之一就是三峡枢纽的碍航问题。三峡船闸是双线五X连续船闸,自2003年6月16日试通航以来,总体运行正常;但是,由于船闸实际运行条件与设计运行条件之间存在差距,运行和管理中也出现了一些问题,再加上近年来三峡过闸运量不断增加,导致三峡枢纽“瓶颈”现象日益突出。据统计,2011年三峡船闸就X出了双向1亿t的设计通过能力,比预期提前了19年;2016年三峡船闸实际货物通过量达到1.305亿t,X出设计通过能力的30.5%。双线船闸正常运行时,船舶平均等闸时间为2~3 d。在船闸流量X限、枢纽冲沙、旅游黄金周、船闸应急抢修和计划性停航修理等非正常运行期间,曾出现800余艘船舶积压的情况,这不仅给航运企业造成经济损失,还造成了较大的社会影响。近年来,随着三峡大坝断面货运通过量的迅猛增加,三峡枢纽碍航效应愈加明显。目前,针对三峡枢纽碍航的定性研究较多,定量研究较少。为了定量评估三峡枢纽的船舶通航状况三峡水利枢纽是长江中下游防洪体系中关键性的骨干工程。经三峡水库调蓄,可使荆江河段防洪标准由现在的约十年一遇提高到百年一遇;遇千年一遇或类似于1870年的特大洪水,配合荆江分、蓄洪工程的运用,可防止荆江河段两岸发生干堤溃决的毁灭性灾害。三峡工程水库正常蓄水位175 m,总库容393亿m3;水库全长约600 km,平均宽度1.1 km,水库面积1 084 km2。工程具有巨大的防洪、发电和航运等综合效益。三峡水电站总装机容量22 500 MW,年平均发电量846.8亿kW·h。三峡水库将显著改善宜昌至重庆660 km的长江航道,万吨X船队可直达重庆港;航道单向年通过能力可由建坝前的约1 000万t提高到5 000万t,运输成本可降低35%～37%;可增加枯水期通航流量,将下游枯水流量由建坝前的3 000m3/s提高到5 000m3/s以上,使长江中下游枯水季航运条件得到较大的改善苏州是我国历史悠久的文化名城,水是苏州的灵魂。苏州古城座落于水网之中,街道依河而建,建筑临水而造,苏州古城因水而起,因水而美,因水而灵。但近年来随着城镇化进程和人类胁近作用下[1],水环境不断的恶化,虽然通过多种举措治理,并取得了一定成效,但古城区河网水体水质总体改善不明显,大部分水体透明度远达不到城区景观用水的要求[2]-[3]。通过建设X的控导工程,人工实现平原河网水头差,营造古城南北相对水势,实现古城河道全面活水、持续活水、自流活水。为加快提升苏州古城区河道水质,充分利用X质丰富的过境水和完备的防洪、引排工程苏州古城区自流活水工程主要包括为保障入古城区调水提供X质水源的水源工程、引水后通过控导措施调控内城河与外城河分流比的配水工程和进一步改善内城河水流条件的辅助工程三大类。其中,配水工程的主要任务是营造南北相对水势,灵活调控内城河与外城河分流比,为古城片和大包围内各片水系提供适宜需水量。2苏州古城区河道水质及治理现工程概况螺滩水电站位于江西省赣江一X支流孤江下游,距吉安市区30 km,该电站为径流式电站1,973年建成投产,1993年扩建加固(安装橡胶坝袋,坝袋基础安装高程69.0 m,坝袋正常挡水高度3.5 m)达现有规模,2002年维修大坝时以水力自控曲线铰钢筋砼翻板闸门替代了橡胶坝。坝址以上控制流域面积2 160 km2,正常高水位72.5 m,设计洪水位75.3 m,设计洪峰流量(P=2%)2 960 m3/s,校核洪水位76.5 m,校核洪峰流量(P=0.2%)4 150 m3/s,装机容量1.14万kW,年均发电量4 443万kW·h。拦河闸坝由18 m高的浆砌石重力式溢流坝(堰顶高程为69.5 m)及3 m高的水力自控曲线铰钢筋砼翻板闸门(以下简称翻板闸门)组成,全坝段溢流净宽为6 m/扇×20扇=120 m,拦河坝右岸设有一X大泄流能力为550 m3/s的深式溢洪道。主要建筑物有拦河闸坝、深式溢洪道、灌溉渠、发电引水渠?在拦河坝上采用升卧式平面闸门,是我地区X次应用的一种新门型,经过在岑溪县波扩水电工程大坝上运行两年的检验,闸门启闭灵活,效果良好。这种门型在启门时X先直升一段,然后边上升边向下游转动,至闸门全开时成为水平状态,平卧于闸墩顶部。它与直升式平面闸门相比.既能降低启闭台的高度、便于施工、投资省,又能提高水工建筑物的杭震能力;与弧形闸门比较,亦具有闸墩短,结构简单,建筑物工程量小等X点。故在坝前校核洪水位较高的闸坝工程上采用这种门型,在技术上是可行的,经济上也是合理的。现予简介供参考.一、工程概况波扩水电站位于黄华河的中下游,枢纽工程以括拦润坝,发电厂房、船闸。挂河坝高‘一8米,上游控制流域面积2,010平公方里多年平均流量75 .8。秒立米,电站设i一卜装机容量为2 xZ,500千瓦。大坝属四等礴X建筑物,遇按50年一洪水设计,坝前水位为67 .3米;300年4遇洪水校核,坝前水位为,70.51米,拦河项型为浆砌石混凝土包皮支墩垂直升降闸门运行中存在的问题笔者曾X地把预埋件改为预留孔紧固件,但闸槽内轨道的锈蚀损坏和更新一直没有得到解决。 在中小型闸门的启闭运行中,种种原因引起的滚轮不转动是比较多见的。·这样一来,滚动摩擦变成了滑动摩擦,摩擦力增大很多,有的导致启闭失灵,设备损坏,对建筑物的经济效益影响很大。分析滚动摩擦失败的原因主要有以下几点:①轴的工作面没有镀铬(硬铬)或烧焊不锈钢的防锈处理不当,轴生锈胀大致使滚轮不能转动。②滚轮处理不当,有的滚轮不设置轴套或用铸铁和钢材做轴套,滚轮(或轴套)和轴锈为一体,导致滚轮不能转动。③轴套选材不当,铜合金轴套不用精铜(99 .9%以上)而用杂铜,致使轴套在受压时成块状剥落而卡阻。胶木或尼龙轴套因不及时更新致使材料老化或开裂,也有可能卡住滚轮而不能转动。④电离化学腐蚀的影响。钢轴质地不纯含有杂质,铜合金轴套本身就是由不同的金属组成,铜合金轴套与钢轴的接触面等,都会产生电离化学腐蚀,在有化工污染的水质中更为《水利水电工程钢闸门设计规范SDJ13一78》(以下简称《闸门规范》)自1978年由水电部颁布试行以来已经10多年了。《闸门规范》的颁布试行使我国水电工程钢闸门的设计工作步入一个新阶段,受到设计工作者的欢迎与好评,发挥了重要的指导作用。目前,修订小组正着手总结经验进行《闸门规范》的修订工作,以使该规范进一步完善。 本文仅就《闸门规范》中几个值得商榷的问题,归述如下,以供参考。 一关于a0《0.45H问题 《闸门规范》X68条,就露顶式双主梁闸门主梁的布置进行了阐述,主梁布置应按等荷载原则进行,如图1所示,主梁宜布置在静水压力合力作用线上下等距离的位置上,两主梁的间距值要尽量大些,上主梁到闸闸门振动是一种特殊的水力学问题,涉及水流条件、闸门结构及其相互作用,属流体诱发振动.流体诱发振动是一种极其复杂的流体与结构相互作用的现象.水流与结构是相互作用的两个系统,水流动力使结构变形,而结构变形又改变流场,使水流动力发生变化,它们间的这种相互作用是动态的、耦联的,这就是闸门振动过程中的流固耦合问题,流固耦联作用给研究闸门振动带来极大困难.流固耦联作用可用单自由度系统来表征,即+(K+Kw)y=F(1)式(1)中:M—结构的质量,Mw—水的附加质量;C—结构的阻尼,Cw—水的附加阻尼;K—结构的刚度,Kw—水的附加刚度;y—结构加速度,y—结构速度,y—结构位移;F—水动力荷载.实际上,闸门为多自由度体系,M、C和K则分别视为质量矩阵,阻尼矩阵和刚度矩阵,Mw,Cw和Kw分别视为附加质量矩阵、附加阻尼矩阵和附加刚度矩阵引言在我国水利水电工程中，水工钢结构如弧形闸门、平面闸门、启闭设备等得到广泛的应用。在笔者多年的设计及工艺制作中，了解到不少关于结构制作变形的防范措施。针对平面闸门结构复杂、焊接量大、易产生焊接变形的情况，需要在焊接过程中采取合理的工艺措施，X地控制平面闸门的变形，减少焊后校正工作量，降低生产成本。平面闸门在焊接中既要保证焊缝质量，又要保证尺寸精度，X控制闸门的焊接变形，因此，采取合理的工艺措施是十分重要的。1焊接变形的主要形式与产生原因(l)纵向收缩变形。由于焊接热温度场的作用，使焊缝横向金属压缩而引起的长度缩短。(2)横向收缩变形。构件焊后在垂直方向发生收缩。(3)挠曲变形。由于焊接边收缩变短，而非焊接边相对伸长而引起的的挠曲。(4)角变形焊。焊后构件的平面围绕焊缝产生的角位移。(5)波浪变形。由于焊缝收缩而引起焊缝较远区域的金属受压产生失稳而引起的变形。2影响焊接变形的因素2.1焊缝位置焊缝在结构中所处的位置对结构的.露顶式平面钢闸门;挡水净宽为16·0m,支承跨度为16·3m,闸门高度4·5m,挡水高度4·2m。宽高比B/H=3·56,为典型的大跨度、大宽高比平面闸门。闸门门叶采用实腹式双主横梁焊接结构,梁系连接形式为等高连接,次梁沿水平方向连续布置;闸门主梁为变截面组合梁;端柱为双腹板整体结构。止水型式为上游止水。为适应其结构的特殊性与操作要求,确保闸门安全运用,在闸门结构设计上,着重研究了以下几个问题。2平面闸门结构设计2·1闸门底缘结构设计弥河寒桥拦河闸工作闸门按照闸门宽高比布置为双主梁型式,由于本闸门结构宽而矮,跨度大、主梁梁高较大,使得闸门结构布置较为困难。一方面,为满足闸门上、下主梁荷载均衡的要求,下主梁结构位置应尽量靠近闸门底缘;另一方面,为使下主梁到底止水的距离符合底缘布置要求(动水启闭闸门下游倾角不小于30°),下主梁位置又应尽量远离底缘。由于大跨度闸门主梁梁高较高进入新世纪以来,X对生态环境的保护越来越重视,河流治理和水生态景观工程快速发展,要求拦河闸工程平面布置以及选择的闸门启闭机等不但要具备水利工程的常规功能,而且必须要适应当地水生态系统、周边人文环境,以及具备通航要求等功能。工程往往具备以下主要特点：跨度较大、水头较低,拟建工程设计要求构思新颖X特、造型X树一帜,并力求融入周边人文景观。随着我国水利建设的全面上马,新设计的水闸应和周围的人类的生态环境相匹配,已成为中国水利工程建设的一个重要研究课题。近年来,拦河闸的跨度也越来越大,大型拦河闸的设计也不再局限于传统模式,而是不断创新。弥河寒桥拦河闸位于山东省寿光市,是根据寿光市用水规划及城市建设规划总体要求,在寒桥镇西边的弥河上兴建的拦河闸带桥工程,主要目的是抬高弥河水位,加速当地地下水补源回灌和增加弥河蓄水量,用以改善寒桥、留吕等周边十几个乡镇的交通条件和城市生态环境。该工程设计思路改变了以往传统设计方法和闸室布置方式,使闸室布置?寒桥拦河闸位于寿光市城东、寒桥镇X以西的弥河上。拦河闸为开敞式,共设13孔,每孔净宽16.om.垂直水流方向总长228.4m,顺水流方向总长125m。主要由上游护坦、铺盖、闸室段、消力池、下游海漫、两岸桥头堡及闸管所等部分组成。闸室上游侧设一道检修门和一道工作门,检修门为16只1.1火4一4.Zm叠梁式平面钢闸门,工作门为16x4.5一4.2m露顶式平面钢闸门,并采用柱塞式油压启闭机。闸室上游侧设公路桥,桥面净宽18.om,闸底板为分离式底板,中墩下游侧为框架结构。桥头堡内布设机电、中控设备。2金属结构布置2.1工作闸门及其启闭设备布置 该闸共设13套工作闸门.孔口尺寸均为16义4.sm,设计水头4.2nl,lto]门为悬臂式滚轮支承,在闸门两侧端部的下游设4个侧轮,以约束闸门的侧向偏移。同时为满足闸门底缘结构布置的要求,闸门底止水向下游后移,并在上游增设导流板,避免闸门因水流冲击引起大的冲动。?工程概况寿光市弥河寒桥拦河闸工程位于山东省寿光县城东部,大(2)型工程,拦蓄水容积为1270万m3/s,设计流量2000m3/s。共设13孔闸,每孔净宽16.0m,总长228.4m。该工程是山东省跨度X大的液压启闭平面钢闸门拦河闸。二、工程地质该闸址位于弥河中下游的冲洪积扇上,河床发育呈U字形,属老年性河谷。主河床宽250m,河底高程17.0～16.3m,由砾质粗砾组成。在勘探控制深度范围内,所揭露地层上部为X四系全新统冲洪积堆积(Q4al+pl),由粘土、壤土、砂壤土,中细砂组成;下部为X四系上更新统冲洪积堆积(Q3al+p)l,由粉细砂、中粗砂、砂壤土、壤土组成。闸底板高程座落在壤土层。三、工程总体设计1、闸室上游部分设计上游M10砂浆砌石铺盖长为15.0m、厚0.4m,两岸护坡坡度为1∶2.5;C20钢筋混凝土铺盖长10.0m、宽245.9m、厚0.4m,顶高程16.8m。2、闸墩设计中墩总长22.0m,闸墩顶高程为闸门振动是一种特殊的水力学问题,涉及水流条件、闸门结构及其相互作用,属流体诱发振动流体诱发振动是一种极其复杂的流体与结构相互作用的现象.水流与结构是相互作用的两个系统,水流动力使结构变形,而结构变形又改变流场,使水流动力发生变化,它们间的这种相互作用是动态的、耦联的,这就是闸门振动过程中的流固耦合问题,流固耦联作用给研究闸门振动带来极大困难.流固耦联作用可用单自由度系统来表征,即)中:M—结构的质量,—水的附加质量;C—结构的阻尼,Cw—水的附加阻尼;K—结构的刚度,Kw—水的附加刚度;—结构加速度,结构速度,y—结构位移;F—水动力荷载.实际上,闸门为多自由度体系,M、C和K则分别视为质量矩阵基本概况参田水电站位于梧州市苍梧县北部的沙头镇境内,是一个以发电为主的坝后式电站工程,电站装机容量2×1250kw,设计水头12.5m,总引水发电流量24.36m3/s,多年平均发电量741万千瓦·时。枢纽工程的主要建筑物有拦河坝、发电厂房及升压站等。水库正常水位为117.5m。拦河坝位于沙头镇野芋村上游约100m,电站厂房位于拦河坝右坝端。坝区所在地均为长满松杂林的山地,库区内无工厂、矿山及其他建筑,其水源主要是东安江的支流大桂冲和石川冲降雨量形成的径流。2007年1月,受苍梧县东安水利发电有限公司委托,我院承担参田水电站工程的勘测设计修改工作,设计过程中,应业主要求,为控制投资,我院推荐拦河闸坝为水力自控翻板闸门控制。根据总体布置,拦河闸坝段布置在主河床中间,采用4孔闸孔,闸门采用自动翻板闸门,每孔净宽10m,闸坝段全长40m,堰顶高程为112.5m。2007年11月,经苍梧县人民X等部门批准,参田水电站工程开工建设。研究背景水力自控翻板闸门设计过程中,支腿和支墩结构的撞击力是设计时控制的主要因素,而结构撞击力的求解涉及到众多的因素,如下游空腔产生的负压、底部水流的顶托等都会影响闸门撞击前的速度,使得撞击力难以准确得出[1]。此外,闸门支腿和支墩的撞击所产生的内力位移等也较难准确得到。水力翻板闸门的运行过程是一个典型的流固耦合问题[2],利用流固耦合方法求解闸门撞击前的速度,可以模拟闸门运行过程中的各种复杂水力现象,更能准确求得闸门在撞击前的速度,所得结果将更接近实际情况,具有很大的X势。以某水电站水力自控翻板闸门为例,利用有限元方法对水力自控翻板闸门撞击时的情形进行模拟,从而可以准确得知闸门支腿和支墩撞击时的反应,针对闸门撞击过程中产生的消极影响,提出相应的减震措施。研究结果可为水力自控翻板闸门在设计和运行时提供更X化的思路。2有限元模型某水电站位于四川苍溪县境内嘉陵江支流东河中游,由16扇5 m×10 m(高×宽)的闸门组成。采用有限元水力自控翻板闸门是利用闸门自重和水压力平衡原理,随着上游来流量的变化自行启闭的闸门。在我国,水力自控翻板闸门经历了从单铰翻板闸门、多铰翻板闸门、连杆滚轮式翻板闸门,到新型滑动支承翻板闸门和液控同步双驱动翻板闸门的发展。水力自控翻板闸门因结构简单,造价低廉,自动启闭,运行稳定,利于排沙等X点,在我国山区河流低水头闸坝工程中到广泛应用[1]。山区河流河道坡降大、河水流速大,水流挟沙力强,使得洪水来临时泥沙含量大,粒径粗。山区河道中的翻板闸门开启泄水前,闸门的挡水的作用壅高了河道水位,含沙量较大的水流到达闸前流速减小,挟沙力减弱,使得粗颗粒泥沙在翻板闸前大量淤积。淤沙对闸门产生法向压力的同时还增加了对闸门的附着力[2],一旦出现闸前淤沙过高而使闸门难以开启的情况,将导致翻板闸门的启门水位增大,上游地区和闸坝自身的安全面临严重威胁。因此,泥沙淤积对翻板闸门启门水位的影响应引起工程设计和管理人员的重视。目前,国内对于淤沙对翻板闸门影响的研.水力自控翻板闸门可以在自身重量和上下游水压力的作用下平稳运行,具有泄洪和蓄水功能[1-2],闸前水位降低到设定位置时,闸门自行关闭挡水;水位升高到设计高度时,闸门开启并进行泄水,具有较大的泄流能力;其运行可靠性高,维护和消能投资少,结构简单,被广泛应用于各种中小型水利工程。由于闸门可以自行启闭,若在洪水期闸门开启失效,上游水将漫溢,难以保证河道两岸地区及翻板闸的安全,对人民生命财产安全造成严重威胁[3]。因此,解决闸前泥沙淤积问题变得尤为重要。本文对连杆滚轮式水力自控翻板闸门进行受力分析,通过模型试验,对淤沙高度和启门水位及闸门倾角关系等进行研究,为水力自控翻板闸门技术的推广和实际工程应用提供理论指导,同时对完善翻板闸门理论有着重要的意义。1淤沙对翻板闸门受力分析本文对水力自控翻板闸门进行研究,因水流中含沙量较大水力自控翻板闸门是新时期节能闸坝,翻板坝主没区域环境下,增设水力自控翻板闸能X提高运行要有基础固定坝及翻板闸门两个主要部分,该翻板闸效率,尽可能运用现有的设施,借助改造及更替机电设启闭原理采用杠杆平衡与转动原理。该新型闸门运用备达到电站增容的目的。基于不增设额外水资源的基闸门水压力与闸门自重当做启闭闸门的动力,所以不础上,在一定程度上提升电站处理,并显现出水资源综需要其它外加能源,不需要其它启闭机械和闸房。如合效益,达到节省资源、节能环保的目的。果上游水位不断升高,慢慢开启泄洪装置;如果上游水(2)水力自控翻板坝与橡胶坝的比较。本工程羊位下降,逐步回关蓄水,确保上游水位一直保持在规范角坞拦河坝与桐溪坑拦河坝分别对水力自控翻板坝和的要求范围内。翻板闸具有施工短、造价合理、准确及橡胶坝展开比较,拦河坝布置对P=5%洪水位雍高程时、无需人力操作等特点,作为新时期河道渠化、创建度相同为基点。翻板坝堰型采用宽顶堰,在宽顶堰上通航枢纽水力自控翻板闸门通过支腿、支墩与滚轮的相互配合,使支点位置随闸门开度不断发生变化,进而实现闸门的渐开和渐关。自20世纪60年代该闸门诞生以来,先后出现了单铰型、双铰型、多铰型、滚轮连杆式、复合运动式、滑块式及多铰连杆滑块式等多种形式,闸门的各项性能有了质的飞跃。各种水力自控翻板闸门在全国近千个水利工程中的运用,极大地提升了该闸门的发展空间,由于闸门开启后泄水量大,有利于排走淤沙及漂浮物,因而其在多泥沙河流的应用前景会更加广阔。正常情况下,当闸前水位升高,闸门的启门力矩大于抵抗力矩时,闸门逐渐开启泄流,直至闸前水位降低,闸门关闭;非正常情况下,闸前淤沙高度较高,淤沙压力较大,闸门启门水位抬高,但启门力矩仍有可能小于抵抗力矩,闸门有可能不能开启,导致洪水不能及时排泄,危及上游安全。然而截至目前,国内对水力自控翻板闸门的研究主要集中于闸门运行的稳定性、水流特性及闸门在实际工程中的应用等方面,且这些研究都是基于清水河流,在对翻板闸门进行平面钢闸门轮轨支承体系是承受和传递水压的主要部件,对于闸门的整体安全性能有重要影响。接触问题属于非线性问题,定轮与轨道的接触通常有点接触和线接触两种方式[1]。目前,对于轮轨接触理论的研究和应用主要集中在铁道机车方面,而水工钢闸门的轮轨运行工况与轨道机车差异很大,因而需要进行专门的研究。闸门在实际运行过程中,由于频繁且长期与水体接触,因此会发生不同程度的锈蚀,产生锈斑甚至演化为较大的锈坑,定轮上锈坑的存在会产生应力集中,且在运行过程中容易扩展,降低材料的韧性,从而降低定轮的使用寿命。锈蚀处材料的内部组织将会发生一定程度的变化,定轮与轨道之间的接触方式也由点接触变为线接触,从而使得轮轨接触区域的应力应变分布规律发生改变。为探索定轮存在锈坑条件下的轮轨接触状况,以国内某水电站高压事故闸门的轮压试验为基础,采用ABAQUS软件进行有限元数值仿真,以此来模拟定轮存在锈坑时的接触状态。此试验结合理想条件下(无锈坑)的模型试验数据与理论计算前亩闸门是水工建筑的重要组成部分之一,它的主要作用是通过关闭、开启或部分开启来切断水流,调节水流过闸流量,控制河道水位和水流流速,因此,一个设计安全、合理、可靠的闸门对整个水工建筑的正常运行起着举足轻重的作用。整个闸门是由三大部分组成,活动部分、埋设部分和启闭设备。其中活动部分,即门叶,是X主要的结构部分。它一般是由面板,主梁,边梁和次梁(包括水平次梁、竖向次梁、顶梁和底梁)构成。因为钢闸门属于空间结构,很难实现X手算,而现有的传统的计算方法是将其简化成平面结构,对其内部构件进行X立计算。这种计算方法忽略了由于空间结构变形协调,从而减少了单一构件应力的实际情况。所以传统的计算方法的精度往往具有局限性。如今,随着有限元的发展和有限元软件的不断更新和完善,与传统的计算方法相比,有限元分析可以借助于计算机进行快速大量的计算,实现更为X的结果。本文基于ABAQUS这一有限元软件,对有限元分析和传统计算方法进行分析比较。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.
进行闸门形式选择时，需要根据闸门工作性质、设置位置、运行条件闸孔跨度、启闭力和工程造价等，结合闸门的特点，参照已有的运行实践经验，通过技术经济比较确定。其中平面闸门和弧形闸门是X常采用的门形。大、中型露顶式和潜没式的工作闸门大多采用弧形闸门，高水头深孔工作闸门尤为常用弧形闸门。当用作事故闸门和检修闸门时，大多采用平面闸门。工作闸门前常设置检修闸门和事故闸门。对高水头泄水工作闸门由于经常作动水操作或局部开启，应设法减少闸门振动和空蚀现象，改善闸门水力条件，按不同的部件考虑动力的影响，并对门体的刚度和动力特征进行分析研究。对门叶和埋件的制造、安装精度都应严格控制，当门槽边界流态复杂或体形特殊时，除需参考已有运行的成功试验，还应通过水工模型试验解决可能发生的振动、空蚀问题，以选定合适的门槽体形。活动部分包括面板梁系等称重结构、支承行走部件、导向及止水装置和吊耳等。埋件部分包括主轨、导轨、铰座、门楣、底槛、止水座等，它们埋设在孔口周边，用锚筋与水工建筑物的混凝土牢固连接，分别形成与门叶上支承行走部件及止水面，以便将门叶结构所承受的水压力等荷载传递给水工建筑物，并获得良好的闸门止水性能。启闭机械与门叶吊耳连接，以操作控制活动部分的位置，但也有少数闸门借助水力自动控制操作启闭。闸门用于关闭和开放泄（放）水通道的控制设施。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。水利工程中常采用单个或若干个不同作用、不同类型的建筑物来调控水流，以满足不同部门对水资源的需求。这些为兴水利、除水害而修建的建筑物称水工建筑物。控制和调节水流，防治水害，开发利用水资源的建筑物。实现各项水利工程目标的重要组成部分。本书是普通高等教育"十五"XX规划教材，是水利水电工程建筑X水工建筑物课程的教学用书，共分十二章，包括：绪论，水工建筑物设计综述，岩基上的重力坝，拱坝，土石坝，水闸，岸边溢洪道，水工隧洞，闸门，过坝建筑物、渠X及渠系建筑物和河道整治建筑物，水利工程设计，水工建筑物管理。本书除可作为水利水电工程建筑X本科生的教材外，还可供其他相关X的师生作为教学参考书和有关工程技术人员的参考用书。为了贯彻落实教育部《关于"十五"期间普通高等教育教材建设与改革的意见》（教高[2001]1号文件），制订好普通高等教育"十五"教材规划，教育部高等教育司于2001年8月向有关部委与高校发出《关于申报普通高等教育"十五"XX教材规划选题的通知》。受水利部人事劳动教育司委托，高等学校水利学科教学指导委员会在刚刚完成X五轮教材建设规划的基础上组织了"十五"XX规划教材的申报工作。经过广泛发动，积极申报，水利学科教学指导委员会与各X教学组根据前四轮教材的使用情况、X五轮教材的建设规划以及近几年教学内容课程体系改革所取得的成绩与经验，对申报教材进行了认真的审核，并经水利部人事劳动教育司的同意，推荐了30种教材（其中CAI、多媒体课件3种）。2002年5月教育部印发了《普通高等教育"十五"XX教材规划选题》，水利学科共有23种（其中包括高职高专教材8种）教材入选。在列入规划的教材中， 除一部分是质量较高、在教学中反映较好的修订教材外，更多的是反映教学内容课程体系改革成果、在内容和体系上有明显特色的新教材，还有3种是经多次使用修改，教学效果较好的CAI、多媒体教材。每种规划教材的作者均是经过各X教学组认真遴选与推荐的，他们不仅具有丰富的教学经验和较深厚的学术造诣，而且近几年活跃在教学、教改X一线，这为保证规划教材的高质量提供了X重要的条件。一部X秀教材在保证教学质量上所起的作用是众所周知的。一部X秀教材的产生，除了需要作者的精心编著，更需要使用者将教学实践中所取得的经验及时地反馈给作者，以便在修订再版时精益求精。因此，我们不仅推荐各院校水利类X积极选用合适的规划教材，更希望在使用后能将有关的意见与建议告诉作者。经过作者与使用者的共同努力，出版若干种水利类的精品教材是完全可能的。用在平面上静水总压力的大小P等于该平面的面积A与其形心处的压强pc的乘积，即p=pcA=γhcA,hc为平面处于液面下的深度。总压力的方向垂直于作用面。总压力的作用点即压力中心的位置在平形心的下方，二者间的距离，可由计算确定。作用在曲面（如图中柱状曲面AB）上的静水总压力p可分别计算其铅直pΖ和水平分力px,然后按力法确定总压力的大小和作用点。曲面上静水总压力的水平分量等于该曲面的铅直投影平面（如A′B′，压强分布图为EA′B′F）上的静水总压力，按平面静水总压力的计算方法确定其大小、方向和作用点。静水总压力的铅直分量等于”体积内所含液体的重量。压力体由如下诸面围成：①所论曲面；②过曲面周界上一切点的铅垂线所构成的曲面；③与液面重合的水平面。若压力体实际上充有液体，则该铅直的方向向下。若压力体（如图中的ABDCA）并未充有液体,则该铅直分力的方向向上。 水压力部分或全部浸没于静止液体中的物体，其表面所受到的静水总压力仅存在铅直分力，叫做浮力。它的大小等于。变流断面上动水总压力的计算方法与静水总压力的相同。急变流断面一般为曲面，其上的压强分布不同于静压分布，作用于其上各点的压力彼此不平行，合力难以按一般方法求出。对于断面,一般可同时考虑压力和切力求其总作用力。将断面上各点的压力和切力均沿取定的两个互相垂直的方向（其中之一可为来流方向或水平方向）进行分解，然后按的合成法则分别求出沿这两个方向的总作用力分量及各自的作用线。必要时再求这两个分量的合力（即总作用力）和合度量压强度量压强有不同的参考基准。以X真空为基准的称X压强，以当地为基准的称相对压强。相对压强为X压强与当地大气压强之差。当地大气压强随着当地高度、温度、湿度而变化。如果液流中某点处的X压强小于大气压强，则该处出现真空，以相对压强表示，就得到负压。负压的X值叫水工建筑物设计包括：选址，如坝址、闸址、洞线、渠线的选择 ；选型 ，即选定建筑物的结构形式 ， 如坝型选择；水力计算 ；结构计算 ；工程细部设计 ， 确定方案，观测设计以及合理布置各个建筑物等。对大中型和重要工程还应有和结构模型试验配合验证。研究方法归纳起来有以下几种理论分析 运用力学等方面的知识，通过分析计算，设计和研究水工建筑物，是基本的也是X主要的方法，但不是所有问题都能依靠计算来解决。试验研究 建立物理模型（水力模型和结构模型），通过试验，研究整个枢纽、建筑物整体或局部在各种不同条件下的工作状况，它能解决许多用理论分析不能解决的问题。原型观测 由于理论分析和试验研究都不能做到与实际情况完全一致，为了验证上述两种方法的研究成果，并指导今后的实践，可对建造中或建成使用中的水工建筑物埋设各种观测仪器，通过对原型观测和分析研究，找出一般规律。施工图设计为工程设计的一个阶段，在初步设计、技术设计两阶段之后。这一阶段主要通过图纸，把设计者的意图和全部设计结果表达出来，作为施工制作的依据，它是设计和施工工作的桥梁。对于工业项目来说包括建设项目各分部工程的详图和零部件，结构件明细表，以用验收标准方法等。民用工程施工图设计应形成所有X的设计图纸：含图纸目录，说明和必要的设备、材料表，并按照要求编制工程预算书。施工图设计文件，应满足设备材料采购，非标准设备制作和施工的需要。施工图设计为工程设计的一个阶段，在技术设计之后，两阶段设计在初步设计之后。这一阶段主要通过图纸，把设计者的意图和全部设计结果表达出来，作为施工制作的依据，它是设计和施工工作的桥梁。对于工业项目来说包括建设项目各分部工程的详图和零部件，结构件明细表，以用验收标准方法等。工程施工图设计应形成所有X的设计图纸：含图纸目录，说明和必要的设备、材料表，并按照要求编制工程预算书。施工图设计文件，应满足设备材料采购，非标准设备制作和施工的需要。按工作性质可分为1.施工闸门：封闭施工导流口的钢闸门2.工作闸门：调节导流口流量3.事故闸门：在上下游发生事故时可启闭的钢闸门4.检修闸门：于检修设备时闭合挡水的钢闸门按闸门孔位置可分为1.露顶闸门：顶部露出水面2.潜孔闸门：顶部没入水面以下。闸门启闭机，又称为启闭机闸门，是一种大型水利机械产品闸门启闭机关系到水工建筑物的正常运行，除应满足一般起重机械的设计要求外，工作安全可靠和操作灵活方便具有特殊的意义。螺杆启闭机可以分为：手电两用螺杆式启闭机手推式螺杆式启闭机、手动螺杆启闭机等几种用螺纹杆直接或通过导向滑块、连杆与闸门门叶相连接，螺杆上下移动以启闭闸门的机械螺杆支承在承重螺母内,螺母和传动机构固定在支承架上。接通电源或用人力手摇柄拖动传动机构，带动承重螺母旋转,使螺杆升降以启闭闸门。螺杆是受压受拉杆件,需要下压力迫使闸门下降时应计算的稳定性。螺杆式启闭机结构简单，坚固耐用，造价低廉，适用于小型平面闸门和闸门，其启闭力一般在200kN以下。500kN、750kN大容量的螺杆启闭机也已生产,用于潜水孔平面闸门和弧形闸门的操作。[固定式启闭机对于水利工程的建造师来说，都会接触到水闸施工，然而在水闸施工时，怎样对启闭机进行安装呢？固定式启闭机安装有什么要求？对于固定式的启闭机来说，其安装主要是以闸门起吊中心为基准，纵向以及横向的偏差距离应该不能小于3毫米，水平的偏差应该小于千分之0.5左右，而高程的偏差可以达到5毫米。螺杆式的启闭机在进行螺杆与闸门进行连接的过程中，其垂直偏差处理不会大于千分之0.5；我们还要在启闭机进行安装时进行全面的检查与检验工作。要对开式的齿轮以及轴衬进行全面的转动，并在转动的地方进行油污和铁屑的清洁处理工作，主要是对灰尘的清除，再加上新的油，并按照减速箱的说明进行安装，还要按照产品的说明书进行加油以及规定油位的处理。我们在启闭机在进行定位时，机架底的脚部螺栓处理要进行混凝土的浇灌处理，其机座与混凝土必须要用水泥砂浆进行填埋。我们的门机安装的过程中，全进行全面的清点与排查，还要对机器的构件进行安装，在安装的过程中，偏差必须要符合图纸的相关规定，如果没有准确的规定，可以参考相应的要求进行执行；对于门机的轨道安装时，其门的组装如果有偏差的话，应该是以图纸和厂家的说明书中规定的内容来进行安装。前者主提升机构设置在底部装行走车轮的平面构架式台车上；后者的启闭机主提升机构设置在装有行走车轮的门形构架上。单向启闭机的主提升机构直接紧固在台车或门形构架的上平面上；双向移动式启闭机的主提升机构设置在台车或门形构架上平面的小车上，小车沿轨道行走的方向与台车或门形构架的移动方向成垂直。通常也称双向移动式的台车或门形构架为大车架。台车式移动启闭机通常行走在闸门门槽顶部平面或平面以上的混凝土排架上，门式移动启闭机仅行走在闸门门槽顶部平面上。闭机门架腿上有时也设回转式悬臂以便起吊其他设备，从而构成多用途门形移动式启闭机。中国已生产的移动式启闭机,主提升吊具启门力达5000kN，升程为140m。苏联移动式启闭机启门力达7100kN,升程为17.5m。1.铸铁镶铜方闸门由门框、闸板、导轨、密封条、传动螺杆、吊块螺母/吊耳和可调整密封机构等部件组成，其中门框和闸板均由X质灰口铸铁或球墨铸铁制成，导轨左右对称布置且用不锈钢螺栓定位销与门框二侧端部连接 （对中小口径的闸门，其导轨可与门框浇注成一体），导轨长度一般为闸门全开启高度的1/2～1/3，因而整体结构强度高、刚性高、耐磨、耐腐蚀性好、承压能力大。2.通过楔块装置的楔紧达到密封，密封材料为铜合金或橡胶，并经精密加工后配研，故密封性好。3.采用预埋钢板或预埋螺栓式安装，安装、调试、使用、维护方便，使用寿命长。4.品种规格齐全，适应性广。5.与启闭机配套使用，闸门为工作部分，启闭机为闸门开启与关闭的执行部分，启闭机由人力、电机或气动、液压机构带动传动装置的齿轮、蜗轮蜗杆等运转，驱动传动螺母或螺杆转动使闸轴作垂直升降运动，从而开启或关闭闸门，达到 水、关水或调节水位的目的。根据建设部通用标准和美国AWWA标准设计生产。它采用X特的外弧形设计，结构合理、受力均匀，采用X质灰口铸铁或球墨铸铁、不锈钢制造，止水密封面镶铜条或橡胶，并经精密加工后配研，达到平面接触密封，密封性能好，当密封止水性能下降时，可通过楔块装置的调整加以解决铸铁镶铜方闸门主要性能指标： a）闸门密封面配合间隙≤0.1㎜，密封座厚度大于10㎜。 b）密封面每米长度渗水量：正向≤0.7L/min ·m 反向≤1.25L/min ·m c）公称压力≤0.1Mpa；密封试验压力0.1Mpa。 d）工作环境：温度-20℃～120℃ 湿度：95% 工作介质：水与污水PH值：5～10 e）安装位置：正常状态下正向迎水、处于铅垂状态。 f）X大工作水头：单向受压：正向：10m 反向：5m 双向受压：均为10m g）启闭速度：不小于0.2m/min，不大于1.5m/min。 h）闸框距边壁距离≥300㎜，距池底距离≥150㎜～250㎜。我公司主要产品有：螺杆启闭机 =规格型号有：0.3-50吨，分为：手推式启闭机、侧摇式启闭机、手摇启闭机、手电两用启闭机等；卷扬启闭机 =规格型号有5-80吨固定、移动式，分单吊点、双吊点卷扬机；铸铁闸门 =规格型号有镶：PGZ铸铁闸门、PZ铸铁闸门、双向止水闸门、反向止水闸门,深水闸门；并生产各种规格的铸铁拍门等水工产，广泛用于农业综合开发、水产养殖、河道、灌区、水库等水利工程，并得到X水利部门认可。????? 我们的宗旨是“以质量求生存、以信誉求发展、以服务求效益，质量X一、用户至上。我公司技术力量雄?厚，设备X完善，产品质量过硬。“华水”牌系列产 品畅销全国各地，深得用户X和好评，选择我公司产品就等于为水利工程选择了可靠保证，我公司将全程为您提供真诚的服务。铸铁闸门主要由闸框和闸板两大部分组成。铸铁闸门的闸框是闸板的支承构件，也是闸板的运行滑道，由地脚螺栓安装固定在水闸闸墩及闸底板的二期混凝土中，将闸板所承受的全部水压力安全传递到闸室中。为科学合理节约材料及减轻自重，铸铁闸门的断面制成格构式，断面尺寸按所受荷载大小和闸板运行情况综合考虑。闸板是用来封闭和开启孔口的活动挡水构件， 板面四周设铸铁边框梁 ， 为提高闸板的强度 ， 板面制成拱形， 拱的圆心角按 6 0 度设计，以降低其所受的水压力。铁闸门一般设置有可调节的楔紧装置，楔紧副分别设在门体和门框上。调节楔紧装置，可使得闸门关闭时门体紧贴门框，达到止水要求。铸铁闸门通常配置手动或电动螺杆式启闭机，铸铁闸门用于操作闸门的启闭。铸铁闸门具有布置简单，结构紧凑，节省空间；运行维护简单，减少运行费用等铸铁闸门喷砂用气操作压力小少于0.5MPa，配备6m3/Sr空气压缩机。采用流动式空气压缩机时，其排气量为6m3/s，额定压力为0.8MPa，功率为37kw。喷砂处理所用的压缩空气必须经过冷却装置及油水分离器处理，以保证压缩空气的干燥、无油。油水分离器必须定期..液压机械有限公司主要生产水工闸门、钢坝、，位于江苏省中部，X的“八怪”之X郑板桥的故乡——兴化，是从事是一家X生产水利机械产品的厂家。本公司创建于2005年，经过多年的发展，已经发展成为一家上规模的企业。主要产品有：液压启闭机、钢坝闸门、各种钢闸门、大型液压站、水利自动化控制设备，产品广泛应用于水利、市政和环保等行业。本公司严格执行ISO9001质量生产体系，通过了水利部以及X质监总局的质量体系认证，获得了相对应的生产许可证。??? 公司顺应改革开放之势，加强与大中科研院校的合作，不断引进X人才和高新的技术，充分挖掘员工的科技潜力，积极分析采纳各地用户的反馈意见，加大投入，使“东科”系列产品的使用范围更广、寿命更长。多年来，产品在水利...平面钢闸门挡水面板形状为平面的一类钢闸门，直升式平面闸门。?平面钢闸门的组成和结构布置:平面钢闸门是由活动的门叶结构、埋固构件和启闭机机械三部分组成。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、行走支撑以及止水和吊具等组成。埋固构件包括（1）主滑道的轨道；（2）侧轮和反轮的轨道；（3）门楣，底坎；（4）门槽护角、护面和底滥。支承边梁是为于闸门两边支承在滑块或滚轮等行走支撑上的竖向梁。主要承受由主梁等水平梁传来的水压力产生的弯矩，以及纵向联结系和吊耳传来的门重和启闭力等竖向力产生的拉力或压力。闸门自2004年创建以来，一直潜心致力于成都闸门、铸铁闸门、钢制闸门、渠道闸门、插板闸门、与各种螺杆启闭机、卷扬启闭机、制造、安装、维护于一体化。通过ISO9001：2000国际质量体系认证，相继获得“全国质量信得过产品”、“中国工程建设X选产品”、“中国建材行业X品牌”、“中国X品牌”、“中国名X产品”等至高荣誉，这些都有力地见证了成都闸门的高速发展。也预示着成都同盛闸门未来的战略发展新高度！主要产品有：（一）螺杆手摇式启闭机LQ3T-30T，手推带锁式启闭机、全封闭式启闭机LQ0.3-5T，螺杆侧摇式启闭机LQ0.5-5T，手电两用式启闭机LQ3T-100T（单、双吊点）。（二）QPQ、QPK、QPG、QPT、QHQ单吊点卷扬式启闭机、双吊点卷扬式启闭机、移动卷扬式启闭机、弧型卷扬式启闭机5-125T。（三）铸铁闸门、高压铸铁闸门、球墨铸铁闸门、镍铬合金铸铁闸门、镶铜铸铁闸门、钢制闸门、不锈钢闸门、叠梁闸门、插板闸门、拍门、潮门、调节堰门及各种异型闸门。（四）橡胶止水带、伸缩缝、钢边止水带、膨胀止水条、支座、产品适用于水利水电工程、隧道、地铁、水库、污水处理厂以及其它混凝土工程的施工缝、变形缝、伸缩缝和接缝。成都闸门拥有X的产品设计人员、生产管理队伍；技术精湛的操作能手及经验丰富的销售精英。经过多年的研究开发、生产实践，产品的技术含量以及外观造型已达到国内X水平，并可根据客户要求订造，实现集研发、生产、销售、售后跟踪一条龙服务。BGM不锈钢涡轮闸门产品简介：BGM不锈钢涡轮闸门属于成都不锈钢闸门的一种产品，成都同盛闸门水利设备厂家生产的BGM不锈钢涡轮闸门符合X相关执行标准的设计、制造和验收标准。闸板为矩形不锈钢框架式结构，驱动成都不锈钢闸门启闭装置安装在闸门框架的横梁上，门框安装在两侧池壁上。BGM不锈钢涡轮闸门的门板、门框、导轨、螺杆及驱动装置有足够的强度和刚度，不锈钢闸门的抗拉伸、压缩和剪切强度的安全系数应大于5，闸门板为增加强度单面设有井字形筋板，迎水面为一平板，采用橡胶密封，主要适用于给水、排水、环保、水利等水工筑物的取水口、水池、水槽、引水渠，用以通断水流或切换流道等。成都闸门水利设备有限公司——X成都不锈钢闸门厂家整理以上信息。CBZ钢制插板闸门安装于有压力的各种粉粒体物料管道上起开通及关断的作用。其使用压力可达1MPa.手动插板闸门具有密封性好无内外漏的特点,易磨损的部位采用耐磨材料制成. 同时闸门的结构充分考虑了粉粒体物料的特点,使闸门很少出现被物料卡住阀板不能滑动的现象.CBZ钢制插板闸门是在启闭机的升降作用下，使闸板在闸框滑道内上、下滑动来实现启闭，能部分开启或全部开启。门板过水孔口在水流的压力下，强迫闸门门板向下游位移，紧靠在闸框上达到调节流量和控制水位的目的。钢制插板闸门采用P型橡胶软密封止水，保证止水效果良好。成都钢制闸门厂家的产品广泛应用于电力、水利、环保、化工、市政污水处理等工程中用于控制水流的大小钢制闸门按产品工作性可分为：1，施工闸门：就是起到封闭施工导流口的闸门2，工作闸门：就是起到调节导流口流量的闸门3，事故闸门：起到在上下游发生事故时可启闭的闸4，检修闸门：就是在检修设备时用于闭合挡水闸门钢制闸门按产品孔位置可分为：1，露顶闸门：就是顶部露出在水面的闸门2，潜孔闸门：就是顶部没入水面以下的闸门钢制闸门按产品门叶形状分类：1，平面钢制闸门2，弧形钢制闸门3，人字形钢制闸门LMD螺旋钢闸门产品简介：? ? LMD螺旋钢闸门属于成都钢制闸门的一种产品，插板阀，是一种粉料、晶粒料、颗粒料及小块物料的流量或输送量的主要控制设备，广泛使用在冶金矿山、建材、粮食、化工的库顶、库底及送料口等，是行业控制流量变化或迅速切断。LMD螺旋闸门主要特点:? ?LMD螺旋钢闸门具有结构简单、操纵灵活、重量轻、无卡阻、特别适用于各类固体物料和50mm左右块状、团状物料的输送及流量调节，安装不受角度限制，操作方便，能随时调整尺度。PGZ球墨铸铁平面拱形闸门产品简介：? ?PGZ球墨铸铁平面拱形闸门的门叶、门框由球墨铸铁(QT450)熔化铸造，刨床精密加工而成。成都同盛闸门厂家生产的球墨铸铁闸门具有耐腐性强、不易变形、操作安全简便、启闭灵活耐用、磨擦力小经久耐用、止水性能好、渗水量小(正向0.72L/m.min、反向1.25L/m.min)，能承受较大的水压力等突出特点。成都同盛闸门水利设备有限公司——X成都铸铁闸门厂家整理以上信息。??? ?PGZ球墨铸铁平面拱形闸门主要特点简介：?1，产品具有结构合理，便于安装，操作简便灵活，便于管理。??2，产品具有防腐能力强，可在PH=6-8的流体酸碱中使用。??3，产品具有止水效果好；正常渗水量L≤0．07L／m．s。?PGZ球墨铸铁平面拱形闸门主要性能参数：?1，产品按闸门的鲒构形式分为：PZ型平面平板闸门和PGZ型平面拱形闸门，又可分为整体式和组装式两种。??2，产品规格从0．2x0．2—6．5x6．5m(6．5x6．5m米X高水头号为6．5m米)；出水口大于3米时应生产为双吊点样式闸门。??3，产品主要适用与正向受压止水，根据用户需要可制双向止水闸门。??4，产品在结构上采用机加工硬止水，较大闸门底封水亦可采用橡胶封水。??5，产品根据用户实际需求，我公司可采用镶铜或镶不锈钢止水。??6，产品正常使用水头1-6米，还可承受一定的反向水头，为满足用户实际需求，我公司也可生产高水头闸门。??7，产品安装是整体安装，在进行二期浇注，将闸板与闸框的封水间隙调到0．3mm以下，方可进行二期浇注。?8，产品在浇注混凝土时，流进闸板、闸框、斜铁、挡板间隙中的灰浆必须清除，防止灰浆凝固后影响闸门正常启闭。?9，产品的上下框设有固定块，主要是防止闸板在运输吊装等过程中滑出，安装凝固后(使用前)应先卸掉上闸框的固定块和下框紧回螺栓，方可启动。??10，产品安装完毕启闭时，应注意闸板的上下板限位置，以免陨坏闸门或启闭机。PGZ球墨铸铁平面拱形闸门主要构件简介：门板简介?1，门板应整体铸造，闸孔在400mm及其以上时应设置加强肋。?2，门板应按X大工作水头设计，其拉伸、压缩和剪切强度的安全系数不小于5，挠度应不大于构件长度的1/1500。 ?3，门板的厚度应在计算厚度上增加2mm的腐蚀裕量。?4，闸孔尺寸在600mm及其以上时，门板的上端应设置安装用吊环或吊孔。门框简介?1，门框应整体铸造，在X大工作水头下，其拉伸、压缩和剪切强度的安全系数不小于5。?2，门框的厚度应在计算厚度上增加2mm的腐蚀裕量。?3，对于墙管连接式圆闸门，其门框法兰的连接尺寸应符合GB 4216.2的规定，法兰螺栓孔应在垂直中心线的二侧对称均布。?4，法兰螺栓孔d0的轴线相对于法兰的孔轴线的位置度公差Φt应符合下表的规定。 法兰螺栓孔直径d0 位置度公差Φt11.0～17.5 ? ? ? ? ? =3米时，为双吊点闸门。?3，拱形闸门主要适用与正向受压止水，根据用户需要可制向止水闸门。?4，在结构上采用机加工硬止水，较大闸门底封水亦可采用橡胶封水。?5，根据用户要求，可采用镶铜或镶不锈钢止水。?6，拱形闸门正常使用水头1-6米，还可承受一定的反向水头，为满足用户要求，可制造高水头闸门。?7，拱形闸门安装用整体安装，二期浇注，将闸板与闸框的封水间隙调到0．3mm以下，方可进行二期浇注。8，在浇注混凝土时，流进闸板、闸框、斜铁、挡板间隙中的灰浆必须清除，防止灰浆凝固后影响闸门启闭。9，成都闸门上下框设有固定块，可防止闸板在运输吊装等过程中滑出，安装凝固后(使用前)应先卸掉上闸框的固定块和下框紧回螺栓，方可启动。?10，成都闸门启闭时，应注意闸板的上下板限位置，以免陨坏闸门或启闭机。PGZ铸铁拱型闸门主要构件简介门板1，门板应整体铸造，闸孔在400mm及其以上时应设置加强肋。2，门板应按X大工作水头设计，其拉伸、压缩和剪切强度的安全系数不小于5，挠度应不大于构件长度的1/1500。 3，门板的厚度应在计算厚度上增加2mm的腐蚀裕量。4，闸孔尺寸在600mm及其以上时，门板的上端应设置安装用吊环或吊孔。门框1，门框应整体铸造，在X大工作水头下，其拉伸、压缩和剪切强度的安全系数不小于5。2，门框的厚度应在计算厚度上增加2mm的腐蚀裕量。3，对于墙管连接式圆闸门，其门框法兰的连接尺寸应符合GB 4216.2的规定，法兰螺栓孔应在垂直中心线的二侧对称均布。4，法兰螺栓孔d0的轴线相对于法兰的孔轴线的位置度公差Φt应符合下表的规定法兰螺栓孔直径d0 位置度公差Φt11.0～17.5 ? ? ? ? ? 1.05，门框(含导轨)的任一外侧应机加工一条与导轨平行且贯通的垂线作安装闸门基准。QLYB摇摆式螺杆启闭机产品具有以下特点：? ? ? 1、本机为手电两用,可根据用户需要,配备电动装置,并配备手摇把2个,供手动使用.? ? ? 2、本机设计生产执行标准为水利部DL/T5019-94《LQ型螺杆式启闭机技术重要条件》.各部零件执行X标准.? ? ? 3、本机采用蜗轮、蜗杆变速,螺母旋转,螺杆作上下运动,带动闸门启闭.? ? ? 4、螺杆长度可按用户工程要求长度生产,双吊点距按用户要求设计而定.螺杆启闭机的安装步骤： 1、在安装螺杆启闭机时一定要保持底座基础布置平面水平180°；启闭机底座与基础布置平面的接触面积要达到90%以上；螺杆轴线要垂直闸台上衡量的水平面；要与闸板吊耳孔垂直，避免螺杆倾斜，造成局部受力而损坏机件。 2、将手动螺杆启闭机置于安装位置。把一个限位盘套在螺杆上，将螺杆从横梁的下部旋入机器中，当螺杆从机器的上方露出后，再套上限位盘。螺杆的下方与闸门连接。 3、对于安装启闭机的基础必须稳固安全。机座和基础构件的混凝土，按图纸的规定浇筑，在混凝土强度未达到设计强度时，不准拆除和改变启闭机的临时支撑，更不得进行试调和试运转。 4、在安装时根据闸门起吊中心线，找正中心使纵横向中心线偏差不X过正负3mm,高程偏差不X过正负5mm。然后浇注二期混凝土或与预埋钢板连接。 5、 对于产品的电气设备的安装，一定符合图纸及说明书的规定，全部电气设备均可靠的接地。 6、 在产品安装完毕，要对机器进行清理，补修已损坏的保护油漆，灌注润滑脂。螺杆启闭机调试方法及注意事项： 1、当启闭机在无荷载的情况下,保证三相电流不平衡不X过正负10%，并测出电流值。 2、对于上下限位的调节：当闸门处于全闭的状态时，将上限压紧上行程开关并固定在螺杆启闭机的螺杆上。当闸门处于全开时，将下限位盘压紧下行程开关并固定在螺杆上。 3、对于启闭机的主令控制器调整，必须保证闸门升降到上、下限位时的误差不X过1cm。? 4、安装后，一定要作试运行，一作无载荷试验，即让螺杆作两个行程，听其有无异常声响，检测安装是否符合技术要求。QLYB摇摆式螺杆启闭机产品简介QLYB摇摆式螺杆启闭机属于属于成都螺杆启闭机的一种产品，是原机型的改进，增加可摇摆机座，除具有原机型的各种功能外，可代替弧形门启闭机和液压式启闭机对弧形闸门进行开启及关闭。摇摆式螺杆启闭机有单吊点和双吊点两种机型，订购时除注明启闭机吨位参数外，还要注明摆动角度，如果订购双吊点启闭机必须注明吊点间距。成都闸门水利设备有限公司——X成都螺杆启闭机厂家整理以上信息QLMD气动螺旋闸门又名气动插板阀，属于成都钢制闸门的一种产品，是在其传动上配备气动执行器和电动执行，演变成气动螺旋闸门和电动螺旋闸门，主要适用于粉料、晶粒料、颗粒料及小块物料的流量或输送量的控制设备上作为截流使用气动钢制闸门的结构简单、操纵灵活、重量轻、无卡阻、启闭迅速，特别适用于各类固体物料和50mm左右块状、团状物料的输送及流量调节，安装不受角度限制，操作方便，能随时调整尺度。QLMD气动螺旋闸门可水平安装或垂直安装，安装时两法兰连接中间必须加密封垫片，然后锁紧螺栓。若长期存放应使设备处于关闭状态，各传动部位应加润滑油，不允许露天存放或堆置。注：LMD-单向 I-手轮 Ⅱ-链轮，距地面小于1.7米用手轮，大于1.7米用链轮 链条节数M=0.105X-113（X是丝杆中心离地面度度）主要是控制流量或输送量的设备，广泛使用在冶金、矿山、建材、粮食、化工等行业控制流量变化或迅速切断。钢制复合材料闸门产品简介钢制复合材料闸门表面精密防腐处理，可以使用在带腐蚀介质中，主要是用来开启、关闭局部水工建筑物中过水口的活动结构。它能够起到调节流量、控制水位的作用。产品主要应用于给排水、防汛、灌溉、水利、水电工程中，用来截止、疏通水流或起调节水位的作用，根据建设部通用标准和美国AWWA标准设计生产。它采用X特的外弧形设计，结构合理、受力均匀，止水密封面镶铜条或橡胶，并经精密加工后配研，达到平面接触密封。钢制复合材料闸门结构特点简介：钢制复合材料闸门由门框、闸板、导轨、密封条、传动螺杆、吊块螺母/吊耳和可调整密封机构等部件组成，导轨左右对称布置且用不锈钢螺栓定位销与门框二侧端部连接，导轨长度一般为闸门全开启高度的1/2～1/3，因而整体结构强度高、刚性高、耐磨、耐腐蚀性好、承压能力大。钢制渠道闸门是一种粉料、晶粒料、颗粒料及小块物料的流量或输送量的主要控制设备，广泛使用在冶金、矿山、建材、粮食。动螺旋闸阀通常于卸料器配套使用，手动螺旋闸阀的直径与卸料器进料口配套，有方形和圆形两种。钢制渠道闸门结构简单、操纵灵活、重量轻、无卡阻、特别适用于各类固体物料和50mm左右块状、团状物料的输送及流量调节，安装不受角度限制，操作方便，能随时调整尺度。本产品驱动装置可采用电动、气动、手动、伞齿轮转动等装置。气动装置可安装空气过滤器、电磁阀、感应器、如安装以上驱动装置，气动装置在合同中注明。高压钢闸门主要是用来开启、关闭、控制水库水位的一种水库泄洪闸门。主要采用加强设计，门体重，钢板厚，使用寿命长久，其结构合理、受力均匀，止水密封面镶铜条或橡胶，并经精密加工后配研，达到平面接触密封。因而整体结构强度高、刚性高、耐磨、耐腐蚀性好、承压能力大。成都闸门水利设备有限公司——X钢制闸门厂家整理以上信息。?高压钢闸门结构特点简介：高压钢闸门由门框、闸板、导轨、密封条、传动螺杆、吊块螺母/吊耳和可调整密封机构等部件组成，导轨左右对称布置且用不锈钢螺栓定位销与门框二侧端部连接，导轨长度一般为比闸门门体全开启高度多出1/2～1/3，因而整体结构强度高、刚性高、耐磨、耐腐蚀性好、承压能力大。机械设备有限公司产品广泛应用于市政、水利、石油化工、钢铁、电力、造纸等行业的排污水治理工程项目。主要产品有：铸铁闸门、钢制闸门、拍门、玻璃钢拍门。埋地式一体化阀门、启闭机、吸泥机、阀门、格栅除污机、除沙机等。 江苏天环机械设备有限公司本着“质量X一，用户至上”的原则，坚持“开放，创新，服务，卓越”的企业精神，以市场为中心的经营理念，为广大客户提供X为完善的服务。钢闸门通常是用来开启、关闭局部水工建筑物中过水口的活动结构。它能够起到调节流量、控制水位，运送船只的效果。修建在河道和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。关闭闸门可以拦洪、挡潮或抬高上游水位，以满足灌溉、发电、航运、水产、环保、工业和生活用水等需要；开启闸门，可以宣泄洪水、涝水、弃水或废水，也可对下游河道或渠道供水。在水利工程中，水闸作为挡水、泄水或取水的建筑物，应用广泛。关闭闸门，可以拦洪、挡潮、蓄水抬高上游水位，以满足上游取水或通航的需要。开启闸门，可以泄洪、排涝、冲沙、取水或根据下游用水的需要调节流量。水闸在水利工程中的应用十分广泛，多建于河道、 渠系、水库、湖泊及滨海地区。中国修建水闸的历史悠久。公元前598～前591年,楚令尹孙叔敖在今安徽省寿县建芍陂灌区时,即设五个闸门引水。以后随建闸技术的提高和建筑材料新品种的出现，水闸建设也日益增多。1949年后大规模现代化水闸的建设,在中国普遍兴起,并积累了丰富的经验。如长江葛洲坝枢纽的二江泄水闸，大泄量为84000km3/s，位居中国X位，运行情况良好。国际上修建水闸的技术也在不断发展和创新，如荷兰兴建的东斯海尔德挡潮闸，闸高53m，闸身净长3km，被誉为海上长城（见彩图）。当前水闸的建设，正向形式多样化、 结构轻型化、 施工装配化、操作自动化和远动化方向发展。水闸，按其所承担的主要任务，可分为：节制闸、进水闸、冲沙闸、分洪闸、挡潮闸、排水闸等。按闸室的结构形式，可分为：开敞式、胸墙式和涵洞式（图1）。开敞式水闸当闸门全开时过闸水流通畅，适用于有泄洪、排冰、过木或排漂浮物等任务要求的水闸，节制闸、分洪闸常用这种形式。胸墙式水闸和涵洞式水闸，适用于闸上水位变幅较大或挡水位高于闸孔设计水位，即闸的孔径按低水位通过设计流量进行设计的情况。胸墙式的闸室结构与开敞式基本相同，为了减少闸门和工作桥的高度或为控制下泄单宽流量而设胸墙代替部分闸门挡水，挡潮闸、进水闸、泄水闸常用这种形式。如中国葛洲坝泄水闸采用12m×12m活动平板门胸墙，其下为12m×12m弧形工作门，以适应必要时宣泄大流量的需要。涵洞式水闸多用于穿堤引(排)水，闸室结构为封闭的涵洞，在进口或出口设闸门，洞顶填土与闸两侧堤顶平接即可作为路基而不需另设交通桥，排水闸多用这种形式。水闸由闸室、上游连接段和下游连接段组成（图2）。闸室是水闸的主体,设有底板、 闸门、 启闭机、闸墩、胸墙、工作桥、交通桥等。闸门用来挡水和控制过闸流量，闸墩用以分隔闸孔和支承闸门、胸墙、工作桥、交通桥等。底板是闸室的基础，将闸室上部结构的重量及荷载向地基传递，兼有防渗和防冲的作用。闸室分别与上下游连接段和两岸或其他建筑物连接。上游连接段包括：在两岸设置的翼墙和护坡，在河床设置的防冲槽、护底及铺盖，用以引导水流平顺地进入闸室，保护两岸及河床免遭水流冲刷，并与闸室共同组成足够长度的渗径，确保渗透水流沿两岸和闸基的抗渗稳定性。下游连接段，由消力池、护坦、 海漫、 防冲槽、两岸翼墙、护坡等组成，用以引导出闸水流向下游均匀扩散，减缓流速，消除过闸水流剩余动能，防止水流对河床及两岸的冲刷。水闸关门挡水时，闸室将承受上下游水位差所产生的水平推力，使闸室有可能向下游滑动。闸室的设计，须保证有足够的抗滑稳定性。同时在上下游水位差的作用下，水将从上游沿闸基和绕过两岸连接建筑物向下游渗透，产生渗透压力，对闸基和两岸连接建筑物的稳定不利，尤其是对建于土基上的水闸，由于土的抗渗稳定性差，有可能产生渗透变形，危及工程安全，故需综合考虑闸址地质条件、上下游水位差、闸室和两岸连接建筑物布置等因素，分别在闸室上下游设置完整的防渗和排水系统，确保闸基和两岸的抗渗稳定性。开门泄水时，闸室的总净宽度须保证能通过设计流量。闸的孔径，需按使用要求、闸门形式及考虑工程投资等因素选定。由于过闸水流形态复杂，流速较大，两岸及河床易遭水流冲刷，需采取X的消能防冲措施。对两岸连接建筑物的布置需使水流进出闸孔有良好的收缩与扩散条件。建于平原地区的水闸地基多为较松软的土基，承载力小，压缩性大，在水闸自重与外荷载作用下将会产生沉陷或不均匀沉陷，导致闸室或翼墙等下沉、倾斜，甚至引起结构断裂而不能正常工作。为此，对闸室和翼墙等的结构形式、布置和基础尺寸的设计，需与地基条件相适应，尽量使地基受力均匀，并控制地基承载力在允许范围以内，必要时应对地基进行妥善处理。对结构的强度和刚度需考虑地基不均匀沉陷的影响，并尽量减少相邻建筑物的不均匀沉陷。此外，对水闸的设计还要求做到结构简单、经济合理、造形美观、便于施工、管理，以及有利于环境绿化等。水力设计 根据水闸运用方式和过闸水流形态，按水力学公式计算过流能力，确定闸孔总净宽度。结合闸下水位及河床地质条件，选定消能方式。水闸多用水跃消能，通过水力计算，确定消能防冲设施的尺度和布置。估算判断水闸投入运用后，由于闸上下游河床可能发生冲淤变化，引起上下游水位变动，从而对过水能力和消能防冲设施产生的不利影响。大型水闸的水力设计，应做水力模型试验验证。防渗排水设计 根据闸上下游大水位差和地基条件,并参考工程实践经验,确定地下轮廓线（即由防渗设施与不透水底板共同组成渗流区域的上部不透水边界）布置，须满足沿地下轮廓线的渗流平均坡降和出逸坡降在允许范围以内，并进行渗透水压力和抗渗稳定性计算。在渗流出逸面上应铺设反滤层和设置排水沟槽（或减压井），尽快地、安全地将渗水排至下游。两岸的防渗排水设计与闸基的基本相同。结构设计 根据运用要求和地质条件，选定闸室结构和闸门形式，妥善布置闸室上部结构。分析作用于水闸上的荷载及其组合，进行闸室和翼墙等的抗滑稳定计算、地基应力和沉陷计算，必要时，应结合地质条件和结构特点研究确定地基处理方案。对组成水闸的各部建筑物（包括闸门），根据其工作特点，进行结构计算。我厂生产的各种水利闸门及启闭机等水工产品长期供应全国，在全国各省会城市均设有X点，厂价X，量大从X，质量可靠，欢迎广大用户来电洽谈。主营产品：我公司主导产品有：QL-0.3T-200T单吊点、双吊点螺杆式启闭机。具有手推带锁式、封闭手摇式和手电两用式螺杆启闭机等。QPQ、QPK5T-200T固定式、移动式、单、双吊点卷扬式启闭机；启闭机可根据客户要求配备远程控制高度显示器。闸门有PZ、PGZ型铸铁闸门、铸铁镶铜闸门、不锈钢闸门、插板闸门、拍门（潮门）、堰门、钢结构闸门（弧形闸门、平面滑动闸门、平面定轮闸门），规格有：0.2×0.2-10×10米，其中有双向止水闸门、反向止水闸门、深水闸门、高压密封箱式闸门和各种橡胶止水。现产品已销往全国20多个省市自治区。广泛应用于排灌、水电站、河道、水产养殖、水库、污水处理等水利工程。本厂可为您提供X质产品，全程服务。竭诚欢迎新老朋友来厂考察、洽谈合作。主要由闸框和闸板两大部分组成。闸框是闸板的支承构件，也是闸板的运行滑道，由地脚螺栓安装固定在水闸闸墩及闸底板的二期混凝土中，将闸板所承受的全部水压力安全传递到闸室中。为科学合理节约材料及减轻自重，其断面制成格构式，断面尺寸按所受荷载大小和闸板运行情况综合考虑。闸板是用来封闭和开启孔 口的活动挡水构件， 板面四周设铸铁边框梁 ， 为提高闸板的强度 ， 板面制成拱形， 拱的圆心角按 6 0 度设计，以降低其所受的水压力。为便于制造、 运输和安装 ， 闸板可制成上下几部分 ，待到安装现场后再用螺栓连接组装成整体 ，连接处上下板设置法兰和筋板使其成为闸板的中间横梁， 以提高闸板的纵向刚度 ， 在宽度方向设置纵向筋板 ，以提高其横向刚度，同时起到纵梁的作用。铸铁闸门工作原理：闸板是直接承受水压力的挡水构件， 闸框是闸板四周的支承构件， 同时也是闸板上下运动的滑道， 滑道以外部分镶嵌于闸墩及闸底的二期混凝土中， 将闸板所承受的水压力均匀地传递到闸墩及闸室底部。闸框迎水面四周与闸板框四周背水面接触处经机械精制、 加工刨光后平直光滑、 贴合严密， 使结合面、 止水面与运动滑道合三为一。在启闭机作用下， 当闸门启闭运行时， 紧闭斜铁和闸框滑道确保闸门的纵横运行轨迹， 在水压力和紧闭斜铁的双重作用下， 确保闸板运行平稳 ， 使闸板与闸框滑道紧密贴合， 从而达到X止水的目的。钢制闸门是闸门的一种,特点重量轻、承载能力大、耐冲击:钢制闸门是一种闸门，它也有主轴箱和闸门叶片以及埋设件与普通闸板相同。钢制闸门具有重量轻、承载能力大、耐冲击、性能和质量稳定，密封严密，制造、安装、施工工艺简单、施工周期短、维护简单方便，具有地震一定X势，减少启闭设备的投资等。今天，萧边介绍了钢闸门设计规范。钢闸门设计，结构非常合理，不仅平衡分布，而且可以满足高度和跨度的空间，更重要的是可以节约大量的能耗，节约原材料。确定钢闸门生产的主要生产指标和设计规范是指：在焊接时不应随意增加焊缝，同时也要避免多个交叉焊缝，避免因水流造成的不利影响。如果要测试，可以采用X钢闸门模型进行试验研究。对于承重构件和门连接，应检查正应力和剪应力，应注意在设计，大门的建设和维护。闸门类：闸门有铸铁闸门、铸铁镶铜闸门、不锈钢闸门、插板闸门、铸铁拍门（潮门）、堰门，钢制闸门（弧形闸门、平面滑动闸门、平面定轮闸门）液压、自动翻板闸门，规格0.2×0.2-10×10米。各种橡胶止水。? ? ? ?拦污设备:回转式清污机、移动抓斗式清污机、皮带输送机、拦污栅、拦污滤网等。? ? ? ?本厂产品现已销往全国20多个省市自治区。广泛应用于排灌、水电站、河道、水产养殖、水库、污水处理等水利工程，受到用户好评。? ? ? ?随着新形势的不断发展，钢制闸门厂家将进一步深化改革，摘活经济。把产品质量看作是企业的生命，把用户X一、质量X一当作我们宗旨。热情欢迎各界宾朋好友前来我厂考察、指导。提出宝贵意见，以便使我们今后的工作做得更好，服务更周到。本厂将以XX的技术、XX异的产品质量、X完整的设备服务及XX惠的价格来满足客户的要求，至诚的为社会各界朋友服务。棒条阀主要由框架、棒条组成，当棒条插入框架上，则一组棒条组成一平行栅板，将块状物料阻挡在闸门一侧，若抽出一条则栅板出现一条较大的空隙，物料就可以从该空隙进入闸门的另一侧，抽出棒条的多少应由工艺流程的需要来决定。? 单、双层棒条阀的结构特点：? 棒条阀单、双层棒条阀结构简单、易操作，无卡阻，克服了平板因物料颗粒大所造成启闭力大，甚至关不进去的缺点。由于棒条阀-单、双层棒条阀采用单根棒条操作，因而操作方便、灵活、整体结构为X质焊接，刚性好、不变型、使用寿命长，无需，是中小型晶状、块状物料控制的理想设备。? 泊头浩辰X生产星型卸料器、式卸料器，螺旋机、粉尘加湿机、重锤翻板阀、电液动分料器、电液动鄂式阀、气动扇形阀、通风蝶、手动插板门，除尘骨架，除尘布袋等除尘配件型号全类型多。?螺杆启闭机的安装步骤1、在安装螺杆启闭机时一定要保持底座基础布置平面水平180o；启闭机底座与基础布置平面的接触面积要达到90%以上；螺杆轴线要垂直闸台上衡量的水平面；要与闸板吊耳孔文和垂直，避免螺杆倾斜，造成局部受力而损坏机件。? 2、将手动螺杆启闭机置于安装位置。把一个限位盘套在螺杆上，将螺杆从横梁的下部旋入机器中，当螺杆从机器的上方露出后，再套上限位盘。螺杆的下方与闸门连接。? 3、对于安装启闭机的基础必须稳固安全。机座和基础构件的，按图纸的规定浇筑，在混凝土强度未达到设计强度时，不准拆除和改变启闭机的临时支撑，更不得进行试调和试运转。? 4、在安装时根据闸门起吊中心线，找正中心使纵横向中心线偏差不X过正负3mm,高程偏差不X过正负5mm。然后浇注二期混凝土或与预埋钢连接。? 5、 对于产品的电气设备的安装，一定符合图纸及说的规定，全部电气设备均可靠的接地。? 6、 在产品安装完毕，要对机器进行清理，补修已损坏的保护油，灌注润滑脂。? 螺杆启闭机调试方法及注意事项1、当启闭机在无荷载的情况下,保证三相电流不平衡不X过正负10%，并测出电流值。? 2、对于上下限位的调节：当闸门处于全闭的状态时，将上限压紧上行程开关并固定在螺杆启闭机的螺杆上。当闸门处于全开时，将下限位盘压紧下行程开关并固定在螺杆上。? 3、对于启闭机的主令控制器调整，必须保证闸门升降到上、下限位时的误差不X过1cm。? 4、安装后，一定要作试运行，一作无载荷试验，即让螺杆作两个行程，听其有无异常声响，检测安装是否符合技术要求。铸铁闸门一般设置有可调节的楔紧装置，楔紧副（如楔块与楔块、楔块与偏心销等）分别设在门体和门框上。调节楔紧装置，可使得闸门关闭时门体紧贴门框，达到止水要求。?铸铁闸门通常配置手动或电动螺杆式启闭机，用于操作闸门的启闭。?铸铁闸门有以下特点：?布置简单，结构紧凑，节省空间；运行维护简单，减少运行费用，但铸铁闸门的造价比钢闸门略高一些。?耐腐蚀性强。门体和门框的材料采用铸铁，止水面镶铜合金或不锈钢等耐腐蚀材料，防腐能力强，特别适用于污水或海水环境中。有特殊要求的地方还可以采用镍铬合金铸铁等耐腐蚀性更强的材料。?铸铁闸门的止水副采用整体加工，止水效果好，金属止水使用寿命长。修建在河道和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。关闭闸门可以拦洪、挡潮或抬高上游水位，以满足灌溉、发电、航运、水产、环保、工业和生活用水等需要；开启闸门，可以宣泄洪水、涝水、弃水或废水，也可对下游河道或渠道供水。在水利工程中，水闸作为挡水、泄水或取水的建筑物，应用广泛水闸，按其所承担的主要任务，可分为：节制闸、进水闸、冲沙闸、分洪闸、挡水闸、排水闸等。按闸室的结构形式，可分为：开敞式、胸墙式和涵洞式（图1）。开敞式水闸当闸门全开时过闸水流通畅，适用于有泄洪、排冰、过木或排漂浮物等任务要求的水闸，节制闸、分洪闸常用这种形式。胸墙式水闸和涵洞式水闸，适用于闸上水位变幅较大或挡水位高于闸孔设计水位，即闸的孔径按低水位通过设计流量进行设计的情况。胸墙式的闸室结构与开敞式基本相同，为了减少闸门和工作桥的高度或为控制下泄而设胸墙代替部分闸门挡水，挡潮闸、进水闸、泄水闸常用这种形式。如中国葛洲坝泄水闸采用12m×12m活动平板门胸墙，其下为12m×12m弧形工作门，以适应必要时宣泄大流量的需要。涵洞式水闸多用于穿堤引(排)水，闸室结构为封闭的涵洞，在进口或出口设闸门，洞顶填土与闸两侧堤顶平接即可作为路基而不需另设交通桥，排水闸多用这种形式。水闸由闸室、上游连接段和下游连接段组成（图2）。闸室是水闸的主体,设有底板、 闸门、 启闭机、闸墩、胸墙、工作桥、交通桥等。闸门用来挡水和控制过闸流量，闸墩用以分隔闸孔和支承闸门、胸墙、工作桥、交通桥等。底板是闸室的基础，将闸室上部结构的重量及荷载向地基传递，兼有防渗和防冲的作用。闸室分别与上下游连接段和两岸或其他建筑物连接。上游连接段包括：在两岸设置的翼墙和护坡，在河床设置的防冲槽、护底及铺盖，用以引导水流平顺地进入闸室，保护两岸及河床免遭水流冲刷，并与闸室共同组成足够长度的渗径，确保渗透水流沿两岸和闸基的抗渗稳定性。下游连接段，由消力池、护坦、 海漫、 防冲槽、两岸翼墙、护坡等组成，用以引导出闸水流向下游均匀扩散，减缓流速，消除过闸水流剩余动能，防止闸关门挡水时，闸室将承受上下游水位差所产生的水平推力，使闸室有可能向下游滑动。闸室的设计，须保证有足够的抗滑稳定性。同时在上下游水位差的作用下，水将从上游沿闸基和绕过两岸连接建筑物向下游渗透，产生，对闸基和两岸连接建筑物的稳定不利，尤其是对建于土基上的水闸，由于土的抗渗稳定性差，有可能产生渗透变形，危及工程安全，故需综合考虑闸址地质条件、上下游水位差、闸室和两岸连接建筑物布置等因素，分别在闸室上下游设置完整的防渗和确保闸基和两岸的抗渗稳定性。开门泄水时，闸室的总净宽度须保证能通过设计流量。闸的孔径，需按使用要求、闸门形式及考虑工程投资等因素选定。由于过闸水流形态复杂，流速较大，两岸及河床易遭水流冲刷，需采取X的消能防冲措施。对两岸连接建筑物的布置需使水流进出闸孔有良好的收缩与扩散条件。建于地区的水闸地基多为较松软的土基，承载力小，压缩性大，在水闸自重与外荷载作用下将会产生沉陷或不均匀沉陷，导致闸室或翼墙等下沉、倾斜，甚至引起结构断裂而不能正常工作。为此，对闸室和翼墙等的结构形式、布置和基础尺寸的设计，需与地基条件相适应，尽量使地基受力均匀，并控制地基承载力在允许范围以内，必要时应对地基进行妥善处理。对结构的强度和刚度需考虑地基不均匀沉陷的影响，并尽量减少相邻建筑物的不均匀沉陷。此外，对水闸的设计还要求做到结构简单、经济合理、造形美观、便于施工、管理，以及有利于环境绿化等。闸址和闸槛高程的选择 根据水闸所负担的任务和运用要求，综合考虑地形、 地质、 水流、泥沙、施工、管理和其他方面等因素，经过技术经济比较选定。闸址一般设于水流平顺、 河床及岸坡稳定、 地基坚硬密实、抗渗稳定性好、场地开阔的河段。闸槛高程的选定，应与过闸单宽流量相适应。在纽中，应根据枢纽工程的性质及综合利用要求，统一考虑水闸与枢纽其他建筑物的合理布置，确定闸址和闸槛高程。力设计 根据水闸运用方式和过闸水流形态，按水力学公式计算过流能力，确定闸孔总净宽度。结合闸下水位及河床地质条件，选定消能方式。水闸多用，通过水力计算，确定消能的尺度和布置。估算判断水闸投入运用后，由于闸上下游河床可能发生冲淤变化，引起上下游水位变动，从而对过水能力和消能防冲设施产生的不利影响。大型水闸的水力设计，应做验证。防渗排水设计 根据闸上下游X大水位差和地基条件,并参考工程实践经验,确定地下轮廓线（即由防渗设施与不透水底板共同组成渗流区域的上部不透水边界）布置，须满足沿地下轮廓线的渗流平均坡降和出逸坡降在允许范围以内，并进行渗透水压力和抗渗稳定性计算。在渗流出逸面上应铺设反滤层和设置排水沟槽（或减压井），尽快地、安全地将渗水排至下游。两岸的防渗排水设计与闸基的基本相同。结构设计 根据运用要求和地质条件，选定闸室结构和闸门形式，妥善布置闸室上部结构。分析作用于水闸上的荷载及其组合，进行闸室和翼墙等的抗滑稳定计算、地基应力和沉陷计算，必要时，应结合地质条件和结构特点研究确定方案。对组成水闸的各部建筑物（包括闸门），根据其工作特点，进行结构计算。
水力自动翻板闸门概况水力自动翻板闸门是目前国内X常见的一类自控闸门。它利用杠杆的力矩平衡原理在水压力及闸门自重的作用下使闸门绕水平铰轴转动,从而达到自动启闭的目的,无需X动力源,因而被形象地称为“翻板闸门”。由于水力自动翻板闸门具有过流能力强、水位壅高少、结构简单、制造使用方便、造价低廉、维护简单等诸多X点,因而在小型水电站和中小型蓄水工程中得到了广泛的应用。近年,随着治水思路的改变,以及环境保护意识的增强,水力翻板闸门的应用范围不断拓展,在城市园林景观、旅游、环保等综合工程中也得到了较好的应用。水力自动翻板闸门经过几十年的施工运行管理,积累了很多成功的经验,已由多铰式升X换代为滚轮连杆式,闸门的调节性能和研制技术逐步完善和成熟,但这类闸门在运行中也存在一些问题,集中表现在以下几个方面:1.运行环境杂草、树枝等杂物堵塞在铰座周围,严重影响闸门的启闭,尤其是涨洪时洪水来势猛,速度大,冲刷强,漂浮物极易使闸门失控根据江新联围三江口水闸特点,其通航建筑物宜采用大跨度通航孔、可升卧式翻板闸门。闸门正常工作时作为翻板闸门,由启闭机操作绕支铰转动,平时沉入水中置于闸底板上,需要时竖起关闭孔口挡水;闸门检修时,作为升卧式闸门,可升卧至水面以上检修。这种新门型综合了翻板和升卧式闸门的X点,为通航闸工程提供了新的设计思路和选择。本文所研究的可升卧式翻板闸门,结构尺寸特别大、操作工况多、受力复杂。闸门有全开、全关、检修等多种位置,处于各种位置时门叶的荷载和支承均不同,尤其为全关挡潮位置时属三边支承的框架结构,计算时无成熟计算公式,须借助于有限元分析软件分析计算闸门结构的静力数值。因此,掌握闸门结构在各种工况下的应力、应变情况,可为X化闸门结构设计提供依据[1]。1计算模型及计算工况1.1计算模型和计算参数闸门为实腹式板梁结构,门体长60.6 m,高9.57 m,厚3.5 m,面板厚度20 mm,面板上设置7根水平主梁、21块隔板,主梁腹板及隔板厚度为引言水力自控翻板闸门(俗称活动坝)是目前国内X常见的一类水力自动闸门,水力自控翻板闸门在水压力及闸门自重的作用下,利用力矩平衡原理使闸门绕水平轴转动,而达到自动启闭的目的,因而被形象地称为“翻板闸门”。我国幅员辽阔,河流纵横。随着改革开放纵深发展,水利建设方兴未艾。目前由于融资渠道不断拓宽,中小型水利水电工程建设迎来了一个大好时机。随着新材料的发展,工艺技术的不断改进,翻板坝在低水头闸坝工程上得到了广泛应用。1水力自控翻板闸门的工作原理水力自控翻板闸门有多种形式,X初的水力翻板闸门为单铰闸门,只有全开和全关两种状态,缺点比较明显。经过多年的摸索实践,人们逐步发明了双铰、多铰、曲线连续铰式翻板闸门和渐开型闸门等几种平面旋转闸门,使闸门的调节性能逐步得到完善。其中X常见的为双支点带连杆渐开型闸门,此类闸门能较灵敏地以多种开度来适应上游来水量和水位变化,而是闸门基本实现逐渐开启和逐渐关闭,开门前后闸前水位变幅较小,闸门在运行过程中几乎工程概况汾河二库位于太原市西北30 km,是一座以防洪、供水为主,兼顾发电、旅游、养殖等综合利用的大(二)型水利枢纽工程。近年来,由于环境美化和旅游开发力度的加大,已成为省城周边一个休闲度假的热门景点,年入库旅游人数达十万以上。为了进一步美化环境和开发旅游,确保水电站尾水不倒灌和竹筏漂流项目良好运行,2008年9月,在景区老虎嘴大桥下方修建了一座水力自控翻板闸门。水力自控翻板闸门是一种活动的河道挡水建筑物,又称活动坝,可以简洁方便地蓄水泄流。主要适用于水利、市政、旅游等部门在中小型河道上作调节水位,尤其适用于防洪、灌溉、水力发电、环境美化、旅游景点开发等,由于其结构简单、造价合理、运行安全、维修方便,被国内外广泛应用。2工作原理水力自控翻板闸门是利用水力和闸门垂直平衡的原理,不需要任何外加动力和人工作业,完全由闸前水位的变化而引起作用于闸门上水压力的变化,从而实现闸门的自动开启和关闭。由于设计中采取了连杆滚轮结构等措施,X防水力自控液控翻板闸门是一种由水压与液压共同控制的新型闸门,可根据实际情况选择水力自动控制或液压系统控制方式
