成都鸿之海水利设备有限公司
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水电站闸门是给排水工程、水利、水电工程中常用的拦水、止水设备,我公司生产的钢闸门种类齐全,可适用于各种场合,从其结构形式可分为以下四类: 插板闸门(TCZ):三面止水,密封性能好,适用于渠道安装。 结构特点： 本设备主要由门框、闸板、密封圈及可调式锲型压块等不见组成。钢闸门久用磨损后，其密封面可通过锲型压块的调整来保证正常工作。具有结构合理坚固、耐磨耐蚀性强、性能可靠;安装、调整、使用、维护方便等特点。、X生产X价，可订做各种颜色、型号，质X价廉，量大更X惠。真诚期待与您合作！广泛用于农田灌溉、水产养殖、农业经济区、污水处理、水利发电站、水库、河流（水闸、堤坝、涵洞、管道）、是防洪、抗旱、蓄水、发电、通航、过木及排除泥沙、冰块和其它漂浮物等进水、退水工程的X设备、山区、平原有、无电地区均可使用。各种型号闸门?启闭机（可加工2米以内的闸板?，30吨以内的启闭机）闸?门：平板闸门?弧形闸门?螺杆启闭机闸门?启闭机闸门?闸门启闭机?各种型号闸门?定做各种水利机械闸门?蜗轮启闭机闸门?水工启闭机闸门我厂主导产品有： 一、螺杆式启闭机，小吨位有平推式和侧摇式，可带机锁 装置,大吨位(5T-60T》有手动及手电两用式.直联式，可配有高度行程及过载保护装置。以上材料件，经检查合格符合图纸及规范要求后，转下道工序拼装。 ?⑶、门叶拼装、焊接和矫正 ?面板及反向翼板拼焊根据施工图，依顺序进行拼接，用手工焊进行点焊，然后用水准仪 进行面板操平，检验合格后施放各梁格拼装控制线，留足X后接方余量。它主要就是一种可以实现开启以及关闭的一种建筑过水口的活动结构，利用它可以很好的调节流量，起到了流量控制的作用，还可以在水位上进行控制，能够实现运送船只的效果，是一种非常实用的闸门。在钢闸门中，它按照性质以及叶形来分类又可以分为很多种。钢闸门的适用范围主要在电力、环保以及污水处理等方面，钢闸门的主要作用就是用来处理和控制水流的大小，利用它可以很好的调节流量，在水位上它也可以进行控制，并且它可以称之为是X实用的闸门。钢闸门主要的是由钢材料所组成的，它的质量非常的好，它属于一种非常轻质的高强材料，具有着很好的承载能力，能够承载起一定的重量。闸门的组成也是比较有特点的，它可以是平面型的叶钢闸门，它的挡水面板为平面型的，还有一种就是弧形的钢闸门，它的挡水面板不同的就是以弧形为特点的。这两种闸门可以在挡水面板上出现了不同，但是它们实现的功能却是相同的，只是在结构上不同。按钢闸门启闭力计算方法计算。 可采用电动单梁吊车（电动葫芦、手动葫芦）配抓落机构启闭。宽度在1.5m以内，且深度合适时，可采用手提操作。 扩建闸与老闸的新闸门吊装方法相同。吊车在公路桥上起吊闸门。将准备吊装的工作闸门40T平板运输车运至吊车侧面，闸门顶部的两个吊耳穿钢丝绳。先用吊车将闸门立起并进行平衡调整，调整好后将闸门吊入工作门槽内；起吊过程中，可用牵引绳调整闸门位置，防止闸门碰到砼建筑物。 检修闸门设于工作闸门前。用于建筑物或工作闸门等检修时短期挡水，一般在静水中启闭。事故闸门多设于深孔工作闸门前，用于建筑物或设备出现事故时，能在动水中关闭而在静水中开启；兼作检修闸门时，也称事故检修闸门；需要在限定时间内紧急关闭的事故闸门，称为快速闸门。闸门主要由门叶、埋设构件和启闭机械三部分组成。在水利水电工程中应用广泛。在工程中起到控制水位、调节流量的作用，它的安全与适用，在很大程度上影响整个水工建筑物的运行效果。平面钢闸门即挡水面为平面面板的钢闸门。平面闸门的门叶在门槽内作直线运动以封闭或开放水道，是水利工程广泛应用的一种水工产品。本文阐述了对水工平面钢闸门的维护和检修，以保证其正常运行，充分发挥其工程效益和较好的调控运用能力。钢闸门由于长期浸泡在海水、 淡水、 废水和其他水的质量，将不可避免地受水位、 流摩擦，加上阳光和空气，形成了工作条件、 腐蚀、 腐蚀因素的影响变化的钢闸门下面详细描述︰ 钢闸门是水工建筑物控制水平的重要组成部分，所以长期浸泡的玉水夏，并在开幕式和闭幕式石上会出现频繁地干、 湿交替的现象，冰和其他漂浮真正的冲腐蚀石，钢是易被腐蚀，使其承载的能力下降到严重的影响了水的安全。铸铁闸门是以铸铁为原料制作的，具有耐腐蚀，止水密封好、安装简单、使用寿命长等X点，有单、双向止水，止水采用精加工后自身或镶铜、不锈钢等方式止水.司以良好公的管理技术和服务给您品质保证，以良好信誉回报广大用户对申奥的厚爱，以“ 用户至上”的经营管理不断应用新技术、新工艺，积极开发良好产品，为用户服务，共同的明天会更好。开发生产和销售各种类型的闸门企业，拥有X的管理机制和精良机械加工X设备和检验测试设备，按部标、国标、行标及美、日、德、法等国标准生产。水工机械厂 ?主要产品：螺杆式启闭机、卷扬式启闭机、铸铁闸门、铸铁镶铜闸门、钢闸门、并承接各种启闭机闸门设计、制造、安装。实力雄厚，重信用、守合同、保证产品质量，以多品种经营特色和薄利多销的原则，赢得了广大客户的信任。欢迎各界朋友前来莅临参观！公司在全国主要省市设有销售办事处，可根据客户需要定制各种型号水利闸门、启闭机、拍门、清污设备等系列水利机械设备产品，供应全国各地区,欢迎来电洽谈合作！本公司生产销售的闸门、启闭机经久耐用，启闭灵活，封闭性好，自动程度高，结构合理，性能可靠，品种齐全，可广泛用于水利水电工程，河道治理工程，各类给排水及城市污水治理工程。以质量求生存、以信誉求发展、以服务求效益，今天的质量就是明天的市场、企业的信誉就是无形的市场、客户的满意就是永恒的市场，以人品造产品、以诚信铸辉煌；质量X一、信誉至上”。选用我厂的产品就等于为水利工程选择了可靠的保证！！1、封闭式铸铁闸门为高水头封闭闸门，是适用于电钻、放水洞、地下管道、诚防设施。 2、可代替高压闸阀和球阀，不用橡胶止水，封闭严密。 3、可根据用户提供的水头出水口的大小，为用户设计和制造不同规格的闸门。本设备主要由门框、闸板、密封圈及可调式楔形压块等部件组成。密封面上镶有铜嵌条，保证了密封性和耐磨性。久用磨损后，并可通过楔形压块调整来保持正常工作。
程概况小浪底水利枢纽工程将位置较低的3条直径为14.5 m的导流洞改建为永久的龙抬头式孔板消能泄洪洞。3条孔板泄洪洞的X大水头为129.85 m(2号、3号孔板洞中闸室)和139.35 m(1号孔板洞中闸室)。孔板泄洪洞设三X孔板消能环,以消杀高水头高含沙水流的能量,X三X孔板环后设中闸室(2号孔板洞纵剖面示意图见图1)。中闸室为一洞双孔式布置,采用偏心铰弧形闸门控制,分别称作A门和B门,同步开启,门叶孔口尺寸均为4.8 m×4.8 m,弧门支臂长9 m,每扇门承受的总水压力为55.42 MN,闸门采用3 800/1 000 kN的油压启闭机控制启闭,行程7 m;采用3 000/1 000 kN的油压启闭机控制前移和后移,行程3.8 m。门后采用突扩突跌的布置方式,闸室后为明流段。闸门开启过程中或局部开启时,孔口平均流速接近40 m/s。了2号孔板洞的弧门(B门)分别进行了弧门后移过程、连续开启和关闭并前移过程及闸门孔口固定.工程概况九甸峡水利枢纽工程主要建筑物包括混凝土面板堆石坝、左岸两条基本平行的表孔溢洪洞、右岸有压泄洪洞、右岸引洮总干进水口、右岸引水发电洞、右岸地面厂房等。水库正常蓄水位2 202.00 m,校核洪水位2 205.11 m,混凝土面板堆石坝X大坝高133 m,总库容为9.43亿m3,属完全年调节水库。水库电站总装机容量为300 MW,年发电总量为10.02亿kW·h。右岸泄洪洞承担着泄洪、汛期冲沙及调节上游水库水位的任务,是九甸峡水电站重要的泄水建筑物,因此在泄洪洞进口处设置了1扇事故检修闸门,在出口处设置了1扇工作闸门,工作闸门的孔口尺寸为5.0 m×5.0 m,设计水头为92 m,底坎高程2 110.00 m。九甸峡水电站右岸泄洪洞工作闸门在设计水头下具有运用频繁,经常局部开启泄流的要求。2九甸峡右岸泄洪洞工作闸门选择及布置2.1闸门形式选择目前国内水利水电工程中使用的高压控制闸门主要有平板闸门和弧形闸门两种,根据国内外大概述构皮滩电站总装机容量300万kW,位于遵义市余庆县境内,是贵州省和乌江干流上X大的电站。该电站枢纽由拱坝、泄洪消能、地下厂房、导流等建筑物组成。大坝为混凝土双曲拱坝,在全世界喀斯特地貌建设的高坝中排名X一。构皮滩电站泄洪洞弧形闸门安装于左岸山体550.0m高程的泄洪洞内,主要起挡水、泄洪作用,是目前国内结构尺寸X大的潜孔式全弧面加工的高水头弧门。闸门形式为主纵梁直支臂球铰弧形门,纵梁及支臂均为焊接Ⅱ型梁结构。弧面半径R=18m,门叶于宽度方向分成3个制造单元,门叶连接面机加工Ra12.5μm,节间用销轴及高强度螺栓连接,面板水密焊。门叶结构、支臂等由Q345B钢板焊接组成,支铰系统由ZG310-570支铰支座、40Cr锻钢镀铬铰轴及自润滑球面滑动轴承组成。侧止水为橡塑复合水封(LD-19)。吊点设计在门叶顶部,闸门重361t,弧门面板整体机加工Ra12.5μm。2主要技术难题分析根据闸门制造特性,经过认真分析研究后得知大源渡航电枢纽工程位于湘江下游中段 ,上距衡阳市 6 2 km。枢纽建筑物由泄水闸、船闸、电站厂房及坝顶公路桥四部分组成。泄水闸共布置 2 3个泄水孔 ,分为高堰 15孔及低堰 8孔 ,孔口宽 2 0 m,每个泄水闸孔设置一扇工作弧门 ,高堰堰顶高程 39.0 0 m,低堰堰顶高程 37.0 0 m,图 1为泄水闸坝段纵剖面图。为满足电站上、下游水位要求 ,同时保证机组发电 ,泄水闸弧门启闭十分频繁 ,弧门在某些开度、水头时有可能发生较大的振动 ,可能对弧形闸门结构和水工建筑物及其地基产生不利影响 ,甚至影响建筑物安全稳定。因此对弧门进行动水原型观测并对其动水稳定性研究十分必要。为此我公司委托武汉大学水利水电工程实验中心对竣工后的弧门进行了现场安全检测 ,为今后的弧门运行提供理论依据。图 1 泄水闸坝段纵剖面图 (单位 :m)1 试验内容1.1 弧门动力特性试验通过试验了解弧门结构的自由振动频率 ,并与下泄水流的脉动频率相比较一般大型水利枢纽工程上会设置各种类别的闸门,以满足水工建筑物控泄水流的需要。随着大坝工程规模的不断增大,各类闸门结构的规模也在不断发展,其运行的安全性一直是设计、科研及管理部门关心的核心问题。水工闸门运行过程中的流激振动问题极其复杂,是水流和结构的耦合振动,很难通过理论计算给出准确解答。严根华[1]、张文远[2]等对弧形闸门流激振动进行了原型观测研究;李火坤[3]等对泄流结构的耦合特性进行了分析;张晓平[4]、章晋雄[5]等在模型试验以及数值模拟等方面做了大量研究。闸门流激振动模型试验方面,过去由于缺乏满足水弹性相似律的模型材料,研究闸门振动往往是分别进行水力学试验和结构动力学试验,分析判断闸门是否会出现共振。80年代以后国际上纷纷采用变态水弹性模型来研究流激振动,改变模型板的横截面近似满足模型刚度相似或在模型上附加一些质量近似达到质量相似,但这种方法仍有较大局限性。近年来,随着材料技术的发展,中国水利水电科学研究院研制出了满足.近尾洲水电厂为径流式电站,总装机容量63.18定端安装在弧门吊座轴的中心线上,测量钢丝绳随MW,共有22孔泄洪弧门,其中6孔弧门为平底堰,油杆伸长量的变化而变化。弧门开度检测装置改造孔口尺寸为14 m×11.5 m,堰顶高程为55.00 m,16更换的部件有重力卷线装置、钢丝绳及转向轮。重力孔弧门为WES堰,孔口尺寸为14 m×9.5 m,堰顶高卷线装置周长为400 mm(原周长为840 mm),其轴程为57.00 m。弧门启闭机型式为液压传动双吊点通过联轴器与原编码器(编码器型号为SVM10-式,型号为QHLY-2×800-6.5(16台,力士乐公司生1053,为德国贝加福公司生产的X型光电式旋转产),QHLY-2×1 000-7.8(6台,武进液压启闭机厂生编码器,分辨率为8 192,X大量程为4 096圈)连产)。弧门上位机通过profibus网络与现地各液压站接。测量及重锤悬挂钢丝绳为Φ2 mm不锈钢丝绳,通讯模块EM瀑布沟水电站左岸两条导流洞的进口高程为673 m,右岸放空洞的进口高程为730 m。2009年11月初,从导流洞完成下闸到放空洞具备过流条件,坝址处的断流时间为9.5 h。而坝址下游0.6 km处的尼日河在同期的平均流量为75 m3/s。从瀑布沟坝址到下游的龚嘴水库库尾的河道距离为65 km。在该范围内,分布有重要单位和区镇。其中,中央某直属企业的生产生活用水全部取自大渡河,生产取水泵站处要求大渡河的水位不能低于588 m,对应来水流量不能小于327 m3/s,而且不能中断。瀑布沟水电站的补充可研设计报告于2003年4月完成,限于当时的条件和认识,没有对瀑布沟下闸后引起的断流问题做深入的研究,仅在可研设计报告中提出用浮船和新增水泵解决瀑布沟下闸初期某大型企业的取水问题。工程开工后,采用在河槽临时抽水方案解决上述供水问题有很多不可逾越的障碍。因此,2008年起,业主组织设计单位对瀑布沟下闸后下游的供水问题进行了深入的研究比较。位于横山区西南的东山示范区,既是榆林城市的接续地,又 2伴:水存在问题是横山区新兴工业基地,属北温带大陆性季风半干旱草原气候, 、 ^气候干燥、降水少、日照强烈、温差大,多年平均降雨量397 mm。 要想保证横山城区未来供水需求,其县城供水量必需达到现有人口1.2万人。根据2010年西安丝路城市发展研究院编 1.95万m3/d,其中包括东山近期的2500 m3/d。根据上述横山县制的《横山县县城总体规划》(2010-2025年),规划2020年,水资源及供水设施现状,在本项目主要解决以下问题:横山城区范围达142.76 km2,人口15万人,其中东山示范区人 (1)根据横山城区供水工程的情况,新建水厂已经满足了县口1.7万人。2013年随着东山的开发与人口的增多,东山示范 城供水及西沙、大古界、东山所需水量。随着县城经济和社会的区的供水矛盾凸显,急需给予建设和解决。 发展,东山片区的开发越来越广,用水量的突增,原有500 m3.供水水文地质模型 郑州市位于丘陵岗地与黄泛平原交接地带,在地貌单元上属黄河冲积平原,区内地质结构为巨厚的X四系松散堆积物(约2的。),水文地质特征见表1。用于冷却洗涤,It冬水二2.5‘原状水,节水、节能、节设备,经济效益好。人工回灌补给增加了可利用的地下水资源,是控制和治理郑州市区复合下降漏斗的重要途径,今后应进一步扩大回灌量,尤其是位于地下水位区域下降漏斗中心的用水大户更应加强人工补给。‘ 4.分质供水、循环用水、一水多用郑州市的供水方针应当是:地表水、地下水综合利用,从长远角度考虑,应以引黄河水为主,兼用地下水,从目前供水规状看,应X先开发沿黄地下水。 二、郑州市供水的战略分析 郑州市是以地表水、地下水联合供水的城市,供水量约为65万叮d,现供水系统情况及存在问题见表2。据郑州市供水部门预测,2。。o年市区需水量约134万。丫d,而郑州市可用水资源经计算约为7.4亿m“/为人均水资源占有量约为546。gm,八a,供需矛华北地区经济迅速增长,作为我国重要的工业基地,近年来高耗能工业发展迅猛,电力需求旺盛,电力缺口不断加大,华北地区水电资源匮乏,电力工程建设以热电为主。水对热电工程项目的建设尤为重要,其供水方案是否科学合理,直接关系到项目建成后能否发挥出预期的效益,并满足X政治、经济建设的需要。因此,必须在热电工程项目建设前期对供水方案从经济、技术、环境及社会等各方面出发,研究选择合理的指标及科学可靠的方案综合X选方法,从备选方案中选出总体效果XX且可行的方案加以实施。本文X先结合华北地区水资源现状及热电工程项目建设的特点,重点分析了对供水方案建设的决定因素,并论述了对供水方案进行X选的原则及必要性。其次,明确了供水方案评价指标的确立原则,综合水源、经济、技术、环境及社会等指标,构建了全面、系统、切实可行的评价指标体系。然后,采用层次分析法确定该评价指标体系的指标权重,建立了供水方案决策系统的多层次模糊X选模型。接着,本文以天津市迁建陈塘庄热电概况清水工业园位于榆神工业区东北部的神木县大保当镇秃尾河右岸,占地面积82.05km2,主要以煤化工产业为主,人口6300人,2016年工业产值已达462亿元以上。但由于水资源短缺,严重制约了清水工业园的发展,大部分项目均无法按照原计划实施。2水资源利用中存在的问题2.1水资源总量短缺清水工业园区属干旱与半干旱区,多年平均降雨量仅423mm,年均蒸发量1072.4mm,蒸发量远大于降雨量,且降水年内年际分布不均匀,夏季降雨较多,冬季干旱,区域内浅层地下水储量少,可开发量低,水资源总量严重短缺。2.2供水设施不足清水工业园区所在秃尾河流域内水资源短缺,水资源开发利用程度较高,供水工程数量和规模较小,调蓄能力无法满足清水工业园的用水需求。根据清水工业园发展规划,每年用水量为31025万m3,但仅能从已有的供水工程采兔沟水库抽调3900万m3为清水工业园供水,项目区剩余的27125万m3需水要求根本无法满足。2.3供水设施布局与经济对于闸门振动,在实际运行过程中,不论随机荷载能否引起共振,即使闸门自激振动,振动系统也往往被激励在其固有频率上。因此,闸门振动的外因虽有不同解释,闸门自振特性实际上标志着闸门振动的内因。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,所以目前在进行闸门的动力分析时,大部分工作是通过计算闸门的自振频率,并与作用水流的脉动频率相比较,以便设计的闸门结构的自振频率远离水流高能的脉动频率区,从而确保闸门结构的安全。1流固耦合的运动方程流场内任一点的压力或流速势均服从3D的波动方程,不考虑水体的可压缩性影响,则服从3D的拉普拉斯方程。2p=0(1)在Sp:P=-P(2)在Sn:P n=-ρ2Un t2(3)上式中-P是已知的水动压力;Sn是与结构接触的流体界面;Un是边界位移的法向分量;n是接触面法线,其正向指向流体外部;ρ是流体的质量密度。接触面的所有单元经计算后,通过叠加就能得到流体内附加动压力在结构上产生的平面钢闸门作为在工程中应用X为广泛的闸门型式之一,因其结构和工作条件的复杂性,使得其在运行中存在着诸多安全问题。闸门在启闭过程中或是局部开启时,往往会产生启闭困难、空蚀或振动,严重时可能会引起闸门的破坏。闸门的自振特性是其发生振动的内因,过闸水流产生的负压和脉动压力是导致闸门空蚀和振动主要外因。底缘结构型式不仅影响到闸门的自振特性,而且对过闸水流流态也有较大的影响。因此,基于流固耦合数值模拟方法,以闸后发生淹没水跃的潜孔式平面钢闸门为研究对象,对不同底缘结构型式闸门的启闭力、底部负压及静动力特性进行分析比较,所得结论为闸门底缘结构的合理布置提供科学依据,具有重要的工程实际意义,同时也为平面钢闸门底缘结构型式的研究开拓了一种新的思路,对不同种类平面钢闸门结构布置研究有一定参考价值。本文主要工作和结论如下:(1)利用商业软件ANSYS12.0进行参数化建模,以ANSYS WORKBENCH为操作平台,采用FLUENT模块对二维闸后水在水利水电工程中,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。平面钢闸门是一种具有很强的空间效应的结构,应采用空间有限元对其结构的整体工作性能进行计算分析。闸门在启闭过程或局部开启时,甚至在关闭挡水时,常常产生振动,振动有时会达到相当严重的情况,从而可能引起闸门的振动破坏,因此,对闸门进行考虑流固耦合效应下的动力特性分析和设计十分必要。与传统的设计方法相比,X化设计不仅加快了设计速度,节省了投资,而且还提高了设计质量。本文利用有限元分析软件ANSYS基于APDL参数化设计语言的有限元技术对闸门进行了静力分析和考虑流固耦合效应的不同工况下的动力特性分析,并在此基础上,利用ANSYSX化模块,建立了静力X化和动力X化设计模型,并对工程实例进行了计算。算例表明,所建模型合理,X化结果有意义。文中所作结论对平面钢闸闸门与水流相互耦合产生的闸门振动称为流激振动,是平面钢闸门破坏的主要原因[1]。为避免平面钢闸门发生此种振动情况,可从以下2个方面入手:一是改善闸门进出流条件,尽量消除不利流态;二是X化平面闸门结构,改变其固有频率以避开动水激励力的高能区,提高闸门的抗振能力。对于平面钢闸门,若使其工作段的水流流态有较大的改善,势必涉及其他水工结构的改变,这在通常情况下很困难。因此,从平面钢闸门的结构入手,研究平面钢闸门的动力特性是改善闸门流激振动的X途径。1水动力荷载与闸门的自振特性流激振动涉及水流、结构及其相互耦合作用,属水弹振动范畴。一般情况下,水流作用力是闸门振动的外因,而闸门结构自身的自振特性是其振动的内因[2],因此研究平面闸门的流激振动,就必须研究水动力和闸门自振特性及其相互关系。水动力作用下闸门结构振动响应能谱由下式确定在水利水电工程中,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,其结构计算等理对于闸门振动,在实际运行过程中,不论随机荷载能否引起共振,即使闸门自激振动,振动系统也往往被激励在其固有频率上。因此,闸门振动的外因虽有不同解释,闸门自振特性实际上标志着闸门振动的内因。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,所以目前在进行闸门的动力分析时,大部分工作是通过计算闸门的自振频率,并与作用水流的脉动频率相比较,以便设计的闸门结构的自振频率远离水流高能的脉动频率区,从而确保闸门结构的安全。1流固耦合的运动方程流场内任一点的压力或流速势均服从3D的波动方程,不考虑水体的可压缩性影响,则服从3D的拉普拉斯方程。2p=0(1)在Sp:P=-P(2)在Sn:P n=-ρ2Un t2(3)上式中-P是已知的水动压力;Sn是与结构接触的流体界面;Un是边界位移的法向分量;n是接触面法线,其正向指向流体外部;ρ是流体的质量密度。接触面的所有单元经计算后,通过叠加就能得到流体内附加动压力在结构上产生的.平面钢闸门作为在工程中应用X为广泛的闸门型式之一,因其结构和工作条件的复杂性,使得其在运行中存在着诸多安全问题。闸门在启闭过程中或是局部开启时,往往会产生启闭困难、空蚀或振动,严重时可能会引起闸门的破坏。闸门的自振特性是其发生振动的内因,过闸水流产生的负压和脉动压力是导致闸门空蚀和振动主要外因。底缘结构型式不仅影响到闸门的自振特性,而且对过闸水流流态也有较大的影响。因此,基于流固耦合数值模拟方法,以闸后发生淹没水跃的潜孔式平面钢闸门为研究对象,对不同底缘结构型式闸门的启闭力、底部负压及静动力特性进行分析比较,所得结论为闸门底缘结构的合理布置提供科学依据,具有重要的工程实际意义,同时也为平面钢闸门底缘结构型式的研究开拓了一种新的思路,对不同种类平面钢闸门结构布置研究有一定参考价值。本文主要工作和结论如下:(1)利用商业软件在水利水电工程中,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。平面钢闸门是一种具有很强的空间效应的结构,应采用空间有限元对其结构的整体工作性能进行计算分析。闸门在启闭过程或局部开启时,甚至在关闭挡水时,常常产生振动,振动有时会达到相当严重的情况,从而可能引起闸门的振动破坏,因此,对闸门进行考虑流固耦合效应下的动力特性分析和设计十分必要。与传统的设计方法相比,X化设计不仅加快了设计速度,节省了投资,而且还提高了设计质量。本文利用有限元分析软件ANSYS基于APDL参数化设计语言的有限元技术对闸门进行了静力分析和考虑流固耦合效应的不同工况下的动力特性分析,并在此基础上,利用ANSYSX化模块,建立了静力X化和动力X化设计模型,并对工程实例进行了计算。算例表明,所建模型合理,X化结果有意义。文中所作结论对平面钢闸闸门与水流相互耦合产生的闸门振动称为流激振动,是平面钢闸门破坏的主要原因[1]。为避免平面钢闸门发生此种振动情况,可从以下2个方面入手:一是改善闸门进出流条件,尽量消除不利流态;二是X化平面闸门结构,改变其固有频率以避开动水激励力的高能区,提高闸门的抗振能力。对于平面钢闸门,若使其工作段的水流流态有较大的改善,势必涉及其他水工结构的改变,这在通常情况下很困难。因此,从平面钢闸门的结构入手,研究平面钢闸门的动力特性是改善闸门流激振动的X途径。1水动力荷载与闸门的自振特性流激振动涉及水流、结构及其相互耦合作用,属水弹振动范畴。一般情况下,水流作用力是闸门振动的外因,而闸门结构自身的自振特性是其振动的内因[2],因此研究平面闸门的流激振动,就必须研究水动力和闸门自振特性及其相互关系。水动力作用下闸门结构振动响应能谱由下式确定在水利水电工程中,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,其结构计算等理钢闸门的应力分析研究一直是水利工作者重点关注的课题。由于现实实验研究受到了加载问题、结果监测问题的限制,对于钢闸门应力分析问题的研究多依赖于数值方法。东武仕水库以防洪、供水为主,同时还具有水利发电等多功能的大型水利枢纽,由于水库建成已久,水库泄洪洞等结构都存在一定隐患,威胁着工程自身的安全。为了保证水库下游重要城市及基础设施安全,需对水库泄洪洞除险加固。东武仕水库泄洪洞为有压短管接拱式无压涵洞型式,分3孔,且两端都是悬臂。经分析,该泄洪洞除险加固项目施工方案需采取运用两个闸门中墩实行双悬臂组合式钢叠梁来封堵闸门,在检修门上游进行水下临时封堵的方案。双悬臂闸门水下封堵方式在实际工程中应用极少,存在很多的实质问题需要研究。针对东武仕水库双悬臂钢叠梁闸门的运行方式和受力特点,采用有限元数值模拟的方法对钢闸门进行静力学和动力学模态分析,在静力学分析的基础上计算出主梁、面板的X大弯曲应力以及腹板的X大剪应力,并对钢闸门进行动力学模态分析弓I言飞来峡溢流坝设有15个14mX12m（宽X高）带双胸墙的溢流孔，两堵中隔墙将下游分成三个溢流区。溢流坝采用高淹没度面流消能，水流流态复杂，X大单宽流量达120m’／s·m。闸门、闸墩及中隔墙等结构均受到负漩振荡水流及波浪的动力作用。国内外不少工程的类似结构往往在泄流中遭到破坏，如美国Taxas坝消力池导墙与Navsjo坝中隔墙”’。Navsjo坝泄流时脉动频率为3．0～4．6HZ，与中隔墙自振频率接近，因材料疲劳而损坏［‘’。据初估，两坝隔墙的基频分别为5．7及3．ZHZ。我国大化水电站溢流坝与飞来峡溢流坝类似，运行中间墩振动位移的均方根值达1．58mm。而弧形闸门的损坏以致失事的工程实例更是屡见不鲜｛’－”。因此，溢流坝及闸门结构的流激振动应引起工程界的广泛关注。溢流坝结构系统的流激振动，涉及到闸室水流运动、各类结构振动，以及水流与结构、结构与结构的耦合作用。应该指出，已往仅研究水流与某一类结构的水弹性振动，而忽略了另耿达水电站溢流坝与非溢流坝错位原因分析李其才（汶川映秀湾水力发电总厂，汶川，６２３００３）摘要耿达电站拦河闸１９８６年３月下闸蓄水，出现溢流坝与非溢流坝接缝错位问题，运行１０年来，错位逐年发展，已达２４ｍｍ．本文对错位原因进行了分析，得出错位近期尚不致危及拦河闸安全，拦河闸坝符合正常坝条件．关键词耿达水电站，溢流坝，错位，原因，分析１概述耿达水电站系引水式电站，装机容量４Ｘ４０ＭＷ，X一台机组于１９８６年５月投产发电。拦河闸高３１．５ｍ，宽４０ｍ，长９０．６ｍ，自右而左分别为非溢流坝段长３６ｍ，３孔泄洪闸段长３４．６ｍ，ｌ孔冲沙闸长６．５ｍ，ｌ孔引渠长１２．５ｍ，一段连接坝长５．６ｍ。闸顶高程１５０２．５ｍ。右岸非溢流坝段为加筋混凝土重力式结构，其中３号坝段为岸边坝块，建于岩基上，２号坝块（部分在岩基上）及１号坝块均按非岩基重力坝设计。３号非溢流坝段兼作省道３１７公路改线段的一部分，坝段长９．３ｍ，宽２７．４ｍ，２号及１号坝段长东西关水电站右岸溢流坝断面的试验研究吴宪生（成都勘测设计研究院，成都，６１００７２）摘要东西关水电站右岸溢流坝选用台阶式溢流坝，根据对溢流坝断面模型进行的流态、消能效果与台阶上时均压力分布的试验研究表明，该坝面采用台阶式是可行的，在一定流量范围内，由于水流自掺气的形成，显著提高了溢流坝面的消能效果，台阶上的时均负压一般不大，在合理的运行条件下，坝面不会发生空蚀破坏，台阶上也可不设通气设施。关键词台阶式溢流坝，自掺气，时均压力，空蚀ＩＤＵｔｏ东西关水电站枢纽正常蓄水位２４８．ｓｉｎ，设计流量３０５００ｍＶｓ（Ｐ—２％），校核流量４１７００ｍ’／ｓ（Ｐ—０·２％），设计水头１７ｍ。档水建筑物从左岸至右岸依次为左岸溢流坝、九孔泄洪闸和右岸溢流坝。右岸溢流坝总长２８０ｍ，坝顶高程２４８．ｓｉｎ，堰顶的上游面曲线为椭圆形，下游面曲线为ＷＥＳ标准剖面。为适应碾压混凝土施工的工艺要求，增加坝面的消能效果，右岸溢流坝下游坝面直线段设计为南四湖二X坝溢流坝不仅承担着溢洪道的作用,同时还是枣曹(枣庄~曹县)公路的组成部分,兼具挡水、泄洪与道路交通功能。2011年初,南四湖水利管理局组织对损坏严重的二X坝溢流坝进行修复,时至今日,溢流坝坝面依然完好如初。现将溢流坝改造过程中的一些技术措施总结出来,希望对有同样要求的工程有所裨益。一、工程简介南四湖二X坝溢流坝是二X坝水利枢纽的重要组成部分,也是联系南四湖湖东、湖西地区(北起济宁,南至徐州)唯一的交通干道。近年来随着经济社会的发展,溢流坝的过往车流量加大,尤其是运煤车辆增多,导致溢流坝路面损坏极其严重,路面出现沉陷、错台、挤泥、坑槽、高低不平等现象,路面破碎率达70%,断板率达100%,且逐渐恶化的趋势明显,严重破坏了溢流坝工程,存在安全隐患。2011年6月,对溢流坝(不溢流情况下作为坝顶道路)工程进行修复,修复方案中设计结构层自上而下分别为:30cm钢筋混凝土面层、防水土工布、19cm水泥稳定碎石、20 cm水泥稳定随着碾压混凝土技术的发展和应用,阶梯溢流坝再一次引起人们的关注.自上世纪80年代以来,国内外学者对阶梯溢流坝进行了许多研究.汝树勋[1]、潘瑞文[2]等人利用模型试验分析研究了阶梯式溢流坝的消能特性;Hager等[3~6]对阶梯溢流坝自由水面气体卷吸特性及掺气减蚀等进行了一系列实验研究.随着计算流体力学的发展,数值模拟成为研究的另一重要手段.陈群等[7]采用VOF方法数值模拟了带有曲线自由表面的阶梯溢流坝坝面流场;程香菊等[8,9]分别采用VOF模型和Mix-ture模型对阶梯溢流坝自由表面掺气的特性进行分析,比较了两模型的适用性.对于湍流模型,以上研究选用的为标准k-ε模型和RNGk-ε模型,对不同湍流模型的影响未见报道.本文针对Mixture模型,分别采用Realizablek-ε模型与RNGk-ε模型对阶梯溢流坝水流特性进行数值模拟,并与实验结果进行对比分析,分析了两种湍流模型对阶梯溢流坝掺气水流数值模拟的适应性.1物理模英那河水库位于大连市庄河境内,工程枢纽主要包括挡水坝段、溢流坝段、输水洞坝段,坝型为浆砌石重力坝。原溢流坝净宽142 m,堰顶高程59.0 m,为自由溢流。加高后的溢流坝段总宽115m,X大坝高33.6 m,整个溢流坝段布置9孔溢流表孔,堰顶高程为72.6 m。溢洪道设有9扇弧形工作闸门。1溢流坝段布置及设计(1)布置。扩建工程的大坝溢流段是在原溢流坝上加高建成新的溢流坝段。原溢流坝为浆砌石坝,表面包裹混凝土,坝高为20 m,坝底宽为26.24 m,加高后的溢流坝,坝高为33.6 m,坝底宽为37.36 m。大坝加高材料采用混凝土,加宽部分采用埋石混凝土。根据仿真计算结果,在新老坝体之间预留一条1.5 m宽的宽缝,在低温季节回填。溢流坝段总宽115 m,堰顶高程为72.6 m,建基面高程为39.0 m。堰上设有8个2.5 m厚的中墩和2个2.5 m厚的边墩,闸墩长20.7 m。溢洪道设有9扇弧形工作闸门。溢洪道溢流堰面采用WES.进行泄水建筑物高速水流原型观测,具有重要的实际意义和科学价值.X先,它可以直接为工程的安全运行服务,充分发挥工程的经济效益.其次,它可验证水工模型试验的正确性,为解决模型缩尺的影响提供素材.此外,还可以补充研究一些在水工模型试验中所不能研究的问题,如掺气、通气、水雾等等.目前,国内已有不少工程进行了高速水流原型观钡吐,测量项目繁多,内容丰富,取得了许多宝贵资料.笔者根据曾参加过的几项工程的原型观测,并结合国内有关文献进行综合分析,整理成本文,以供设计、管理和科研部门的有关人员参考.一、泄水建筑物的空蚀与磨损 (‘)刘家峡右岸泄洪洞 刘家峡右岸泄洪洞是由原导流洞改建为召龙抬头”式泄洪洞,兼作放空和排沙之用.其设计流量为2,14om3/s,反弧段X大流速为40~45m/s.该洞在导流和改建后的泄洪期,反弧段下游洞身底板先后发生了3次较大的破坏,如图l所示. 1968年10月导流运行期间,X大泄洪流量为3,320m丫5.反弧段左侧底板.我国的工程实践 对高水头泄水建筑物,如何避兔或减轻空蚀破坏作用,是设计中很重要的问题,它关系到所设计的建筑物是否能安全运用,国内外因空蚀而导致建筑物的破坏不乏其例,为适应高速水流特点和防止空浊破坏,人们从各个方面实践的结果,积累了不少成功的经验,具体措施归纳起来有: 二.采取合理的建筑物体型,提高低压区的压力, 2.采用高强度或抗空蚀性能的建筑材料, 3.提高建筑物过水面平整度, 4.设置掺气减浊设施。 合理的建筑物体型是解决空蚀发生必须X先考虑的,目前对于深孔进水口及门槽型式研究的比较多,有较为成熟的经验,如采用得当,对防止或减轻空蚀发生是X的。但对于溢流面急流泄水道、泄洪洞跌落急流段等高流速部位,空化指数极低(见表1),这就不单是依靠体型所能解决的。又如当消力墩采用流线型后,其消能效果则又受到影响,使消能要求与防空蚀要求互相矛盾。 表1 泄 水 建 筑 物 初 生 空 穴 数 实 例已有的国内仆河流水质模烈中,只少复气的计算,只考虑了水气交界而上的大气笼氧、光合作用产氧等方面的曰亲,来计入河渠中因建筑物泄流卷吸空气而产生的里氧作用,从而对复氧和自净能力估计偏低。 随着水资源开发的蓬勃发展,在河流上尤其中小型河流或渠道.扛兴建有相当数量的各种形式水工建筑物,正确地估算这些建筑物的复氧能力和评价它们对改善水环J竞质显的效益是非常必要的。,一、水流卷叮‘之气的观象 和机理 具有自由表面的水流(即所谓明渠水流),当其流速高达一定程度以后,水流就会从自由面上卷吸空气,这种现象在水力学中称为水流掺气。含有空气的水气混合流称为掺气水流。人们从跌水、瀑布、射流中观察到呈乳自色的流动,乃是水休接入空气以后呈现的特征。 自木世纪20年代以来,水流按气的现象己为众多的科学家所认识,并作了大量的研究工作〔1〕。我国自5。年代开始,对水流掺气的机理和掺气水流的基本规律也作了许多研究〔1〕。工程师们利用水流掺气的原理来减免过流建筑物发.泄水建筑物是调节水库的重要设施,通常采用的型式有:坝身泄水底孔、虹吸式溢洪道、开敞式泄洪陡槽、泄洪隧洞、泄洪竖井及坝顶溢流段等等。当它建筑在含有泥沙的平原河流或悬移质和推移质含量更大的山区河流上。泄洪过水时,在高速含沙水流冲刷和气蚀作用下,会遭到不同程度的磨损和破坏,甚至导致严重的失事。 因此,在设计中必须对此问题加以重视并采取相应措施。对建筑物过水表面的体形和抗冲蚀材料要严加选定,要严格控制施工质量,特别是过水底板不平整度,消除产生气蚀的条件;确定合适的操作方式;以保证泄水建筑物的安全运行。 但至目前为止,有关气蚀的理论研究尚不能提出一种完善的计算方法,来定量地确定泄水建筑物在运行中气蚀破坏的程度。抗蚀材料也是如此,理论计算依据不完善。许多试验研究和工程运行经验表明:气蚀和磨损往往是相伴发生,互相影响,它不仅与水流流速和含沙量有关,而且也与水流中泥沙成份、颗粒大小和形状有关。目前抗磨蚀措施除理论探讨外,往往通过工程实小浪底枢纽是黄河干流上以防洪减淤为主、兼有发电、灌溉、防凌等综合目标的枢纽工程。由于水头高、泄洪排沙规模大,防洪减淤在运用上的要求特殊,坝址处地质条件复杂(仅左岸风雨沟处具有布置泄水建筑物的地形、地质条件),因此工程布置难度很大。为了探求经济合理的布置形式,有关人员曾进行了大量的研究。并提出6种主要参考方案(见图1),其中方案1和方案2的排沙洞和泄洪洞是分散布置,方案3~6的排沙洞和泄洪洞是集中布置。方案5将所有泄流建筑物布置在风雨沟的沟口和沟的中段。方案6将所有泄流建筑物布置在沟的中段和尾部。此外在进水口的布置上也是形式多样、类型各异,究竟哪种布置形式X越,笔者多年来对此进行了动床模型试验并根据试验资料进行了分析和比较,现提出来供有关人员参考。方瑰、方案翔方澡馨君滩扩矍些蒸圈f泄流建筑物六种平面布皿方案、泄水建筑物门前可能出现 几种基本流态 设计泄水建筑物布置方案时,要求泄流建筑物门前的水流工程概况某抽水蓄能电站是为电力系统提供调峰、填谷和紧急事故的备用,其内部构件有上水库、输水系统、发电厂房、下水库等,属于Ⅰ等大(1)型工程,设计发电量为20亿kW·h,年抽水电量为26.8亿kW·h,根据其运行特性,主要是在下水库布设泄水建筑物,并置于右坝头库岸段,以满足双向挡水的需求。该电站的下水库枢纽包括挡水、泄水及补水建筑物,还有进出水口、库岸、库盆等,其中:挡水建筑物属于均质土坝,坝顶的宽度及高度分别为7 m、11.4 m、轴线全长为833m。库岸则是开挖形成的库岸挡水,泄洪闸则是由固定式启闭机启闭控制的4m×5.9m工作闸门所构成。2结构型式的设计分析2.1设计思路水库的周边要设置一定数量的截水沟和排洪渠,在下水库区域内的来水主要是大气降水,其集雨面积为0.71km2,大体对应水库正常蓄水位的水面面积。上、下水库24h的暴雨、洪量设计,见表1。2.2泄水建筑方案比对及确定根据本工程的具体情况,可以对下水库泄水建筑物的概况角木塘水电站位于芙蓉江干流下游河段,地处贵州省道真县忠信镇联江村,为芙蓉江水电梯X开发中的X10X,电站距道真县城33 km,坝址以上流域面积6886 km2,多年平均年径流量42.3亿m3,多年平均流量136 m3/s,水库总库容3259万m3,X大坝高55 m,坝轴线长154.8 m,电站装机容量70 MW,保证出力10.1 MW,多年平均发电量为2.51亿k W·h,等别为Ⅲ等,规模为中型。表孔位于水库的坝顶,共设有5孔,孔口尺寸为12.5 m×19 m(宽×高),在每孔上均设置有1扇工作闸门,用于正常情况下抬高水库的水位,增加库容,满足发电要求,汛期开启渲泄掉库内的多余水量,确保大坝的安全。因坝前死水位高于溢流堰顶16.5 m,工作闸门常年挡水,且存在长期局部开启工况,为便于工作闸门及其埋件的检修,在工作闸门的上游侧设置了1扇叠梁式检修闸门,5孔共用1扇检修闸门,5孔检修门槽。由于本工程下游水位较高,工作门布置为平本文简要介绍了官地电站表孔闸门控制系统开度出现缓慢漂移的现象,在此基础上分析出开度漂移的原因及解决方法,成功解决了开度漂移的问题,对于处理闸门系统同类问题有一定的借鉴意义。关键:闸门;开度漂移;力士乐;开度传感器0引言官地水电站位于四川省凉山州西昌市与盐源县交界的雅砻江上,是锦屏一、二X电站和二滩电站的中间梯X电站。官地水电站枢纽主要建筑物由左右岸挡水坝、中孔坝段和溢流坝段、消力池、右岸引水系统及地下厂房发电系统组成。碾压混凝土重力坝X大坝高168m,溢流坝段布置5孔溢流表孔,每孔净宽15m。右岸地下厂房装机4台600MW机组,总装机容量2400MW,年平均发电量为111.29亿k W·h,2011年X台机组发电,2013年竣工。官地电站表孔闸门采用2×2500KN液压启闭机,每台液压启闭机各设一套油泵站,包含两台油泵电机,互为备用。采用了德国力士乐陶瓷活塞杆及内置式CIMS MKⅢ行程检测装置。官地电站#1~#5表孔闸门百色水利枢纽工程溢流坝布置 4个表孔弧形闸门 ,其主要任务是渲泄洪水并调节水库水位 ,要求能够动水启闭、局部开启。为了闸门开启时压低水舌 ,避免坝面产生负压和水舌冲击闸门底缘 ,弧门底槛布置在溢流坝堰顶偏下游 3ｍ处。孔口尺寸 :14ｍ× 19ｍ(宽×高 ) ,面板的曲率为 2 1ｍ ,闸门设计以水库正常蓄水位 2 2 8ｍ为设计水位 ,以库水位平门顶时的水位 2 2 8.6 7ｍ为校核水位。闸门的总水压力为 2 382 3ｋＮ。启闭设备采用ＱＨＬＹ - 2×16 0 0型液压启闭机。该弧门及其启闭机均属于X大型水工金属结构设备 ,如此X大型的表孔弧门液压启闭机在广西尚属X次应用。溢流坝闸门和启闭机布置见图 1。图 1 溢流坝闸门启闭机布置图1 闸门设计1.1 刚度比和动力系数的确定本闸门采用双主横梁式斜支臂框架结构布置。为了减少上悬臂的高度 ,支臂之间的夹角尽可能地增大。上下主横梁按等水压布置 ,由于总水压力达2 382 3ｋ工程概况某水利枢纽工程为Ⅱ等大(2)型工程,挡水建筑物为碾压混凝土双曲拱坝,坝高90 m,属于中小型拱坝。泄水建筑物分2层布置于坝身,包括两个表孔及一个底孔。原设计溢流表孔采用挑流消能方式,消能工体型为对称收缩的窄缝布置形式,泄洪槽宽度18 m,X大单宽泄流量接近70m3/(s·m)。底孔布置于两表孔中间。受布置形式的限制,其表孔采用传统挑流消能方式容易产生向心集中问题。表孔布置形式不同,解决向心集中问题的方式也不同。一般多孔布置形式常通过各孔不同体型的联合消能方式解决向心集中问题,即各表孔选择不同形式的挑流鼻坎,充分发挥各体型的X势。而双孔布置形式受泄水孔数量的限制,难以采用各孔不同体型的联合消能方式,其挑流鼻坎多采用窄缝或差动坎体型来提高消能率,以解决向心集中问题。与窄缝消能工相比,孔内差动坎体型的消能率相对更高一些。从差动坎的高度上又可将差动式体型分为低差动坎和高差动坎。低差动坎在工程中应用较为成熟,一般适用于流量较小的.概述二滩水电站位于四川省西南部攀枝花市境内的雅砻江下游,距雅砻江与金沙江的交汇口33km,是我国20世纪建成的X大的以发电为主的水力发电枢纽工程,也是我国利用国际招标机制和世界银行贷款建设的X一座巨型水电站。二滩大坝为混凝土双曲拱坝,X大坝高240 m,坝顶高程1 205 m,坝顶全长774.69 m,坝顶宽11 m,坝底X大宽度55.7 m,为我国20世纪建成竣工的X一高拱坝。坝体设7个泄洪表孔、6个泄洪中孔和4个底孔。二滩拱坝表孔布置在拱坝中央,孔口沿拱坝图1表孔立面布置图110 Sichuan Water Power图2表孔溢洪道平面布置图中心线对称布置,主要由闸墩、溢流坝、大梁(上部拱坝基本体型断面)三部分组成。表孔堰顶高程1 188.5 m,堰上正常水头11.5 m,每孔宽度11m,溢流前缘总宽143 m。溢流堰面为WES曲线型,定型设计水头11.5 m。闸墩头部为流线型,闸墩X宽处大于11.0 m,尾部宽度2 m。错块底部与阐敏连接方式角木塘水电站为碾压混凝土重力坝,采用坝身表孔泄洪,共 目前常用的工程预应力闸墩锚块底部与闸墩的连接方设5个表孔。中墩长38.080 m,厚3.5 m;左边墩长48.018 m,右 式主要有两种:完全连接;铺设三油二毡的弹性垫层连接。边墩长49.386 m,边墩厚3m。孔口采用12.5 m x 19.6 m(宽X 已建工程中漫湾、喜河、天生桥一X和安康等工程采用了弹高)弧形工作门。角木塘水电站表孔X大单宽泄量为217.6 m% 性垫层的连接方式。设置弹性垫层可减小锚块底部约束,有校核工况),表孔孔口尺寸12.51115钢绞线,设计永存吨位:中墩为2440 kN,边墩为2110 kN;设计张拉吨位:中墩为3000 kN,边墩为2600 kN;X张拉吨位:中墩为3300 kN,边尚屯 墩为2860 kN。水利工程是一项民生工程,长期以来,国外专家对水工闸门及其启闭机构进行了大量且深入的研究,积累了丰富的理论知识和经验,研制出了一批性能突出、可靠性高的闸门启闭机构。然而目前我国闸门启闭机构的技术发展比较缓慢。目前,尤其针对跨距水工闸门及启闭机构的研究文件甚少。随着国内外一些水工闸门在开启闭合过程中出现启闭X载、卡死,甚至闸门破坏等事故,闸门的运行安全越来越被重视[1-3]。水工闸门在水利水电工程建筑物中起着泄水或蓄水的作用,通过闸门的启闭能够实调节水位、控制流量、排涝、灌溉、发电及通航等功能。为了保证闸门在启闭过程中平稳安全运行,针对跨距为60m的翻转式闸门的启闭机构,为了提高启闭机构的在运行过程中的平稳性能,本文运用ADAMS软件对六连杆启闭机进行仿真,分析了六连杆启闭机参数对闸门在静水环境下闭合过程中的影响,为改善翻转闸门启闭过程的平稳性能提供了理论依据[2-5]。1翻转式闸门启闭机构的工作原理翻转式闸门启闭机构主要由弧形闸门.概述郑东新区“水域靓城”再现自然与人文的相互融合,水是郑东新区画龙点睛之笔,也是郑东新区X为灵动的建筑作品.其中X为有名的内部水系由东西运河、南北运河、如意湖和龙湖组成,加上与之相连的东风渠、金水河和熊耳河组成的外围水系,共同形成了郑东新区的水系.水系X重要的3座控制闸(A2,A8,A9控制闸),主要承担内部水系和外围水系的水流控制任务,其跨度达到104 m.闸型设计不仅要考虑设备的使用要求,而且要考虑景观效果和操作运行.为此,黄河设计公司根据建设要求和工程实际,对新型闸门和启闭设备开展了多方面的探讨.2工程任务3座控制闸运行方式和任务基本相同,主要是:a.水系连通.非汛期时保证金水河、熊耳河及东风渠与CBD中心如意湖、东西运河和南北运河等水系连通.b.通航.控制闸的结构形式必须满足游船通航要求.正常运用时,控制闸开启通航,通航净高3.0 m,游船吃水深度1.5 m.c.水体交换.为实现城市的良性运转,郑东新区提倡一系列再生大跨度液压上翻转式闸门已成功应用在郑东新区的东西运河与金水河连通的A2控制闸、与熊耳河连通的A8控制闸及南北运河与东风渠连通的A9控制闸上,均采用闸桥结合布置型式。3座控制闸的宽度均为104 m。每座控制闸的大跨度闸门分别由13扇闸门单元组成,在左、右岸分别设置1套启闭液压泵站,包括3套油泵电机组、1个油箱和溢流、启门、闭门、纠偏电磁阀等。每2组闸门单元设1套锁定液压泵站,位于两闸门单元间的闸门侧钢梁上平台,包括1台油泵、1个油箱和锁定、解锁电磁阀等。每组闸门单元均设左右2只启闭油缸和左右2套锁定油缸。左岸液压泵站启闭1～7号闸门,右岸液压泵站启闭8～13号闸门。奇数编号闸门与偶数编号闸门为叠加布置型式,不能同时启闭。1控制系统的设计控制闸的控制系统设计原则为可靠性高、操作方便、自动化运行,控制方式近期以现地控制为主、远方监控为辅,远期以远方监控为主、现地控制为辅。为此,每扇液压上翻转式闸门各配置1套以双机热备可编程控制器引言人员闸门是在X站堆停堆换料和运行期间,操作、维修人员进出安全壳的通道,同时还可用于某些小型设备、工具和仪表等的运送。人员闸门无论是液压传动还是电机传动,都具备在失电情况下人员手动操作的功能。人员闸门锁紧机构工作原理为二X齿轮传动将手轮转矩放大驱动连杆转动进而推动门插销,依靠门插销上坡面将密封舱门压向O形橡胶圈达到密封的目的。使用Solid Works软件依据零部件图纸构建人员闸门锁紧机构的三维实体模型,并添加各个零部件的配合关系,建立其虚拟样机模型。通过进行仿真分析Adams软件模拟的虚拟样机模型研究人员闸门锁紧机构的门插销上测量点的位移、速度和加速度。根据门插销阻力与位移的函数表达式,可以仿真分析出手轮X大操作力矩的数值及此刻的机构运动位置。1人员闸门锁紧机构的结构分析所研究的X站人员闸门在对主要零部件逐个建模并按实际功能进行装配后,效果图如图1所示。但整个设备模型约束条件众多不利于后续数据导出仿真分析,故使用图2中.随着科技的发展和时代的进步,挡水闸在城市生态水系、河流出海口、河道治理等X域迅速发展。此类挡水闸除具有常规的水流控制任务外,还要满足交通、景观、生态、节约空间等要求。由于相对水位低、河道宽,闸门的跨度很大,且很多闸门开启后还要具备通航条件,因此常规闸门已很难满足这样的设计条件。近年来,大跨度闸门很好地解决了这个难题,此类技术也成为该X域一个重要研究方向。在水利工程中,挡水宽度在30 m以上的单孔闸门已属于大跨度闸门范畴。与常规闸门相比,大跨度闸门结构复杂、技术难度高。笔者按转动形式将此类闸门分为下翻转式、上翻转式和平转式3种,并介绍其在国内外工程中的应用实例。1下翻转式大跨度闸门1.1液压下翻转式闸门液压下翻转式闸门布置在水下,两侧设有拐臂。液压启闭机安装在闸墩两侧,通过液压启闭机牵引拐臂控制闸门的启闭。活塞杆的伸出与缩回使闸门绕水道底坎的固定铰转动,实现挡水和泄水。该类闸门国内X早应用在安徽黄山妹滩水电站,见图1。该闸门宽度为我国已建钢闸门近千座,其中弧形闸门约200座,这些闸门大部分运行良好,但也有相当数量的闸门振动强烈,有的甚至造成巨大损失[1].国外对弧形闸门的振动也常有报道[2~5].文献[6]分析了我国20世纪六七十年代修建的10多座低水头弧形钢闸门失事实例,其中大多数定性为弧形闸门支臂动力失稳.迄今为止,定量研究弧形闸门支臂动力失稳的报道还很少见到.动力失稳的特征表象是出现比较强烈的简谐振动.但出现较强的简谐振动不一定是动力失稳,而有如下4种可能情况:(1)简谐迫振力的频率和系统的自振频率非常接近,出现通常说的共振状态,但不是动力失稳;(2)干扰力的频带较宽,无明显峰值,近似截断白噪声,结构阻尼较小且基频在干扰力频谱范围内,这时也会出现较强的类简谐振动,但它不是通常意义下的共振,更不是动力失稳;(3)自激振动,这是系统中存在负阻尼,且在微幅振动时负阻尼大于结构阻尼,出现发散的单频振动,由于结构阻尼的非线性,在某一状态建立新的平衡,形成简谐弧形钢闸门是水工建筑物中运用X广泛的门型之一。但闸门在启闭过程或局部开启时，甚至在关闭挡水时，常常产生振动，振动有时会达到相当严重的地步，从而可能引起闸门的动力破坏或某些构件的动力失稳。因此，弧形闸门的动力问题一直属于闸门设计和运行过程中一个需要解决的重要问题。弧形钢闸门的失事往往是由于支臂在动力荷载作用下丧失稳定所致。实测结果表明，将柱(支臂)按两端铰接压杆计算得到的自振频率值，与实测频率值很接近。因此将弧门柱视为处于空气中的两端铰接压杆，在纵向干扰力(由弧门门叶和主梁传来的动水压力)作用下进行动力稳定分析，基本能反映弧门柱的主要工作特性。本文在对平面刚架稳定性分析的基础上，根据弧门主框架柱的柱端约束条件，把水体对闸门面板的作用力简化为一个周期性变化的简谐荷载，根据弹性体系动力稳定理论，分析了两端铰接斜杆在周期性变化的简谐荷载作用下的动力稳定性，找出影响因素与其动力特性的关系。经过计算和分析，得出了一些有价值的结论。本文的工作水利工程弧形钢闸门，主要用于水库的控制泄洪，是保证大坝安全的X重要建筑物之一。工程实践证明，闸门在动水启闭过程及在某些局部开启运行时由于水流的作用，都有不同程度的振动。在一些特定条件下，某些闸门曾产生较强烈的振动，少数闸门曾产生共振和动力失稳现象。研究闸门流激振动机理，探讨闸门振动规律，给出控制判据，对指导钢结构闸门设计是具有非常重要的意义。目前，由于闸门的结构复杂，水流动力作用与闸门振动的关系尚未完全摸清，国内外对闸门振动的研究仍属初步阶段，现行规范采用动力系数法，暂规定同一动力系数取值范围，根据水流条件、闸门型式选取，近似考虑振动的影响。本论文的主体是研究辽宁省石佛寺水库低水头水工弧形钢结构闸门流激振动问题，有部分内容从工程预报的需求，作了一定延拓，属学术讨论。论文综述了水工弧形钢闸门以往的研究工作，从振源，振动机制，数值模拟预报，物理模型预报，原型观测五个方面叙述了闸门流激振动研究历史与发展。论文结合石佛寺水库弧形钢闸门设.孤形钢闸门以其合理的构造形式和良好的运行效果,在水工建筑物中获得广泛的应用。实践表明,绝大多数弧门经受了设计条件考验,运用性能良好。但是,由于弧门结构中传递水压的细长支臂对动力作用非常敏感,稳定问题尤为突出,运行中也发生了一些问题。我国早期建造的部分水库溢洪道及各类水闸用的低水头弧形钢闸门,由于种种原因,有的发生了强烈振动,有的甚至遭到破坏。日本、美国、葡萄牙等国也有类似事故发生。总结分析弧门事故,探讨其破坏机理,对防止事故继续发生、改进闸门设计及完善制造安装均有重要意义,同时也可把理论研究推进一步。 一、弧门事故的类型 1974年,我们受水电部钢闸门规范修订组委托,曾对我国部分失事狐门作过现场调查[‘’,现综合有关资料[‘],将国内低水头弧门失事实例汇总于表1。 从表1可见,弧门失事始于60年代,延续到80年代末期尚未杜绝。值得深思的是,表二中4号闸门曾于1971年连续破坏3孔。时隔8年之后,湖南某电站仍于1979年套用这种弧.狐形钢闸门是水工建筑物中运用X广的门型之一。建国以来,我国水利水电工程采用的弧形钢闸门约占钢闸门总数的三分之一。这些弧门经过长期运行,绝大多数经受了设计条件的考验,运用性能良泳但是,早期建造的部分水库溢洪道和水闸低水头弧门,由于种种原因,有的在运行中发生了强烈振动,有的甚至遭到破坏(‘)。在国外,这种大跨轻型弧门失事的实例也不少见,如日本和知坝堰顶弧形闸门(4孔一 9 X 12—12米)、美国麦克莱伦一克尔阿肯色河航运系统的弧形闸门等也遭到破坏。1974年,我们受水电部钢闸门规范修订组委托,曾对我国部分失事弧门作过现场调查。现就调查情况作初步分析。 一、弧门失事情况调查 国内低水头弧门失事实例列于表一1。现将失事情况择举如下: 表二中1号闸门设于某水库潜没式溢洪道上,库区X大吹程7.5公里。1965年根据水工模型试验建议,为扩大孔口流量系数,于原胸墙前面增建半径为1米的4/1圆弧导流概述根据十五里河防洪排涝工程布局行控制,解决小流量过流问题,既满足了十五里河位于安徽省合肥市滨湖及特征水位分析,十五里河河口闸站消能防冲过流的要求,又避免了下游河道新区巢湖入口一开敞式河道,是环巢枢纽工程节制闸门设计条件见表1。水流冲击问题,从而避过了闸门可能振动湖四期十五里河干支流小流域治理工闸门根据规划和水位条件进行设计,的工况。在水位差较小、过大流量时,开启程一项重要的水利工程,既有抗洪防从而实现节制闸的功能要求。大闸门达到预期的过流要求。汛功能,也肩负着调节保持十五河水十五里河河道宽度45m,底槛门叶结构设置上、下两层结构型式。位的重任,枯水期闸门关闭为十五里6.0m,设平面立轴弧形钢闸门,闸门曲上层中间为浮箱结构,单扇门叶下部挡河蓄水,汛期则开闸行洪,同时对调节率半径为30m,门体厚度2.5m,门高水部分各设置6扇调节闸门,调节闸门十五里河水质也具有积极作用。8.3m,满足规划设计条件。门体左右两的净孔口尺寸为1弧形钢闸门有启闭灵活、启门力小、挡水面积大等X点,已被广泛应用到较大的进、泄水工程中。但弧形钢闸门的设计与施工要求精度较高,制作、安装难度大。经过多年设计施工积累,本人认为在水闸弧形闸门设计施工过程中应注意以下几点。一、闸门主要尺寸的确定(一)闸门高宽比的确定一般露顶式弧形钢闸门门叶的高宽比应控制在卜 左右比较合适。如果此值过大,将造成主梁尺寸过大以及焊接变形不宜控制、刚度变差、外形不美观等缺点。在闸门过水断面满足不了实际要求时,又相差不多,应X先采取加高门页高度的办法来解决,尽量避免用加宽闸门的方法,当然也可采用增加闸门孔数的方法。(二)面板半径及支铰位置的确定露顶式弧形钢闸门面板半径(R)一般采用R二(1．l－l．5)H较好(H为闸前正常水位)。如果面板半径增大,则启门力相应减小,但闸墩尺寸则要相应加大,否则,反之。在实际设计过程中可根据具体情况和要求灵活掌握。对于支铰位置一般应高出下游水位0．5米左右,以保证其不被泥沙堵塞江垭水电站枢纽大坝为全断面碾压混凝土重力坝,坝顶高程245m,坝顶长度367m,X大坝高131m,正常蓄水位236m。右岸地下厂房安装3台100MW混流式水轮发电机组。溢流坝段长88m,布置在河床中,共有3扇中孔弧门和4扇表孔弧门。中孔弧门编号从右向左分别为#1、#2、#3,底槛高程175.62m,弧门尺寸5m×6.38m(宽×高),水头60.38m。表孔弧门编号从右向左分别为#1~#4,底槛高程223.95m,弧门尺寸14m×15m(宽×高),水头12.05m。闸门均采用液压启闭机操作,操作条件为动水启闭。中孔、表孔弧门是坝顶泄洪的重要设备,泄洪期要以不同的开度控制下泄量,常出现中孔、表孔联合泄流的运行工况。2000年闸门投入运行后,2001年枯水期及2002年洪水期两次进行了闸门的静、动力原型观测研究。研究成果评定了结构的安全性,并为制定泄洪闸门的安全操作规程及江垭工程安全鉴定提供了技术资料。随着生产规模的逐步扩大,生产自动化水平的日益提高,工业自动化系统结构日益复杂,功能更加强大,各种信息技术、人工智能技术得以广泛的应用。一般意义上的单一生产控制自动化已经不能满足需要,在设备日常使用过程中故障诊断、检修维护、技术管理等问题日见突出,设备检修自动化和技术管理自动化的水平有待进一步提高。并且生产自动化、检修自动化、技术管理自动化要综合考虑,系统分析,形成综合集成自动化系统,提高控制水平的同时获得较高设备的可利用率,X终获得良好的经济效益。本论文的研究旨在提供一种解决水利枢纽泄洪闸门控制、维护和技术管理集成的综合集成自动化系统(FGIAS),全面提高水利枢纽的泄洪调度自动化程度。利用现代信息技术、网络技术、人工智能成果,实现水利枢纽泄洪闸门的控制、维护和技术管理集成的综合集成自动化系统。本文在全面系统总结控制、维护、技术管理集成系统的理论研究成果的基础上,创造性地提出将其应用于水利枢纽泄洪闸门自动化系统中,形成水利枢纽控冰冻环境中安全泄洪闸门的可靠性Ｓ．Ｊ．Ｊｏｎｅｓ等摘要加拿大和俄罗斯X近对Ｈｙｄｒｏｐｌｕｓ公司的安全泄洪闸门在冬季极端恶劣条件下的工作性能进行了研究。叙述了该项研究的内容，并总结了在两国实验室中进行的模型试验的主要结果。主题词溢洪道，分洪闸，运行可靠性，冷害，安全措施，模型试验自１９８９年ＨｙｄｒｏＰｌｕｓ公司的安全泄洪闸门问世以来，对其在极端恶劣条件下运行的可靠性的研究，已成为各种理论研究和模型试验的基础。对冰冻环境中安全泄洪闸门工作状况的研究，就是目前正在研究的主要课题之一。在进行大量的理论研究后，Ｈｙｄｒｏｐｌｕｓ公司与几所X的实验室合作，开展了两项互相配合的模型试验计划，用以分析：·在冬季十分寒冷的地区，水库满蓄情况下，冰对安全泄洪闸门的影响；·春季特大洪水带来的流冰对闸门的影响。X一项试验计划是由位于加拿大纽芬兰地区圣约翰市的加拿大X研究院海洋动力研究所于１９９４年进行的，X二项试验计划则是由位于俄罗斯莫斯科市的.引言五凌电力有限公司(简称:五凌公司)成立于1995年,先后在沅水流域建成五强溪、凌津滩、洪江、碗米坡、三板溪、挂治、白市和托口8座水电站,在湘江有近尾洲,资江有东坪、株溪口、马迹塘水电站,总装机容量666.41万k W。五凌公司积极探索流域梯X电站远程集控工作,2006年开始对沅水梯X电站实行统一调度管理,2010年3月成立发电集控中心,至2014年底五凌集控控制电厂达到12个,受控机组54台,受控容量466万k W,是国内实际控制电厂和机组台数X多的集控中心。五凌集控积极开展远程集控模式下的低水头电厂泄洪闸门与动态负荷及水位自动联动功能研究,在资江流域东坪、株溪口、马迹塘三X电厂试点并成功应用,效果良好。1项目背景东坪水电厂位于湖南益阳市安化县城资水干流上游,株溪口水电厂位于湖南益阳市安化县境内资水干流中游,马迹塘水电站位于湖南益阳市桃江县资水干流下游,三厂属于同X域梯X电厂,水力关系紧密,且已全部接入五凌集控运行言石泉水电厂泄洪闸门共有 12套 ,担负着大坝泄洪和安全渡汛任务。它的健康水平和运用性态 ,不仅直接影响着电力系统的稳定生产和经济效益 ,更关系着电站、大坝乃至水库上下游的安全和社会稳定 ,其安全运行的重要性非同一般。实际工作中 ,闸门因为可靠性降低而失事和遭受破坏的形式比较多 ,其主要影响因素有以下几方面 :设计水平、制造安装质量、运行管理水平、自然老化和意外损伤等。这几方面又各有诸多因素相互影响 ,相互制约 ,往往是许多因素共同作用使闸门发生破坏事故。近年来 ,随着水电建设的发展和管理水平的提高 ,人们不断在摸索和寻求一种简便可行的方法 ,以期对闸门等水工金属结构的可靠性进行评定。尽管一些方法还不是很完善 ,但仍具有一定的可操作性和实践意义。1 评估模型的建立1.1 评估模型投运后的闸门 ,由于受环境条件的制约 ,其影响因素复杂多样 ,要建立一个X的数学模型来评定其可靠性困难较大 ,所以只能从影响其安全运行的主要因素出系统概况泄洪闸门是水利枢纽工程重要的设备之一，它的运行工况复杂，须多种操作和控制方式，且其运行时间长。因此，对其控制系统运行安全性、可靠性、可控性、操作方便性和可维护性要求严格。本系统要控制水闸门七个，通过对这些闸门的开合来实现对河流流量的控制，系统采用了单片机来实现，集状态监测、故障诊断、控制和网络通信于一体。运行情况表明，系统可靠性高，处理各种复杂状况能力强，取得良好的效果。2 系统的设计目标和功能介绍本系统设计目标是能够测量并显示河流上下游水位高度以及水闸门的开口度，以及实现对闸门开与关的手动和自动控制；另外在水位X过安全位X要能报警并给出控制信号；并且可通过Modem与远程上位主机的通信，实现远程的监控。要求有足够的精度和可靠性，有良好的人机接口和网络通信能力。系统的基本参数和要求如下：（1）选用水位和闸门传感器，检测两个水位及七个闸门的高度，精度要求达到±1cm。（2）水位数：上游水位和下游水位。（3）测控闸门个一九八O年10月在印度新德里举行的X十三届国际大坝会议上,共讨论了四个专题,《大流量的底孔和溢洪道》是其主要专题之一。对于这个专题,30个X提出共62篇报告,我国提出了三篇。这些X分布于世界各大洲,虽然天然条件各异,但均有建造高坝的经验。报告之外,还有奥地利、美国、罗得西亚、日本、瑞士、加拿大、意大利、和瑞典等八个X大坝委员会提出总评。这届大坝会议是有史以来X次专门单X讨论新型大流量的底孔一和溢洪道专题,参加讨论的作者如此众多、踊跃,足见这一专题在高坝建设中的重要性。 全部62篇报告和8篇总评,包含了很多有价值的资料和运行经验,不仅反映了约74座大坝泄水结构的‘青况,而且也反映了泄水结构的发展趋势。由于内容丰富,又限于本刊篇幅,我们准备扼要而又尽量不疏漏地加以介绍,以便读者了解这一专题的梗概,也为读者提供进一步详细查阅的索引。: 现在继《大流量的底孔和溢洪道》(上)(刊载本刊 1981年4期),续写东大流量的底孔和一九八O年10月在印度新德里举行的X十,三届国际大坝会议上,共讨论了四个专题, ‘大流量的底孔和溢洪道)是其主要专题之一。对于这个专题,30个X提出共62篇报告,我国提出了三篇。这些X分布于世界各大洲,虽然天然条件各异,但均有建造高坝的经验。报告之外,还有奥地利、美国、罗得西亚、日本、瑞士、加拿大、意大利、瑞典等八个X的大坝委员会提出总评。这届大坝会议是有史以来X次专门单X讨论新型大流量的底孔和溢洪道这一专题的,参加讨论的作者如此众多、踊跃,足见这一专题在高坝建设中的重要性。 总的看来,这个专题的所有报告包括下述四个方面的内容: 1.施工期泄洪的控制方式及其消能设施的选型、布置准则, 2.永久性泄水结构及其消能工的选型、布置准则, 3.大流量的底孔和溢洪道的模型试验、设计施工方法以及其运行经验。 4.某些特殊问题如飘浮物的泄放,高压闸门,水流旋涡,水力振动,气蚀等。 全部62篇报告和8篇总评,包含很多有价值的资料和运行经验等摘要克罗蒂大坝（ＧｒｏｔｔｙＤａｍ）位于塔斯马尼亚（Ｔａｓｍａｎｉａ）西海岸，为混凝土面板砾面堆石坝，长２４０ｍ，高８３ｍ。由于该坝是X一次在大坝顶部设正常溢洪道，并在坝的下游面设泄槽，故引起建坝工程师们的很大兴趣。此坝竣工于１９９１年７月，从那时起有３次小规模泄洪。泄洪时间X长的一次历时５天，X大洪水X高０．４８ｍ。在承受更大的泄洪量时，大坝与溢洪道的性能尚有待观测，然而，满库水位下（库水位多次达到或接近溢洪道堰顶）的静力学性能也和所预计的相同。本文阐述了为什么选择这样一种不同寻常的设计布置。关于砾石填筑料的特性、溢洪道的设计思想及特性、大坝与溢洪道目前的状况也一并作了详述。主题词溢洪道设计，建筑材料性能，位移观测，工况，砼面板堆石坝引言‘克罗蒂大坝和达尔文大坝是治理塔斯马尼亚西海岸国王河的两大工程。形成面积为５２ｋｍ’的伯伯里湖作水力发电之用。克罗蒂大坝建在国王河的狭谷之中1983年,澳大利亚新南威尔士州市政工程公司为特威德郡议会设计和建设了克拉利霍尔(ClarrieHall)大坝,该大坝建成后形成水库,为特威德郡提供饮用水。负责新南威尔士州所有已注册大坝安全的新南威尔士州大坝安全委员会(DSC),已要求特威德郡议会对克拉利霍尔大坝进行升X以满足X新的设计标准。2011年,新南威尔士州市政工程公司受聘对项目施工准备阶段及各施工阶段进行管理,以及提供设计和环境评估服务。施工准备现已完成。2013年2月,与总承包商Entracon土木私人有限公司签订了施工合同,2013年4月开始施工。合同金额为540万澳元,预定的完工日期为2014年4月。1升X要求克拉利霍尔坝(CHD)是根据当时的设计标准建造的,但是现在新南威尔士大坝安全委员会要求进行升X以满足X新的设计标准。大坝当前在影响效果分类中属于高-极高类,要求能通过可能X大洪水(PMF)。目前,估计该溢洪道可通过2 800 a一遇的X概率洪水。诸如该溢洪工程概述某水电站位于木里河中游,是木里河上通坝-阿布地河段水电规划-库六X方案开发的X二梯X电站,电站地处高山峡谷地区。正常蓄水位2 850.00m。该水电站为二等大(2)型工程,拦河大坝为1X建筑物,溢洪道布置于左岸,进口高程为2 838.0m,净溢流宽度为21.0m,由两孔弧形闸门控制。泄槽前段底坡1:6.25,后段底坡达1:1.4,泄槽后段设置掺气坎。溢洪道出口采用底流消能,消力池长113.0m,深21.0m,消力池底部高程为2 684.0m,消力池尾坎高程为2 694.0m。由于该水电站具有水头高、过流断面流速大、(b)溢洪道纵剖面图图1溢洪道布置图(a)溢洪道平面图掺气槽位置工程概述某水电站位于木里河中游,是木里河上通坝～阿布地河段水电规划1库6X方案开发的X2梯X电站,电站地处高山峡谷地区。正常蓄水位为2 850.00m。该水电站为二等大(2)型工程,拦河大坝为1X建筑物,溢洪道布置于左岸,进口高程为2 838.0m,净溢流宽度为21.0m,由两孔弧形闸门控制。泄槽前段底坡为1∶6.25,后段底坡达1∶1.4,泄槽后段设置掺气坎。溢洪道出口采用底流消能,消力池长为113.0m,深为21.0m,消力池底部高程为2 684.0m,消力池尾坎高程为2 694.0m。溢洪道布置见图1所示。由于该水电站具有水头高、过流断面流速大、消力池出口左岸存在滑坡体等特点,要求泄洪建筑物应有足够的泄洪能力和消能防冲能力,以满足电站枢纽安全泄洪要求;同时泄水及消能防冲建筑物的布置,应使下泄水流能够顺畅进入下游主河道,避免对下游的大型滑坡体造成冲刷。鉴此,需要通过水工水力学模型试验,验证溢洪道设计布置的合理性,X化溢洪道高坝洲水电站是清江流域的X下游一X电站 ,是隔河岩水电站的反调节梯X ,设计蓄水位 80 0 0ｍ ,调节库容 0 5 1亿ｍ3。泄洪表孔布置在河床右侧 ,设 6孔 ,孔口尺寸 14ｍ×18 5 11ｍ(宽×高 ) ,底坎高程 6 1 4 89ｍ ,坝顶高程 82 0 0ｍ。表孔工作门为露顶式弧形钢闸门 ,采用三主横梁斜支臂结构 ,弧面半径 2 3ｍ ,弧门高度为设计水头和X高水头之和 ,支铰高程 70 0 0ｍ。主梁的位置由等水压布置原理和满足运输分节单元确定 ,为使主梁的正、负弯矩差及支臂的弯矩、框架的水平反力等计算数值均较小 ,故考虑采用斜支臂结构。因表孔坝段采用跨中分缝布置 ,弧门支铰采用球形轴承 ,以适应坝块温度变形。操作弧门的机械设备为 2× 2 0 0 0ｋＮ双缸液压启闭机。高坝洲水库的入库洪水主要来自于隔河岩水库下泄洪水 ,若入库洪水小于泄水闸泄洪能力时 ,控制泄洪闸门的开启孔数和单扇门的开度?原型观侧在水电工程建设中是一项必不可少芬盆要工作.目前,国内大中型水电工程普翅开展了这项工作,并在不断完善和发展. (一),妞砚翻工作的地位及其,要性 原型观训在水电工程中有着极其重要的地位.大坝和其它建筑物在诸多外力作用及自然因索形响下,受力条件及工作状态随时可能发星变化.有的是规律性的,也可能会出现异常份况.其中有些情况会给水库的正常运行带来木利形响.严孟的会关系到大坝的安全甚至造成水库失事. 为确保水电站等建筑物的安全,在精心设开施工的同时,也要随时掌握建筑物的运行状态‘一且发现异常应及时进行补救.因此,加强工程实体研究,认真搞好原型观测极其重要. ‘地下工程的地质条件具有非均质性,不可能与地面工程同样进行定型设计,各种未知多女参数只能命现场t测来获得,其工作比坝体,观侧更加重要。所以,现场量测是构成新奥法施工缺一不可的三大支柱之一 目前,有的单位对原型观测在水电工程建设中的特殊地位和重要意义认识不足,未能将其作为一项X立陕西省水力发电工程学会于85年6月20日在西安召开了“陕西省水力发电工程学会原型观测技术咨询部”成立会议,西北地区有关的科研、设计、施工、运行管理等单位20余人参加了会议。会议讨论了“原型观测技术咨询服务部”的工作章程,落实了85一86年的工作计划。 陕西省水力发电工程学会原型观测技术咨询服务部是由从事于水工建筑物原型观测设计,仪器制造,观测设备埋设,运行管理方面的科技人员自愿组成,跨省界的学术性的团体,是陕西省水力发电..原型观测在水工建筑物特别是坝工建设中的作用已为越来越多的人所认识。几乎每一篇写到原型观测的文章或以此为题目所作的发言中,都会提到原型观测的目的是为“施工和运行提供安全监测,为设计的改进和提高积累资料”。但在我国目前的状况下这两个目的难于达到。原型观测仪器的埋设、保护和正常运行难,即便有一些原型观测资料但要整理成文用以指导设计就更难。 针对目前的这种状况,本人提出下述一些不成熟的见解: X先,原型观测应该定为是一项工程,就叫它“原型观测工程”吧。就像水工建筑的每一项工程,有了名才好做设计,为工程要经费、安排施工。 做原型观测工程设计的人应该相对稳定、有始有终。他应该有原型观测仪器和布置的知识,他应该了解本工程中所观测的水工建筑物的一般情况(包括计算的成果)和一些需要特别考虑的问题。设计的X导人应该把原型观测作为统筹考虑的一个内容。所谓“有始有终”是说,做原型观测工程设计的人应该做布置、画图、写规范、知道仪器埋设的情况,并且参加以后.引言 dBASEI是一个小型关系式数据库管理系统〔‘〕,适用于事务性的商用数据库管理,在人事档案、图书资料管理等方面的应用已有不少先例。能否将dBASE皿用于工程数据处理中,我们做了一些尝试。dBASEI用在大坝原型观测数据处理中的课题是:控制大坝安全运行的因变量很多,如大坝的位移、应力及扬压力等,这些量又与大坝运行期间的水位、气温、水温、垛温等因素有关,这些因素可达几十项之多。在大坝原理观测资料分析X域中就是根据坝工理论和力学知识选择因变量的统计模型,由实测资料用逐步回归分析,计算出统计值,再用作图的方法把统计值和实测的位移、应力、扬压力等作一比较,便可根据图形分析出大坝的运行状态。为了在微机上实现以上过程需要做下列工作:(1)用d刀ASE班对这么多的观测数据进行管理操作,还要对有些数据进行预处理,提供菜单用人机交互方式。 (2)dBAsEI尽管有很强的数据管理功能,但是计算功能是较弱的,所以不能直接用它来做回归分析计算,但是水工金属结构安全检测与评估方法综述郑圣义原玉琴（水利部水工金属结构安全监测中心南京２１００９８）摘要简要介绍了水工金属结构安全检测与评估研究的现状，阐述了巡视检查、外观检查、腐蚀检测、材料检测、无损探伤、结构应力与变形检测、振动检测、启闭力检测等项检测的目的和方法，对综合评估法和可靠度分析法两种评估方法进行了评述，并简要介绍了可靠度分析法的应用，提出了目前存在的问题和今后的发展方向。关键词水工结构金属结构安全检测安全评估综合述评水工金属结构安全检测就是采用X的检测方法和仪器设备对在役水工金属结构进行现场检测，通过检测发现不安全因素，经综合评估，确定结构的安全X别，并提出相应的改造加固措施。水工金属结构安全检测与评估工作在我国开展的时间不长。８０年代后期，河海大学率先开始进行这方面的研究，经过几年的努力，现已成立了专门从事金属结构安全检测的全国性机构，编制了《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》，完成了“水电站水工金属结构安全检如何加强水工金属结构产品的质量控制董存仁，李继深，白广明，吕丽华（黑龙江省水利厅水科所哈尔滨１５００００）［文摘］对于一座大型的水利枢纽工程来说，往往需要设置若干个闸门或压力钢管等金属结构来控制、调解和输送水流。这些金属结构能否在质量上满足设计要求的条件下正常工作，将直接影响水工建筑物的安全运行和效益的发挥。本文分析了正常运行的水工金属结构应具备的性质以及易出现质量事故的原因，提出了加强水工金属结构产品质量的具体措施。［关键词］水工建筑物，金属结构，质量控制１加强水工金属结构产品质量控制的重要性。在一座大型水利抠纽工程上往往设置若干各种类型的闸门，以满足水工建筑物控制水流的多种需要，而有电站的工程，还要有压力钢管来控制、输送水流。能否保证这些金属结构在满足设计要求的条件下正常工作，将直接影响到水工建筑物的运行和效益，其质量的好坏严重影响整个水利水电工程的安全。从国内外水利水电建设的历史和统计资料来看，在失事的水工建筑物中二滩水电站位于四川省攀枝花市境内雅砻江干流,电站以发电为主,总装机3 300 MW,水库正常蓄水位为1 200 m,总库容58亿m3,调节库容33.7亿m3,具有季调节能力。二滩大坝为抛物线型混凝土双曲拱坝,X大坝高240 m,坝顶弧长774.69 m。电站泄洪建筑物由坝身泄水孔和右岸泄洪洞组成。坝身泄水孔包括表孔、中孔及底孔。表孔共7孔,设弧形工作闸门,设计水头12 m,总水压力8 538 k N,配套的7台双缸液压启闭机容量为2×1 000 k N。中孔共6孔,设弧形工作闸门及平板事故检修闸门,工作闸门设计水头80 m,总水压力32 450 k N,配套的6台液压启闭机启门力3 000 k N,闭门力1 000 k N。中孔事故检修闸门为单吊点平板链轮门,设计水头90 m,总水压力57 063 k N,由坝顶1台QM500-11.5型双向门式启闭机操作启闭。底孔共4孔,设平板工作闸门及事故检修闸门,工作闸门设计水头12水工金属结构安装的要素组成5孔、10x14的规格、118t总重的单扇门叶,以上便是某水电站泄洪洞弧形工作门的基本状况。其中它的复杂性诱因,多方的因素牵涉,决定了其质量安装的关键问题。而其中人员使用、材料选择、机械设备、安装方法和环境则成为不可忽视的五大要素。我们会在使用操作基础上,解释其重要性及注意事项。1.1人员使用企业员工在传承企业文化的同时,更是企业文化的映射者。他们从部分上决定了企业的经济效益。作为工程的执行者,人员使用必是重之又重的问题。野外作业向来都是更加贴近自然与本能的技术操作,它需要合格甚至是过硬的身体素质,并且还需要掌握一定的X技能。身体素质需适应野外作业的艰苦,X技能需要更多的变通性,这点在以下的环境诱因中我们还会重点谈到。在以上两点解决后,团队的合作能力也是尤为重要,这需要考量持证上岗的人员的道德素养。互助与探讨,倾听与解决,上善若水的性格与道德总是可以让任何难题迎刃而解。闸门、启闭机等水工金属结构是水库、水闸的重要组成部分,其质量与安全状况关系到整个工程是否能够保证安全运行,因而,金属结构的质量与安全检测是水库、水闸安全鉴定的重要内容,也是病险工程除险加固的依据。针对目前水工金属结构隐患较多,安全检测尚未得到足够的重视,工作不很规范的状况,同时考虑水工金属结构检测技术含量高、X性强的特点,为促进检测工作的规范化,提高检测技术水平,保证水工金属结构的安全运行,充分发挥水库、水闸的防洪经济效益,2000年9月6日一9月ro日,中国水利学会水利管理X委员会在云南昆明市主持召开了水工金属结构安全检测及管理技术研讨会。 参加会议的有水工金属结构质量检测中心、安全监测中心、各流域机构、省(市、区)水利管理单位负责人,有关水利水电设计院金属结构技术负责人,大中型水库管理单位和水利管理专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,一个测试点?丹江口水利枢纽于１９５８年动工兴建，１９６７年下闸蓄水，１９７３年全面建成。丹江口水利枢纽共有各种闸门４８扇（套），其中深孔弧形工作门１２扇，深孔事故检修闸门３扇，供水闸门３扇，堰顶表孔工作门 ２０套，堰顶检修闸门 ３套，电厂引水进口工作闸门６扇，检修门１扇。深孔弧形工作门、检修门及电厂引水进口工作闸门、检修闸门设计水头均为６０ｍ，运用水头一般为４５ｍ。２闸门漏水成因分析 一般高水头闸门的漏水比较普遍，它不仅损失能源，而且易引起闸门振动，埋件空蚀，甚至危及闸门和其它水工建筑物的安全。处理好闸门漏水问题既可节约能源，又是做好枢纽管理工作的关键一环。 ３０年来，丹江口水利枢纽闸门止水维护管理较好，未出现因闸门漏水而引起闸门振动损坏等事故。从止水形式来看，丹江口平面闸门顶、侧止水均为“Ｐ”型，底止水为刀型。深孔弧门顶部固定止水为“ｆｉ”型。经历３０年的运用，止水的设计基本是成功的，施工质量也符合设计要求。２．１止水结构形式在水利工程中，闸门的布置或设计如果存在技术上欠缺或由于闸门在恶劣的水流条件下运行等原因，均能引起闸门的振动。闸门振动除给人以不安全感外，强烈的闸门振动能使门体结构或焊缝开裂，甚至发生闸门变形损坏。严重时更可能导致建筑物软基的失稳或造成大坝失事等后果。因此，应当引起我们的注意。 影响闸门振动的因素很多，大致可归纳出以下几点原因： 一、由于闸门漏水而引起的闸门振动 这种闸门振动是由于闸门止水的自激振动引起的（见下图）。当闸门止水橡皮安装误差过大或者止水座不平整度太大时，导致水流从止水与接触面的缝隙中射出，如图（a）所示。这种射出水流在止水头部形成负压，使止水橡皮带吸向止水座，封闭了射流间隙，如图（ｂ）所示。这时负压消失。而止水橡皮由于自身的弹性被弹回，故又出现间隙，如图八）所示，射流又开始。如此往复循环，使止水以一定频率产生振动，即本文所指止水的自激振动。当止水的这种自激振动与闸门门体的自振频率接近时，就会引起整个闸门振动。水闸作为挡水建筑物，是水利工程的一个重要组成部分。闸门的止水问题则是水闸能否X的拦蓄、排泄洪水，充分发挥效益的关键。因此，我们在水利工程管理过程中，应当对闸门的止水问题引起足够的重视。l闸门止水的概述闸门的止水一般有侧止水、底部止水、顶部止水和中间止水(即拼装闸门拼装块间的止水)。顶部止水只用在潜没式闸门上，中间止水只用在分段闸门上。止水可设在门叶上，也可设在门槽上，或者两处同时设置。门叶上的止水可以布置在上游面或者下游面。止水的作用是阻止水流从缝隙渗漏和喷射。特别是高水头闸门，渗漏水流喷射会引起止水座的空蚀或者导致闸门的振动。目前，闸门止水一般采用橡胶和木块。橡胶水封毁坏，一般为磨损、撕裂、老化，应定期检查、及时更换。对固定水封的螺栓松动、锈蚀，亦应同时修理。木水封如有腐蚀、劈裂和扭曲变形，亦应及时更换。2闸门止水维修存在的问题闸门止水维修，看去容易，但是，实际操作起来却发现存在许多问题。特别是混凝土闸门，它一般是侧止水采用闸门的充气止水设计李桂珍（内蒙哲里木盟水利勘察设计院通辽０２８０００）闸门的充气止水是内蒙古哲里木盟水利工程建设中的一项技术创新。技术的关键是把以往闸门止水靠水压力压实接缝，改为对止水橡皮进行充气加压，使接缝密实不漏水。该种止水于１９８２年在红旗水库的潜孔闸门上X次安装成功，现已使用十年，止水效果良好，解决了该水库闸门门槽不平造成历年严重漏水的难题。对于水显得越来越珍贵的今天，这种止水是值得推广的。１充气止水的原理和构造在水利工程中，X常见到的一个现象就是闸门因止水不严密而漏水，分析其原因有二方面：一是闸门施工中的问题，如闸门板加工精度不高、门槽做的不平、门板和上水安装存在误差等，二是“Ｐ”形橡皮止水是靠上游水的压力密封门体活动部分接触面之间的缝隙，而这种压力难以使橡皮发生随机小变形，施工中存在的一些问题得不到弥补．因而导致闸门漏水。充气止水就是针对这一问题，把止水设计成有内胎、外胎的橡皮头，外胎橡皮较薄易于变形，且强度大、耐磨丹江口水利枢纽于１９５８年动工兴建，１９６７年下闸蓄水，１９７３年全面建成。丹江口水利枢纽共有各种闸门４８扇（套），其中深孔弧形工作门１２扇，深孔事故检修闸门３扇，供水闸门３扇，堰顶表孔工作门 ２０套，堰顶检修闸门 ３套，电厂引水进口工作闸门６扇，检修门１扇。深孔弧形工作门、检修门及电厂引水进口工作闸门、检修闸门设计水头均为６０ｍ，运用水头一般为４５ｍ。２闸门漏水成因分析 一般高水头闸门的漏水比较普遍，它不仅损失能源，而且易引起闸门振动，埋件空蚀，甚至危及闸门和其它水工建筑物的安全。处理好闸门漏水问题既可节约能源，又是做好枢纽管理工作的关键一环。 ３０年来，丹江口水利枢纽闸门止水维护管理较好，未出现因闸门漏水而引起闸门振动损坏等事故。从止水形式来看，丹江口平面闸门顶、侧止水均为“Ｐ”型，底止水为刀型。深孔弧门顶部固定止水为“ｆｉ”型。经历３０年的运用，止水的设计基本是成功的，施工质量也符合设计要求。２．１止水结构形式 从在水利工程中，闸门的布置或设计如果存在技术上欠缺或由于闸门在恶劣的水流条件下运行等原因，均能引起闸门的振动。闸门振动除给人以不安全感外，强烈的闸门振动能使门体结构或焊缝开裂，甚至发生闸门变形损坏。严重时更可能导致建筑物软基的失稳或造成大坝失事等后果。因此，应当引起我们的注意。 影响闸门振动的因素很多，大致可归纳出以下几点原因： 一、由于闸门漏水而引起的闸门振动 这种闸门振动是由于闸门止水的自激振动引起的（见下图）。当闸门止水橡皮安装误差过大或者止水座不平整度太大时，导致水流从止水与接触面的缝隙中射出，如图（a）所示。这种射出水流在止水头部形成负压，使止水橡皮带吸向止水座，封闭了射流间隙，如图（ｂ）所示。这时负压消失。而止水橡皮由于自身的弹性被弹回，故又出现间隙，如图八）所示，射流又开始。如此往复循环，使止水以一定频率产生振动，即本文所指止水的自激振动。当止水的这种自激振动与闸门门体的自振频率接近时，就会引起整个闸门振动。平面闸门侧止水的构造与布里 ①一P形橡胶止水②一压板③橡皮垫 在门叶启闭过程中,P形侧止水始终处于被压缩状态,从而加快了侧止水的磨损。据笔者掌握的资料,灌溉水闸一天仅启闭一次,橡胶侧止泌两年就得更换,况且P形橡胶止水一与门槽边摩擦,也会增加闸门的启闭力。至于这种止水的止水效果,则会随作用水头的变化而不同。由于水压力是从上到下逐渐增大,常常侧止水在门叶底部水闸作为挡水建筑物，是水利工程的一个重要组成部分。闸门的止水问题则是水闸能否X的拦蓄、排泄洪水，充分发挥效益的关键。因此，我们在水利工程管理过程中，应当对闸门的止水问题引起足够的重视。l闸门止水的概述闸门的止水一般有侧止水、底部止水、顶部止水和中间止水(即拼装闸门拼装块间的止水)。顶部止水只用在潜没式闸门上，中间止水只用在分段闸门上。止水可设在门叶上，也可设在门槽上，或者两处同时设置。门叶上的止水可以布置在上游面或者下游面。止水的作用是阻止水流从缝隙渗漏和喷射。特别是高水头闸门，渗漏水流喷射会引起止水座的空蚀或者导致闸门的振动。目前，闸门止水一般采用橡胶和木块。橡胶水封毁坏，一般为磨损、撕裂、老化，应定期检查、及时更换。对固定水封的螺栓松动、锈蚀，亦应同时修理。木水封如有腐蚀、劈裂和扭曲变形，亦应及时更换。2闸门止水维修存在的问题闸门止水维修，看去容易，但是，实际操作起来却发现存在许多问题。特别是混凝土闸门，它一般是侧止水采用闸门的充气止水设计李桂珍（内蒙哲里木盟水利勘察设计院通辽０２８０００）闸门的充气止水是内蒙古哲里木盟水利工程建设中的一项技术创新。技术的关键是把以往闸门止水靠水压力压实接缝，改为对止水橡皮进行充气加压，使接缝密实不漏水。该种止水于１９８２年在红旗水库的潜孔闸门上X次安装成功，现已使用十年，止水效果良好，解决了该水库闸门门槽不平造成历年严重漏水的难题。对于水显得越来越珍贵的今天，这种止水是值得推广的。１充气止水的原理和构造在水利工程中，X常见到的一个现象就是闸门因止水不严密而漏水，分析其原因有二方面：一是闸门施工中的问题，如闸门板加工精度不高、门槽做的不平、门板和上水安装存在误差等，二是“Ｐ”形橡皮止水是靠上游水的压力密封门体活动部分接触面之间的缝隙，而这种压力难以使橡皮发生随机小变形，施工中存在的一些问题得不到弥补．因而导致闸门漏水。充气止水就是针对这一问题，把止水设计成有内胎、外胎的橡皮头，外胎橡皮较薄易于变形，且强度大、耐磨.水闸是利用闸门挡水和泄水的中低水头水工建筑物。水闸能够雍高水位为城市供水，并且具有防洪排涝的作用，合理的设计水闸能够形成水景观效应，提高城市品位。本文以上饶信州枢纽为工程背景，研究了水闸枢纽工程的设计、施工以及服役期间定时安全检测方面的内容。主要做了以下工作：（1）工程布置及主要建筑物设计。X先研究了坝址和坝型的选择，在水文与工程地质的基础上，综合考虑枢纽布置、库区浸没、景观效果以及工程投资效益等因素的影响，选定坝址以及坝型；然后通过对工程不同布置方案的X劣性对比，工程布置定为：右岸引水式电站+主河槽17孔深孔闸+左岸滩地20孔浅孔闸。X后研究了工程的泄流能力计算，闸墩顶高程确定，闸孔、消能防冲、电站厂房等主要建筑物的设计。（2）工程施工。X先研究了信州枢纽工程的施工进度管理，包括临时房建，风、水、电、通讯系统，混凝土生产及运输系统和施工交通的总体布置；然后研究了地基开挖与处理、护坦及消力池、闸室、交通桥等主要项目的施工情况信州何处上饶,这个古代叫做信州的城市,有一条秀美的江,叫信江。究竟是先有信江,还是先有信州,我一度被这个问题困扰过。信江,依然滔滔西去,不知疲倦;信州,如今已经成为一个市的下辖区。几年下来,我的信州情结日渐加深,却总也脱不了“X在异乡为异客”的感觉。一日,突然脑海里冒出一词——信州何处?不客气地说,我几乎找不到这座城市的文化标志。这么些年每天徜徉信州,我在寻找生活的同时也一直在寻找心中的信州,她不应该仅仅停留在行政区划上,或者是一个简单的地域名称——走在茶山寺,漫步陆羽泉,我想,这应该是信州的骄傲,乃天下X四泉。“茶圣”陆羽在这里隐居种茶著作,完成了世界X一部完整的《茶经》,这是全国其他所谓茶乡所不能匹比的。诗人孟郊在《题陆鸿渐上饶新开山舍》诗中有“开亭拟贮云,凿石先得泉”之句,茶文化的鼻祖当属信州。但这只是我的一厢情愿,天下有几人知道陆羽与信州的“源流情结”。茶山寺的袅袅茶香早已飘逝,琅琅读书声不得不让我放弃深入凭吊。信州区,上饶市中心城区,地扼赣、浙,闽三省要冲,古有“豫章X一门户”、“信美之郡”之美誉,面积338.6平方公里,人口38万。信州区按照“建设工贸一体的现代中心城区”的发展定位,开拓进取,工业增长强劲,商贸活力迸发……经济与社会各项事业取得了长足的进步。2005年,全区完成生产总值51.80亿元,财政总收人2.47亿元。今年1至6月,全区完成生产总值29.83亿元,同比增长17.8%;财政总收入1.49亿元,同比增长23.9%。一个工贸繁荣、宜居创业的新信州已崭露头角。工业:乘东风,挂帆远航 作为一个老工业城区,信州区属工业大多属于传统型、配套型,整体竞争力较弱。如何做大做强工业?面对沿海产业梯度转移的契机,信州区积极策应“把上饶建成赣浙闽皖四省交界区域中心城市和快速发展地区”的定位.主动融人长珠闽,全方位承接产业转移。 工业化是做大经济总量的必由之路。近年来,信州区大力实施工业主导产业带动战略,纺织服装、机械制造、光学电子 前言水工钢闸门 ,如平面检修闸门和事故闸门的开启 ,一般情况下须在静水中进行。为了达到这种工况 ,必须在开启闸门前先向门后充水 ,使得闸门前后水位齐平 ,然后开启闸门 ,从而减小启闭机的启闭容量。闸门充水平压方式的正确选择 ,对简化输水系统的水工布置 ,对闸门充水部件的设置 ,对保证充水后达到平压目的 ,以及对方便充水系统的操作维修等 ,都是十分重要的。2 闸门充水的方式闸门充水平压的方式目前在国内有以下几种 :旁通阀式 ,门上设充水阀式 (包括大门上开小门 ) ,小开度提门 ,闸门节间 ,机组放水管等五种型式 ,各种平压方式有其不同的特点及适用条件。2 .1 旁通阀充水旁通阀设置于坝体内或进水闸的闸墩内 ,闸门前的库水通过旁通阀流至闸门后面 ,水流由管道闸阀控制 ,一般在阀室设两道阀 ,前面为检修闸阀 ,后面为工作闸阀。其操作平台设于坝体廊道内或闸墩顶面。这种平压方式具有简化门叶结构 ,且直径选择不受门叶结构限制的特点?连续平压机是人造板生产线的核心设备,钢带跑偏是困扰连续平压机正常运行的主要问题之一。尤其是热压区域长宽比大于25∶1的连续平压机,钢带跑偏调整尤其困难,严重时会导致平压机无法正常运转,增加能耗,而且存在安全隐患。1钢带调偏影响因素国内外一些人造板设备生产商提供的连续平压机,钢带调偏的影响因素存在一定共性。笔者以运行实践为例,分析影响钢带跑偏的共性因素,提供解决方案,供同行参考。1.1钢带问题钢带自身跑偏的原因有钢带喇叭口、钢带运行几年后变形等板型不平整因素。1)钢带喇叭口。压机现场,钢带两个端头横向焊接后,钢带两侧长度不等。在连续压机钢带位移操作界面可以明显观察到钢带焊缝位置的曲线规律波动,焊缝在曲线波峰或波谷。例如运行速度v=1 000 mm/s,波形周期t=92 s,周期长度T=v×t=92 000 mm,如果这个长度与钢带长度相近,可确定是喇叭口问题。解决方案:根据实测或波形图,计算长度差,修正横向焊缝。2)钢带变形。水工建筑物上装设的闸门,根据需要有的要求在动水状态下启闭;有的要求在静水状态下启闭。在动水状态下启闭闸门,除要求闸门自身具有较高强度和刚度外,启闭力都较大。为减轻闸门自重和降低启闭机的启闭力,在中小型水电站上一般都尽量采用静水状态下启闭闸门。在静水状态下启闭闸门要求作用在闸门前后的水压力相等或压差很小。以往平压闸门前后的压差采用旁通管充水,或采用闸板式与柱塞式平压装置。作者在雅安地区胜利水电站(1 600 kw)坝的检修闸门上;设计安装了一种新型简易平压阀。该阀结构简单,工作可靠,本义就此介绍如下。 1.平压间结拘及工作原理 图为本简易平压阀的结构原理。该平压阀装置由充水弯管、盖板、橡胶密封条、拉杆、吊板、吊轴、限位块等组成。该装置安装于闸门顶部并与启闭机吊具联动,其工作原理如下。③. 1.充水弯管2.橡肚密封十3.盖征4.拉杆5.吊具6.吊板 7.限位角钢8.吊轴 门)开启闸门。其工作程序是当开启闸门时,启闭机的吊具上行,此时青铜峡电站为空间体系,结构复杂,设计时按平面结构体系简化处理计算。在对电站进水口隔板及蜗壳顶板等偏心受拉杆件进行配筋计算时,按纯弯构件考虑,未计轴向拉力影晌,造成进水口隔板从机上5.0米至13.。米间以及蜗壳顶板从机上5.。米至机下4.。米间的部位配筋不足。缺筋约为7 .0厘米“(“正常+地震”)~30 .6厘米2(“正常+水锤+冬温”)左右。因为配筋不足而使上述部位的构件强度不够,设计采用了平压水箱做为结构缺筋的补强措施。 平压水箱长17.。米、宽1.。米、高5.0米,总X容积85.0米3,置于电站两侧(底部高程n31.50米,顶部高程1136.50米)。当水箱正常运行时,引上游库水入箱体内,利用水压宁1 160.2┌──┐│图 ││皿巴│└──┘图1平压水箱布置示意图从电站两姗施加例向压力,用以改善进水口隔板及蜗壳顶板的结构受力状态(图1)。平压水箱所在范围包含二个基本测量断面,即机上9.7米断面与机中断面。?煤饼平压机主要应用于侧装煤捣固装煤车。配合焦炉本身的除尘系统,能够减少扬尘,减少对空气及周边环境的污染。特别是还可以节省人力,改善作业环境。提高工作效率和作业质量,提升企业综合竞争力。通过查阅国内外相关技术文献以及对现场进行实际调研。基于大连华锐重工有限公司现有煤饼压实装置单纯对煤饼压实,本文制定出一种新的煤饼平压解决方案,采用一平一压的两道工艺过程,X先将煤饼表面的浮煤平整化,再经过一压将浮煤夯实。本文经过综合国内外文献和现场实际调研所出现的问题进行分析,制定出煤饼平压机总体方案;再对各个部件进行详细设计,各部件工作满足设计要求前提下,结合受力分析及有限元分析等方法,对主要环节的关键零部件承受的载荷进行校核计算,各部件能够满足使用要求,关键零件经过机加工和热处理,使其综合机械性能得到改进,硬度和刚度可以达到使用要求。经过对煤饼平压机实际调试,观察各部件的工作运行情况,是否发生干涉。将需要调整的部件调整到合适位置。目前,我国的人造板行业迅猛发展,带动了国内人造板设备制造工业的高速发展。作为人造板生产的终端设备,连续式平压机在我国市场的占有率已大幅提高,而且目前已基本实现了国产化。当用户面对目前市场上各式各样的连续式平压机产品时,该怎样正确评估它们的技术性能呢?虽然连续式平压机的结构各不相同,但大体上都分为机架、油缸、热压板、链毯、钢带、驱动及回转辊、油路系统和电器控制这八部分。下面就这八个部分对连续式平压机技术性能的影响做一下简要介绍。1机架连续式平压机的机架组数是根据制板工艺来设计的,一般采用的是先高压后低压的布置方式。机架板的厚薄决定了承受的压力强度等X,总体来说,承受高压的机架组数越多,机架板的厚度越厚,对压机的稳定性越有利。2油缸油缸的设计不同于普通油缸,因为连续式平压机的板坯厚度调整比较频繁,所以对油缸的响应要求很高,每一个油缸出厂前都必须经过反复磨缸的工序,以适应系统对油缸的响应要求。油缸的大小和个数也都是根据制板工艺来设计的.述石泉水电厂４号中孔工作闸门作为泄洪、排沙和降低水库水位之用，闸门设计为全水头下全开全闭。闸门分为上中下三节，为１６Ｍｎ与Ａ３Ｆ混合的焊接结构，每节装４组平衡台车式主轮，节间用螺栓连接。５号主横梁与６号主横梁构成箱式组合梁。每节门叶有两根变截面主梁，并带有小次梁，主梁端部高度为X大梁高的０．５７倍，变截面在１／４跨度处。根据石泉水电厂的统计，１９８９年到１９９３年４号中孔开启了１４次，累计运行２６４ｈ，运行过程中动作灵活无卡阻现象，门体、梁系焊缝未见开裂、构件无变形，水封漏水量在允许范围内。中孔工作闸门投运后就发现闸门在高水位及启闭过程中有振动发生，在水位X过４０５ｍ时振动较强烈，４号中孔工作闸门尤甚。为此，设计院在闸门移交后即提出限制在４０５ｍ水位以下运行的规定。虽然１９８８年对４号中孔工作闸门进行了试验性的消振改造，但振动并未全部消除。闸门及启闭机的设计特性如表１所示。表１ ４号中孔工作闸门及启闭机特性项拱坝或薄拱坝采用坝身中孔泄洪,是一种较好的泄洪形式。薄拱坝泄洪为短压进水口,水流条件较好,泄洪彭力较强,在峡谷混凝土高拱坝的坝体上适宜选用设置中孔泄-洪的方案。现已建成和在建的拱坝和薄拱坝采用中孔泄洪的有欧阳海、石门、一红岩、‘一托海等工程。一般说来,泄洪孔设置检修闸门,便于管理,是合理的。但是对于拱坝或薄拱坝的泄洪孔口来说,设置检修闸门比较困难,主要是拱坝泄洪中孔所处位置坝体较薄,在结构设计和形体布置方面有些问题不易解决。那么不设置检修闸门是否合理,对水库效益的影响程度如何,成为人们关注和争论的重要间题。本文拟就石门拱坝中孔(未设检修门)泄洪运行13年来的经验及体会,谈谈该坝泄洪中孔工作闸门是如何进行检修的。 (一)我国己建薄拱坝中孔泄洪闸门设置概况 我国采用中孔泄洪的薄拱坝工程有1970年建成的湖南欧阳海拱坝,1975年建成的陕西石门拱坝和1980年建成的贵州红岩拱坝。欧阳海拱坝中孔孔口面积为80.5平方米,仅次于国外的卡里.在高水头泄水建筑物中,采用通气设施的工程日益增多,掺气设施的形式发展成多种多样,像通气槽、挑坎、跌坎及其组合形式等.这些形式的掺气设施在一些工程进行了运用,突扩突跌形式的掺气设施就是其中的一种.突扩突跌掺气设施在泄洪洞和泄洪深孔中运用较多,国内外的一些工程都有采用[1].采用突扩突跌掺气设施,一方面可以满足掺气减蚀的要求[2-3],另一方面有利于采用偏心铰弧门同曲面液压密封止水,保证闸门止水的安全可靠和X良运行.这种掺气方式是底空腔与侧空腔相通,这种方式要保证底空腔有一定的长度,以确保有足够的掺气浓度[4-5].掺气设施空腔长度是设置掺气设施所必须确定的关键指标.目前对空腔长度的计算还没有一个既有较高计算精度又相对简洁的完全令人满意的方法.现有的计算方法主要分三种:抛射体公式[6-7]、因次分析经验公式[8-9]和按势流理论进行数值模拟[10].空腔是由于射流股脱离底板形成的,在射流冲击到底板的时候,必然形成空腔,并伴有空腔回水概述在水电工程中,泄洪洞是常用的泄洪设施之一,它主要是用来减轻坝身泄洪及坝下消能的负担,由此泄洪量的控制是很重要的,前人在泄洪洞工作闸门在全开条件下的水力特性进行了很多研究[1-4],但是在一些情况下,为了完成施工导流任务或便于水库调度,充分利用水资源,X大限度地发挥水库的综合效益[2-3],泄洪洞的局部开启运行已越来越普遍,所以本文就局部开启情况进行数值模拟计算,主要计算的是掺气底空腔的长度。近年来,随着紊流理论的发展和计算机计算能力的提高,数值模拟计算也有了很大的提高,应用数值计算对水力学问题进行研究已成为一种趋势。与模型试验比,数值计算可具有花费小、速度快、适应性强,便于设计方案的比较等X点。随着计算流体动力学(ComputationalFluid Dynamics,简称CFD)的发展实际工程中的许多流体力学问题进行了数值模拟。对于泄洪洞工作闸门局部开启的水力计算,前人已有研究,像沙海飞、吴时强等[5]提出的泄洪洞整体三工程概况溪洛渡水电站左岸布置有1#、2#泄洪洞,由进水塔、有压段、工作闸门室、无压段、龙落尾段和出口挑坎等组成。左岸工作闸门室布置在泄洪洞中段,承接有压段及无压段。高程577.70m上通长布置,即上室,高程577.70m以下为工作闸门室下室,设置了两个相对X立的闸门井,开挖尺寸(18.3～36.3)m×18.3m×40.7m(长×宽×高)。图1为工作闸门室典型断面图。图1工作闸门室典型断面图工作闸门室上覆岩体厚150m,水平埋深300m。地层岩性为P2β12层致密状玄武岩及角砾(集块)熔岩。地层岩质坚硬,嵌合紧密,岩体多呈块状～次块状结构,但局部层间、层内错动带发育。围岩类别以Ⅲ1类围岩为主,局部有渗、滴水现象。工作闸门室下室高程556.57～577.7m段的井挖施工安排在工作闸门室上室及泄洪洞一层开挖支护结束后进行。下室井挖段的施工特点:水平断面大,上游与左右侧井壁成90°,下游侧为1∶1、1∶0.655两段倒坡,围岩地质条.引言湖南省酉水河某水电站扩机工程装机容量2×200 MW,设计多年平均发电量5.446亿kW·h,设计保证出力110.3 MW。2004年5月投产发电后,进水口事故工作闸门液压启闭机油缸上腔压力油管和补油管在机组运行中因引用水流量变化产生异常振动,并伴随有剧烈的金属敲击响声。特别是水轮发电机组带60至100 MW负荷区域运行时启闭机油管路振动X为显著,其中补油管间歇性振动X为强烈,直接危及启闭设备安全稳定运行。2闸门及液压系统简介因受地理条件限制,进水口闸门采用隧洞式布置,距取水口水平距离63.9 m。每台机组设置1孔检修闸门槽和1孔事故闸门槽,其孔口尺寸均为9m×9 m。每台机组布置1扇事故工作闸门,自重108.6 t,设计水头42 m。闸门布置位置见图1。闸门采用铅直式单向作用液压启闭机启闭。液压启闭机X大启门力3 000 kN,X大持门力5 000kN,工作行程10.3 m,X大行程10.45 m,言电力系统所辖水电站X一轮大坝安全定期检查(简称定检)工作结束后,二轮定检早在1997年就已拉开序幕,计划2003年底完成X电力公司所属(或代管)的】刀座大坝的定检任务。在这些水电站中,按水工钢闸门使用年限统计:40 a以 L有25座,30－40 a的有20座,20－30 a的有 35座,10－20 a的有 25座,10 a以下的有 28座。由此看出,已有80余座电站水工钢闸门和启闭机使用年限在 20 a以上,占电站总数的 59%。近期二轮定检中发现,部分水电站闸门和启闭机由于运行多年,或多或少的存在一些不安全因素,甚至个别闸门存在重大安全隐患,亟待进行更换或加固处理。水工钢闸门和启闭机在水电站大坝安全中起着举足轻重的作用,在二轮定检中,作为一项重点,要求对其进行全面检查和安全鉴定。本文通过对已检测的20余座水电站水工钢闸门和启闭机的安全状况分析,了解其安全现状,意在督促业主尽快采取措施,消除缺陷和隐患,确保闸门安引言也影响到电站的防洪度汛安全。对于小水电站水工钢闸门和启闭机而言,在运行和维护管4)钢丝绳滑轮卡阻不转动。滑轮卡阻不转,必然与钢丝绳理过程中,必须严格按照规程、管理制度开展工作,以便及时发产生较大的摩擦,两者都受到磨损。如钢丝绳磨损严重,将会现其中存在的问题,采取更X的措施解决问题,确保生产影响钢丝绳的强度和承载能力;严重时在启闸门过程中钢丝绳安全。会突然崩断,闸门就会失去平衡拉力,在水推力作用闸门就会1小水电站水工钢闸门和启闭机运行中的安全问题遭到损坏。这样,不但影响到电站的防洪度汛安全,也会影响在水工钢闸门和启闭机实际运行过程中,由于管理不到到电站整体系统的生产运行。因此,要加强对滑轮组的定期维位,经常会出现一些危及设备安全的问题,严重的还威协影响护及运行监视。到电站安全生产。5)钢丝绳磨损、锈蚀、断股。闸门钢丝绳在长期使用中,由1)职工X技能水平偏低,影响闸门和启闭机的安全运于维护不到位,会造成钢丝绳磨损、锈蚀、断在《水利水电工程钢闸门制作安装验收规范》(DL/T5018-2004)与《水利水电工程启闭机制作安装验收规范》中,明确规定新建水利工程的钢闸门(包含门槽埋件)及启闭机现场安装质量的技术要求与评价方法。根据现行规范,闸门和启闭机的安装质量评价是相对于门槽中心线与孔口中心线基线进行偏差评定,也就是说在评价闸门与启闭机安装质量时,应先以门槽中心线或孔口中心线为基准,检测出闸门启闭机的实际安装距离,与设计尺寸进行比较,其偏差结果应在规范限定范围之内。可见,现行规范是在工程现场有安装基线(门槽中心线或孔口中心线)的基础上作出的规定,而在许多水利工程中,尤其是在一些除险加固工程中,多数是在闸门和启闭项目孔号主轨垂直度主轨直线度反轨垂直度反轨直线度主、反轨工作面间距底高槛低两差端1#孔左门槽上垂:1直27度;下:2:1.0251.5上垂:直85度;下:5:8.001.0365,367,367,370,3.0mm左侧底槛较右门槽上垂:87直.5.玉溪水电站位于浙江省丽水市境内,匝江上游龙泉溪干流上,是继紧水滩、石塘电站之后的X3个梯X开发中型水利水电工程。 本工程主要闸门有:电站进水口n.35m又13·6m一26m检修闸门2扇(单重113.75t)、电站尾水10.4Om义7.25m一15m检修闸门2扇(单重54t)、12.om只12.6m一13m的泄洪冲砂闸10扇(单重57.6t)、船闸上闸X8.om义7.75m工作闸门1扇(单重20.64t)。总计16扇939.39t。2钢闸门吊装设备选择 闸门安装关键是闸门分节的吊装,吊装方案的好坏直接影响到安装进度、质量和经济效益。针对玉溪电站金属钢结构量大,分布广的特点及土建施工现场无起重机械的情况,我们进行了如下方案的分析与选择: (1)传统方式,即在坝上游侧布置30t/10t塔式或门式起重机。这种方案对闸门吊装便捷,但很不经济,因本项目土建施工和金属结构安装不是1家单位,30t/IOt塔式或门式起重机的转场、拆装等费概述本文以辽宁某河干流大型拦河闸钢闸门启闭机现场安全检测为研究对象,阐述水工钢闸门卷扬式启闭机检测技术及方法,并结合测试结果综合分析启闭机现状质量和安全情况。该闸担负着城市防洪任务,同时也是灌溉用水控制工程,工程设计洪水标准为100年一遇,校核洪水标准为300年一遇,并能通过500年一遇标准洪水,X大泄流量X过为7000m3/s。工程主体拦河闸采用露顶式平面定轮钢闸门,孔口尺寸为9.6m×6.0m(宽×高),单扇钢闸门重为35t,设计水头为5.5m,动水启闭。每扇钢闸门配备一台集中驱动双吊点固定卷扬式启闭机,容量为2×400k N,吊点间距为5.82m,启门速度为1.38m/min,功率为22k W,减速箱速度比为50,配三相异步电动机,转速为712r/min,频率为50Hz,定子电压为380V,闸门上游侧布置平面检修闸门,静水启闭。2检测内容及方法本工程运行时间不X过3年,但过闸流量经常达到设计水头,根据运行管理要求,结合规引言水工钢闸门和启闭电动机是水工建筑物的重要组成部分,被称为水利工程中的“安全阀”,它的安全运行关系到整个水利枢纽的安全及X运行。水工钢闸门和启闭机作为水利工程中水闸的重要组成部分,它的制作和安装质量问题关系到整个水闸的安全保障乃至整个防洪安全体系的可靠性,其安全性、X性十分重要。如何采取措施尽快解决水利水工闸门和启闭机等设备的使用、制作和安装质量问题是目前我国水利建设工作的重要组成部分。1水工钢闸门1.1水工钢闸门存在的问题1.1.1闸门变形闸门变形也是水工钢闸门普遍存在的质量问题,其直接后果是:钢结构构件应力X标、刚度下降。闸门变形使钢结构构件应力分布变化,构件截面减弱,断面应力提高,导致整体结构强度和刚度下降,降低承载能力,缩短闸门使用寿命。1.1.2闸门振动问题经多年运行引起刚度下降,加之设计安装质量不过关造成泄洪时水流流态不稳,止水失效,漏水严重,甚至呈射流状喷出等原因,将会导致闸门产生振动。闸门振动和动态特性问题在闸门动态分析中，我们所研究的结构通常可以看成是质点、刚体、弹性体及阻尼器构成的系统，用有限元的方法研究其动态特性。由于对这一复杂系统采用了一系列人为的假设与边界条件，其结果有时可能与实际情况不相符合。而模态试验分析技术则引入了自动控制中传递函数的概念，通过试验，从输入（激励）和输出（响应）之间的函数关系入手，找出系统的固有特性，从而为解决实际工程问题提供了一个有力的手段。它可以弥补有限元计算的不足之处。具体地说，试验模态分析技术是根据试验测得的传递函数曲线，进行曲线拟合，从而计算出系统的模态频率、模态刚度、模态质量等模态参数，为闸门结构系统的振动特性分析及其结构X化设计提供依据。本试验用脉冲锤击法对闸门模型进行了模态试验，其试验结果与有限元理论计算结果取得了较好的一致。１ 模态试验分析方法模态分析测试系统由３部分组成，即：激励系统、测量系统和信号处理系统。根据闸门的结构特点导弹研制的过程中为了解决结构、控制系统和总体设计中遇到的各种振动问题，必须弄清楚结构的振动模态参数。振动关系到导弹飞行试验的成败，是影响导弹可靠性的主要因素之一。因此，导弹结构模态试验是导弹研制过程中的一项重要地面试验。模态试验架是导弹模态试验的重要试验工装，模态试验架设计的X良以及试验架自身的振动模态参数对试验起着重要影响，本文以某型号导弹模态试验架为例应用有限元技术研究其动态特性。风奋+c冲、+kq=叫F式中，—Xi阶模态质量;丸一Xi阶模态刚度，‘、—Xi阶模态阻尼; i=l、2、3…N。此式说明结构上各点均表现出相位共振的特性。模态分析基本原理结构动力学方程假设结构为线性系统，其阻尼为比例阻尼，则动力学方程为:囚]衍卜[c]衍卜区}扭}二护} 2有限元分析2.1模态试验架结构方案模态试验架主要由跨梁、支架与斜撑通过螺栓连接组合，跨梁由160号槽钢拼成“工”字结构，支架由160槽钢组成“A”型结构，斜撑为80角钢在跨梁和支.引言随着高X声速飞行器研究的发展,高速飞行引起的各种负面影响也越来越受到关注,其中较为重要的就是强烈的气动加热产生的高温及温度梯度使结构材料力学性能的下降,在结构内部产生不均匀的热变形和热应力,并且造成固有振动特性的改变[1-3]。热环境下的结构模态特性,作为反映气动加热对结构影响的重要参数,在指导、验证高X声速飞行器的设计中具有重要意义。而热模态试验作为获取气动热环境下结构固有振动特性的一个重要手段,其复杂程度和实施难度比常温模态试验要高很多。由于国内外有关热模态试验研究的文献又比较少,国外NASA有关文献涉及的研究缺乏细节,没有成熟的经验可以借鉴。热模态试验中,由于受高温热载荷影响,在考虑激振设备和激振方法的同时还要兼顾设备热环境耐受性的问题,对激振设备和方法提出了新的要求和挑战。现有的模态试验激振设备包括力锤、激振器、振动台以及其它非常规如声、光等方式,在常温模态试验中应用比较成熟,但在热环境中应用都或多或少的存在不足和引言高X声速飞行器在巡航/再入过程中,结构表面将受到强烈的气动加热作用,使飞行器表面温度达到几百甚至上千摄氏度[1-2]。气动加热对飞行器的影响是多方面的,一方面会恶化内部仪器设备的工作环境,降低工作的可靠性,另一方面对飞行器结构本身构成危害。20世纪50年代,美国X-15验证机在大气层内以马赫数7飞行时,就曾由于瞬态气动加热改变其结构固有特性,导致垂尾颤振。因此为了保证飞行器在高速飞行条件下正常工作,在设计阶段考虑气动加热对结构的影响,就显得十分重要。热环境下的结构模态特性,作为反映气动加热对结构影响的重要参数,在指导、验证高X声速飞行器的设计中具有重要意义。自20世纪50~60年代以来,大量学者针对矩形板、圆形板和椭圆形板开展理论研究,近年来随着有限元技术的发展,众多学者将其应用于热模态仿真计算中[3-8]。但是对于复杂结构,采用仿真计算方法很难准确获得结构高温模态参数,必须通过试验进行验证和修正。热模态试验技术应运而生现代汽车大都采用承载式车身,白车身的振动特性对整车的动态特性具有决定性的意义.汽车白车身结构模态参数反映白车身结构的固有振动特性,它不仅影响汽车的强度、刚度、可靠性和使用寿命,还影响乘坐舒适性.通过模态试验方法测出白车身频响函数,并从中分析出模态参数,同时利用有限元方法进行模态分析,通过对比研究,可以看到试验结果和分析结果的差异.根据分析结果,可以对该白车身的动态特性做出客观评价,也可以为白车身结构的分析计算、结构修改提供依据.1白车身模态试验1.1基本原理模态试验分析是依靠动态测试技术对某个系统进行测量,由系统的输入和输出数据经信号处理,采用模态参数辨识法对实测到的每一个传递函数进行模态参数辨识,从而得到被测系统的固有特性.1.2试验悬挂系统的设计本次模态试验采用自由支承状态.自由状态意味着试验对象在任一坐标上都与地面不相连,实际上不可能提供真正的自由支承条件,因此,本研究中设计了白车身的悬挂系统.使用了4根刚度比较小的弹簧,模态试验中柔性支承特性的识别及其对试验结果影响的修正曾庆华（南京航空航天大学振动工程研究所南京，２１００１６）摘要对模态试验中采用的柔性支承的特性（刚度和阻尼）识别和支承对模态参数影响修正方法作了研究。在常规的试验中，识别出刚体模态和所需的弹性模态，通过刚体运动拟合、系统矩阵识别和结构修改等途径，可识别出支承特性，并同时得到去除支承影响后的模态试验结果。通过一直梁的计算机仿真及试验，对方法作了检验。关键词：模态试验，参数识别，支承系统中目分类号：ＴＰ２７４引言模态试验在结构动力学研究中占有重要地位。航天、航空中的结构系统、工作状态主要是自由一自由飞行状态，故要求试验也应模拟自由一自由状态；模态试验结果用于验证和修正有限元模型时，要求计算和试验的边界条件一致，自由一自由边界条件较易满足要求，故模态试验大多也用自由一自由状态。因此，结构系统模态试验大多在自由一自由状态下进行。试验中自由一自由状态是通过柔性支承来实现的。工程中有许多柔.随着水电事业的发展和高坝大库的涌现 ,闸门尺寸和作用水头均不断增加 .闸门的工作水头越高 ,高速水流的水力学问题越多 ;闸门孔口面积越大 ,金属结构的力学问题及加工工艺问题越突出 ;闸门承受的总水压力越大 ,启闭设备的铸造、锻造、加工越困难 .工作水头、孔口面积与总水压力这三项指标是反映闸门水平的主要指标[1] .巴西伊泰普深孔定轮平板门导流底孔闸门工作水头 140ｍ ,孔口面积达147.4ｍ2 ,总水压力达 199.81ＭＮ .法国谢尔邦松的履带式深孔平板门 ,工作水头达 12 6ｍ ,面积达 6 8.2ｍ2 ,总水压力达 84 .30ＭＮ ;X大滑动深孔平板门工作水头 110ｍ ,孔口面积 78.8ｍ2 ,总水压力 6 6 .10ＭＮ ;X大深孔弧形门工作水头达 136ｍ ,孔口面积 156 .2ｍ2 ,总水压力 93.4 7ＭＮ .我国刘家峡导流定轮深孔平板门 ,工作水头 110ｍ ,孔口面积 130ｍ2 ,总水压力达14随着“十二五”X对水利事业的高度重视以及水电事业的蓬勃发展和巨型水电站的兴建,水头高、流量大已成为许多在建和拟建的大中型水利工程的共同特点之一。于是在高水头、大流量情况下,向下游提供小流量的生活、工业或灌溉用水问题变得格外突出。这就出现了高水头闸室闸门小开度运行的问题。高水头和一般水头水电站有着本质的区别。我们按照常规的设计原则和方法设计一座高为50m的大坝,假设其泄水隧洞能够安全运行,若将坝高加至200m,这时同样的泄水隧洞就不一定能够保证安全运行了。因此如何在高水头情况下既保证泄水建筑物的安全运行同时又能满足下游用水需求是当前值得我们深入研究的问题。许多水电工程,泄水建筑物的闸门形式以平板闸门和弧形闸门两种形式为主。不同的闸门形式闸门前后水流流态也不同。闸前有长有压段隧洞水流流态不同于闸前有短有压段隧洞的水流流态,在计算泄水建筑物泄流能力时不能混淆使用闸门流量系数的计算公式。另外,对于高水头平板闸门开度小于30%,下泄小流在兴建新的大坝不再可行的情况下 ,大坝工程技术人员需要考虑加高现有大坝 ,以增加库容。此外 ,由于对大坝的水文条件重新评估 ,设计洪水和可能X大洪水一般都显著加大。这样 ,现有溢洪道的容量变得不够 ,而危及大坝的安全。增加溢洪道泄水能力的一种选择是 :降低溢洪道的顶部高程 ,在其上安装闸门以保持原正常蓄水位不变。1 加高大坝 -选择什么 ?工程技术人员对加高大坝的每种方案都必须针对现场条件及费用仔细考虑。图 1中的逻辑图提供了一些可行的方案 ,分为两大类———设闸门溢洪道和不设闸门溢洪道。虽然不设闸门的溢洪道是X安全的 ,但就获取额外库容的费用来看 ,通常它们不是XX益的 ,同时 ,它们还有其他方面的缺点。在利用额外库容方面 ,设闸门的溢洪道成本效益高 ,但由于闸门可能发生故障 ,无疑会对大坝的安全存有疑虑。设闸门的溢洪道一般分为 4大类 :全机械操纵的 ,半机械操纵的 ,自溃式的和全自动的。每种闸门都有各自的X点 ,但大多数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.引言2016年以来,我国南方多省地区遭暴雨袭击,局部地区发生洪涝灾害,严重威胁到人民的生命安全和财产安全。有些防洪工程出现溃堤和泄洪能力不足的情况。受此影响,城市防洪及相关的水利工程将引起更多关注。水利工程是国民经济的基础设施,是防洪减灾、调控水资源、改善水生态的重要措施。而闸门作为水利工程中重要的组成部分,它的质量安全问题关系到整个水利工程的安全保障以及防洪安全体系,其安全性、X性尤为重要。目前我国现有中小型闸门一般为钢闸门、钢筋混凝土和铸铁材料制作而成。传统材料闸门容易发生锈蚀,同时需较频繁地养护、检修,施工中劳动强度大,工程质量难以保证。同时相对来说,传统材料闸门体积较大且自重大,对启闭机造成严重负担并带来严重的安全隐患,从而导致很多水利工程事故的发生,给X和人民生命财产带来巨大损失。随着FRP复合材料在土木建设工程中的应用技术日益成熟,其在水工结构方向的研究也在逐步展开。使用FRP作为水工闸门的主要结构材料有着以下溢洪道工程是水库枢纽工程之一。它是水库枢纽工程的咽喉，担负着主汛期设计频率内洪水的排泄任务。它的工况直接引起水库责任X导。工程技术人员的关注。工况是否良好直接关系水库其它枢纽工程的安全运行，因此溢洪道工程是水库枢纽工程的关键工程。 笔者就黄河水库溢洪道启用检修闸门堵截洪水前对闸门工程技术理论分析和实施技术要点，记录下来将其整理出来，供与读者探讨。ＩＸｉ程简介 黄河水库溢洪道检修闸门工程，原系钢筋混凝土双曲扁壳结构。规格（１２．４０ Ｘ ２．４０）ｍ，因年久混凝土剥蚀、老化、止水橡皮及埋件部分脱落加之门体笨重，起吊不灵活等原因，经专家组鉴定后于１９９１年报废。由吉林省水利勘测设计研究院设计，委托吉林市金属结构厂制造二层组合分离式钢结构平面检修闸门。规格：底层（１２．４０ Ｘ ２）ｍ，上层（１２．４０ Ｘ ３石０）ｍ，同年竣工交付黄河水库使用。２ 闸门任务设计荷载 检修闸门工作任务是担负拦截静水，保证工作闸门安装、调试、检修更换止水.工程概况赤田水库位于海南省三亚市东部藤桥西河下游,距三亚市46 km,是一座以供水为主,结合灌溉与防洪综合开发的中型水库,是三亚市重要的水源工程,水库设计日供水15万t。水库枢纽工程于1991年11月开工,1994年于6月完成大坝蓄水。水库设计洪水按50年一遇设计,1 000年一遇校核,正常蓄水位为23.0 m,正常库容5 960万m3;设计洪水位为23.39 m,相应库容为6 150万m3;校核洪水位为25.66 m,相应库容为7 710万m3。枢纽主要建筑物包括主坝、副坝各1座、溢洪道1座、放水涵2座。溢洪道位于主坝右侧约440 m处,为4孔开敞式弧型钢闸门控制的WES实用堰,控制段过流净宽48.0 m,泄槽宽52.8 m,堰顶高程为17.00 m,坝顶高程27.25 m。溢洪道设计X大下泄流量2 306 m3/s,消能方式采用挑流消能。弧形钢闸门为露顶式双主梁、斜支臂、圆柱铰结构,启闭设备为2×160 k N钢丝绳水平后橡胶坝是一种柔性的低水头水工建筑物 ,它是以强力合成纤维为骨架 ,内外涂敷橡胶为保护层 ,按照水库溢洪道的长度制成椭圆形坝袋锚固在混凝土底板上 ,然后通过坝袋的预留孔向坝袋内充入水或空气膨胀后来控制水库上游水位。橡胶坝在水库溢洪道或河道上代替了闸门式水工挡水建筑物 ,能够起到灌溉、发电、航运、防洪、挡潮的作用。该工艺已被国内外一些水利工程设施所采用 ,应用效果良好。 1981年该工艺在鹤岗市元宝山水库溢洪道上应用获得成功 ,该橡胶坝运行 10ａ来效益显著。1 橡胶坝的特点(1)坝体制造工厂化 ,对施工条件不利的场地减轻了压力 ,安装简便 ,节省时间和劳力。(2 )节省三材的用量 ,与其它方案比较橡胶坝可节约钢材 30 %～ 5 0 %、水泥 5 0 %、木材 6 0 %。(3)阻力作用小 ,其跨度大一般在几十米到几百米 ,中间隔 80ｍ以上才须设闸墩。(4)操作灵活简单。(5 )造价低 ,可减少投资 5 0 %左右工程概况雪野水库位于莱芜市雪野镇冬暖村北邻,属黄河流域下游大汶河支流赢汶河上游,控制流域面积444km2,兴利库容1.12亿m3,总库容2.21亿m3,是一座以防洪为主,兼顾灌溉、发电、养殖、工业供水、旅游等综合利用的大(Ⅱ)型水库。二、溢洪道存在问题根据安全复核及安全检测报告知道,溢洪道存在以下问题:(1)溢洪闸闸墩为浆砌石与钢筋砼组合结构,不适应抗震。地震工况下,闸室抗滑稳定安全系数不满足规范要求,中墩横向强度、闸底板强度不足。泄槽侧墙抗倾、抗滑稳定安全系数低于规范值。(2)溢洪闸无检修门槽,闸门锈蚀、启闭机陈旧,电气设备老化严重。溢洪闸底板整体断裂,断裂缝垂直于顺水流方向;机架桥梁局部砼脱落,露出钢筋,锈蚀严重;桥头堡年久失修,损坏严重。(3)挑流鼻坎挑射角过低,鼻坎下游巨石未做爆破处理,阻水严重,影响洪水下泄和消能效果。(4)出水渠下游河槽段断面狭窄,影响溢洪道泄洪。三、溢洪道除险加固设计1.溢洪道除险加固方案现状进水库溢洪道存在的问题及解决措施牛运光（水利部北京１００７６１）溢洪道是水库枢纽三大建筑物之一，它的作用是宣泄X蓄洪水，保证水库的安全。目前，不少水库的溢洪道存在问题，影响水库的安全运用，必须引起高度重视。本文就溢洪道存在的问题及处理措施进行简要分析。１设计基本资料不清或设计情况发生变化这里所提的设计基本资料，主要是针对一部分中小型水库存在“四不清”的问题而言的，即集水面积、来水量、库容和地质情况不清。在设计搜集资料时，不进行实地测量，根据现成的地形图计算集水面积，很可能由于地形图比例尺太小或者局部有误而造成误差。如湖北省响山水库原从地形图上估算集水面积为０．ｓｋｉｎ’，库容为３６万ｍ‘，通过实测核算后，集水面积为３．ｓｋｉｎ’，而库容只有１５万ｍ‘，水库防洪标准降低很多。有些水库运用以后，由于设计情况发生变化，导致溢洪道安全问题突出。如河北省韩家园水库，原设计库容１８５万ｍ‘，由于农业上的要求，增引岗南水库（大型）的水入库，这样工程简介 黄河水库溢洪道工程坐落在距大坝工程南端0 5ｋｍ处马鞍形地势火山角砾碎裂岩基上。闸门系钅仝弧形扁壳结构 ,单孔尺寸 ( 1 2× 5 4)ｍ、三孔 ,X大泄量 1 0 97ｍ3/ｓ。 1 994年该工程遭遇多年不遇洪水 ,泄洪时南孔闸门失事 ,于同年钢结构弧形闸门南孔竣工并投入运行。后经省市水利专家对中北孔闸门鉴定 ,于 1 995年拆除 ,同年钢结构弧形闸门中北孔竣工并投入运行。2 冬季管理 溢洪道闸门工程进入冬季明水结冰以后 ,由于液体固结冰后产生冰胀力作用门体 ,闸门会发生纵向位移和门体局部变形 ,水平止水失效 ,导致闸门泄流。随着冰层增厚闸门泄流加大 ,后果不堪设想。为此闸门工程冬季管理主要工作是闸门前破冰。其目的是闸门受力仍然保持静水压力 ,确保闸门工程冬季运行稳定安全。2 1 闸门前破冰溢洪道工程自运行开始 ,冬季采用人工破冰方式 ,运行效果较为理想。但存在弊端 ;①劳动强度大。②危险性大。水利水电工程是一项民生工程,长期以来,国外专家对水工闸门及其启闭机构进行了大量且深入的研究,积累了丰富的理论知识和经验,研制出了一批性能突出、可靠性高的闸门启闭机构。然而目前我国闸门启闭机构的技术发展比较缓慢。目前,尤其针对跨距水工闸门及启闭机构的研究文件甚少。随着国内外一些水工闸门在开启闭合过程中出现启闭X载、卡死,甚至闸门破坏等事故,闸门的运行安全越来越被重视[1-3]。水工闸门在水利水电工程建筑物中起着泄水或蓄水的作用,通过闸门的启闭能够实调节水位、控制流量、排涝、灌溉、发电及通航等功能。为了保证闸门在启闭过程中平稳安全运行,针对跨距为60米的翻转式闸门的启闭机构,为了提高启闭机构的在运行过程中的平稳性能,本文运用ADAMS软件对启闭机构的四连杆机构和六连杆机构进行仿真,讨论了2种机构的对闸门启闭过程的影响,为改善翻转闸门启闭过程的平稳性能提供了理论依据[2-5]。1翻转式闸门启闭机构的工作原理翻转式闸门启闭机构主要由弧形水利工程是一项民生工程,长期以来,国外专家对水工闸门及其启闭机构进行了大量且深入的研究,积累了丰富的理论知识和经验,研制出了一批性能突出、可靠性高的闸门启闭机构。然而目前我国闸门启闭机构的技术发展比较缓慢。目前,尤其针对跨距水工闸门及启闭机构的研究文件甚少。随着国内外一些水工闸门在开启闭合过程中出现启闭X载、卡死,甚至闸门破坏等事故,闸门的运行安全越来越被重视[1-3]。水工闸门在水利水电工程建筑物中起着泄水或蓄水的作用,通过闸门的启闭能够实调节水位、控制流量、排涝、灌溉、发电及通航等功能。为了保证闸门在启闭过程中平稳安全运行,针对跨距为60m的翻转式闸门的启闭机构,为了提高启闭机构的在运行过程中的平稳性能,本文运用ADAMS软件对六连杆启闭机进行仿真,分析了六连杆启闭机参数对闸门在静水环境下闭合过程中的影响,为改善翻转闸门启闭过程的平稳性能提供了理论依据[2-5]。1翻转式闸门启闭机构的工作原理翻转式闸门启闭机构主要由弧形闸门水利水电工程上将启闭闸门的各种起重机械通称为闸门启闭机。不同类型的启闭机多数用它的机械结构特征来命名,比如卷扬式启闭机、螺杆式启闭机、液压式启闭机等等。不同类型的启闭机,有着不同的特点及相应的适用范围,本文尝试就启闭机选型方面做一些探讨。1常见的启闭机形式及其特点与闸门配套的启闭机形式一般根据闸门的形式、孔口尺寸、孔口数量和运行条件等因素以及启闭机本身的特点来选择。根据近年来我省大部分闸门启闭设备的选择,此次仅对几种常用的固定式启闭机,结合其自身的主要特点,作以阐述及对比。1.1固定卷扬式启闭机固定卷扬式启闭机一般由起升机构、机架及电气控制机构组成。其工作原理为:电机带动制动轮联轴器和减速器带动齿轮及卷筒转动,卷筒上钢丝绳又用通过动滑轮和平衡轮实现吊头的升降。固定卷扬式启闭机由于在起重容量和扬程方面有着宽广的适用范围,且结构相对简单,维护方便,因此使用极其广泛。水利工程中的启闭机,常用的QP系列,其启门容量从50 k N到3 2.、概述 卷扬式启闭机是目前用于启闭平面和弧形闸门的主要启闭设备。考虑到弧形闸门吊点通常的布置方式(图3),不宜采用滑轮组来减少起吊钢丝绳的受力,这样,不仅使钢丝绳、卷筒等零部件的尺寸、重量增加,给设计、制迭、安袋和使川都带来很多困难;而且,限于燮彝\\\\、目前国内一般生产的钢丝绳的X大规格,使大吨位的弧形闸门启闭机的发展受到阻碍。随着水电事业的发展,需要大吨位的弧形闸门启闭机。为了解决这个矛盾,提出了所谓盘香式弧形闸门启闭机。 盘香式弧形闸门启闭机的主要特点是在弧形闸门的一个吊点上,平行地设置若干根钢丝绳,钢丝绳的两端分别与闻门和卷筒相联。起吊闸门时,各钢丝绳象平面螺旋一样卷绕在卷筒上(图1)。由于启诩力由多根钢丝绳分担,单根钢丝绳的受力大为减小,所以这种启闭机是启闭大型弧形闸门的一种较好的结构型式。 有关单位对这种启闭机作了试制和试脸,发现俐丝绳的受力不均,于是钢丝绳的均载问题应运而生。本文介绍一种滑轮组均载装置,并详细地2018年6月X23期337一翻转式课堂教学模式实施的基础1.理论基础。翻转式课堂于2011年源于美国,是教师通过制作教学视频,将其上传互联网,让学生在课外或家中观看视频,课堂中师生互相交流、共同解决学习中存在的问题,这种教学模式受到教育者的关注,被加拿大《环球邮报》评为2011年影响课堂教学的重大技术变革。在我国很多学校也陆续开始了翻转课堂的教学实验,所以翻转课堂的实施是有理论和实践基础的。2.硬件条件。随着信息化技术和互联网的发展,大部分的学校都已经实施了多媒体教学,并且智能手机在中职学生中得到了普及,同样互联网在学生家庭中也得到了普及,这为翻转课堂的实施提供了硬件支持。3.学科的特点。中职的信息技术学科一般是讲解软件的应用,每个知识点一般以介绍一个工具及其应用实例为主,内容相对X立,制作视频比较方便,学生也容易掌握。4.中职生条件的具备。大多数的中职生对理论的学习兴趣不足,但都有比较强的实操动手能力并且已经到了哈密瓜是新疆地区的名X特产,素有“瓜中X”的美称,含糖量高,奇香袭人,不仅香甜可口,而且营养成分十分丰富,被誉为“水果皇后”。然而,目前哈密瓜采摘后的检测方式主要采用人工分拣方法,效率低下,随意性大,往往带有人的主观因素,造成分选不规范,分选精度低;同时分拣时间长,水果腐烂变质及客户等待时间较长等问题突出,造成资源和时间的双重浪费,致使经济效益下降,X终影响了哈密瓜在市场上的竞争力。因此,对哈密瓜进行自动化分X显得尤为重要。目前,国内对水果分X装备的研究起步较晚,商品化的水果品质检测分X设备比较少;但是,随着机器视觉技术的发展,有越来越多的学者开始对苹果、柑橘、黄桃等水果的品质特征进行研究,并研制了部分水果检测分X装备[1-7]。由于国内相关技术的不成熟,现有的检测分X装置检测研究对象多为苹果、芒果、猕猴桃、柑橘等小型水果[8-12],而目前针对哈密瓜的分X研究基本上处在理论层面,还没有应用到实际口 万安水利枢纽大坝底部布置10个底孔,l几作IlljJ门为弧形IwJ门.闸门高9.sm,宽7m,支臂长一sn:。我们对闸门进行rJ美找烤醚振功试验,包括两部分内容:一是川敲卫1「法对闸门进行模态分析,测定p时门自身的动力特性, 几是在汛期监测闸门的振功。 二、模态试验原理 弧形闸门的自振特性按力学模型可分为两类,一是刚门整体绕支铰的转动,属单自山度振动,亦称质量振动;一几是Ikil门的弹性振动,是多自由度振动,也称结构振动。}坷门l勺系」几门顶的钢丝绳恳吊,可以用等效弹簧来代表,闸门可以)lJ‘集中质星绕转轴运动来简化,其振动方程可表示为 (I、一于I,)口十(C十亡二)口 斗一(人十K。.)0一f(t)(l)共中I,为闸门质从绕支饺的惯性矩,1*为水动力附加质量的叭性知.c是[ltlJ门阻尼,c、足水功川沮尼,K是吊缆刚度系数,K*是水动力1勺,JJ艾,f(t)是功水作川力,闸门挡水日寸的!川有频率叮表示为f。工程概况张河湾抽水蓄能电站下水库大坝需在已建的张河湾大坝基础上改建而成。已建张河湾大坝建于20世纪70年代，198。年因故停建。大坝为浆砌石重力坝，主要功能是蓄水灌溉。该坝坝顶高程为466.sm，X大坝高54m。改建后的坝顶高程为49Om。原坝体泄水建筑物已建成的一个冲沙底孔和左右两个泄水底孔，工作弧门及启闭机已安装，并运行多年，但弧门年久失修，漏水严重，且门体经检测严重不合格。3个底孔上游虽然预留有检修门槽，但门槽埋件和检修门均未安装。为保证张河湾蓄能电站建成后能正常发挥功能，必须增设检修门，并对3个底孔工作弧门进行更换。由于水库承担有灌溉和养鱼功能，水库不能因大坝改建而放空，因此，必须在高水位情况下完成以仁闸门的改建施工。泄水底孔和冲沙底孔孔口分别处于水面以下1 6m和ZOrn。进行底孔内闸门改造，X先要将孔口封堵，断绝库水，保证孔内达到干地施工的条件。各孔口混凝土面起伏差大，蜂窝、麻面、错台较多。其中，左泄水底孔孔口在铅直我国某正建大型水电站,大坝左右导墙楔形坝段各设有两个并列的5x8米泄洪排砂底孔.孔口对坝体削弱较多。各坝段间横缝均设键槽并灌桨成为整体。坝体在平面上是略显微拱的折线,可传递水平轴向力。底孔远离坝体边界且尺寸远小于坝体,考虑到坝体的整体作用,分析底孔应力时,可视为无限域中的孔口问题处理。 边界元法是一种偏微分方程数值解法。【‘1[z’弹性力学问题的边界元法,就是把求解Novier方程边值问题的积分方程方法,通过把求解域的边界剖分为若干“单元”,化积分方程为线性代数方程,求出边界单元上的应力及位移的数值解。‘“’「‘””’该法只对边界离散,可避免在无限域中截取有限边界的误差;对于无限域中的孔口间题,其单元及结点数远较有限元法少,一般情况下问题的自由度数不到有限元法的十分之一,·可大大节省计算工作量;且可直接求出域内任意点的应力及位移解析解,具有较高的计算精度。「“’「7’可以预料,在水工结构应力分析中,边界元法将会得到日益广泛X十七届国际大坝会议在1988年6月美国旧金山召开的X56届执行会议上业已确定于1991年6月在奥地利维也纳举行.在征求各成员国对选题的意见后,秘书长根据31国建议的164个问题合并成10个问题,由主席X奥地利、法国、印度、英国、美国、巴西和西班牙成立七国委员会把10题进一步归纳成为6题,付交在1989年7月在丹麦哥本哈根举行的X57届执行会议讨论.经过半天的详细讨论和逐字逐句地修订,又组成两个特别委员会进行工作,于7月8日进行了投票,X后选出了以下4个讨论题,经秘书长对文字又进一步调整后下达,现全文译出如下. 问题64大坝工程的环境间题 1.大坝工程对满足人类和环境要求的作用; 2.环境的评价:生物、地球物理、政治、社会、经济、财政等和水质; 3,运行方面的评定:工程实例并与原来日标的比较; 凌.社会公众的反映. 问题65大坝的老化与补救措施 1.老化的探测; 2.老化过程及其后果的估计; 3,减缓老化过程的补救措施工程简介太浦闸工程位于江苏省吴江市境内的太浦河上，西距太湖2.okm，是太湖流域防洪和供水的主要控制工程之一。该工程于1958年11月开工，1959年ro月竣工验收。太浦闸为二X建筑物，闸身总长145.6m，单孔净宽4.0m，共29孔，按近百年一遇、太湖水位4.10m、泄量580ma/s设计，近千年一遇、太湖水位5.30m、泄量864msjs校核。除防洪排涝外，太浦闸工程还具有向下游地区供水的功能，在干旱年份，可以引纳太湖水向上海市供水，改善黄浦江区域水质，改善苏浙沪间水运交通。因此，该工程在太湖流域社会经济发展方面所处的地位是至关重要的，特别是在抵御1991年、1999年太湖流域特大洪涝灾害期间，其作用更显突出。随着流域经济发展和水资源需求之间矛盾突出，从2002年正式开始的“引江济太”工程，使得这座老闸的运行时间增加，2003年之后一直是常年开启运行。2液压启闭机概况1978年n月一1981年7月太浦闸工程进行大修时，接力式液压启闭机缺陷的处理水口水电站工程建设公司陈兴钦摘要介绍了接力式液压启闭机存在的缺陷及处理方法，并对挂脱钩和导向行走机构等提出进一步改进的建议。关键词液压启闭机，油缸，活塞，阀组１概述水口水电厂有１２孔溢洪道，孔口尺寸１５ｍＸ２２．２６６ｍ，其弧门分别由１２台接力式液压启闭机启闭，每台启闭机均有X立的液压泵站与就地电气控制柜，在１２个液压泵站中还设一个电气集中控制室。每台启闭机由４个主油缸、４个副油缸、油泵、阀组及其他附属设备组成。油缸分为２组，靠外侧的１、４缸为一组，靠内侧的２、３缸为另一组，当１、４缸伸长时，２、３缸收缩。通过这两组油缸的交替伸缩，以完成溢洪道弧门的启闭。挂钩靠自重，脱钩由副缸液压控制。主、副油缸的行程都是２．ｓｉｎ，闸门全开所需总行程７Ｘ２·８ｍ。２主要缺陷及处理方法２．１副缸活塞杆伸出缓慢１号孔接力式启闭机１９９３年６月调试时即发现副缸活塞杆伸出缓慢，影响正常挂钩。初步分析缓慢的原因是副油缸里的ＭＣ.发展概况近年来,液压启闭机在水利水电工程中已得到广泛采用。由于大型水利水电工程建设的需要,闸门的尺寸越来越大,其启闭机容量也越来越大,闸门形式的多样化对闸门的运行提出了更高的要求。这些均对用于操作闸门的双吊点液压启闭机的液压系统提出了新的要求。双吊点液压启闭机的应用始于20世纪60年代浙江省富春江水电站船闸上闸X下沉式平面工作闸门。该闸门孔口尺寸为12.4 m×5.5m(宽×高),启闭机容量为2×550 kN,吊点距为15m,油缸内径为350mm,活塞杆径为130 mm,行程为6.4m,启门速度为3.62 m/m in,闭门速度为2.92m/m in,每只油缸配置一个X立的油泵站,油泵站内配置2台同样规格的径向变量柱塞泵,其流量为300L/m in,压力为10MPa,该泵泵体内还有一只齿轮泵,用于径向变量柱塞泵的变量控制。同步纠偏采用2个方案:方案1为同步阀(相当于目前的旁路放油回路);方案2为变量泵(相当于目前的比例泵回路)液压启闭机是指利用液体的压力能来传递能量,从而控制闸门开启或关闭的一种启闭机。随着X对各型水利工程兴建和除险加固投资的加大,液压启闭机得到越来越广泛的应用。本文通过液压启闭机在江风口分洪闸中的应用,主要介绍了其构成、工作原理及基本维护。一、工程概况江风口分洪闸(以下简称江风口闸)位于山东郯城,邳苍分洪道的入口处,是分泄沂河X量洪水入邳苍分洪道的控制性工程,工程于1955年建成后数次分洪,对保障沂河中下游防洪安全起了重大作用。江风口闸1999年除险加固时更换为液压启闭机,七扇弧形钢闸门各由一套双吊点液压油缸操作,油缸露天布置,支铰高程67.70m,开启闸门时油缸上翘摆动。启闭机机房内布置有液压泵站和电控设备。二、液压启闭机的构造江风口闸液压启闭机共设有液压泵站二套,油缸十四只,采用一控三、一控四方式由二套电控系统和液压泵站分别控制,其主要由液压泵站、液压油缸、管道、埋件、行程开度装置、附件及电气控制设备等组成。1.液压泵站液压泵.大型液压启闭机因其吨位大,缸径大,行程长,体积庞大(如龙羊峡水电站800okN/3000kN的液压启闭机,缸径达必gOOmm,工作行程llm),而使整个装配过程复杂,周期长,所需工装多,且装配要求和工艺条件对每台液压启闭机都不尽相同。承装置(用于液压启闭机试运行时,支承仲出的活塞杆)。┌───┐│一/倒 │└───┘l装配前的准备工作].油缸缸筒2.拉绳3.清洗块 图l液压油缸清洗 装配大型液压启闭机前,要准备大吨位起重设备、大规格量具、移动式照明装置及足够的液压油等,还要专门设计、制作一套清洁油缸内径的工装(如图1所示)和几套移动式活塞杆支2固定式装配法由于大型液压启闭机是按单件或多套生产X6期范文斌:大型液压启闭机的装配工艺特点的,在工厂的装配方法就只能采用固定式装配法。液压启闭机由液压泵组、液压阀组、液压缸、油箱、电气操纵控制柜、保护和高度指示装置六大部分组成。在车间装配时,是先固定好液压缸缸简,然后在周围摆开其它部分进行.液压启闭机是用于水利水电工程启闭各种闸门的X起重设备。由于其特殊的使用环境 ,要求在规定的使用寿命期内 ,故障率低 ,可靠性高。而液压系统的可靠性很大程度上决定了液压启闭机的整机可靠性。本文将就液压启闭机液压系统的可靠性设计进行初步的探讨。1 液压启闭机液压系统的可靠性框图图 1是某水电站冲沙闸液压启闭机的液压系统原理图。其工作原理是 :液压油经吸油滤油器 1进入油泵 2 ,当电液阀 3左位接通时 ,经油泵2加压的液压油通过球阀 4进入液压缸 5的有杆腔 ,此时活塞杆带动闸门开启 ,回油从液压缸 5的无杆腔经球阀 6、电液阀 3、回油滤油器 7回到油箱 8。反之 ,当电液阀 3右位接通时 ,液压油通过球阀 6进入液压缸 5的无杆腔 ,活塞杆带动闸门关闭 ,回油从液压缸 5的有杆腔经球阀 4、电液阀 3、回油滤油器 7回到油箱 8。根据液压系统原理图 ,我们可以得到其可靠性框图 (见图 2 )。2液压系统的数学模型从可靠性框图可.目前,振动放矿设备已在我国很多地下开采矿山逐步得到推广应用,不仅取得了显著的技术经济效果,而且为坑内运输与装卸过程实现综合机械化和自动化揭示了新的前景。 当前得到普遍推广应用的主要是带有单质不平衡振动器的振动放矿机,振动器是通过三角皮带由普通电动机驱动的。实践证明,与重力放矿相比,使用振动放矿机的振动放矿具有一系列X越性。但是,在空载或轻载时由于振幅增大,三角皮带经常发生跳槽甚至拉断,给使用带来很大的麻烦。 南昌有色冶金设计研究院自1979年以来,与佛山振动器厂合作,先后为武山铜矿、宜春担锐矿和东乡铜矿等单位设计和制造了直接使用振动电机作为振源的振动放矿闸门,取消了三角皮带这一薄弱环节。以振动电机作为振源,用于坑内的振动放矿尚属X次。这种装置自投产以来使用效果很好。机,其技术性能如下:电源功率(千瓦)额定电流(安)振动频率(次/分)X大激振力(公斤)偏心块动力矩(公斤.厘米)重量(公斤)基本尺寸振动机用于科研和生产中,早已不是什么新的技术;但用于井下采矿、出矿作业还是五 十年代后期X先在苏联出现。据不完全统计, 在苏联矿山已使用和正在使用的各种振动机约二千余台;苏联年产四亿吨铁矿石中,·约有70%是使用振动机从采矿场直接放出或转运出来的。实践证明:井下振动放矿是一种技术上简单、生产上较安全、经济上较合理的高效率的井下采场出矿运矿方法。我国中南矿姆学院和湖北长石矿研制的X一台 ZKJ型振动放矿机,经过试验效果良好,于一九七七年五月交付生产使用。- 一九七六年我公司开始研制井下振动放矿机,一九七七年试制成我国X二台22一6型振动放矿机,十二月在我公司铜矿峪矿井下进行溜矿井放矿试验随即投人生产。生产实践证明:溜井振动放矿比气动闸门放矿X越得多,其表现:- 1.把断续重力自溜放矿改变为连续振动强制放矿。由于振动机高频对矿石的作用,加快矿石重力流动速度,同时矿石到达振动台面后仍然不断向前移动,使放矿具有连续性,且增大矿石流通断面从采区或溜井放矿,是矿床地下开采 矿石的通过高度(亦即放矿口的工作高度)。X重耍的工艺过程之一。回采区段矿块的生 根据图la所取表示符号,放矿口的工作产率和矿床的开采强度,在很大程度上取决 高度由下式确定:于放矿效率。要实现强化出矿,只有采用新 h。=hcoso-Ldin6(l)的放矿方法和机械化放矿设施,才有可能有 式中:*——出矿巷道的高度,米;效地得到解决。在目前来说,振动放矿就是0——死矿堆的坡面角,等于矿右的位X的措施之一。移角。试验证明,重力放矿时死矿 X近十多年来,在苏联的地下开采矿山 堆的坡面角大于矿石的自然安息大量地试验和推广了振动放矿新工艺,并取 角,其值随矿石的物理力学性质旅得极为良好的效果。结合我国矿山生产的实 不同,在55～75”的范围内变动 2际情况,引用振动放矿新工艺有着十分重要 b—一死矿堆坡底端点至护檐眉线的水的现实意义。平距离,其值为 甘}重型振动放矿机的设计、应用与展望中条山有色金属公司设计研究所伍向荣【摘要】以大型地下开采矿山主溜井底部放矿设备技术创新为背景，系统阐述了重型振动放矿机的设计与应用。并着重介绍了设备工作原理、技术性能、主要技术参数的确定与计算、结构设计特点、使用效果与技术经济评价、存在问题与对策以及深入探讨的内容。并以生产实践中的使用状况及数据分析论证了该设备可推广使用的广阔前景。关键词：重型振动放矿机，技术性能，结构设计，使用效果，探讨１引言早在５０年代末，振动放矿技术就已在前苏联开始研究，很快便被广泛地应用到世界许多X的采矿及其他行业中。我国在这方面的研究起步于１９７４年，１９７７年我公司开始了该技术的研究，并研制出ＺＺ－６轻型振动放矿机，该机投入阶段溜井、废石井使用至今，取得了较好的效果。我公司铜矿峪矿自矿块崩落法新工艺投产以来，出矿量成倍增长，但出矿块度较大。主溜井放矿站一直使用风动指状闸门进行放矿作业，矿石完全借助重力作用由井简内向外 述我院精心设计研制的X产品 (X号为ＺＬ 952 30 0 19·2 )大型多台板组合式振动放矿机 ,先后在本钢北台铁矿、鞍钢眼前山铁矿、本钢歪头山铁矿、包钢白云鄂博铁矿、北京凤山石灰石矿、海南钢铁公司露天矿等矿山的料仓 (或溜井 )中采用 ,现已放出物料量 30 0 0万ｔ以上。实践证明采用大型振动放矿机转载物料是一种结构简单 ,易于加工制造 ,使用安全可靠 ,运营费低、节省能源 ,环保条件好、转载能力大 ,便于安装、检修及操作 ,深受使用单位的广大操作、维护及管理人员欢迎的转载方式。这一新技术、新设备、新工艺在使用中 ,由于结构设计、加工制造、安装使用条件及操作水平不同 ,其大型振动放矿机的寿命和检修周期也不同 ,特别是在研制并使用该机初期出现过振动电机坠地、振动电机端盖螺栓断裂及漏油现象 ,甚至振动电机烧毁和台板断裂。由于更换振动电机和台板频繁 ,检修又需将料仓 (或溜井 )中物料放空 ,进行清碴?在地下开采中,从采区底部的放矿巷道用振动放矿机放矿是改进回采工艺的X技术之一。 根据矿山技术条件,用于放矿采用有各种不同结构的振动机械。如振动放矿机,振动溜口,振动平台和振动带。在用大量崩落法和矿房式回采法开采厚矿体时应用X多的是带惯性传动装置的振动放矿机,它们安装在放矿漏斗下面的恫室里或者安装在装运巷道的端部。振动放矿机与皮带运输机联合使用可以实现矿石的连续回采。 由于现行的振动放矿机的安装劳动量达60一90人班/台,所以使振动放矿新工艺的推广及其技术经济指标的改善都受到了限制。在使用振动放矿机方面尚存在一些缺点,X先是由于其本身的复杂性,以及对其承重机构与被放矿石之间的相互力学作用缺乏研究。 为了保证连续强制振动放矿的能力使承重机构载荷X小,具有决定意义的因素是正确选择振动放矿机的埋入深度和巷道放矿口的高度,这样才能够降低振动矿机的金属用量和减少振动放矿过程的能量消耗。 本文的目的在于从理论上论证如何选择振动放矿机在放矿巷门型比选与结构研究苏州河河口水闸的建设要求具有“防御黄浦江苏州河口千年一遇的潮位;能双向挡水、灵活启闭;总体布置与周围环境相协调”等功能，同时要求“施工期苏州河不断流、不断航”。根据以上要求，水闸功能要求并不高，能适应的门型有很多，但考虑水闸地处上海外滩风貌保护区这一特殊地理环境的因素，能适应的门型就屈指可数了，其中有两种门型具有成功的工程实例可以借鉴:一是应用法国活动坝技术建成的安徽妹滩活动坝;二是英国伦敦woolwich的泰晤士闸。这两种门型共同特点是:操作方便，启闭灵活，闸门开度无X可调，方便调度，工程较隐蔽，无碍防汛和通航，基本不对原有河道的景观造成影响。不同之处在于:活动坝的翻板闸门支铰置于闸门底部，检修、维护较困难，但工程相对更隐蔽，且闸门自重较轻、土建及施工工程量亦较少，闸门跨度一般以20一40m为宜，不宜太大;旋转扇形闸门的支铰位于水上，且闸门可1800旋转至闸门全部露出水面，因此，闸门的检修维护较为便利，缺点工程概况拟建盘河口一X水电站位于云南省云县幸福镇鹿田坝下游盘口河河段。该水电站主要用于发电,无灌溉和防洪要求,该水电站总装机容量3.2×104kW,根据《水利水电工程等X划分及洪水标准》(SL252-2000)划分等X分类表,盘河口水电站工程规模等X为小(1)型,工程等别为ⅣX。拟建电站X部枢纽由位于盘河右岸引水坝、位于河床中央的溢流坝、泄洪闸坝和冲沙闸坝组成,引水系统主要包括引水隧洞、调和压井压力钢管道引水隧洞总长10 220.745 m。调压井布置于隧洞末端的山坡上,压力钢管道根据地形、岩性条件进行布置。厂区枢纽主要包括:主厂房、副厂房、升压站;盘河口水电站拟占地总面积为84 533m2,其中水电厂房、升压站、和引水发电系统等工程永久占地为21 600m2;渣场、砂石料系统等工程施工临时用地约62 933m2。2地质环境条件水电站地质环境复杂程度主要分为复杂、中等、简单三个评价X别,主要评价指标包括:地质灾害和地质构造发育前言在水利工程中,水闸技术作为X基本和X重要的内容被广泛的应用,水闸施工技术的水平会影响水闸挡水和泄水的功能。水闸施工是为水利工程拦洪和挡潮的作用,是目前水利工程中的重点。要想提高水闸施工的质量必须完善水利工程水闸的施工流程,但是由于水闸结构复杂导致在施工过程中具有一定的难度,如何完善河口水闸技术成为水利工程中迫切需要解决的问题。1工程概况某新建水闸位于乌牛溪流域下游与瓯江北岸的交汇处,是乌牛溪流域主要的泄洪和挡潮闸,担负着乌牛街道和乐清市部分地区1200 hm2农田排涝和挡潮任务。该水闸工程主要包括上游护底段、闸室段、下游防冲段、下游两侧防洪堤以及金属结构工程等,闸顶高程为6.50 m,闸室基础采用钻孔灌注桩处理,上游河道拓宽至70 m,下游防洪堤长312.90 m。防浪墙顶高程按50 a一遇潮位允许越浪设计。它的建成不仅为乌牛溪流域6万多群众的生命财产安全构筑一道坚固防线,更为瓯江北岸增添了一道亮丽的风景线。2施工流程由于季永兴卢永金(上海市水利工程设计研究院有限公司上海200061)前言城市河流在城市形成、发展及演变中起着至关重要的作用,不仅为城市解决供水、水路交通问题,而且制约和影响着城市空间结构。河流交汇地更是城市生存和发展的核心地带,如重庆位于嘉陵江与长江交汇、武汉位于汉水与长江交汇,上海则位于苏州河与黄浦江江交汇。作为上海的标志性河流,苏州河不仅在上海历史形成过程中起着重要作用,而且见证了上海城市的发展。位于黄浦江交界的苏州河河口更是上海城市的焦点和名片,以其周围有着百年历史的外白渡桥、上海大厦、俄罗斯X事馆等建筑闻名于世。 苏州河两岸地势低洼而平坦,自上海开埠就得到发展,居住数百万人口。然而,苏州河是感潮型河流,每天受潮汐影响而两涨两落,加之风暴潮期潮位高涨,对两岸人民生产生活造成了影响。历史上,元、明、清曾多次在河口建闸控制。建国后,上海遭受了“8114号”台风巨大影响,开始研究黄浦江和苏州河沿岸防汛墙加高加固,并着手研究河口建闸挡上海市苏州河河口水闸工程的挡水结构为一扇底轴驱动、单宽100m、高9.76m的翻板式闸门，由设在左、右侧机房内的四缸液压启闭机操作，每侧为双缸并联布置，左、右侧机房各设置X立的液压泵站和控制设备。本工程所选用的闸门形式比较特殊，相对于以往常规的闸门控制系统来说具有以下不同点:①闸门X宽;②采用底轴驱动;③左、右侧分别采用液压控制X立运行，对控制系统的同步性要求很高;④该工程特殊的地理位置使其承担着上海市区部分防洪、防潮任务，运行可靠性要求特别高。如此复杂而重要工程的液压启闭机电气及同步控制系统的设计及成功运行，对于其他工程具有很好的研究、应用和推广价值。本文结合苏州河河口水闸液压启闭机电气及同步控制系统设计，介绍液压启闭机电气控制的构成、运行数据的采集、同步控制系统的实现和实施运用情况。术和发展方向的数据检测和控制技术;另一方面要兼顾成熟性，确保设备和技术都是有应用先例的经使用被证明是成熟的设备和技术，使整个控制和检测系统一旦建工程概况糯扎渡水电站位于云南省思茅市翠云区和澜沧县交界处的澜沧江下游干流上,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。其水库巨大,水库水温出现分层现象,电站发电的下泄低温水对下游的生态环境有一定的影响。为了减免低温水的影响,采取分层取水措施,因而选择叠梁闸门方案。电站装机9台,单机单管,进水口共设9孔,金属结构设备按照叠梁多层取水的布置方案设计,每孔设置有垂直式工作拦污栅、检修拦污栅、取水叠梁闸门(共用检修拦污栅槽)、检修闸门、快速事故闸门及其相关的启闭设备。在正常发电水位时叠梁闸门整体下闸处于挡水工况,当需要在低于正常发电水位发电时采用提出不同高度的叠梁闸门,用以调整和适应发电供水水位,取水发电时叠梁闸门承受门顶过流的运行条件。将闸门整个挡水高度分成4挡(通过试验确定水位),水库水位高于803·00 m以上时,门叶整体挡水,挡水闸门顶高程为774·04 m,为X一层取水;水库水位在803·00 m与790·40工程概况辽宁省大伙房输水工程在恒仁水库的取水口位于大坝上游库区左岸,距离大坝的直线距离约1.1km,设计取水位182.00m。输水干线取水口的金属结构主要包括拦污栅栏、工作闸门、事故闸门以及相应的启闭设备。工作闸门与事故闸门结构完全相同,互为备用,确保取水口安全。取水口孔口大小为8.0m×8.0m,工程设计水头为36.80m,取水口底坎高程为171.50m。考虑到施工技术条件,闸门分为上下两节制造,在取水口现场组装,其中门叶重130t,埋件重52t。2基于有限元计算的闸门流激振动分析2.1有限元模型平面钢闸门流激振动有限元计算主要用到两种单元[1]。其中闸门主体结构采用solid45单元,闸门外水体附加质量利用mass21单元。为了计算结果的对比方便,有限元数值模型构建时选用与物理模型相一致的坐标[2]。设顺流方向为X轴正方向,闸门跨度向左的方向为Y轴正方向,闸门竖直向上的方向为Z轴正方向。考虑到计算量太大,对数学模型进行适当前言在水利水电工程中,水流诱发建筑物振动(即流激振动)时有发生,而且多发生在薄壁、高耸水工建筑物中,如闸门、闸墩、导墙等。流激振动导致结构破坏的实例也不在少数。在美国,一些工程的消力池导墙由于消力池中水流强烈紊动所产生的脉动荷载、随机振动而遭到破坏。前苏联也有类似的事故,如伏尔加水电站拦鱼墩倒坍,在大洪水时水电站厂房、各坝段产生同步振动,就是距大坝3.2 km处的居民楼也有震感。中国也有贵州山坳拱坝溢流时强烈振动和万安水利枢纽溢洪道导墙倒坍的实例。大化水电站溢流坝闸墩,当泄流量X过7 000 m3/s时观测到X大双倍振幅达3 mm,大大X过允许值。乌江渡水电站1982年原型观测时发现左岸滑雪道右导墙有强烈“拍振”现象,墙顶一排铁护拦的“拍振”如同蛇行,闸门开度越大越明显。1987年8月进一步观测显示:当闸门全开时,X大双倍振幅达3.1 mm,也曾发现左导墙出现上下的贯通缝。这些工程都是做了专门处理才得以安全运行。前言广西红水河桥巩水电站由重力坝、船闸、发电厂房和泄水闸等建筑物组成,水库正常蓄水位84.00m,下游X低水位59.48 m,堰顶高程60.00 m,泄水闸工作闸门属X大型露顶式平面滚轮钢闸门,闸门尺寸为15 m×24.9 m,闸门操作条件为动水启闭,启闭设备选用固定卷扬式启闭机。闸门由5节组成。闸门需在局部开启条件下运行,运行中其下游强紊动水流对闸门产生激励与耦合作用,极易引起闸门振动。由于闸门担负着整个电站的洪水宣泄工作,地位极其重要,其是否能安全运行,关系到整个电站枢纽的安全。为保证闸门安全运行,采用1/25全水弹性相似闸门模型和重力相似的水力学断面模型对闸门进行流激振动模型试验;通过实验模态分析和有限元动力计算,确定闸门的动力特性;通过对闸门进行静力计算掌握闸门的受力和变形状态;根据试验和计算结果对闸门的振动安全性进行论证。2模型相似律闸门模型采用完全水弹性相似模型,既满足弹性相似又满足重力相似(即佛劳得相似)水力学模前言闸门是水工建筑物中的轻型结构,保证它的正常运行对整个水利枢纽是非常重要的。弧形闸门一般用作工作闸门,有的长期在局部开启条件下运行,有的虽只是启闭过程中的局部开启,但都有可能因脉动水荷载作用而发生显著振动。从运行经验看,引起弧形闸门有害变形和有害振动的原因有:1.闸门底缘不良,如美国Arkansas运河上的闸门[1];2.闸门被尾水淹没,如 Barkley 坝弧形闸门[2];3.闸门支臂刚度不够引起的失稳与自激振动,如日本一坝弧形门的失稳[3],中国的三义寨弧门[4]的自激振动等;4.大开度时胸墙底部的冲击性射流,如中国鹤地水库溢洪道弧形门等[5];5.支铰摩阻与振动,如中国甘溪水电站溢流坝弧形闸门[6];6.止水断裂引起的缝隙射流激振,如中国密云水库X二溢洪道弧形闸门[7]。Naudascher曾把流激振动的激励机制分成三类:外部激励(EIE),不稳定激励(IIE)和运动激励(MIE)[8,9]。就实质而言,流激振动只有乌江渡水电站闸门的设计水头和孔口尺寸,在国内已建成的水电工程中均属较大的。且由于河床狭窄,泄洪建筑物多,闸门和启门机的布置也产生很大矛盾。在电站的金属结构设计中,根据这些特点,作了一些特殊处理。 该电站已于1979年底X台机组发电投入运行。1952年s月2旧至26日,当库水位达到设计水位760时,对四孔溢洪道和二孔泄洪洞,进行高速水流放水试验,试验目的主要是测定高速水流对水工建筑物的影响。对闸门虽未作专门测定,但所有闸门均已经受了设计水位的考验,也可看出各闸门的水力学条件基本上是良好的。四孔滥洪道的门前水流与闸门符合正交要求,门前无横向流,闸门底部水流稳定,门后水流紧贴滋流面而下。只是溢洪道检修门槽处有时出现立轴漏斗旋涡。这四孔闸门在有水压时启闭均较平稳,没有出现向一侧倾斜现象。泄洪洞弧门在任何开度下,顶止水均不漏水,并能保证门后均为明流,闸门无振动感觉,放水后检查门槽周围混凝土和埋件无破坏现象。墓本达到设计要求。本文就该电站金工程概况秭归县地处湖北省西部,位于三峡工程坝上库X,是世界文化名人屈原和革命先驱夏明翰的故里,中国脐橙之乡,X新阶段扶贫开发重点县和三峡库区移民大县。全县辖12个乡(镇)、192个村(居)、38.54万人,国土面积2427km2,素有“八山一水一分田”之称。秭归新县城所在茅坪镇位于长江西陵峡南岸,与举世瞩目的三峡大坝枢纽工程毗邻,集坝区、库区、城区、开发区为一体,系县城所在地、全县政治经济文化中心。全镇版图面积206km2,辖3个社区、18个行政村、174个农村社区,16个行政、事业单位,总人口84873人。全镇耕地面积1015.2hm2,经济作物为以种植蔬菜、茶叶和柑橘为主。2010年农作物总播种面积2755hm2,粮食作物播种面积1094hm2,蔬菜播种面积1153hm2,茶园面积1499hm2,柑橘面积1041hm2。秭归县泗溪水库工程由泗溪水库、供水管道工程等部分组成。供水管道经过灌区时预留分水阀,给坝下400hm2乌江发源于贵州省威宁县境内的乌蒙山麓,流经贵州、四川、湖北三省的56个县,于四川省涪陵县人长江,全长lo37km,流域面积8792okm2。乌江渡水电站坝址以上控制流域面积2779Okm2,占全流域而积的31 .6%。坝址~鸭池河之间主要的支流有:野纪河、金沙河、猫跳河等,在鸭池河以上乌江分为南北二支,南支为三岔河、北支为六冲河。 (一)人库泥沙情况及其特性 根据乌江渡水文站(坝址)实测建库前多年平均输沙量为153。万t,多年平均含沙量0.邪kg/m3,汛期沙量(5~g月)占全年沙量的94%。多年月平均输沙量见表l。 根据库区人库水文一站实测,乌江渡电站水库从1979年底下闸蓄水到1984年的5年时间,人库沙量为9009.2万七,年平均人库沙量为1802万t,J七中干流人库沙量占总量的90%左右。与此同时该电站通过两个排沙中孔及其它泄水建筑物排出的沙量为639.葱万t,仅占人库沙量的7.1%,泥沙人库后绝大部份落淤在库内。乌江是我国继黄河上游和红水河之后,规划建设的又一个大水电基地。X已在进行开发,1983年底建成装机63万kw的乌江渡水电站;己于1984年开工的装机51万kw的东风水电站,预计在1992年竣工。 本文就下一步近期工程开发程序选择问题以及建设资金筹集问题,阐述初步看法,供参考.电力工业现状与发展 流域主要在贵州省,1985年全省发电装机容量为207.5万kw,其中水电127.3万kw,占总容量的61肠;发电量为78.1亿kwh,其中水电4 2 .2亿kwh,占53肠;X高发电负荷为108万kw。网局直属系统装机容量为155.3万kw,其中水电87.4万kw(内乌江渡和猫跳河梯X电站87万kw);发电量69.3亿kwh,其中工业用电52亿kwh,按当年工业产值91亿元计,平均每万元工业产值耗电5710kwh。邻近流域的川东电网包括重庆和达县地区,1985年电力负荷为89.7万kw,其中重庆市70.6万kw,相应发电量28.skwh金属结构室是国电公司西北勘测设计研究院机电处下属的一个X室,主要从事水电行业金属结构包括各种形式的闸门、启闭机及变电站塔架等的设计工作。本室有从助工到教高各种层次的X设计人员20余人,是一支技术力量雄厚的设计队伍,其中大部分人员参加过黄河龙羊峡、李家峡、大峡水电站和白龙江宝珠寺水电站等的设计、现场设代和监理工作。改革开放尤其近10年以来积极参与市场竞争,大力开拓业务范围,除从事院下达的指令性任务外,还涉足其它X的设计工作以适应市场的需求。勇于实践、大胆探索,为水电建设做出了贡献,并取得了大量有价值的科学技术成果。50～70年代期间,老一辈金属结构设计者们先后完成了黄河刘家峡、盐锅峡、八盘峡、青铜峡等水电站,汉江上游石泉、石门水电站及白龙江中游碧口水电站的全部金属结构的设计工作,许多设计代表了当时国内X水平。80年代初,承担了当时号称全国3个X大(坝高、库容、单机容量)的龙羊峡水电站的设计任务。该电站的金属结构数量大、种类苏联某构件厂在钢筋混凝土板件浇制工艺中,采用了两种新型设备,即振动投料斗与构件表面压光机。两设备配合使用,可X地提高生产效率和构件质量。 振动料斗主要部件(图1)为:料斗框架,安装在框架上的倾斜料斗(其容积等于一个构件的用料量,一般为0.8一1.5立方米)及出料口开闭机构。 动力出料与机动闸门是现代化混凝土料斗设计中的两个重要问题。靠重力出料及手动闸门的料斗不适于低流动性混凝土拌合物。故本设备采取振动出料及液压闸门方案。 料斗的倾斜底板9不与斗壁焊接,它们之间设置弹性橡胶垫,底板下面的挑架4上安装振动器1。,底板正面焊装四个锥形扒料齿8。振动机振动时,底板可以发生沿斜面方向的波动,扒齿将波动传给斗内的混凝二七,使其平行流向出料闸门。 出料闸门6由液压缸扭控制开闭,液压缸的活塞杆3与又形位杆5相连,拉杆5直接拉住闸门板。当活塞杆伸长时闸板张开,混凝土料流出,关闭出料日需开动液压缸使活塞杆缩回。由于斗内的混凝土对闸板有斜侧压力淄博泰鼎机械科技有限公司(ISO9001:2008:10416Q21057R0S)地处山东省淄博市周村区经济开发区,成立于2005年12月28日,注册资本1.09亿元。现有职工232人,其中:高工6人,工程师18人,技工85人。X研发生产分区可控中高XX压光机、多辊压光机、硬压光机、软压光机以及靴式压榨和可控中高压榨辊。根据用户的需要,设计制造高温高压特种压光机或对老式压光机更新改造。产品畅销国内各造纸厂并已出口国外。公司拥有资产2.6亿元,无形资产3.2亿元,加工车间大多数造纸机在干燥部后面装有普通压光机,生产某些纸种时在造纸机之后还需配置XX压光机。造纸压光起两个主要作用:一是整饰,提高纸幅的平滑度、光泽度和紧度;二是校正纸幅的厚度,通过局部地加热或冷却的压光辊以减少纸幅厚度沿横向上的波动。此外,压光后的纸幅裂断长会增加而耐折次数会降低。在低速及中速造纸机上,烘干部中有时配置三辊半湿压光机(设中辊为聚氨酯辊,上下辊为金属辊),或双辊半湿压光机(上辊为聚氨酯辊,下辊为金属辊)。配置三辊(双辊)半湿压光机的主要目的是压紧纸幅,为装置的普通压光机发挥更加X的作用,防止黑斑、油斑等纸病的产生。1压光机的构造与特点普通压光机由3~7个辊筒组成,底辊一般为主动辊,其他辊借相互摩擦而转动。在压光机上,纸幅自压光辊组引入,依次通过各辊筒线压逐渐增大的各个压区。压光辊的数目按所生产的纸种及其光泽度等性能要求来决定,压光辊的数目亦取决于压光机引纸方法。用压缩空气吹送引纸时,由于纸幅可送至顶辊及其下辊筒之间前言软压光机开发于20世纪80年代初期,适用于对多种纸及纸板进行整饰。X初应用于整饰要求较低和中等要求的纸种,目前的软压光机可以获得以前只能用XX压光机才能达到的压光效果,而且非常X、经济。软压光机作为造纸机和涂布机的机内或机外整饰设备,由于其性能X越、操作简便、纸幅压光断头少、压光后成纸质量提高、设备运行作业率高而得到迅速发展。同普通纸机压光机(硬压区)使用效果比较(见表1),软压光机可以显著提高纸的平滑度、光泽度,保持良好的松厚度、挺度和强度,又能提高纸的紧度并保持均匀性,从而大大地提高纸的适印性能。除了提高纸张的质量外,还提高了抄造生产率,控制、操作及维护也较方便。1软压光机特点软压光技术的核心在于压区内热能和机械能的转换。软压光机通常由可加热调温的冷硬铸铁辊(以下简称热辊)和可控制中高外包覆弹性材料的软辊(以下简称软辊)组成一个压区。热辊作用于纸幅被整饰面,使被整饰表面的物质产生塑性流动。软辊辊面在压力作用下变形使压.压光机的软辊具有弹性覆盖层或者说衬面。弹性覆盖层或者弹性衬面对于过度碾压频率和高温反应6敏感,碾压大的线性力也剧烈挤压衬面。因此在高性能压光机(高线压、高温、高速)中使用两个软辊,这两个软辊共同与另外一个辊构成两个辊隙。由于软辊承受较大的热负荷,辊隙存在不均匀性,粗节即使通过了前面的辊隙,也对后面的辊隙产生较大影响。压光机的布置如图1。三辊压光机为具有两个可X立控制的辊隙,用于双面压光产品,包括一个被加热的支承辊和两个挠曲可控或者说弯曲可控的具有弹性衬面的辊。支撑辊为被加热的钢辊。软辊为直径一致的浮动辊,软辊也可被调温。图1a压光机的两个软辊与硬辊的作用面重叠成一个唯一的平面并且该平面垂直。不利:上侧软辊基于被加热的硬辊的对流所受到的热负荷(以波浪形箭头表示)较大。图1b压光机的两个软辊与硬辊的作用面重叠成一个唯一的平面并且该平面水平延伸。与图1a的布置相比,对流使软辊受到较低的热负荷。图1e压光机中,两个软辊与硬辊的作用面彼此随着国内近二十来年造纸业迅速发展,市场用纸量日益增加,回收的再生废纸也逐年增加,且废纸中夹持的垃圾杂物越来越多,X处理废纸杂质十分艰难,倘若浆料中的细砂粒、泡沫、油蜡、胶料等处理不够彻底,当抄纸机生产高档产品时,这些细小杂质经过压光机之后会在纸面上形成墨斑、湿斑、斑油,影响纸的表面质量,刚性的机内外压光机早已适应不了纸机抄纸过程的需要。为顺应造纸日益发展的趋势,虽软性普通压光机和软性XX压光机已得到普遍使用,但仍存在使用上的缺陷需要进一步技术创新改进。1聚氨酯材料特性及应用聚氨酯全称聚氨基甲酸酯(polyureethane),是一种高分子材料,被称五大塑料,现已广泛应用,具有耐磨性及高强度。在国外X初辊子包聚氨酯是沟纹压榨、盲孔压榨,为顺应造纸迅速发展的趋势,技术创新已改为盲孔带沟纹压榨聚氨酯辊、长盲孔带沟纹压榨聚氨酯辊等,短期使用效果比效好,表面没有出现磨损现象,弹性好,一年几乎没有出现变形现象,保证了良好的脱水效果引言弧形闸门的支臂是弧形闸门的主要受力构件,弧形闸门支臂承受全部的水压力以及启闭闸门时闸门重量与牵引力对框架所产生的力,同时,支铰摩擦力阻力矩也使支承受到弯矩作用,且弧型闸门支臂较长,受偏心压力,其受力复杂。受力也与闸门结构、水位等因素有关。支臂的弦杆一般采用桁架式结构,但是现在多改为A型支臂结构(如图1)。A型支臂结构简单,制造方便,节省材料,在目前水利工程的弧形闸门中得到广泛应用。弧形闸门的支臂结构改为A型支臂后,闸门的固有频率发生了变化,其变化随闸门的结构形式和A型支臂的弦杆位置而不同。图1支臂的结构形式当弧形闸门处于工作状态时,作用与闸门的水动力荷载具有随机特性,在这些随机荷载的作用下,弧形闸门的结构振动响应决定于这些荷载的特性。闸门止水的自激振动产生的简谐作用力将以一定的频率对弧形闸门结构进行激励,弧形闸门的振动响应大小决定于激振力的频率和弧形闸门的固有频率,当止水的自激振动频率与弧形闸门结构的某阶固有频率相同或相近引言弧形闸门是水利水电工程应用X广泛的闸门类型之一。由于大部分弧型闸门具有斜支臂结构,用二维视图表达比较困难,在设计和制造过程中经常出现将斜支臂偏斜角与上支腿偏斜角混为一谈的情况。由于闸门尺寸较大,角度的微小误差会造成长度的很大偏差,这会给闸门的制造安装带来很大困难,甚至会出现支臂与门叶主梁不能安装到一起的现象。因此,探讨斜支臂偏斜角的计算,对提高弧型闸门制造及安装精度十分必要。1斜支臂偏斜角的计算模型斜支臂弧形闸门的三维结构示意图如图1所示,因结构对称,图中只画出一半。图1斜支臂弧形闸门的结构示意图在图1中,O为对称面上的旋转中心;O′为支铰旋转中心;O′A′和O′B′为支臂的上下两条支腿;θ为两支腿之间夹角的一半的正投影(一般装配图上标注此角度);θ1为两支腿之间夹角的一半(一般支臂部件图上标注该角度)。由于支臂相对于对称面为斜放,即OO′≠AA′,所以,一般情况下θ≠θ1。α为上支腿平面内支腿与对称线的夹角,即支腿偏斜角.传统的弧形闸门的支臂结构基本上都是三角架式的，这主要是因为按平面体系进行计算的传统设计方法忽略了结构的整体性及弧形闸门的空间结构特点，设计得比较保守，而实际上，将其改为A型结构也存在可行性，本文是利用有限元分析软件——ANSYS对原模型及修改模型分别进行静态和固有频率的计算，通过分析比较其结果可知，支臂改为A型后会使闸门的整体受力趋于均匀，即原模型受力大的部件其应力变小，而原模型受力小的部件其应力会变大；而且A型支臂的支杆在不同的放置位置对支臂的应力和位移变化也有一定的影响。另外，改为A型支臂的弧门与原模型相比，其固有频率都相应增大，而各个修改后的模型的共振频带都基本相同。弧形闸门是一种应用X为广泛的门型,在水利水电工程中,大中型的表孔闸门总是X先考虑采用弧形闸门的。这样的弧门近代多采用斜支臂的结构型式。对二支臂闸门(每侧支臂数为二)来说,有上支臂和下支臂。它们的前端分别和门叶上下水平梁相联接,后端交合在一起,交合处为一厚端板,通过端板和支铰的活动座用螺栓联接起来。每条支臂的轴线和闸墩侧壁平行时为直支臂,斜交时即为斜支臂。采用斜支臂的型式,支臂各部分所需的下料尺寸,加工和装配所需的尺寸和角度,要运用到B不少个空间几何的角度进行运算。这些计算繁复,规范和手册均没有汇列出适用于不同构造细节的全部计算公式。在X一版和X二版钢闸门设计规范中都只是简单的提一提,列出一个“扭角”*公式。其实这一类习惯称之为扭角的共有三种,定义有差别而数值相差不大,稍一含混就会在实践中引起误解和混乱,有人对规范的扭角公式提出疑义也是出于这个原因。本文试图就这个问题先推导和罗列出全部计算公式,然后在应用上加以评述。这样可能有助于概况弧形闸门是水利水电工程中普遍采用的门型之一,具有结构简单、启闭力小、操作简单、水流条件好等X点。因此,在泄水建筑物中,尤其是高水头、高流速状态下使用的更为普遍,能够X的降低气蚀对门槽造成的损害以及因局部开启造成的振动等。目前水利行业采用的计算机辅助设计软件仍然以Auto CAD的二维平台为主,在此平台下,设计者X先要在头脑中想象出弧形闸门的实体结构。需要具备X的三维空间想象力,并对弧形闸门足够熟悉,才能比较顺利的绘制出弧形闸门的二维图。对于表孔弧形闸门,以斜支臂结构二维图的绘制X为复杂。斜支臂夹角、扭角等数据都要经过详细的计算才能确定,然后绘制于二维图中,从想象中的三维实体到图纸上的二维平面图绘制,过程复杂。三维设计软件在近几年的工程设计中运用的越来越普遍,它的X势在于能够直接将设计目标用三维的视角呈现给设计者,实现目标物体的可视、可测。这样一来,之前介绍的斜支臂夹角、扭角等复杂数据不用计算就能从所建模型中直接测得引言在现代的水利工程中弧形闸门的应用比较广泛,在弧门斜支臂的制作过程中,为了能够更好地理解设计意图和施工图纸,有必要对斜支臂的偏转角度、上下支臂的倾斜角度、以及支铰的偏斜角度进行比较清楚的认识。本文不会去考虑具体设计尺寸的设计来源,而着重于对既有的设计条件的分析与论证,以加强对设计数据的理解,掌握制作过程中需要注意的问题。相对于其他相关文章对于弧门斜支臂的角度分析,所采用的空间角度分析等方法,本文想要尝试尽量通过简单的平面几何的方法,加少量的立体几何简图对弧门斜支臂这一结构阐述一下自己的观点。X先分析斜支臂的上下的倾斜角度,主要是支臂腹板的倾斜角度,为了便于分析,不考虑支臂两端的连接板厚度,支臂腹板抽象为无厚度的面。然后结合支臂长度与支臂偏转角度、上下支臂腹板中心线夹角与支铰中心线距门叶距离等参数进行分析。1上下支臂倾斜角度的产生上下支臂倾斜角度,说的是沿支臂延伸方向,上下支臂在支臂两侧的距离不相等,其直接显示位置在支臂与支铰为正确认识水下爆洲帅击波压力对闸门结构的作撇其变化规律、防止选择脯当的炸药用量异致·闸门结构龈破坏,盼距闸门。处毗药戮所产生的X大压力,以及闸门结构所能溅的外力迸附算,是极真必要的。 2一J 压力计算 根据犀尔著御下戮》一书中介绍赡删式,临距戮中心R釉的X大压力P: d乃_二·二J P == k f=～-)、8。式中:Q——一炸药量(公厅); R—一到爆破中心距榴《米h 。—一敝常数。书中介绍。=6.,S。 计算肘炸药用量,根据施工要求清除水下弧石栅爆破炸药用量,并从闸门安全出发,炸药铡须由小到大地增加,娜O·1公斤至SO公脾不同药量进行计算,蹦见表(2一1)·表中椭G o—180米等8个不同的爆破距再,另外对大坝(主 O O米)作用船力也作了脓。囱表中计算成暴可以看出,用占公厅以下胁药飘产生仲击溅力比闸门栅逻大的派(o1.夯米)还大,这给闸门造成强大的威胁。这种药量亦不能达到施工要求,由此说明水懈筑湘硼狡娜醋汐.我是搞水利工作的,在我们管的水利工程中有许多闸门,而在我们思想上也有许多“闸门”。我体会到,要打开物的闸门,X先要打开思想上的“l诃门”0 今年七月间,我区有个县的一座灌溉闸,受盘范围内,有几万亩水稻已经脱水,快耍干死,正是一碗水一碗谷、有收无收的关键时刻,迫切需耍开闸引江水灌田。但是,这个l词原来设计标准低了,加上施工质量又不好,闸身不结实。当时江河水位较高,按照防汛安全的耍求,就不能开闸,以免开闸引起水流冲力冲垮闸身的危险。可是,县里有关单位仍是催促甚急,要求开闸灌田。 这样的矛盾,怎样解决才好?我当时想到,如果按照抗早服从防汛的原则,就不能开闸。这样处理,对自己来说是万无一失的,不会冒什么风险。奋但是,我又一想,作为一个水利干部来说,在这种情况下,只强调防汛安全,只顾自己不冒风险,而不去积极地想方设法,解决农业生产抗旱用水的迫切需要,(特别是这个闸的灌区内,又没有其他水源可以抗旱.)那就正是毛主席所批评的“一事当前,先替自和活塞缸,来代替手轮。活塞是用水力驱动。 水动闸门的开闭是用人工转动闸门控制四通阀。示意图中四通阀的橱心位置为水动闸门关闭。厅J知一‘白~,.心,.,,,尸「「片掌翔、布尸「飞}一门 !i1一一书 水动阴内示惫图之1一活塞缸,2一活塞(内夹有一层牛皮碗),3一阀 心,4一四通阀,5一排水管,6一进水管。 工作过程为:通过闸门的水流从闸门前端的小管进入四通阀。当水流从四通阀上方的小管进入活塞缸内时,活塞带动闸门阀心向下移动而关闭闸门。这时活塞下部的废水即从活塞缸下面的小管进入四通阀,由排水管排出。反之,闸门即打开。 经过几年来的生随着水利水电建设事业的不断发展,国内建成了大量的各种类型闸门.这些闸门的正常运行,保证了水利水电工程效益的发挥,积累了一定的管理经验。但是,由于指导思想上存在着重建设、轻管理的倾向,具体工作中又有许多弊端,闸门运行中的事故仍时有发生,有的甚至造成了巨大的损失,这些沉痛的教训值得认真总结. 本文拟通过部分闸门事故实例及简要分析,论述加强工程管理的重要性和迫切性,并提出防止闸门事故的注意事项,以期杜绝类似事故的发生。 一、一些闸门事故实例 现将我国水利水电工程近年来发生的一些闸门事故,依其发生的原因不同,分述如下。 (一)闸门顶翻水引起的闸门事故 1。实例l 四川省某水电站隧洞进口设置一平面检修钢闸门,孔口尺寸14米冰7.5米一7米(宽x高一水头,下同)。闸门在静水条件下启闭,采用节间充水方式.装有2x37.5吨固定式启闭机.1980年6月在门顶过流的情况下提门充水平压。由于门顶和节间同时泄流,大量空气被水流挟带,门后形成负压我县山区的一些塘坝都是以拦蓄汛期雨水为主,过去是“汛期蓄满塘,秋季剩半塘,过冬干到底,春季闹水荒”。起不到灌概作用。经过深入调查,我们发现主要原因是输水洞的闸门漏水。据推算每座塘坝除6~9月外,其他8个月漏水量占总蓄水量的30~50%,从涵洞漏出的流量每秒可达0.3一1公升。1966年我们在安置闸门时研究出利用8时90度弯管上口加设胶板盖板控制放水,通过7年多的实践证明不漏水,深受群众的欢迎。1969年在先峰水库的卧管上安装直筒盖板式闸门12个,也不漏水。1971年又用这样闸门改造了石佛废库,当年灌水田4。亩,获得丰收。群众对这种盖板式铁闸门评论说:“真是滴水不漏。”1971年我们定型生产12七套盖板式铁闸门,现已安上90套,效果很好。 闸门型式: 有弯管盖板式铁闸门和直筒盖板式铁闸门两种(见下图)清江高坝洲水电站位于隔河岩水利枢纽的下游50 km处,是清江流域下游的X后一个梯X电站。该枢纽具有发电、航运等功能,并对上游隔河岩电站起反调节作用。枢纽挡水建筑物为混凝土重力坝,坝顶高程83.(X)m,坝顶长度439 .50m,X大坝高57 .00m,正常蓄水位80.oom。电站布置在枢纽左侧,采用河床式厂房,装有3台84 Mw的轴流式水轮发电机组。深孔坝段布置在电站右侧,设有3个深孔,每孔设一扇弧形闸门,rl体尺寸为9.0 mxg.7m(宽x高),单扇门重1 390kN。深孔进口底槛的高程科.75m,弧形闸门的设计水头35.25m,面板曲率半径巧.40m,支铰高程55.oom,采用2x1250kN固定式卷扬机启闭。深孔坝段右侧依次布置有表孔溢流坝段和升船机。 按水库调度要求,深孔弧门将常年开启运行,用不同开度控制下泄流量。根据国内外河床式电站泄水弧形闸门运行实践经验,闸门在局部开启运行时,一般会产生不同程度的振动,严重弧门概况长江三峡水利枢纽大坝和电站二期工程金属结构设备———泄洪坝段深孔 2 3扇弧门工作门 ,其中 11扇弧门工作门由富春江富士水电设备有限公司中标承制。三峡水利枢纽泄洪深孔弧形工作门门体 (项目编号为 2 0 3) ,主要由门叶、上支臂、下支臂、铰链、铰轴、铰座等组成 ,单套质量约 2 4 5.1ｔ ,设计水头为85ｍ ,采用单吊点开闭 ,闸门型式为直支臂实腹箱形结构 ,如图 1所示。1.上支臂 ;2 .支承大梁 ;3.铰座 ;4.铰轴 ;5 .铰链 ;6 .下支臂 ;7.门叶图 1 直支臂实腹箱形结构闸门型式示意(1)门叶结构门叶为弧形结构 ,面板弧长为 12 30 0ｍｍ ,宽70 0 0ｍｍ ,总质量为 882 4 2 .2ｋｇ。(2 )上、下支臂及水平支撑座、水平支撑、垂直支撑、垂直支撑座等结构外形尺寸长 12 86 5ｍｍ ,总质量约为 8374 5ｋｇ。支臂为箱形梁结构 ,由上下支臂组合成Ｖ形结构?举世瞩目的三峡跨世纪工程中大坝泄洪坝段泄洪深孔23扇弧形工作门,其中n扇弧形工作门由富春江富士水电设备有限公司中标承制。孔口尺寸宽7m火高gm,闸门尺寸宽7mX高12.256m义厚1.75m,单重近250t,设计水头8吞m,采用单吊点开闭,闸门型式为直支臂弧形闸门(见图1)。门叶结构为双主纵梁实腹箱形焊接结构,三根横梁也为实腹箱形结构,顶底横梁为钢板焊接成异型断面并与面板成整体,面板曲率半径R=1 6m。气:}:{丈姐312翻11国友,文敬4文砚5文徽6平合?高坝洲大坝布置6扇泄洪表孔斜三支臂弧形工作闸门和3扇泄洪深孔斜二支臂弧形工作闸门。泄洪深孔弧门尺寸9 mxg.7m,闸门底槛高程44.75m,支铰高程55m,面板弧面半径巧.4m,设计水位即m,设计水头35.25m。为了解弧门在设计水位下的受力情况及全面掌握闸门运行时的振动特性,对深孔弧门进行了三维有限元分析,计算了深孔弧门在挡水状态和启门状态下的应力、位移以及弧门的自由振动特性。2计算荷载 静力计算工况为设计水位下正常挡水和启门瞬时两种。 静力荷载为闸门构件自重和水压力。水压力作用在面板上,以面板单元中心水头为准按在单元内均匀分布计算。 自由振动计算时,考虑弧门所有构件的质量,有限元计算时按一致质量矩阵计算,同时水体按Wester-gaard公式计算附加集中质量附加于面板上。wester-gaard公式为P=式中:p为动水压力;hy为水头;p为水的密度晋Pa而为水深;a为闸门运动加速度;‘ 由上式可知,闸门附加质量为三峡工程泄洪深孔弧形工作门是长江汛期主要的泄洪通道,运用时间长,启闭操作频繁,还有局部开启要求,其外形尺寸以及制造质量要求均X过了国内已投运的同类型弧门。富春江富土水电设备有限公司（双富公司）采用了数控加工技术制造泄洪深孔弧门。l 泄洪深孔弧门的主要特征及参数 闸门型式 直支臂潜孔弧形闸门 启闭机型式 液压启闭机 4 000/J 000 kN 孔口尺寸（宽X高）7.000 X 9.000（m’） 门叶尺寸（图1）（宽X高X厚） 6890X12.300/1.850（m’） 弧面曲率半径 16.000 m 支铰间距 4.200 m 设计水头 85.000 m 总水压 66 300 kN 支绞 圆柱铰 支铰轴承 自润滑滑动轴承 吊点形式 单吊点————一一「③ 图1 门叶结构2 泄洪深孔弧门制造的主要技术要求弧门半径单侧弧门半径相对差门叶宽度6890门叶宽度相大源渡航电枢纽工程位于湘江下游中段 ,上距衡阳市 6 2 km。枢纽建筑物由泄水闸、船闸、电站厂房及坝顶公路桥四部分组成。泄水闸共布置 2 3个泄水孔 ,分为高堰 15孔及低堰 8孔 ,孔口宽 2 0 m,每个泄水闸孔设置一扇工作弧门 ,高堰堰顶高程 39.0 0 m,低堰堰顶高程 37.0 0 m,图 1为泄水闸坝段纵剖面图。为满足电站上、下游水位要求 ,同时保证机组发电 ,泄水闸弧门启闭十分频繁 ,弧门在某些开度、水头时有可能发生较大的振动 ,可能对弧形闸门结构和水工建筑物及其地基产生不利影响 ,甚至影响建筑物安全稳定。因此对弧门进行动水原型观测并对其动水稳定性研究十分必要。为此我公司委托武汉大学水利水电工程实验中心对竣工后的弧门进行了现场安全检测 ,为今后的弧门运行提供理论依据。图 1 泄水闸坝段纵剖面图 (单位 :m)1 试验内容1.1 弧门动力特性试验通过试验了解弧门结构的自由振动频率 ,并与下泄水流的脉动频率相比较?闸门的结淘静力分析 闸门的静力分析,多年来一直沿用结构力学的平面方法,即在选择闸门各构件的计算简图时,将整个闸门简化为若干个平面体系——板、梁、栩架、刚架等。由于该方法可以使计算工作量得到很大程度的简化,故在实际设计工作中至今仍作为一种基本方法予以应用。但可以明显看出,这种基本假定并不能反映闸门的空间结构体系特点和受力状态,往往与闸门的实际工作状况有较大的差异。近年来,由于电于计算技术和有限单元法的广泛研究和应用,为钢闸门按空间体系计算开辟了一个新的途径。我们在利用有限单元法进行闸门结构分析的应用方面,进行了一些工作,在TQ—16blu上以AI。GOL一60语言编制了平面闸门和弧形闸门的静力分析程序。其基本原理为,把闸门视为一个空间组合结构,同时考虑闸门的面板、纵横交叉梁茅以及支腿的作用,将平面附门归结为具有正交边界的单侧加肋板结构,将弧形闸门归结为具有弹性支腿的单铡加肋柱形薄壳。 利用上述闸门静力分析程序,我们先后计算分析水利工程中,闸门是水工建筑物的重要组成部分之一,1.1螺杆启闭闸门它通过提升或下降来启闭建筑物的孔口,实现全部或局部开螺杆启闭闸门主要由闸门板、螺杆和电机组成,其工作启闸门,主要用于调节水位和阻拦水流,从而获得防洪防汛、原理是通过电机直接带动螺杆旋转,螺杆与闸门板上的螺母发电、灌溉、通航、排供水等效益,还可用于排放泥沙、水螺纹连接,将旋转运动转化为直线上下运动,从而实现闸门上垃圾、冰块等,或者为相关水泵设备的检修提供挡水断流。的开启或关闭。这种闸门结构简单、安全可靠,但其提升质闸门一般设计在排水取水建筑物的排出水口的咽喉要道,通量有限,只能用于小型闸门里,同时存在龙门架高、维护难过闸门安全、可靠地启闭来发挥它的用途与效益及维护建筑度大、启闭速度慢等缺陷。物的安全,因此广泛用于河道、水库、湖泊、泵站等水利工1.2卷扬启闭闸门程中。但长期以来,我国的闸门设计方式都是设计人员先凭卷扬启闭闸门主要由闸门板、钢丝绳和卷扬设备组成,经验及参闸门是水工建筑物的重要组成部分之一,它的作用是封闭水工建筑物的孔口,并能够按需要或局部开放这些孔口,以调节上下游水位,泄放流量,放运船只、木排、竹筏,排除沉沙、冰块以及其它飘浮物。闸门装置在水工建筑物总造价中所占的比重是很大的,一般约在10%~30%左右,在某些工程上甚至可高达50%,因此闸门设计是一项十分重要的工作,必须认真对待,精心设计。在设计闸门前一般应了解注意下列几个方面:(1)水工建筑物的情况。闸门是水工建筑物的主要组成部分,因此对水工建筑物的规划设计应有全面的了解,包括它的作用、规模、重要性、运行特性以及具体的构造布置等。特别是土建和闸门不在同一个单位设计时更应注意,若配合不好,容易造成设计脱离实际的现象,给施工安装以及管理运行带来许多麻烦和错误。(2)闸门孔口的情况。例如孔口的尺寸、数量以及对闸门运行程序的各种要求。(3)闸门上下游的水位条件。所谓水位条件是指各种可能出现的情况组合。往往有这样的情况,设计人员只注意.水工建筑物如泵站、水闸、涵洞等一般都设有闸门。在设计中,对闸门的门体型式、材料、支承型式及启闭机的采用,要根据其在建筑物中的位置、作用,本着安全、经济、合理的原则进行方案比较,择X选择。1闸门型式的选择闸门的结构型式有平面式、弧式、人字式、翻板式及升卧式等十多种型式。平面闸门是水工建筑物中X常用的型式,因它的结构较为简单,操作运行方便可靠,对建筑物的布置也较易配合,且其制造、安装、管理和维护也比较简单。弧形闸门在水工建筑物的引水枢纽、渠X、节制闸和退水闸中,当封闭的孔口尺寸较大时是常采用的。因弧形闸门的水压力所产生的摩阻力对启闭力的影响与其它型式的闸门相比要小得多。但弧形闸门的设计、施工和安装一般比较复杂。而“人”字闸门一般用于具有单向水头的灌区通航船闸中,它的结构比较简单,启闭迅速,运行可靠。对于其他型式的闸门,则采用的机率一般较少,大都因有特殊或具体的原因而采用。2闸门材料的选择闸门按门体的材料不同可分为钢筋混凝土闸门、钢闸对于面板,止水及锐缘均在闸门上游面的定轮式垂直提升闸门来说,当其锐缘高度取值不合理时,闸门仅靠其自重是不能关闭的,这是由午闸下水流产生很大的上托力所致。本文提出一种锐缘高度与闸门厚度X佳比值,‘用来解决这类问题。 在过去的30年中,砌石坝、土坝及填筑坝的建设已取得了很大进展,筑坝高度亦不断增加。但是,这些前所未有的高坝却给附属工程的设计,特别是象紧急事故l司门和控制隧洞、压力管或输水管内水流的闸门设计,带来了很多新的问题。过去,高坝和高水头水利工程的闸门,或因设计不当,或因运行管理不善,常造成失事。经分析,其具体原因隋飞 ·高速水流引起的气蚀或空蚀损坏。 ·振动引起过大的噪音及危及结构的安全。 ·动水压力的破坏。.、 Robertson和Ball曾在他们发表的报告中指出,有一种可预计的动水压力能迫使闸门升降。Gole及他的助手和Sagar、Tulhs也曾介绍过,不能关闭的闸门,和其它严重事故一样,带来的损失也是惨重的,高水头闸门橡胶材料,以其具有高压缩的特性(弹性)广泛被用作水工金属结构闸门的止水密封,反侧向限位垫层和某些杆、管的柔性接头衬、缓冲支垫等,近年,更考虑将其用作有“承压一调压”要求的结构件上,以期获得在一定压力条件下,其所产生的相应“压弹变形”,起到既支承承压、匀散压应力的作用,又能适时调整承压面不平度,保护接触表面不致因压力过于集中而被压坏的效果。《人民长江》l昭4年X4期“橡胶材料作支承构件的试验分析”一文,介绍葛洲坝二江围图设计中,选用异形断面橡胶制件作‘《承压一调压”支承结构的设计和试验情况,用实例和试验资料,论证了这种设计的可行性,该围囱底部的异形断而橡胶支垫,在结构承受巨大垂直压力情况下,既能发挥理想的承载能力,又不断以其自身的压弹变形量去调整围图结构底部支承而与混凝土护坦表面接触部分的不平度,从而显示了橡胶材料在水工应用中,发挥其“承压一调压”双重功能X越性。本文拟再就清江隔河岩水利根纽导流堵水闸门的滚轮支承,利用橡胶水流诱发闸门振动在工程中屡见不鲜,在某些条件下,闸门会出现剧烈的振动,影响工程安全运行或结构破坏,是一个重要的研究课题,并已开展了广泛的研究。本文研究结构动力学的X二类反问题的分析方法(以下简称反分析方法),在实际工程的原型或模型动力实验中,水流动力荷载未知,而且实测动力响应的测点总是有限的,特别是在原型观测中有时很少,难以全面反映水工结构的振动响应特征,因此要对水工结构的流激振动进行正确评估,有必要通过实测有限点的响应特征,回归出整个动位移场和动应力场,以便得到X大动力响应值。1流激振动响应的反分析方法模态叠加法是建立在模态的正交性及展开定理基础上的一种求解动力响应的近似方法[1,2]。理论上,对于一个N自由度的系统,可以通过方程解耦,确定模态坐标响应,然后通过坐标变换得到物理坐标响应。模态方程:μ(t)=η(t)=∑Nr=1φrηr(t)=[φ1,φ2,φ3,…,φN](1)式中:μ(t)为动位移;弧形闸门因其没有门槽、启闭力小和操作运行方便等特点,被广泛地应用于水利工程中。随着高坝建设的发展,弧形闸门的工作水头不断提高,闸门的尺寸也日趋加大。当闸门关闭挡水时,闸门的设计一般都满足静力要求,然而闸门在局部开启状态下运行中在动水作用下发生强烈振动时有发生。振动给人们带来噪音和不安全感,甚至引起闸门动力失稳,带来严重的损失。水工闸门的安全运行和正常工作对整个水利枢纽是至关重要的,因而开展对水工弧形闸门的结构和动力特性研究具有很大的实际意义。本文结合新疆开都河察汗乌苏水电站工程这一实际工程,对其弧形闸门的动力特性以及其X化进行了试验研究和数值计算。主要的研究内容如下:(1)根据水弹性模型模拟原理要求,制作弧形闸门水弹性模型,对流激振动试验结果进行分析。(2)应用ANSYS有限元软件,建立了该弧形闸门三维有限元数值模型,并对其进行了动力分析,给出了弧形闸门的自振频率,并且进一步分析了流固耦合效应对自振特性的影响,同时运用试验获得的水工弧形闸门因其启门力小,没有门槽,操作运行方便等X点而在国内外得到广泛应用,我国已建约8.3万座水库,其中大中型水库2700多座,配有大量的泄水建筑物和控制闸门。从总体上看,我国已建工程的绝大多数弧形闸门的运行状况良好,但尚有部分闸门出现各种各样的问题。突出表现为止水体型不良和物理性能达不到标准及闸门结构在动水作用下的流激振动问题,有的闸门因在特殊水动力荷载作用下产生强烈振动,乃至因支臂动力失稳而破坏[1]。从X电力公司X二轮定检资料[2]来看,也证明了这一点。根据国内外大量工程的运行经验,能否确保弧形工作门的运行安全,在某种程度上涉及到大坝乃至整个水利枢纽的运行安全问题。因而开展对水工弧形闸门的动力安全技术研究,特别是流激振动问题的研究成为水利工程界共同关心的问题。1 水工弧形闸门流激振动[1]运行过程中弧形闸门在动水荷载作用下产生振动。一般情况下,泄水道边界层紊动和水流内部随机脉动作用力激励产生的闸门振动不致造成危害。前言闸门是水工建筑物中的轻型结构,保证它的正常运行对整个水利枢纽是非常重要的。弧形闸门一般用作工作闸门,有的长期在局部开启条件下运行,有的虽只是启闭过程中的局部开启,但都有可能因脉动水荷载作用而发生显著振动。从运行经验看,引起弧形闸门有害变形和有害振动的原因有:1.闸门底缘不良,如美国Arkansas运河上的闸门[1];2.闸门被尾水淹没,如 Barkley 坝弧形闸门[2];3.闸门支臂刚度不够引起的失稳与自激振动,如日本一坝弧形门的失稳[3],中国的三义寨弧门[4]的自激振动等;4.大开度时胸墙底部的冲击性射流,如中国鹤地水库溢洪道弧形门等[5];5.支铰摩阻与振动,如中国甘溪水电站溢流坝弧形闸门[6];6.止水断裂引起的缝隙射流激振,如中国密云水库X二溢洪道弧形闸门[7]。Naudascher曾把流激振动的激励机制分成三类:外部激励(EIE),不稳定激励(IIE)和运动激励(MIE)[8,9]。就实质而言,流激振动只有.在运行过程中 ,弧形闸门在动水荷载作用下产生振动 ,如果是淹没出流 ,在某些情况下流体和闸门相互作用 ,还会产生危害性的流激振动。这种流激振动的脉动压力主频接近闸门的基频 ,并包括若干主频的倍频成分。脉动压力是个随机过程 ,具有明显的不确定性 ,常用概率和统计的方法来描述过程的数量特征 ,工程上常用功率谱密度来描述 ,功率谱密度函数是一种频域描述。时域描述是相对于频域描述而言的 ,在工程分析中也是需要的。如时域方法可以对闸门进行较X的非线性分析 ,可以直接得出结构的响应量值 ,可以比频域法获得更多的有关可能发生疲劳问题的信息 ,通过时域的分析可以获得幅值域和频域的信息。此外 ,模拟时域脉动压力曲线也是对闸门进行振动控制的前提。研究时域模拟一直是随机过程模拟的重要内容。时域模拟就是通过已知的频域信息重现时程样本。1 模拟方法概述已有研究表明 ,在许多情况下脉动压力都近似服从高斯分布。在恒定流动条件下 ,一般可将脉动压力视为平稳高.弧形闸门是水利工程中应用非常广泛的一种门型。在水工建筑物中,大部分工作闸门采用弧形闸门,平面闸门则只用作事故检修门。因此,弧形闸门的安全可靠运行直接关系到整个水利工程的安全运行[1-3]。然而由于弧形闸门复杂的边界条件、水流条件以及闸门结构特性等,在某些方面,尤其是静动力特性及振动问题,目前仍未形成比较成熟的设计理论,工程应用中也没有比较实用的方法。因此,迫切需要科研人员对闸门的静动力特性及振动等问题开展深入的理论和试验研究。本文结合某工程泄洪兼导流洞出口弧形工作闸门,通过建立三维有限元数值模型和水弹性振动模型,对闸门进行了系统深入的研究,主要研究内容为:通过闸门水力学试验,全面掌握闸门运行过程中作用于闸门门体的各项水力参数;通过建立弧形闸门三维有限元模型,分析了无水和有水状态下闸门结构的动力特性,比较分析了流固耦合效应对闸门振动模态的影响;通过静力特性分析,得出闸门结构的位移和应力分布,并对结构尺寸和布置进行了修改X化;通过完前言我国的水闸工程为经济发展以及工农业生产的发展起到了巨大推动作用,且在城市或流域的防汛抗旱工作方面占有重要地位。确保水闸工程能够依照设计标准完美运行是水闸工程管理的目标与核心。大多水闸由于年久失修,在安全上已经不能保障其X运行,一旦发生事故,后果不堪设想。因此要改进与研究水闸工程的管理工作,根据水闸工程的运行现状做好改进工作,防止安全事故的发生。1水闸工程运行管理1.1闸门振动管理闸门振动经常在运行时发生,并且目前还没有准确方法来进行预测和控制。经过近几年的实践观察,发现水流不平稳是造成闸门振动的主要成因。当闸门接触到动水时,水流的速度会带动闸门轻微振动。在闸门振动时,会对闸门产生一定的破坏力。因此设计者应在设计时深入实地进行考察,了解当地水流量与流速,使闸门的设计避开流速大的部位,还应经常对闸门进行检查与维护。在汛期更要加强检查工作,确保隐患及早发现。汛期时,闸门的开合较为频繁,检查人员要尤其注意纵梁连接的螺栓有没有松动前言水闸工程是水利工程中重要的组成部分,多建在水库、湖泊等位置,水闸作用巨大,通过闸门的开启和闭合,能够对水源进行流量和流速的控制。不仅可以储水和抗洪,还可以泄洪、发电和灌溉,可以说,水闸工程对于生产和生活的作用极大,是经济建设中不可或缺的组成部分。但由于我国有相当一部分水闸建造年代较为久远,受当时工艺、技术以及资金的制约,不仅技术水平较低且年久失修并X负荷运转,致使现今的水利工程受到此方面的限制,发展极其缓慢。同时,在现阶段的水闸工程中,工程管理上还存在着部分容易忽略的问题,不加以改善和采取积极的应对措施,将会极大的限制水闸工程的发展,进而对水利工程的发展也影响重大,因此,对于“有关水闸工程管理中容易忽视的问题及对策”的研究,就具有极大的现实意义。一、水闸工程管理中存在的容易被忽视的问题(一)双吊点闸门变位问题双吊点闸门门体产生出倾斜现象,是水闸运行中常常发生,且容易被忽视的问题之一,由于其易被忽视,因此很多时候未对其进行及时水闸是主要利用闸门挡水和泄水的中低水头水工建筑物,是水利工程中不可或缺的一个部分。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。水闸多建于河道、渠系、水库、湖泊及滨海地区。21世纪,随着科学技术的发展,水闸的修建技术不断提高,建筑材料也是多种多样,水闸的修建正朝着形式多样化、结构轻型化、施工装配化、操作自动化和远动化方向发展。1.水闸管理工作的重要性分析《水闸工程管理通则》明确水闸管理人员的任务是:“确保工程完整安全,合理利用水土资源,充分发挥工程效益,在管好用好工程的前提下,开展综合经营,积累资料,总结经验,不断提高工作水平。”水闸管理工作要求做好水情、雨情的掌握工作,及时做好防洪防汛工作,如果没有及时的掌握信息,没有做好水闸管理工作,那么对当地的经济建设极有可能带来较大的损害。在日常的管理工作中要对水闸进行检查观测,水闸的基本检查管理引言在水利工程项目的施工建设中,水闸施工是一种常见施工工程,通过闸门的开启、闭合来调节水势,以此来实现防洪、排涝、引水灌溉。水闸工程质量的好坏会影响到水闸周围的环境、上下游水闸附近居民的生命和财产安全。另外,水闸建设过程中要比堤坝面对的问题更复杂,对建设质量要求也更为严格,因此,在水闸建设过程中,要加强水闸的质量控制,确保水闸在整个水利系统中安全稳定的运行。1水闸水闸由闸室、上游连接段和下游连接段组成,主要修建在河坝和渠道的中心位置,一般是整个水域压力X大的地方,主要作用是控制和调节水位,多建于河道、渠系、水库、湖泊及滨海地区。水闸通过水位的调节可以根据具体情况的需要对水资源进行X控制,开启闸门,可以宣泄洪水、涝水、弃水或废水,还可以解决下游农作物灌溉的问题;关闭闸门可以拦洪、挡潮或抬高上游水位,以减少下游由于水流入的过多造成水灾,以满足上游取水或通航的需要。水闸有很多种类,有其各自的特点,按闸室的结构形式可分为:开敞式大清河系直属水闸工程是河系防洪体系的重要组成部分,工程岁修是管理单位的主要任务之一。为了便于对水闸工程进行管理,确保更好地发挥工程效益,管理单位在制定水闸工程岁修计划时,针对岁修项目较为零散、单个工程投资小、项目多、内容杂等特点,对项目进行了详细的划分,合理安排资金,确保工程安全运行。目前,水利工程管理工作对岁修工作提出了新的要求,针对岁修工程特点,结合近年来的经验,从以下方面探讨岁修存在问题及对策。1岁修工程基本情况河系直属水闸工程主要包括:枣林庄枢纽、新盖房枢纽、王村分洪闸及白洋淀周边28座引水闸涵。其中枣林庄枢纽(大二型)和新盖房枢纽(大一型)1970年建成,王村分洪闸(大二型)1955年建成。白洋淀周边引水闸涵(小二型)28座,大多建于20世纪50、60年代。管理单位的岁修工作是对上述直属工程进行日常养护维修,主要工作内容包括砌石、混凝土、机电设备、金属结构等主体工程的养护维修以及附属设施的养护维修。2岁修工程开展情况在引言在水利工程设计中,极为关键的部分就是水闸的设计。水闸就是利用闸门开关来控制水位,其在水利工程中被广泛应用,作用重大。水闸是一种水工建筑物,既能挡水又能泄水。打开闸门,既可以泄洪、排涝、冲沙,也可以根据下游用水调节水流量;关闭闸门,既可以挡潮、拦洪,也可以蓄水来提高水位满足通航。但是水闸的设计十分复杂,施工也很麻烦,需要综合考虑地形、地貌、泥沙等各种与水相关的因素。水闸设计的选址也是需要现场实地考察,依据多次设计经验选址。水闸闸门形式设计也是多种多样,一次通过闸门宽度的水流量是水闸闸槛高程设计的重要参考指标。水闸设计复杂多样,在实际水利工程中,应X控制水闸设计施工的质量技术,确保水利工程安全运行。一、水利工程设计施工中水闸设计概述在水利工程设计中,水闸是水利工程调节水位控制水流量的极为关键的控制开关。当前,全国各地的水利工程中,水闸的设计施工质量对水利工程的质量有着重大影响,是整个水利工程项目的重点核心。水闸工程的基础功能就.在水利工程施工中,水闸施工作为其中一个非常重要的组成部分,为了X提高建设质量,有必要在施工前做好准备工作,掌握具体施工工艺,加强水闸施工管理切实提高水闸建设质量,保证水利工程的经济效益和社会效益。1水利工程中水闸施工1.1水闸施工的前期准备水闸施工开始前,要严格审查各项工作,制定水闸施工计划,建立水闸施工质量管理制度,培训施工人员,严格考核施工人员的数量和质量。施工图审查要掌握技术指标的质量控制情况,及时发现图纸中存在的问题,并加以处理,为顺利施工提供重要保障。1.2水闸施工技术在水闸施工过程中,要严格按照标准做好各道工序的质量控制,抓好施工材料的检测,材料的质量控制,严格控制水闸施工过程,掌握好各项重点施工技术,重点在水闸部分质量检查的同时,还要进一步加强技术管理,确保项目整体质量。1.2.1开挖工程在水利水电工程施工中,由于水闸长度大,开挖量大,因此要控制开挖工程的质量。在土石方开挖过程中,需要选择开挖截面,避免开挖段过大布置及构造 悬舌式闸门在我国是一种新型闸门,适宜于封闭水库中的泄水洞.它的主要特点是:不设侧向闸槽,只设顶向闸槽,支座位于顶槽内。 悬舌式闸门可以安装在泄水洞进口、中部或出口.本文只介绍安装在中部的情况。安装在中部时,在闸门上面的坝体或岸基中,要设置操纵井.在操纵井的底部设顶向闸槽,中部设闸门检修平台,顶端设闸门操纵室. 整个闸门由一块门板与若干个支座所组成(见图1,图2)。支座一般采用滚轮和轨道.滚轮安装在门板上半部,轨道安装在顶槽壁上。在闭门状态下,门板下半部位于泄水洞中,用以挡水,上半部位于顶槽内,用以安装滚轮.闸门全启时,门板全部上升至顶槽内.由上述可知,悬舌式闸门的门板好似悬舌,支座好似舌根,开启时,悬舌缩回顶槽,关闭时,悬舌又伸入泄水洞。这就是悬舌式闸门命名的由来。 闸门采用垂直提升法启闭,启门依靠卷扬机,闭门依靠自重.当门板采用钢材制造时,闸门自重往往不能满足闭门力的要求,还需另外设置加重铁块,故为了节约钢铁,在水闸长期运行的过程中,难免会遭到自然环境的破坏,无论怎么改善设计方案,运行一段时间后都要进行加固处理。不同地区的水闸,受影响的部分也不同,需要根据实际情况,采取不同的加固措施才能保证水闸的稳定运行。1水闸病害类型及其成因分析1.1闸室结构被破坏变形根据闸室结构的破坏变形主要表现形式有混凝土开裂、结构的竖直位移和水平位移X出标准以及结构缝张开等,其变形破坏形式可分为结构的局部变形和整体位移,通常来说,上述这些表现形式之间是相互关联、密不可分的。造成整体结构竖直位移和水平位移X标的因素有:X先,混凝土强度被降低,破坏变形了地基的渗透;其次,不完善的施工方案以及设计地基处理不合理,导致地基压缩量过大、承载力不足;X后,结构的不均匀荷载或者结构X载的作用。1.2地基渗流破坏侧向渗流与闸下渗流是导致水闸渗流的两种形式。水闸破坏主要是因为渗流引起的渗透变形,管涌、流土和接触破坏是它的三种途径。导致水闸渗流破坏的主要因素有:原设计的标准比较在水利工程中,水闸占据着至关重要的位置,是其重要组成部分,对于工程质量和安全性来说,加固效果对其有着非常突出的作用和影响。当开展施工的时候,需要对加固技术进行科学、合理的应用,由此对水闸的牢固性进行相应加强,相关工作人员需要对其做到足够重视。1、水利工程水闸加固的重要作用在河道和渠道上,对水闸进行了相应构建,主要的功能有两种,分别是开和关,对水流量进行相应控制,从而达到平衡水位的目标。在水利工程中,对水位进行相应控制是非常重要的,使其处于安全范围中。当其X出规定的标准的时候,是非常容易导致泄露问题的出现的,并且将进一步对周边居民的安全造成严重威胁[1]。将水闸的功能作为重要依据,当水位有所增高的时候,水闸能够开启,从而完成排水,使得水位降低的目标得到相应实现。从中能够看出,在对洪水进行X预防的过程中,水闸发挥着不同替代的作用。对于水闸的性能来说,其稳定性对其有着比较大的影响和作用,当其问稳固性比较差的时候,在产时间的河流冲击作前言水闸是水利工程中的一个重要组成部分,其加固效果会对工程的质量以及安全性产生较大的影响。在施工过程中,合理运用加固技术能够使水闸的牢固性得到增加,对此,有关人员必须加以重视。对水利工程中水闸加固技术进行讨论的目的在于进一步提高工程的施工水平,这对于工程本身以及施工企业而言均具有重要价值。1水利工程中水闸加固的重要性水闸是建立在河道和渠道上,以开与关两种功能为主,对水的流量进行进行控制,进而达到平衡水位的目的的一种重要设施。众所周知,在水利工程中,水位必须控制在安全范围内,一旦X出了一定的标准,很容易导致泄漏的问题,进而对周围以及下游居民的安全造成威胁。根据水闸的功能,在水位增高时,水闸能够开启,从而实现排水,以使水位得以降低[1]。由此可见,水闸是避免洪水问题出现的重要设施。水闸的稳固性会对其性能造成影响,如其稳固性较差,在长期的河流冲击下,很容易被摧毁,进而造成水的泄漏。做好水闸加固工作的重要性在于能够避免水闸被摧毁水闸的类型水闸既可依其所担负的任务划分类型,也可按闸室的结构型式分类。水闸按其担负的任务,可以分为节制闸、进水闸、排水闸、分洪闸和挡潮闸等。节制闸(或称拦河闸)。一般拦河建造。枯水期借以抬高水位,以利取水和上游航运;洪水期用以控制下泄流量。此外,在灌溉渠系上位于干、支渠分水口附近的水闸,也叫节制闸。进水闸(或称取水闸)、建在河道、水库或湖泊的岸边,用来引水灌溉、发电或其它进水需要和控制流量。因其通常在渠道的X部,故又称渠X闸。排水闸。常位于江河沿岸。当外河水位上涨时可以关闸,防止洪水倒灌;当水位退落时即行开闸排除渍水。由于它既要排除洼地积水,又要挡住较高的外河水位,所以,闸底板较低而闸身较高,并承受双向水头的作用。渠道上排水闸应设在有排水出路的地段,用以宣泄渠道中的多余水量。位于多泥沙渠道上的排水闸,还兼有冲沙闸的作用。分洪闸。常建于河道的一侧,用以分泄天然河道所不能容纳的多余洪水进入湖泊、洼地,及时削减洪峰,保证下游河道安.水闸的管理范围水闸工程各组成部分的覆盖范围,包括上游引水渠、闸室、下游消能防冲工程、两岸连接建筑物。水闸上、下游各50~100米,水闸两侧30~50米范围。管理和运行的其他设施、建筑物。包括通信室、机房、配电室、仓库、中控楼等。2水闸的检查水闸的检查要经常进行,检查内容主要包括:(1)水闸闸墙背与干堤连接段有无渗漏迹象。砌石护坡有坍塌、松动、隆起、底部掏空、垫层散失,砌石挡土墙有无倾斜、位移(水平或垂直)、勾缝脱落等现象。混凝土建筑物及伸缩缝止水有无损坏等;门槽、门坎的预埋件有无损坏。闸门有无异常等。(2)启闭机械是否运转灵活,制动准确,有无腐蚀和异常声响;油压机油路是否通畅,油量、油质是否合乎规定要求,调控装置及指示仪表是否正常,油泵、油管系统有否漏油。(3)机电及防雷的设备、线路是否正常,接头是否牢固,安全保护装置是否动作准确可靠,指示仪表是否指示正确,备用电源是否完好可靠,照明、通信系统是否完好。进、出闸水流是否平顺水利工程是为消除水害和开发利用水资源而修建的工程。水利工程需要修建坝、堤、溢洪道、水闸、渠道、渡槽、涵洞、管道等不同类型的水工建筑物。水利工程与其他工程相比,具有影响面广,规模大,投资多,技术复杂,使用年限长等特点,因此水利工程从规划到建成兴利以及以后的安全运行管理是一项长期的事业,需要安全警钟长鸣。水利工程从规划设计、工程建设到运行管理各个阶段对安全管理工作决不可掉以轻心,应努力做到安全X一,预防为主,防消结合,避免或减少水事安全事故的发生。一、工程规划设计时期水利工程在建设前,有关单位要根据工程特点组织工程技术人员深入项目区,对人口分布情况、环境卫生条件、经济状况和地形地貌等方面进行全面调查分析,征求基层群众的意见,进行详细的勘察规划、设计;组织有关专家对规划设计方案进行论证,确保方案从流域或地区的全局出发,统筹兼顾,以期减免不利影响,收到经济、社会和环境的X佳效果,利于工程的长效安全运行管理,确保方案的可行性和可操作性。二作为一项基础性的工程,水利工程在国民经济建设中发挥了重要作用,其不但能够实现蓄水、防洪、灌溉等功能,保障人民生活和农业生产,而且还可以实现水运和发电的功能,促进工业生产和发展。因此在社会中受到了更多的重视。当前,人类对水资源的开发与利用越来越广泛和深入,水利工程项目的建设也日渐增多,为了使水利工程更好的发挥作用,需要重视水利工程的防汛工作,采取积极X的措施,提高水利工程对水的调节和控制能力,进而提高防洪能力,保障人们生活和工农业生产。1修建水库来调节和控制水流量作为X常见的一种水量调节设施,水库的水量容纳能力十分强大,其可以对下游地区的水量和流速在很长一段时间内进行调节和控制,以减小汛期洪水的流量,从而使洪峰的威胁尽可能的降低。水库通常都是依据山地的具体特征而建,通过对山谷地区的自然地理条件进行充分的利用,实现拦河造坝,形成蓄水湖泊,从而实现对河水的拦截和蓄集。而在平原区域,其修建水库就需要进行围堤和控制水闸的建设。水库的修建引言我国现有各类水闸5万多座,它们在防洪除涝、农业灌溉、拦潮蓄水、水力发电、城乡供水、旅游、环境生态等方面发挥了巨大的作用,取得了显著的经济效益,构成了我国水利基础设施的重要组成部分。但是由于历史原因,并受到当时经济技术条件的限制。大多数工程设计标准偏低,施工质量较差。而且建成后的管理水平低。工程运行维修养护经费无正常投入渠道。致使水闸在空气、负荷、冻融、污染、风、浪、雨和雪的长期作用下,呈现出各种各样的老化病害,严重影响水闸的安全性、适用性和耐久性。2病害类型及其成因分析许多水闸都不可避免地存在多种不同形式的老化病害,为了消除或减轻这些水闸的病害症状,应X先分析病害的类型及其成因,才能“对症下药”。水闸的病害往往不是单X存在的,它们之间或多或少地存在着某些必然的联系。往往一种作用在X初导致了某种破坏,而这种破坏又会诱发其他形式的破坏;反过来,其他形式的破坏又将加剧X初的这种破坏。因此,必须对水闸的病症进行透彻的分析,找出这些引言我国现有各类水闸5万多座，它们在防洪除涝、农业灌溉、拦潮蓄水、水力发电、城乡供水、旅游、环境生态等方面发挥了巨大的作用，取得了显著的经济效益，构成了我国水利基础设施的重要组成部分。但是由干历史原因，并受到当时经济技术条件的限制。大多数工程设计标准偏低，施工质量较差。而且建成后的管理水平低。工程运行维修养护经费无正常投入渠道。致使水闸在空气、负荷、冻融、污染、风、浪、雨和雪的长期作用下，呈现出各种各样的老化病害，严重影响水闸的安全性、适用性和耐久性。2病害类型及其成因分析许多水闸都不可避免地存在多种不同形式的老化病害，为了消除或减轻这些水闸的病害症状，应X先分析病害的类型及其成因，才能“对症下药”。水闸的病害往往不是单X存在的，它们之间或多或少地存在着某些必然的联系。往往一种作用在X初导致了某种破坏，而这种破坏又会诱发其他形式的破坏;反过来，其他形式的破坏又将加剧X初的这种破坏。因此，必须对水闸的病症进行透彻的分析，找出这些我目脱有水闸约30 000多康,大多数足60年代、70年代建造,经过30—40年的运用,口Ij{j仔在较多的问题,有些已X标准使用,一旦损坏失事,将给下游广火地区人陡生命财产和团比经济造成严匝损失。必须对这蝗水闸进行维修JJll吲改造:但因水州维修加固的设计和施L均仔在一定的难度,本文系根据江苏近,L年来对水…进行维修加闻改造的情况,列出水州的常见病害及处理方法,供设计及施工人员参考,、2 常见的病害及处理方法2.1 混凝上碳化处理 埘混凝上碳化严重,碳化深度达到钢筋保护层,_nJ对其碳化层混凝土进行凿除.冲洗干净,先用高慢砂浆粉刷,然后对暴露m空气中(桥面除外)的混凝土部位仝部用环铽厚浆封闭;对冈混凝土碳化而导致钢筋锈胀,且已有钢筋截面已矸i满足设计要求时,应绑焊钢筋,粉刷高强砂浆后,再用环氧厚浆封闭。 对混凝土碳化较严重,但碳化深度术达到钢筋保护层的沿海地区水闸,为防止混凝1:遭受氯离F陵蚀,il丁将混凝上丧水闸基本情况及安全现状1.1水闸基本情况浙东海塘长1 730 km,保护着浙江省东南沿海平原及沿岛滨海平地,是浙江省X主要的经济和财税地区。现有沿浙东海塘水闸1 261座,其中大(2)型水闸4座,中型水闸81座,小型水闸1 176座。水闸主要用途为排涝、纳潮养殖、蓄淡灌溉。水闸平均闸龄为22年,闸龄大于30年为385座,占30.5%;闸龄大于40年为160座,占12.7%;闸龄大于50年为25座,占2.0%。水闸基础除380座为岩基外,其余均为深厚软基。软基大部分由厚度大于30m的淤泥或淤泥质粘土组成,含水量一般在40%~60%,X高达80%,具高压缩性、低强度、低渗透性、高灵敏度的特性,属X软弱土,工程地质特性很差。局部表层为粉土、粉质粘土,具高渗透性。水闸大多处于海区四类环境条件,少数处于河口三类环境条件。1.2水闸安全现状参照《水闸安全鉴定规定》(SL214-98)中水闸安全类别评定标准,经对浙东海塘1 261座水闸安全概述新中国成立以来,安徽省修建了大量水闸,在防洪、排涝、灌溉、供水等方面发挥了重要作用。据统计,截至2009年3月底,安徽省共有大中型水闸422座,其中:大(1)型6座,大(2)型54座,中型362座。安徽省水闸大多建于上世纪50至70年代,相当一部分水闸属于边勘测、边设计、边施工的“三边工程”,部分水闸竣工后未验收即投入运行,在运行初期即出现问题,因得不到妥善处理,病险进一步加重,成为病险水闸。根据安徽省水闸2008年安全状况普查结果,结合已完成的水闸安全鉴定成果,截至2009年3月底,安徽省共有大中型病险水闸246座,占大中型水闸总数的58.3%。按规模划分,大(1)型4座,大(2)型10座,中型232座;按病险类型划分,三类闸142座,四类闸104座。二、存在主要问题安徽省大部分水闸建设年代久远,限于当时的社会经济条件和工程技术水平,许多水闸在设计、施工方面存在先天缺陷,管理条件和水平不足,加之不少水闸遭受过多次大洪水引言我国现有各类水闸5万多座，它们在防洪除涝、农业灌溉、拦潮蓄水、水力发电、城乡供水、旅游、环境生态等方面发挥了巨大的作用，取得了显著的经济效益，构成了我国水利基础设施的重要组成部分。但是由干历史原因，并受到当时经济技术条件的限制。大多数工程设计标准偏低，施工质量较差。而且建成后的管理水平低。工程运行维修养护经费无正常投入渠道。致使水闸在空气、负荷、冻融、污染、风、浪、雨和雪的长期作用下，呈现出各种各样的老化病害，严重影响水闸的安全性、适用性和耐久性。2病害类型及其成因分析许多水闸都不可避免地存在多种不同形式的老化病害，为了消除或减轻这些水闸的病害症状，应X先分析病害的类型及其成因，才能“对症下药”。水闸的病害往往不是单X存在的，它们之间或多或少地存在着某些必然的联系。往往一种作用在X初导致了某种破坏，而这种破坏又会诱发其他形式的破坏;反过来，其他形式的破坏又将加剧X初的这种破坏。因此，必须对水闸的病症进行透彻的分析概述龙凤山灌区位于黑龙江省五常市拉林河支流牛河中下游,龙凤山水库以下牛河两岸滩地河台地上,是以龙凤山水库为主要水源的灌区,另外灌区内有新胜利和香水河两座水库补充部分灌溉水量。卫国灌溉站所辖灌溉面积位于牛河、新胜利和香水河两座水库下游,水量充沛,完全可以满足灌溉要求。从1998年开始,五常市成立龙凤山灌区,目前龙凤山灌区内所属的6个灌溉站,主要干渠上的引、排水建筑物都已经建成达标,每年X对于灌区的建设都有资金投入,但所批复的工程项目,地方需要匹配1/2左右。目前灌区内支渠以下缺少大量的分、排水建筑物,这部分建筑物的建筑需要灌溉站自建或由地方自筹资金建设,因此,每个分水建筑物的设计与施工要尽可能做到简单、经济、适用,以X小的经济代价达到X大的实用价值。卫国灌溉区成立已经有40 a的历史,灌区内可利用的土地也基本上都已被开垦成水田,由于地方水利主管部门和地方X缺少资金投入,同时也是为了降低灌溉成本,所以现有的渠道大都是利用原有的水闸按照闸室构造不同,可以分为开敞式水闸和涵洞式水闸。开敞式水闸闸室顶部没有填土,是露天的;涵洞式水闸闸室有洞身段,洞顶有填土覆盖,可以做交通要求,涵洞式水闸常修建在挖方较深的渠道中及填土较高的河堤下。由于闸室及闸室后的洞身覆有填土,上部重量较大,水闸抗滑稳定性易得到保证。1涵洞式水闸的泄流计算开敞式水闸一般是护坦紧接闸室。其次是海漫、防冲槽等,其闸孔尺寸大都按淹没宽顶堰流公式计算确定。1.1无压流涵洞式水闸泄流计算无压流涵洞要保证在各种水位流量情况下,洞顶应高出洞内水面一定高度,一般为40cm,洞顶净空面积应为涵洞断面面积的15%~20%。涵洞分为长洞和短洞,洞长不影响过流能力的涵洞称为短洞,反之称为长洞,其判别方法如下。当涵洞底坡为缓坡且趋近平坡时,长短洞的界限为:Lk=(64-163m)H式中H—上游水深(m);m—进口的流量系数,一般取m=0.32~0.36;当洞长LLk时,为长洞;反之为短洞。当底坡为陡坡,泄流能力不受工程概述福州市闽江下游北港北岸的堤防担负着福州市X为重要的防汛抗洪任务,近年来,由于X部门加大了防汛的投入,路堤相结合,使堤防的抗洪能力达到了200年一遇的水平。与之相对应的水闸控制系统则显得相对陈旧落后,有必要进行系统的改造。笔者根据闽江北港北岸的两座重点水闸万寿水闸和三捷水闸的液压启闭系统进行程控自动化改造工作实践,总结其经验。经过升X改造后的水闸具有启闭操作简单明了、运行更加安全可靠、故障容易自动识别、排除容易等特点。2水闸启闭控制系统改造的技术背景福州市闽江下游北港的所有水闸,原来的液压控制系统即电气控制系统是由诸多的继电器开关按钮组成,每个开关都是X立工作,不具备智能化功能,这样每孔的闸门就得各有一个“开”和“关”。多孔水闸就得有多个的“开”和“关”。开关水闸时要人工先搬离或插上挡块,否则就会给液压系统和闸室造成损坏。特别是多孔水闸,关闭闸门要严格按照先关两边,X后中间;开启水闸时要先开中间,X后才开两边的原则进行伦敦港区开发公司(LDDC)举办了一个国际竞赛,为港区中心的一个公园征集设计方案。该公园位于泰晤士河畔,靠近阻挡潮水的大型水闸。X终,由法国X风景园林师普罗沃主持、英法两国的设计师共同设计的方案在200多份应征方案中胜出。泰晤士河水闸公园是50多年来伦敦建造的X一个重要的城市公园。公园的平面富有几何特征。用地接近方形,两条轴线呈对角线方向立体相交穿过整个公园。其中一条是利用原有的低地设计的250米长,28米宽的条状下沉式广场和花园,被称为“绿色船坞”,试图唤起人们对这个地区历史的回忆。起点是连接道路的一个旱喷泉广场,在这里,视线沿着直线的“船坞”一直延伸到远处的泰晤士河和闪亮的盔状水闸构筑物。“船坞”的中段是“彩虹园”,色彩丰富的各种宿根花卉和深绿色且呈整齐波浪形的紫杉篱构成了非常精彩的视觉效.葛洲坝水利枢纽一期工程包括2号船闸、3号船闸、活动桥、六孔冲沙闸、7台水轮发电机组的二江电站及27孔泄水闸等主要建筑物.其中金属结构工程量约37,000吨,现分述如下。一、船闸 2号和3号船闸的主要闸门特性见表1, 两座船闸的闸门及启闭机布置基本相同,2号船闸金属结构布置参见X6页图2. (一)上闸X事故检修门 2号船阿、3号船闸都在上闸X布置了事故检修门。当船闸发生事故时,由布置在混凝土排架上的桥机自动从门库吊出事故闸门,沿横跨排架上的轨道梁运送到闸孔,动水下落关闭孔口以防止事故扩大.事故处理完毕后,于静水中提取事故闸门返回门库中。 2号船闸桥机轨道梁为双腹板箱形钢梁,梁高4.2米,跨距41米。(3号船闸则为预应力混凝土梁). 为适应低水位通航期间的水位变幅,并减小上部闸门高度,2号船闸事故检修门下面设有一块高3米的叠梁。 2号船闸事故检修门支承跨度为35米,梁高5.2米,由于闻门门底及门后需要通气,采用裕架结构.事故关闭时靠.金属结构室是国电公司西北勘测设计研究院机电处下属的一个X室,主要从事水电行业金属结构包括各种形式的闸门、启闭机及变电站塔架等的设计工作。本室有从助工到教高各种层次的X设计人员20余人,是一支技术力量雄厚的设计队伍,其中大部分人员参加过黄河龙羊峡、李家峡、大峡水电站和白龙江宝珠寺水电站等的设计、现场设代和监理工作。改革开放尤其近10年以来积极参与市场竞争,大力开拓业务范围,除从事院下达的指令性任务外,还涉足其它X的设计工作以适应市场的需求。勇于实践、大胆探索,为水电建设做出了贡献,并取得了大量有价值的科学技术成果。50～70年代期间,老一辈金属结构设计者们先后完成了黄河刘家峡、盐锅峡、八盘峡、青铜峡等水电站,汉江上游石泉、石门水电站及白龙江中游碧口水电站的全部金属结构的设计工作,许多设计代表了当时国内X水平。80年代初,承担了当时号称全国3个X大(坝高、库容、单机容量)的龙羊峡水电站的设计任务。该电站的金属结构数量大据全国X一次水利普查公报显示:截至2011年12月31日,全国共有各类水库98 002座,其中大型水库756座,中型水库3 938座,小型水库93 308座。数量庞大的水库已成为调控我国水资源时空分布、X化水资源配置的X重要工程措施,是江河防洪体系不可替代的重要组成部分和国民经济的重要基础设施。水库由于其所处地域、自然环境及管理等原因,几乎每年都有垮坝事故发生。通过总结多年工作实践经验,对水库金属结构有关常见问题进行了系统梳理,并分析导致安全事故隐患的原因。一、水库金属结构简述1.导输系统库水导输系统,是指水库泄洪、发电、灌溉、供水等输水通道,主要包括布置在泄洪建筑物中的泄洪洞或泄洪涵管、布置在发电建筑物中的承压发电洞或承压发电涵管、布置在输水建筑物中的输水灌溉洞或输水灌溉涵管、布置在供水建筑物中的供水洞或供水涵管等。上述系统常见结构有浆砌石结构、钢筋混凝土结构、树脂结构及钢管结构。2.库水挡泄系统库水挡泄系统,是指控制库水放自西向东贯穿而过,其挟江汉之要冲,为九省之通衢,素有“千湖之省”美名之称,但它同时又是历史上的一个水患大省。湖北省就能源资源而言,少煤缺油,天然气与风力、地热资源也很有限,但河流众多,水系密布,西高东低的地势使众多河流形成较大的落差。全省气候温和,雨量充沛,拥有丰富的水力发电资源。这些水力资源主要集中在长江、汉江与清江以及鄂西南的郁江、唐岩河、酉水、溇水,仅次于四川、云南、西藏之后,居全国X4位。凭借着得天X厚的水资源X势,湖北省确立了X先发展水电的方针,不仅合理利用了大自然给予的洁净能源,促进湖北经济的腾飞,支援了全国经济的发展,而且兴利除害,由历史上的水患大省一跃铸就成水电大省,重整了湖北的山河,将奔流不息的江河水变成“煤和油”,向湖北和中国的东、西、南部提供强大的电力,促使了大区域间电力系统的联网,遍布湖北全省的中、小型水电,为不少边区人民的用电和脱贫作出了X的贡献!从1956年湖北省崇阳县香山水电站水工结构流固耦合动力特性分析吴一红．谢省宗（中国水利水电科学研究院水力学研究所）提要本文给出了结构位移与流体速度势表示的结构──水流作为统X固耦合系统的基本方程与定解条件，从加权余量的伽辽金方法出发，导出系统的有限元方程，对某弧形闸门的动力特性进行了详细分析，得出了弧门在不同开度下流固耦合的理论模态特性．关键词水工结构，流固耦合，动力分析一、引言对复杂的流固耦合系统进行力学分析有两类方法：一是解析一数值方法，即对结构采用有限元离散，对流体则用近似解析关系描述，以Ｔ．Ｌ．Ｇｅｅｒｓ”’提出的双渐近法（ＤＡＡ）X为流行；另一类则是纯数值方法，对结构和流体均采用有限元离散”，’－”，或分别用有限元和边界元离散‘’“’．但这些方法均未考虑流速影响，不能直接用于水工闸门流固耦合振动分析．文献［２］X次将闸门和水流作为流体弹性系统，讨论了水流对闸门振动的影响．本文将给出线弹性结构与理想可压缩流体的流固耦合系统的基本方程与定解条件煤层气作为清洁能源,其开发利用对于能源的合理利用及环境保护意义重大。煤层渗透率极低,同时对煤层气的吸附作用较强,致使煤层气的储藏形式以吸附气体为主,可利用的储层能量不足,使开采难度进一步加大。以往在做煤层气的研究时,通常只考虑气体和水在基质孔隙中的渗流,而忽略了处于游离态的气体以及吸附气体含量变化而引起的煤体变形以及变形反作用于渗流的影响。与此同时,假设为定温条件下的等温吸附实际上也没有考虑到变化的热量对于开采煤层气的影响,除此之外,煤体应力会随温度的变化发生改变,导致煤体发生形变。煤层温度的变化也会影响煤层气的吸附解吸能力及煤体的变形等,从而影响煤层气的渗流速率及产量。胡耀青等人通过实验研究了煤体在不同温度和应力下的物性得到:煤储层的渗透率会随着地层深度的增加而减小。大量的实验研究都表明,煤层温度的变化会极大的影响煤层气的吸附解吸性以及煤层渗透率。为了能够准确的预测煤层气开采过程中系统内部各参数的变化,同时能使煤层气抽采模拟进引言复杂的血液循环流动,低壁面切应力等不利的血流动力学因素会导致动脉粥样硬化斑块的形成[1-2]。人体血液循环过程当中产生的“负压效应”导致脑卒中的发生;较大的Von-Mises等效应力易引起应力集中,增大动脉粥样硬化斑块破裂的风险[3]。对各种血管疾病找到其病因、良好的预防措施及治疗方法是生物力学的热门课题。维医沙疗是在新疆吐鲁番地区X特的气候条件下,将人体埋在热沙中,利用热、磁、力的综合作用来治疗疾病的一种自然治疗方法,没有副作用,可以扩张末梢血管,改善血液循环,促进新陈代谢,已有不少的关节炎患者通过维医沙疗得到了很理想的治疗效果[4-7]。目前来看,维医沙疗对风湿病的疗效已被广大患者以及科学家所认可。然而,吐鲁番实地维医沙疗由于受气候的影响,只能在7~8月份的17:00~19:00进行。为了突破传统埋沙治疗方法的局限性,迪丽娜尔等模仿吐鲁番实地沙场,建立了不受时间、地点和气候影响的室内维医沙疗实验平台[8-9]。研究表明在我国,遍布着丰富的水文体系,其中有三大海域、五大淡水湖泊、七大江河等,在这些交叉密布的水流之上建立交通运输所需的桥梁工程是当下中国发展需要克服的困难之一,也是必须进行的建设之一,因为这有助于我国的整体发展。然而,资源丰富是一方面,另一方面地质灾害、水文灾害也是主要的消极影响之一。因此,为了做好预防工作,就应该认真研究关于桥方面的流固耦合动力学。一、概述所谓流固耦合动力学,主要是指结构物变形和流体荷载间的耦合关系,也即是相互作用,互相影响的关系问题。具体来讲,可以分为两个方面,一是当结构物处于流体流场时,必然会因其所施加的荷载以及其他荷载而产生一些形状变化,若这种变形与时间正相关,则它们之间的关系可以表述为:流体对结构物的作用荷载与结构物的变形大小是和过程相关联的;二是反过来,结构物的变形与过程也与流体荷载量相关,会受其影响而发生变化,或随之变化而变化。而所谓流固耦合动力学及其在桥,就是研究桥梁在其中所受到的水流荷载所给予的作用固体动力耦合力学是广泛存在于水利、海洋、船舶以及航天航空等许多工程X域中的重要课题。处于介质中的弹性结构,在受到动载荷作用时将会产生振动,这种振动通过对界面的激励在介质中产生附加的动压力,而附加动压力又通过界面再度引起结构的动力响应,这种过程称为结构与介质的耦合响应。虽然早在20世纪初Lamb等人就提出了这种问题,但直到20世纪60年代,有限元和边界元等数值方法出现以后,才有可能对其进行较详细的分析。流固耦合问题中,两个不同性质的物理场在耦合界面上相互作用,彼此影响。一方面,流体问题本身涉及大量非线性现象,比如复杂的湍流运动,气体高速运动产生的激波、激波导致边界层分离、非定常涡脱落、运动及演化,对耦合问题还要考虑结构变形或振动导致的非定常流体运动等,这无疑大大增加了问题的复杂性;另一方面,对耦合系统的结构而言,将涉及非线性几何大变形、弹塑性材料非线性和接触截面上的不确定耦合也将带来新的非线性。因此整个流体—结构耦合系引言近年来,为了研究自然界中流体和固体两相介质之间的相互作用,逐渐形成了一门新兴的交叉力学———流固耦合力学。该学科主要研究变形固体在流体载荷作用下的各种行为以及固体位移对流场影响这二者相互作用的一般规律[1]。固体火箭发动机的点火过程是一系列复杂的相互关联的过程。比如,过高点火压强峰或升压速率对药柱的瞬态冲击会使得装药表面的压力得不到充分的传播,产生应力集中,造成药柱的变形;同时,由于药柱的变形,会使得原先的流场外形发生变化,从而改变相应的计算区域。因此,固体火箭发动机点火过程是一个典型的流固耦合力学问题。目前,国外广泛采用流固耦合方法研究固体火箭发动机点火过程中的装药结构完整性和与瞬态流场的一体化问题[2]。1流固耦合介绍在两相介质之间,变形固体在流体载荷作用下会产生变形或运动;固体的变形或运动又反过来影响流场,从而改变流体载荷的分布和大小,正是这种相互作用将在不同条件下产生形形色色的流固耦合现象。流固耦合问题可由其耦合方程我国碧口水电站、乌江渡水电站及葛州坝等工程的兴建,已将我国水工金属结构的设计、制造和安装技术推向一个新阶段.目前,就闸门所承受的总水压力而言,工作门已达6,Q00余吨,事故门已达5,500吨,导流门已达14,300吨. 国外,在六十至七十年代,也兴建了一些高水头电站.例如:谢尔邦松(法),阿斯旺(埃),伊泰普(巴),买加(加),德沃歇克(美),英古里(苏)等.仅苏联,每年就有20,000吨机械设备和金属结构投入运行。闸门水头已高达300米,荷载已突破15,000吨,压力钢管的PD值已增至27,000公斤/厘米. 随着水头的增高,孔口面积的增大,闸门钓运用特性也发生了变化.对于闸门在水工建筑物中的位置、闸门的结构型式、水力学条件、止水型式、材料、制造工艺、安装精度以及运用等方面都将提出一些特殊的要求. 闸门的局部开启、振动、空蚀、止水的密封性、支承部分的承载能力等问题,以及大容量高扬程的启闭设备的研制等等,都是高水头水工引言水电站金属结构设备一般包括各种闸门、拦污栅、升船机、各类启闭机,以及操作闸门、拦污栅的附属设备如抓梁、吊杆、锁定装置等。作为水电站、水闸和水坝等工程的重要设备,水工金属结构在防洪、发电和灌溉等方面发挥着巨大的作用。水工金属结构的制造和安装质量直接影响到整个水利水电工程的质量。因此需要加强水工金属结构制造和安装的质量管理,确保金属结构制造和安装工作的质量。1闸门、压力钢管与各种埋件制作要点为保证闸门压力钢管制作质量,项目组需要委托具有资质、能力强、信誉好的工厂加工,并按图纸的要求,会同业主、工程监理、设计、质监等单位的代表,在防腐处理前,对其加工精度、拼装、焊接质量进行验收,达到要求后方允许进行防腐处理。防腐处理完成后,再次进行出厂前验收,合格后方允许运到工地安装。拦污栅、各种埋件等结构相对较简单,计划在施工现场进行加工和制作。闸门、压力钢管、拦污栅与各种埋件制作控制要点主要包括以下方面:①用于金属结构制造所用的材料必须符合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,一个测试点水电五局水工金属结构及设备安装总量每年大约2万t。由于项目前期准备不充分或是土建施工进度缓慢,水工金属结构的实际安装工期常常被压缩,因此水工金属结构及设备的安装成为实现节点工期的关键环节,以至于每一个小小的细节都要重视。这种情况在海外项目的水工金属结构及设备安装中体现得尤为明显。从苏丹麦洛维大坝项目、苏丹罗塞项目、阿特巴拉项目、苏丹森纳尔坝闸门更换项目的实际操作模式和运作方式,可以得到许多怎样加快海外水工金属结构及设备安装进度可借鉴的经验。2安装前的准备2.1按时完成设计以苏丹麦洛维大坝和苏丹罗塞这两个项目为例,在合同签订后,设计工作就马上开始了。监理通常在28d内对图纸进行批复,且常常是带批注的批复,通常要往复几次才能全部批复,因此,采用倒排工期,从安装开始时间中减去运输时间、制作时间、采购时间,X后确定设计时间。为了按时完成设计,实际的设计开始时间往往比合同规定的时间还要提前。由于设计的X前性,苏丹麦洛维大坝项目和罗塞.概述水工金属结构是指水利水电工程(包括船闸)的拦(清)污设备及其启闭设备、闸门及启闭机、压力钢管及阀、升船机及构架、竹木过坝设备以及与水利水电工程相关的塔(构)架等设备,其中数量X大的是闸门和启闭机。自建国以来,修建了大量的水利水电工程,其中金属结构物约有4000万t,价值2000亿元左右。据粗略统计,仅在1989年达到及X过折旧年限的大中型水利工程的闸门(不包括压力钢管、阀等)就有近40万t。水利部《水库工程管理通则》(SLJ702-81)和《水闸工程管理通则》(SLJ704-81)规定:水利水电工程运行初期3~5年,正常运行每隔6~10年应进行一次安全鉴定。《水利经济计算规范》(SD139-85)规定:大型水利工程的闸门、阀、启闭机折旧年限为30年,中型水利工程为20年,压力钢管为50年。对在运行的水工金属结构设备,上述规定要求进行的安全鉴定工作在20世纪90年代以前鉴于各种原因(主要是经费问题)并没有系统地开展起来闸门、启闭机等水工金属结构是水库、水闸的重要组成部分,其质量与安全状况关系到整个工程是否能够保证安全运行,因而,金属结构的质量与安全检测是水库、水闸安全鉴定的重要内容,也是病险工程除险加固的依据。针对目前水工金属结构隐患较多,安全检测尚未得到足够的重视,工作不很规范的状况,同时考虑水工金属结构检测技术含量高、X性强的特点,为促进检测工作的规范化,提高检测技术水平,保证水工金属结构的安全运行,充分发挥水库、水闸的防洪经济效益,2000年9月6日一9月ro日,中国水利学会水利管理X委员会在云南昆明市主持召开了水工金属结构安全检测及管理技术研讨会。 参加会议的有水工金属结构质量检测中心、安全监测中心、各流域机构、省(市、区)水利管理单位负责人,有关水利水电设计院金属结构技术负责人,大中型水库管理单位和水利管理专小湾水电站位于云南省西部南涧县与凤庆县交界的澜沧江中游河段,在干流河段与支流黑惠江交汇处下游1.5 km处。该工程由混凝土双曲拱坝(坝高292m)、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。水库库容为149.14×108m3,电站装机容量4 200 MW(6×700 MW)。电站左岸设一条泄洪洞,进口高程为▽1200.00 m,在泄洪洞中部设1孔泄洪洞弧形工作闸门,闸门孔口尺寸为13.00 m×13.50 m,设计水头48.00 m,底坎高程为1 193.87 m,门型为直支臂弧形钢闸门,采用弧形闸门固定卷扬式启闭机操作,额定启门力为2×3 200 k N。本文通过对泄洪洞弧形工作闸门进行结构应力、变形测量、动力特性测试、振动响应测试、启闭力测试及脉动压力测试的原型观测,掌握泄洪洞弧形工作闸门在高水头、大流量的高速水流作用下的结构应力、变形量、振动加速度等物理量的数字特征和谱特征。通过原型观测发现了闸门的运小湾水电站闸门原型观测试验背景小湾水电站是澜沧江中下游河段的X水库,正常蓄水位1 240 m,总库容150亿m3。枢纽建筑物由混凝土双曲拱坝、右岸地下引水发电系统和泄水建筑物组成。电站装机容量4 200 MW(6×700 MW),坝高294.5 m。泄水建筑物由坝身5个开敞式泄洪表孔、6个泄洪中孔、2个放空底孔、左岸1条泄洪洞等部分共同组成。小湾水电站工程X大下泄流量为20 700 m3/s,X大水头251 m。由于泄洪建筑物场地狭窄、水头高、泄洪落差大、泄洪流量大,且调度运行复杂多样,高速水力学、高水头大流量泄洪消能、泄洪闸门振动及应力变化等问题是小湾水电站安全运行的关键技术问题。通过泄洪闸门原型观测试验,能及时发现和消除影响电站运行的安全隐患,并根据观测试验成果,据实调整完善水库调度运行方式,以及验证闸门设计的正确性和设计参数的合理性。根据计划安排,在2014年8月中旬,库水位为1 236.0 m附近时开展了小湾水电站泄研究背景窄缝挑坎消能工主要作用是利用侧墙的收缩使两侧水流向水股中心运动,改变水流质点间的相互作用和水流结构,加剧水流的紊动,实现纵向拉伸,减小进入下游水垫时的X单宽流量,提高消能效果。同时,窄缝挑坎消能工还应用于一些河道狭窄的地段,从而避免了采用常规挑坎消能时,平面扩散水舌面积过大,冲击岸坡的情形[1]。窄缝体型广泛应用在水利工程中,斯木塔斯水电站、玛尔挡水电站、石砭峪水库等工程都运用了窄缝挑坎消能工,消能效果理想。然而目前对窄缝挑坎设计并无成熟计算方法,传统的对窄缝挑坎X化研究一般采用模型试验,该研究方法结果可靠,为工程设计提供依据。但模型试验耗时长,且工程费用较高,加之水舌强烈紊动,水力参数采用常规仪器难以X观测[2]。为避免模型试验的不足之处,数值模拟技术应运而生,并在工程中得到极大推广。目前关于窄缝消能工的数值研究较少,虽积累了一定经验[3-5],但仍不成熟,尚处于探索阶段,探讨数值模型在窄缝消能工的计算中的可行性概述小湾水电站位于云南省西部南涧县与凤庆县交界的澜沧江中游河段,小湾水电站工程属大(1)型一等工程,该工程由混凝土双曲拱坝(坝高294.5m)、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。水库库容为149.14×108m3,电站装机容量4,200MW(6×700MW)。泄洪洞洞身为有压变无压“龙抬头”布置,由进水口、有压段、工作闸门室、龙抬头段、无压段及出口挑流鼻坎组成。泄洪洞无压段桩号泄0+463.594～1+535.463,长1071.869m,断面形式为城门洞型。其中无压段泄0+463.594～0+595.488又称为渥奇反弧段。二、开挖支护程序1.开挖分层泄洪洞无压段(包括渥奇反弧段)的围岩有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩,根据无压段的结构特点及施工进度安排,无压段共分Ⅲ层开挖,其中渥奇反弧段分Ⅵ层开挖:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩Ⅰ层均采用中导洞X,边顶扩挖跟进方法,起到分部开挖、逐步卸荷的作用,并可保证边顶成型完好.月U青小湾水电站泄洪洞由中国水利水电X一工程局有限公司承建，合同金额4.17亿元，合同工期55个月。泄洪洞洞身为有压变无压“龙抬头”式布置，由进水口、有压段、工作闸门室、龙抬头段、直槽斜坡段及出口挑流鼻坎组成。泄洪洞工程在历时4年多的建设过程中形成了种类繁多、数量庞大的各类档案资料，做好档案工作是工程建设中一项非常重要的工作。为提高档案的标准化、规范化水平，做到档案管理工作与工程建设同步进行，项目部采取了一系列行之X的措施。2做好竣工资料工作的几项措施2.1树立“依法治档”观念，增强员工档案意识加大贯彻执行《档案法》及X有关档案工作法规、政策的宣传力度，增强全员的档案法制观念，提高员工的法律意识和素质，让其充分了解自己在档案事务方面所享受的权利和应当履行的义务。2.2转变观念，提高认识，健全组织机构小湾项目部努力克服以前“重建设、轻档案”的观念，不断提高对竣工资料工作的认识，将其上升到应有的高度，这是做好该项工作的关键。 工程概况岳城水库兴建于 60年代初 ,是漳河上的一座集防洪、灌溉、发电效益于一体的大型控制性水库。泄洪洞位于主坝下 ,其工作闸门为 7孔 4 .5m× 4 .5m-4 7.3 m(宽×高 -设计水头下同 )弧形钢闸门 ,结构为主横梁直支臂板梁结构 ,同层布置 ,面板支承在由水平次梁 (小横梁 )、垂直次梁 (隔板 )和主横梁组成的梁格上 ,支臂与主横梁用螺栓联接构成刚性主框架 ,支臂和主横梁为焊接工字形截面 ,水平次梁为轧制 2 4 a型槽钢 ,闸门结构如图 1。此闸门已运行了 3 6年之久 ,因年久失修和锈蚀已不能正常运行 ,急需改建。其改建内容为更新原弧形工作闸门及其埋件 ,新设计的闸门 4 .5m× 4 .5m-4 8.4 m,并采用新型橡塑复合水封及 SF3层复合自润滑的支铰轴套。2 弧门拆除与安装施工2 .1 测量放线因老闸门无竣工资料 ,其各埋件相对尺寸及高程都无数据可查 ,故以老闸门铰轴为基准 ,按照闸门尺寸新疆某水电站右岸导流兼泄洪洞为1条长263.6m的圆形隧洞,其中进口15m为直径12m变5.9m,出口15m为直径5.9m变11m,剩余233.6m内径均为5.9m,隧道中部有两个转弯段,弯段长度为18.346、11.563m,混凝土体积为5060m3,混凝土衬砌厚度为70和60cm两种衬砌厚度,衬砌后的洞径为5.5m。隧洞衬砌采用底拱和边顶拱二次衬砌的方法施工,先衬砌底部110°范围的底拱部分,再衬砌边顶拱。按照分块长度不大于1.5倍的原则进行分块,导流洞直线为203.091m,因此直线段分为23块,弯段分为4块,渐变段为2块,总共分为29块。底部采用翻模、边顶拱采用钢模台车施工。导流兼泄洪洞衬砌混凝土施工初期陆续出现了一些裂缝,裂缝主要是顺水流向分布,极少数环向裂缝与水平缝交汇。一部分裂缝有渗水且有钙质析出,其余的有湿痕。裂缝宽度在0.1～0.3mm之间。1裂缝成因分析出现裂缝后,通过数据收集、分析和大量的试验及观测认为裂缝.概述黔中水利枢纽工程是贵州省X个大型跨地区、跨流域长距离水利调水工程,工程以灌溉、城市供水为主,兼顾发电、县乡供水、人畜饮水等综合利用。大坝枢纽工程位于三岔河中游六枝与织金交界的平寨河段,大坝为混凝土面板堆石坝,X大坝高162.7 m,校核洪水位1 333.52 m,设计洪水位1 331.83 m,正常蓄水位1 331.0 m,死水位1 305.0 m,总库容10.89×108m3,属大(Ⅰ)型水库。黔中水利枢纽工程泄洪放空洞弧形工作闸门孔口尺寸为5.5 m×6 m,设计水头为74 m,总水压力为39 685 k N,其底板高程为1 260.00 m。通过对弧形工作闸门的时均动水压力和脉动压力特性进行了较系统的水力学模型试验研究,获得了弧形工作闸门在不同运行工况下的时均压力分布规律及脉动压力统计特征,对水流时均动水压力和脉动压力测试数据等各方面进行综合分析,可为弧形工作闸门的X化设计提供科学参考。2弧形工作闸门时位于云南省澜沧江中游的漫湾水电站是仅次于葛州坝水电站的我国X二个大型水电站。其导流隧洞断面尺寸居全国之X,我校水科所高速水流研究室承担了该电站施工导流的水工模型试验研究任务。从1984年到1987年四年时间中,将设计方案进行了反复的对比、研究、修改。全体科研人员长期坚持户外试验,经历了无数个寒天酷暑,克服种种困难。圆满地完成了研究任务,为该电站提前一年胜利截流作出重大贡献。原设计方案中的二条导流隧洞均为有压洞,流态差,泄流能力不足,还存在成片的危险负压区,经我校科研人员的试验研究后,提出建议将2号导流洞改为有压短进口的无压洞,这种方案的洞进口具有流态稳定目前在高山峡谷所建高坝，其泄水建筑物多具有水头高、落差大、泄洪量大等特点，高速水流问题严重。针对泄洪洞高速水流的几个关键问题，本文应用数值模拟技术，紧密结合工程实践，进行了如下工作：1．导流洞改建泄洪洞的关键技术之一——竖井旋流式泄洪洞的水力学问题是本文研究的X一项内容。针对其体型复杂，水面变化剧烈的特点，本文运用自由表面跟踪技术VOF方法进行了三维数值模拟，得到了螺旋水流的流态、流速、压强、通气量、消能率等各项水力参数，很好的模拟和再现了模型试验成果。并在此基础上：1．提出以喉管处空腔与竖井横断面的面积比A_a／A作为判别竖井泄流是否安全顺畅的参数；2．详细分析了竖井中水流与空气运动的切向、径向和轴向速度，指出竖井中的螺旋水流是一种准自由涡运动，空腔中的空气受其带动而做的旋转为强迫涡运动；3．计算分析了竖井压强的分布和特性，受螺旋流作用，不同泄量下，大部分竖井边壁上有较大的剩余压力，某些局部压力较小；内空腔则有一定的负压存在工程概况肯斯瓦特水利枢纽工程位于昌吉州玛纳斯县和塔城地区沙湾县界河——玛纳斯河中游的肯斯瓦特河段,枢纽区东距乌鲁木齐市192km;北距玛纳斯县城及玛纳斯火电厂60km,距石河子市70km;地理坐标为东经85°57′,北纬43°58′;天山公路贯穿枢纽区,坝址与312国道,北疆铁路均有四X公路相连,交通十分便利。玛纳斯河肯斯瓦特水利枢纽工程由拦河坝、右岸溢洪道、泄洪洞、发电引水系统及电站厂房等主要建筑物组成。水库正常蓄水位990m,X大坝高129.40m,总库容1.88亿m3,控制灌溉面积21.09万hm2,电站装机容量100MW,设计年发电量2.723亿k W·h,根据SL252—2000《水利水电工程等X划分及洪水标准》和GB50201—94《防洪标准》的规定,本枢纽为大(2)型Ⅱ等工程。肯斯瓦特水利枢纽工程的任务是在设计水平年2020年满足流域防洪、灌溉供水和水力发电的综合要求。2导流洞封堵肯斯瓦特水库计划于2014年9月1980年,我国水利水电建设即将迎来建设高潮,广大科技人员蓄势待发。为了加强泄水建筑物高速水流科研工作,在水利电力部科技司的X导下,成立了泄水建筑物高速水流科研协调组。在总结交流经验、开展学术活动、出版文集、任务协调等方面做了许多工作,对推动此项科研工作起了积极作用。由于形势的发展科研管理办法逐渐健全,1982年11月科技司撤销了协调组。而当时,我国水利水电建设已进入大发展时期,大型、高水头水电工程陆续兴建,为了加强水利水电建设的信息交流,为了促进我国水利水电科技水平的发展,1982年12月,在水利水电规划设计总院与水电水利规划设计总院的直接X导下,由全国水利水电系统的设计、科研、施工、管理部门及大专院校等组建了“高速水流情报网”,后更名为“水利水电泄水工程与高速水流信息网”。到1997年,已发展网员单位近100个,除海南、台湾外,已覆盖全国其他各省区。“水利水电泄水工程与高.引述水利工程泄水建筑物的高速水流消能,多年来一直是水利科研X域努力探索的课题。由于高速水流具有流速大（往往X过15m人,甚至达到40m八左右）,并产生较大动能的特点,因此,给水工建筑物带来许多新问题需要解决,如高速水流所含重力能、动能的消散,高速水流脉动压力对建筑物振动影响以及气蚀、掺气、冲击波等问题,而我国对高速水流的研究还有不少重要问题尚未得到解决。本文仅以同安小坪水库放水设备工程为例,就竖井高速水流消能及其实践应用,提出初浅探索。2.水坪水库放水设备设计的特殊方面依照常规,水库放水隧洞是根据水库设计死水位等因素定位修建的。75年由省水电勘测设计院设计的小坪水库五十年淤积死水位（高程570米,黄海高程,下同）比71年建成并投入使用的位于大坝上游原小坪引水隧洞（朝晖洞）进口底高出15米,该隧洞长达1800米,为一无压输水隧洞,因此,利用已建隧洞并使其在水库建成投入运行后无压、安全输水从而保证下游四个梯X电站正常发电,便成为.概述构皮滩水电站位于贵州省,是乌江上的一个重要梯X水电站,大坝为230 m高的双曲拱坝,其泄洪建筑物共有6个表孔、7个中孔、2个底孔和1条泄洪洞。其中泄洪洞布置在拱坝右岸,它具有孔口尺寸大、挡水及操作水头高、操作频繁等特点,是该电站重要泄水建筑物之一。泄洪洞洞身及工作闸室通过1∶50整体水力模型试验,经过多次设计X化,X终确定了其结构型式。泄洪洞工作闸室底坎高程550 m,孔口尺寸10 m×9 m(宽×高),设计及操作水头80m。控制闸门为弧形工作门,弧面半径18 m,采用双缸液压启闭机操作,启闭机容量2×3 000 kN。2泄洪洞弧形工作闸门止水特点与要求在高坝的深孔闸门选型中,对比了各类闸门的水力特性与X缺点。由于弧形闸门的水压力通过支铰中心,故启闭力小,操作灵便;闸门下出流接近自由流线,易于取得较X的闸门出流流态;弧形门没有门槽,不易发生孔道及闸门空化现象等X点。然而,弧形闸门的常规止水布置由于顶止水与侧止水不在同一曲面.概况糯扎渡水电站右岸泄洪隧洞布置在坝体右岸山体内,全长1 062 m,进出口平面转角60°,中间为工作闸门井段,设2孔工作闸门,闸室底板高程为692.357m。工作闸室共两孔,每孔各布置弧形工作闸门一扇。设计水头126 m,启闭设备为液压启闭机,共2台,启闭机容量为(启门力/闭门力)7 500 kN/3 000kN,启闭机工作行程12.2 m。闸门操作条件为动水启闭,允许小于72.6 m水头条件下局部开启或大于72.6 m水头条件下全开全关。2弧形工作闸门门体安装技术糯扎渡水电站右岸泄洪隧洞布置了2扇潜孔式弧形工作钢闸门。弧形工作闸门孔口尺寸(宽×高)5 m×8.5 m,单扇闸门重392 t,单件X大重量约65 t,大型起吊机械受到制约无法在这么狭小的空间完成吊装作业,采用闸室混凝土内预埋吊钩,并布置卷扬机及滑轮组进行整个门体的安装。2.1准备工作2.1.1清理进场道路,整理场地清理进场道路上的所有杂物,保证运输设备进场的畅通.吉林丰满水库泄洪洞建成于上个世纪80年代初,X初为战备泄水(放空)洞,其作用是当战备需要时放空水库,以保障下游城乡生命财产的安全。该洞进口设4.0×9.0-61 m平面定轮检修闸门两扇,出口设7.5×7.5-65.0 m弧形工作闸门一扇。1984年经论证将放空洞改为泄洪洞,1988年完成施工,主要改造项目是:①将原进口检修闸门改造为动水闭,静水启的事故闸门。为满足动水关闭的要求,闸门顶梁上方的平衡梁予以取消,增设了配重箱,箱内放置铸铁加重块,配重箱总重达121.0 t。②将原2×630 kN固定卷扬式启闭机改为2×1 000 kN固定卷扬式启闭机,以满足事故闸门持住力的要求。③由于启闭机容量增大,启闭平台的混凝土梁和板全部重做。1改造的必要性将原检修闸门改为事故闸门,经论证技术上是可行的,但由于检修闸门和事故闸门是两种完全不同的运行方式,所以改造后在一些细节上产生新的问题在所难免。经过20多年运行,发现工程存在如下主要问题概述泄洪洞是水利水电工程中一种比较常用的泄水建筑物,其布置方式一般有两种,一种是前有压、后无压的布置方式,一种是全有压的布置方式。溪洛渡、锦屏一X、小湾等大型水电站,泄洪落差X过200 m,泄量为4 000 m3/s左右,流速近50 m/s,为了分担坝身泄洪流量,同时减小闸门的工作水头,均在岸边采用了前有压、后无压的泄洪洞布置方式[1]。受工程造价、施工条件、工程进度、运行要求及布置等方面原因影响,部分中小型水电工程泄洪洞采用了全有压的布置方式,猴子岩2号泄洪洞、库什塔依水电站泄洪洞、冯家山右岸泄洪洞等均采用了全有压的布置方式。对于全有压泄洪洞而言,一般工作闸门布置在末端出口附近,因此运行期间必须保证洞身全程有压,且洞顶以上应有不小于2.0 m的压力水头[2],否则上游转弯段就容易出现低压或负压问题,特别是负压容易导致水流空化现象发生,对建筑物运行存在一定安全威胁。位于汉中的石门水库左岸泄洪放空洞就出现该问题。工程概况肯斯瓦特水利枢纽工程位于新疆玛纳斯河中游,枢纽东距乌鲁木齐市约192 km,距石河子市70km;设计总库容1.91亿m3,为大(2)型水利综合枢纽工程,其主要任务为防洪、灌溉、发电。水利枢纽由拦河坝、右岸溢洪道、右岸泄洪洞、发电引水系统及电站厂房等组成。2泄洪洞弧形工作闸门主要特性依据水工建筑物布置及工程运行要求,泄洪洞进口设置平板事故闸门及弧形工作闸门。弧形工作闸门孔口尺寸4 m×4.1 m,设计水头72.98 m,总水压力17 583.1 kN。采用直支臂圆柱铰弧形钢闸门,弧面半径8 m,支铰高度6 m。闸门水封采用橡塑复合水封,为防止闸门局部开启时门顶射流,门顶采用转铰式水封装置。3水封型式的选择3.1闸门运行条件分析根据工程施工组织安排,泄洪洞承担施工期导流作用,此时闸门需局部开启。另外水库运行期,泄洪洞工作闸门仅在汛期泄洪时完全开启,其余时段均处于挡水状态。由于闸门承受水头较高,一旦水封漏水,将会引起闸门震动新疆某水电站右岸导流兼泄洪洞为1条长263.6m的圆形隧洞,其中进口15m为直径12m变5.9m,出口15m为直径5.9m变11m,剩余233.6m内径均为5.9m,隧道中部有两个转弯段,弯段长度为18.346、11.563m,混凝土体积为5060m3,混凝土衬砌厚度为70和60cm两种衬砌厚度,衬砌后的洞径为5.5m。隧洞衬砌采用底拱和边顶拱二次衬砌的方法施工,先衬砌底部110°范围的底拱部分,再衬砌边顶拱。按照分块长度不大于1.5倍的原则进行分块,导流洞直线为203.091m,因此直线段分为23块,弯段分为4块,渐变段为2块,总共分为29块。底部采用翻模、边顶拱采用钢模台车施工。导流兼泄洪洞衬砌混凝土施工初期陆续出现了一些裂缝,裂缝主要是顺水流向分布,极少数环向裂缝与水平缝交汇。一部分裂缝有渗水且有钙质析出,其余的有湿痕。裂缝宽度在0.1～0.3mm之间。1裂缝成因分析出现裂缝后,通过数据收集、分析和大量的试验及观测认为裂缝.工程概况新疆沙湾流域溢流坝具有灌溉、发电、供水等综合应用价值,是大型综合利用的水利水电工程,而且其中的电站主要承担调峰、调相、调频任务。新疆沙湾流域溢流坝包括了灌溉、发电工程以及枢纽三大部分,该坝的水电站装机容量为24万k W,引水灌溉6.63万hm2,而且多年的平均发电量为5.04亿k W·h。该水利水电工程水库正常蓄水位为140.00 m,其中死水位为116.00 m。该水利水电工程属于多年调节水库,总库容为17.10亿m3,另外,新疆沙湾流域溢流坝河床为碾压混凝土重力坝,拦河坝全长为5 842 m,其中X大坝高为57 m,其坝长为719 m,并且两岸衔接土坝,土坝的长度为5 123 m。该水利水电工程的溢洪道采取开敞式溢洪坝,共计装设了16扇露顶式弧形钢闸门,其堰顶高程为126.00 m,设置了16个孔口(孔口净宽为16.00m),并且采用液压启闭机负责启闭。2溢流坝的弧形工作闸门泄洪水流流态分析溢流坝的弧形工作闸门泄洪电站概述沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7 km处,为二等大(2)型工程,水库正常蓄水位365 m,相应库容7.70亿m3,总库容9.10亿m3,其中,防洪库容2.04亿m3,调节库容2.87亿m3,属日调节水库;电站装机1 120 MW,多年平均发电量45.52亿k W·h;溢流坝表孔弧形工作闸门于2013年4月投运,共7孔,挡水门高(设计水位)为24 m,孔口净宽为15 m,总水压力为44 455 k N,弧门半径为27 m,操作条件为动水启闭,局部开启,启闭机形式为表孔双缸弧门液压启闭机。2016年11月起,对1—7号溢流坝表孔弧形工作闸门进行了预试工作,检查发现闸门存在不同程度的表面锈蚀,如不及时处理,将会产生极大安全隐患。未处理前闸门锈蚀情况见图1。图1闸门未处理前锈蚀情况图2闸门锈蚀产生原因分析根据DL/T835-2003《水工钢闸门和启闭机安全监测技术规程》中规定,腐蚀评定标准根据腐蚀部位及分布,蚀坑的深度辽河工程局承担了绰勒水利枢纽工程金属结构产品的制造任务。由于工期紧,任务重,能否对标书进行完全承诺,将直接影响中标与否。若按以往的制造方法将无法保质、按期完成,故进行了弧形钢闸门制造技术的改造。主表有:改反弧制造为正弧制造,改普通手工电弧焊为埋弧自动焊与CO2保护焊。新方法不但确保了按期完成制造任务,而且还提高了辽河工程局金属结构产品的制造能力,增强了竞争力。1制造工艺改进的主要过程①向水利部金属结构检测中心权威专家咨询。②参考咨询数据,自行设计组装平台及焊接平台。③产品中标后,立即按闸门设计参数进行了平台的施工及焊接工艺参数的确定。2大型弧形闸门制造工艺的改进与实施2.1大型弧形闸门制造工艺改进方向2.1.1下料方法的改进原制造工艺为手工划线半自动单头切割机下料,改进后的工艺为人工划线,多头半自动切割机下料。多头切割机可以同时进行10条下料线的切割,X小切割宽度160 mm,X大宽度2 000 mm,切割长度可以根据需要确定引言永庆反调节水库位于丰满大坝下游10.3 km处,它是丰满水电站反调节水库,同时满足下游工业及城市生活用水要求的日调节水库。工程所处位置环境X低温度为-35℃,结冰期约150 d。金属结构设备设有8扇弧形工作闸门,启闭机为2×800 kN液压启闭机,每套液压启闭机设一个泵站,共8个泵站。表孔弧形闸门在冬季应具备启、闭闸门调节流量条件,以保证向下游连续均匀的供水,保证工业及城市用水,每日需运行一到两次。由于地处东北寒冷地区,须解决露顶式闸门的冬季操作问题,这个难题处理的好坏,是工程能否成功投入运行的关键。影响闸门冬季正常操作的主要原因是冰冻问题。冬季丰满水库下泄的水,温度相对较高,并且与丰满水库相距不远,永庆库区冬季基本不结冰,对闸门正常操作不存在影响[1]。冰冻问题主要是由于闸门水封与埋件座板局部不可避免的间隙,造成渗水在闸门水封下游侧结冰,使水封与埋件之间冻连在一起,由此增大启闭设备的负荷,闸门启闭时冰冻力会对橡皮水封产生概述洪家渡水电站溢洪道弧形门为表孔型式,共两孔。它的主要参数和特性如下:设计水头为19.00m,总水压力22743.60kN,孔口净宽10.00m,闸门净高19.00m,底坎高程1122.00m,支铰高程1134.00m。弧面半径20m,闸门重量为220t。启闭形式为双缸双作用液压启闭机启闭,吊点距9.18m。门叶共分6节,采用横向分段方式;水封装在门叶上,底、侧普通止水水封密封,侧水封靠上游水挤压水封来密封。该闸门大构件重量主要有:门叶(六)重18.51t、门叶(五)重20.43t、门叶(四)重13.24t、门叶(三)重12.92t、门叶(二)重10.37t、油缸重18t、下支臂重13.14t、中支臂重14.43t、支铰重约18t(活动支铰重10.04t、固定支铰5.68t)。其余构件为几百公斤到9t左右不等。所有大件均采用平板拖车运输至1101.5平台吊装。2准备工作自制2×200kNX单向桥式起重机1台。行车行走由2台概况糯扎渡水电站右岸泄洪隧洞布置在坝体右岸山体内,全长1 062 m,进出口平面转角60°,中间为工作闸门井段,设2孔工作闸门,闸室底板高程为692.357m。工作闸室共两孔,每孔各布置弧形工作闸门一扇。设计水头126 m,启闭设备为液压启闭机,共2台,启闭机容量为(启门力/闭门力)7 500 kN/3 000kN,启闭机工作行程12.2 m。闸门操作条件为动水启闭,允许小于72.6 m水头条件下局部开启或大于72.6 m水头条件下全开全关。2弧形工作闸门门体安装技术糯扎渡水电站右岸泄洪隧洞布置了2扇潜孔式弧形工作钢闸门。弧形工作闸门孔口尺寸(宽×高)5 m×8.5 m,单扇闸门重392 t,单件X大重量约65 t,大型起吊机械受到制约无法在这么狭小的空间完成吊装作业,采用闸室混凝土内预埋吊钩,并布置卷扬机及滑轮组进行整个门体的安装。2.1准备工作2.1.1清理进场道路,整理场地清理进场道路上的所有杂物,保证运输设备进场的畅通吉林丰满水库泄洪洞建成于上个世纪80年代初,X初为战备泄水(放空)洞,其作用是当战备需要时放空水库,以保障下游城乡生命财产的安全。该洞进口设4.0×9.0-61 m平面定轮检修闸门两扇,出口设7.5×7.5-65.0 m弧形工作闸门一扇。1984年经论证将放空洞改为泄洪洞,1988年完成施工,主要改造项目是:①将原进口检修闸门改造为动水闭,静水启的事故闸门。为满足动水关闭的要求,闸门顶梁上方的平衡梁予以取消,增设了配重箱,箱内放置铸铁加重块,配重箱总重达121.0 t。②将原2×630 kN固定卷扬式启闭机改为2×1 000 kN固定卷扬式启闭机,以满足事故闸门持住力的要求。③由于启闭机容量增大,启闭平台的混凝土梁和板全部重做。1改造的必要性将原检修闸门改为事故闸门,经论证技术上是可行的,但由于检修闸门和事故闸门是两种完全不同的运行方式,所以改造后在一些细节上产生新的问题在所难免。经过20多年运行,发现工程存在如下主要问题概述泄洪洞是水利水电工程中一种比较常用的泄水建筑物,其布置方式一般有两种,一种是前有压、后无压的布置方式,一种是全有压的布置方式。溪洛渡、锦屏一X、小湾等大型水电站,泄洪落差X过200 m,泄量为4 000 m3/s左右,流速近50 m/s,为了分担坝身泄洪流量,同时减小闸门的工作水头,均在岸边采用了前有压、后无压的泄洪洞布置方式[1]。受工程造价、施工条件、工程进度、运行要求及布置等方面原因影响,部分中小型水电工程泄洪洞采用了全有压的布置方式,猴子岩2号泄洪洞、库什塔依水电站泄洪洞、冯家山右岸泄洪洞等均采用了全有压的布置方式。对于全有压泄洪洞而言,一般工作闸门布置在末端出口附近,因此运行期间必须保证洞身全程有压,且洞顶以上应有不小于2.0 m的压力水头[2],否则上游转弯段就容易出现低压或负压问题,特别是负压容易导致水流空化现象发生,对建筑物运行存在一定安全威胁。位于汉中的石门水库左岸泄洪放空洞就出现该问题。新疆某水电站右岸导流兼泄洪洞为1条长263.6m的圆形隧洞,其中进口15m为直径12m变5.9m,出口15m为直径5.9m变11m,剩余233.6m内径均为5.9m,隧道中部有两个转弯段,弯段长度为18.346、11.563m,混凝土体积为5060m3,混凝土衬砌厚度为70和60cm两种衬砌厚度,衬砌后的洞径为5.5m。隧洞衬砌采用底拱和边顶拱二次衬砌的方法施工,先衬砌底部110°范围的底拱部分,再衬砌边顶拱。按照分块长度不大于1.5倍的原则进行分块,导流洞直线为203.091m,因此直线段分为23块,弯段分为4块,渐变段为2块,总共分为29块。底部采用翻模、边顶拱采用钢模台车施工。导流兼泄洪洞衬砌混凝土施工初期陆续出现了一些裂缝,裂缝主要是顺水流向分布,极少数环向裂缝与水平缝交汇。一部分裂缝有渗水且有钙质析出,其余的有湿痕。裂缝宽度在0.1～0.3mm之间。1裂缝成因分析出现裂缝后,通过数据收集、分析和大量的试验及观测认为裂缝.概况 打虎石水库位于内蒙赤峰市宁城县境内,它是西辽河上游一座多年调节的具有灌概、防洪、发电、养鱼综合效益的大型水库。总库容约1.2亿立方米,大坝高42.1米,为肥粘土心墙砂壳辗压土坝,担负泄洪任务的是两条洞径均为6.5米的压力隧洞一一正常泄洪洞和非常泄洪洞,在正常洞尾部辟一叉管做为发电支洞,下接电站厂房,装机容量1500千瓦。该库自1982年1月经内蒙水利厅组织验收投产后已发挥了很大作用,控制了黑里河的洪水,截止1986年底共向下游输送灌溉用水17,530万立方米,发电576万度,投放鱼苗706万尾,捕鱼6.7万斤。因水库刚投人运行,又连逢枯水年,效益尚不十分显著。今后,随着水库管理的加强,库水的增多,水库的经济效益必将大大提高。 三、补强方案的比较 X初,是按厅的要求做设计,并已进行了大部分工作。此时有同志提出,洞壁喷浆之后势必增加糙率,对泄洪将产生不利影响,此方案的可行性在很大程度上应决定于调洪结果。因此,又重新研究了方鲁布革水电站左岸泄洪洞由有压段及明流段两部分组成,洞长761m。进水口为两孔,每孔分设检修门及事故门,J七断面尺寸分别为5丫1 5.5m及4.5义12m。进口的上唇椭圆曲线方程为xZ/‘9.5“十y“/’a .091艺二l,其底部高程为lo80.00m.进口与洞身用方圆渐变段连接。洞径为11.5m,底坡i二0.013,桩号。十巧9.03至。、一249.79为转弯段,曲率半径为som,中心角为65“。有压洞与工作门宝连接段为圆方渐变段,弧形门孔.1断面为8.5又gm,弧门后为明流段,明流段!!{;尾奇段(、“=300y)、余,}井段(1:2.372)、反弧段及泄洪导流结合段等部分组成。明流段断面为城门洞形,丫l桃号0+510.07处,底宽甘18.5m突扩为一2.om,与结合段4谁1接。I司协!.,J氏板至拱J页高l勿;!rll.0nl突扩为12.飞m。工程概况梨园水电站位于迪庆州香格里拉县(左岸)与丽江地区玉龙县(右岸)交界河段,是金沙江中游河段规划的X三个梯X,上游与两家人水电站相衔接,下游为阿海水电站。梨园水电站坝址距丽江市、昆明市、攀枝花市公路里程分别为180 km(经鸣音)、737km和485 km(经宁蒗)。梨园水电站溢洪道布置在大坝右岸,闸室紧靠右岸坝头布置,出口采用底流消能。引渠底板高程1 584.00 m,左侧设半重力式混凝土导水墙,顶部高程1 624.00 m。闸室紧靠右坝头布置,内设4孔15m×20 m溢流表孔,其中闸门及启闭机安装主要有弧形工作闸门5扇,门槽埋件8套,门库埋件1套,2×630 k N单项门机及液压抓梁1台(套),2×4 500k N液压启闭机4台(套)。2施工方法及技术措施2.1溢洪道弧形工作闸门门槽安装溢洪道弧形工作闸门为露顶式,斜支臂圆柱铰支座,门槽埋件共4套,每套重约39.6 t。工作弧形闸门门槽埋件包括一、二期埋件的安装,官瘾水电站已价一九五五年底提前菠电。官瘾工程从一九五四年七月朋工,到一九五五年十二月X一台机姐硬电,只有十八个月;勘测投针的峙阴也是同样短促的。官聪水电站建投之所以能够高速度的巡行,是和苏联尊家溯熟情热私的帮助分不阴的。 官瘾水沛工程(栩河擂、汉洪隧洞、温洪道)大部分是在一九五四年内先俊竣工的。随着国民握济的硬展,苹北地佩工类鱼荷和照明鱼荷日X上涨。在这种情况下,修建官鹿水电站,不谕就工程本身条件和地匹的急迫用电来改,是握济合理的。苏联枣家早在一九五三年初就肯定地幸剐拜了这一默,使我侧有了明攘的韶撒。 当我脚按照圃家修建官瘾水电站的决定,业洲始巡行投针峙,山鹅我哟对河流粽合利用简题,缺乏全面的君征的观段,过多地为当畴已建成和正在修建的一些水工建染物局限了我甲〕的投歌思想,只想在已有的栩河场旁边,抢建一个水电站。而对龄整个河流的洲菠,和这个水电站以及这条河流上的共他水电站建成俊,在整个电力系就巾应担负的任务,以及其他各团民涯济部阴项目背景该工程混凝土骨料取自当地料源,用其配制的混凝土抗压强度和抗冲耐磨性能很难达到设计要求。由于巴基斯坦国内不生产硅粉,若采用掺加进口硅粉的方式来提高混凝土性能,将大幅增加工程造价。因此,设计综合考虑工程所在流域水文特点、地质情况和经济性等因素,X终选择抗压强度远大于设计强度且抗冲耐磨性能极佳的花岗岩作为溢洪道和消力池底板表面抗冲耐磨材料。2技术原理该水电站工程溢洪道、消力池为局部变更项目。花岗岩单块质量约280kg(少量非标准块约450kg),与常规铺砌工艺不同,花岗岩不能直接附着于其基础层材料上。高速过流面共分为三层不同结构,自下而上分别为结构混凝土、高强度混凝土和花岗岩。为保证三层结构的整体性,高速过流面结构混凝土完成之后,先安装花岗岩,再灌注高强度混凝土。花岗岩安装时,采用型钢支撑架将标准花岗岩块悬空安装到设计位置。花岗岩支撑架采用角钢、扁钢以及弃料螺纹钢在仓位中焊接制作。钢支撑架制作完成之后,人工配合小型轮胎吊将花工程概况梨园水电站位于云南省迪庆州香格里拉县(左岸)与丽江地区玉龙县(右岸)交界河段,是金沙江中游河段规划的X三个梯X,上游与两家人水电站相衔接,下游为阿海水电站。电站坝址距丽江市、昆明市、攀枝花市公路里程分别为204 km(经鸣音)、737 km和485 km(经宁蒗)。梨园水电站工程属大(1)型Ⅰ等工程,主要永久性水工建筑物为一X建筑物。工程以发电为主,兼顾防洪、旅游等综合利用的水利水电枢纽工程。枢纽建筑物主要由面板堆石坝、右岸溢流道及消力池、左岸引水发电系统及岸边主副厂房、左岸泄洪冲沙洞等组成。水库库容为7.27亿m3,电站装机容量2 400 MW(4×600 MW)。梨园水电站导流洞工程包括1#、2#导流洞,断面形式为方圆形,Ⅲ类围岩洞段开挖断面16.4 m×19.3 m,Ⅴ类围岩洞段开挖断面18.4 m×21.2 m,渐变段开挖X大断面26.9 m×23.2 m,堵头段开挖X大断面21.4 m×24.2 m;地质比较工程概况里石门水库位于天台县西部龙溪乡里石门村上游1 km处的始丰溪上,距县城41 km,是1座以灌溉、防洪为主,结合发电、养殖等综合利用的大(2)型水库。水库集雨面积296 km2,总库容1·793亿m3(原PMF为1·99亿m3),正常库容1·22亿m3,设计灌溉面积1·2万hm2,防洪面积4 333 hm2,保护沿溪两岸农田、村镇和城关镇15万人口以及104国道的防洪安全。水库枢纽由拦河坝、坝顶溢洪道、坝内泄洪洞、发电引水隧洞和发电站等组成。拦河坝为混凝土双曲拱坝,坝顶高程186·3 m,X大坝高74·3 m,坝顶中心线展长278·4m,坝顶宽4·0 m,坝底X大宽度15·5 m。溢流坝位于河床段,溢流段长91·3 m,堰顶高程176·0 m,由8扇10 m×5·1m露顶孤形钢闸门,分别用8台2×75 kN固定卷扬式启闭机启闭;坝内泄洪洞为3×3 m方圆形断面,进口底高程140·25 m,并设1扇潜孔式平面检修闸门工程概况里石门水库位于浙江省天台县境内始丰溪上游,距里石门村1km峡谷中,坝址以上流域面积296km2。水库以防洪、灌溉为主,结合发电。坝前正常高水位176.00m,保坝洪水水位186.30m,相应库容1.99亿m3。工程主要建筑物有拦河坝、引水隧洞及发电厂房等。水库灌溉面积1.2万ha,电站装机3×2000kW,扩容后现为3×2750kW。拦河坝为混凝土双曲拱坝,X大坝高74.3m、坝顶高程186.3mX大底宽15.5m、坝顶宽度4.0m、厚高比0.208、坝顶弧长265.5m、坝顶弦长208.5m、弦高比2.81圆弧半径33.0～110.0m、中心角为70°～134°。泄洪方式采用坝顶泄流,堰顶高程176.00m,溢流段全长91.3m,分8孔,每孔由1扇5.1m(高)×10m(宽)弧形钢闸门控制,X大泄量5944m3/s。2漏水状况2.1漏水现状里石门拱坝共分23个坝段,2001年1月大坝观测时发现右坝肩20#～21#坝段工程概况里石门水库是一座以灌溉、防洪为主,结合发电、养殖等综合利用的大(2)型水库。坝址以上集水面积296km2,水库总库容1.793亿m3(原PMF为1.99亿m3),正常蓄水位库容1.218亿m3,电站装机3×2.75MW,设计灌溉面积18万亩,防洪保护面积6.5万亩,保护大坝下游沿溪两岸农田、村镇和城关镇15万人口以及104国道的防洪安全。水库枢纽工程由拦河坝、坝下消能防冲设施、引水发电隧洞和电站组成。拦河坝为混凝土双曲拱坝,坝顶高程186.3m,X大坝高74.30m。表孔溢洪道位于河床段,共8孔,单孔净宽10m,堰顶高程176.00m,每孔设1扇弧形钢闸门;坝身泄洪孔为3m×3m方圆形断面,底高程140.25m,进口设1扇潜孔式平面检修闸门,出口设1扇潜孔式弧形工作闸门。引水发电隧洞由进水口、平洞、调压室、斜洞和岔支管等组成,进口底高程140m,隧洞长2341m,调压室为简单式,斜洞后分4条岔支管,其中3条与电站3台机.弧形闸门因其没有门槽、启闭力小和操作运行方便等特点,被广泛地应用于水利工程中。随着高坝建设的发展,弧形闸门的工作水头不断提高,闸门的尺寸也日趋加大。当闸门关闭挡水时,闸门的设计一般都满足静力要求,然而闸门在局部开启状态下运行中在动水作用下发生强烈振动时有发生。振动给人们带来噪音和不安全感,甚至引起闸门动力失稳,带来严重的损失。水工闸门的安全运行和正常工作对整个水利枢纽是至关重要的,因而开展对水工弧形闸门的结构和动力特性研究具有很大的实际意义。本文结合新疆开都河察汗乌苏水电站工程这一实际工程,对其弧形闸门的动力特性以及其X化进行了试验研究和数值计算。主要的研究内容如下:(1)根据水弹性模型模拟原理要求,制作弧形闸门水弹性模型,对流激振动试验结果进行分析。(2)应用ANSYS有限元软件,建立了该弧形闸门三维有限元数值模型,并对其进行了动力分析,给出了弧形闸门的自振频率,并且进一步分析了流固耦合效应对自振特性的影响,同时运用试验获得的?水流诱发闸门振动在工程中屡见不鲜,在某些条件下,闸门会出现剧烈的振动,影响工程安全运行或结构破坏,是一个重要的研究课题,并已开展了广泛的研究。本文研究结构动力学的X二类反问题的分析方法(以下简称反分析方法),在实际工程的原型或模型动力实验中,水流动力荷载未知,而且实测动力响应的测点总是有限的,特别是在原型观测中有时很少,难以全面反映水工结构的振动响应特征,因此要对水工结构的流激振动进行正确评估,有必要通过实测有限点的响应特征,回归出整个动位移场和动应力场,以便得到X大动力响应值。1流激振动响应的反分析方法模态叠加法是建立在模态的正交性及展开定理基础上的一种求解动力响应的近似方法[1,2]。理论上,对于一个N自由度的系统,可以通过方程解耦,确定模态坐标响应,然后通过坐标变换得到物理坐标响应。随着我国水利水电事业的蓬勃发展,水利枢纽工程的规模越来越大,重要性越来越突出,水工建筑物的安全问题越来越备受关注。水工闸门的安全运行和正常工作对整个水利枢纽是至关重要的。闸门在启闭过程中或者局部开启时,都可能发生振动,振动的原因和种类也是多种多样的。一般泄水建筑物的工作闸门都采用弧形闸门,因其启门力小,没有门槽,过流流态好,操作运行方便等X点而受到广泛应用,因而开展对水工弧形闸门的动力特性研究具有很大的实际意义。本文结合嘉陵江新政航电枢纽工程这一实际工程,对其泄洪弧形闸门的动力特性以及其X化进行了试验研究和数值计算。主要的研究内容如下:(1)根据水弹性模型模拟原理和试验要求,制作弧形闸门水弹性模型,并且对闸门的荷载特性,流激振动试验结果进行分析。(2)应用ANSYS有限元软件,建立了该泄洪弧形闸门三维有限元数值模型,并对其进行了动力分析,给出了弧形闸门的自振频率,并且进一步分析了流固耦合效应对自振特性的影响,同时运用试验获得的水水工弧形闸门因其启门力小,没有门槽,操作运行方便等X点而在国内外得到广泛应用,我国已建约8.3万座水库,其中大中型水库2700多座,配有大量的泄水建筑物和控制闸门。从总体上看,我国已建工程的绝大多数弧形闸门的运行状况良好,但尚有部分闸门出现各种各样的问题。突出表现为止水体型不良和物理性能达不到标准及闸门结构在动水作用下的流激振动问题,有的闸门因在特殊水动力荷载作用下产生强烈振动,乃至因支臂动力失稳而破坏[1]。从X电力公司X二轮定检资料[2]来看,也证明了这一点。根据国内外大量工程的运行经验,能否确保弧形工作门的运行安全,在某种程度上涉及到大坝乃至整个水利枢纽的运行安全问题。因而开展对水工弧形闸门的动力安全技术研究,特别是流激振动问题的研究成为水利工程界共同关心的问题。1 水工弧形闸门流激振动[1]运行过程中弧形闸门在动水荷载作用下产生振动。一般情况下,泄水道边界层紊动和水流内部随机脉动作用力激励产生的闸门振动不致造成危害。在运行过程中 ,弧形闸门在动水荷载作用下产生振动 ,如果是淹没出流 ,在某些情况下流体和闸门相互作用 ,还会产生危害性的流激振动。这种流激振动的脉动压力主频接近闸门的基频 ,并包括若干主频的倍频成分。脉动压力是个随机过程 ,具有明显的不确定性 ,常用概率和统计的方法来描述过程的数量特征 ,工程上常用功率谱密度来描述 ,功率谱密度函数是一种频域描述。时域描述是相对于频域描述而言的 ,在工程分析中也是需要的。如时域方法可以对闸门进行较X的非线性分析 ,可以直接得出结构的响应量值 ,可以比频域法获得更多的有关可能发生疲劳问题的信息 ,通过时域的分析可以获得幅值域和频域的信息。此外 ,模拟时域脉动压力曲线也是对闸门进行振动控制的前提。研究时域模拟一直是随机过程模拟的重要内容。时域模拟就是通过已知的频域信息重现时程样本。1 模拟方法概述已有研究表明 ,在许多情况下脉动压力都近似服从高斯分布。在恒定流动条件下 ,一般可将脉动压力视为平稳高.前言闸门是水工建筑物中的轻型结构,保证它的正常运行对整个水利枢纽是非常重要的。弧形闸门一般用作工作闸门,有的长期在局部开启条件下运行,有的虽只是启闭过程中的局部开启,但都有可能因脉动水荷载作用而发生显著振动。从运行经验看,引起弧形闸门有害变形和有害振动的原因有:1.闸门底缘不良,如美国Arkansas运河上的闸门[1];2.闸门被尾水淹没,如 Barkley 坝弧形闸门[2];3.闸门支臂刚度不够引起的失稳与自激振动,如日本一坝弧形门的失稳[3],中国的三义寨弧门[4]的自激振动等;4.大开度时胸墙底部的冲击性射流,如中国鹤地水库溢洪道弧形门等[5];5.支铰摩阻与振动,如中国甘溪水电站溢流坝弧形闸门[6];6.止水断裂引起的缝隙射流激振,如中国密云水库X二溢洪道弧形闸门[7]。Naudascher曾把流激振动的激励机制分成三类:外部激励(EIE),不稳定激励(IIE)和运动激励(MIE)[8,9]。就实质而言,流激振动只有引言永庆反调节水库位于丰满大坝下游10.3 km处,它是丰满水电站反调节水库,同时满足下游工业及城市生活用水要求的日调节水库。工程所处位置环境X低温度为-35℃,结冰期约150 d。金属结构设备设有8扇弧形工作闸门,启闭机为2×800 kN液压启闭机,每套液压启闭机设一个泵站,共8个泵站。表孔弧形闸门在冬季应具备启、闭闸门调节流量条件,以保证向下游连续均匀的供水,保证工业及城市用水,每日需运行一到两次。由于地处东北寒冷地区,须解决露顶式闸门的冬季操作问题,这个难题处理的好坏,是工程能否成功投入运行的关键。影响闸门冬季正常操作的主要原因是冰冻问题。冬季丰满水库下泄的水,温度相对较高,并且与丰满水库相距不远,永庆库区冬季基本不结冰,对闸门正常操作不存在影响[1]。冰冻问题主要是由于闸门水封与埋件座板局部不可避免的间隙,造成渗水在闸门水封下游侧结冰,使水封与埋件之间冻连在一起,由此增大启闭设备的负荷,闸门启闭时冰冻力会对橡皮水封产生工程概况新疆沙湾流域溢流坝具有灌溉、发电、供水等综合应用价值,是大型综合利用的水利水电工程,而且其中的电站主要承担调峰、调相、调频任务。新疆沙湾流域溢流坝包括了灌溉、发电工程以及枢纽三大部分,该坝的水电站装机容量为24万k W,引水灌溉6.63万hm2,而且多年的平均发电量为5.04亿k W·h。该水利水电工程水库正常蓄水位为140.00 m,其中死水位为116.00 m。该水利水电工程属于多年调节水库,总库容为17.10亿m3,另外,新疆沙湾流域溢流坝河床为碾压混凝土重力坝,拦河坝全长为5 842 m,其中X大坝高为57 m,其坝长为719 m,并且两岸衔接土坝,土坝的长度为5 123 m。该水利水电工程的溢洪道采取开敞式溢洪坝,共计装设了16扇露顶式弧形钢闸门,其堰顶高程为126.00 m,设置了16个孔口(孔口净宽为16.00m),并且采用液压启闭机负责启闭。2溢流坝的弧形工作闸门泄洪水流流态分析溢流坝的弧形工作闸门泄洪.电站概述沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7 km处,为二等大(2)型工程,水库正常蓄水位365 m,相应库容7.70亿m3,总库容9.10亿m3,其中,防洪库容2.04亿m3,调节库容2.87亿m3,属日调节水库;电站装机1 120 MW,多年平均发电量45.52亿k W·h;溢流坝表孔弧形工作闸门于2013年4月投运,共7孔,挡水门高(设计水位)为24 m,孔口净宽为15 m,总水压力为44 455 k N,弧门半径为27 m,操作条件为动水启闭,局部开启,启闭机形式为表孔双缸弧门液压启闭机。2016年11月起,对1—7号溢流坝表孔弧形工作闸门进行了预试工作,检查发现闸门存在不同程度的表面锈蚀,如不及时处理,将会产生极大安全隐患。未处理前闸门锈蚀情况见图1。图1闸门未处理前锈蚀情况图2闸门锈蚀产生原因分析根据DL/T835-2003《水工钢闸门和启闭机安全监测技术规程》中规定,腐蚀评定标准根据腐蚀部位及分布,蚀坑的深度、大辽河工程局承担了绰勒水利枢纽工程金属结构产品的制造任务。由于工期紧,任务重,能否对标书进行完全承诺,将直接影响中标与否。若按以往的制造方法将无法保质、按期完成,故进行了弧形钢闸门制造技术的改造。主表有:改反弧制造为正弧制造,改普通手工电弧焊为埋弧自动焊与CO2保护焊。新方法不但确保了按期完成制造任务,而且还提高了辽河工程局金属结构产品的制造能力,增强了竞争力。1制造工艺改进的主要过程①向水利部金属结构检测中心权威专家咨询。②参考咨询数据,自行设计组装平台及焊接平台。③产品中标后,立即按闸门设计参数进行了平台的施工及焊接工艺参数的确定。2大型弧形闸门制造工艺的改进与实施2.1大型弧形闸门制造工艺改进方向2.1.1下料方法的改进原制造工艺为手工划线半自动单头切割机下料,改进后的工艺为人工划线,多头半自动切割机下料。多头切割机可以同时进行10条下料线的切割,X小切割宽度160 mm,X大宽度2 000 mm,切割长度可以根据需要确定永庆反调节水库位于丰满大坝下游10.3 km处,它是丰满水电站反调节水库,同时满足下游工业及城市生活用水要求的日调节水库。工程所处位置环境X低温度为-35℃,结冰期约150 d。金属结构设备设有8扇弧形工作闸门,启闭机为2×800 kN液压启闭机,每套液压启闭机设一个泵站,共8个泵站。表孔弧形闸门在冬季应具备启、闭闸门调节流量条件,以保证向下游连续均匀的供水,保证工业及城市用水,每日需运行一到两次。由于地处东北寒冷地区,须解决露顶式闸门的冬季操作问题,这个难题处理的好坏,是工程能否成功投入运行的关键。影响闸门冬季正常操作的主要原因是冰冻问题。冬季丰满水库下泄的水,温度相对较高,并且与丰满水库相距不远,永庆库区冬季基本不结冰,对闸门正常操作不存在影响[1]。冰冻问题主要是由于闸门水封与埋件座板局部不可避免的间隙,造成渗水在闸门水封下游侧结冰,使水封与埋件之间冻连在一起,由此增大启闭设备的负荷,闸门启闭时冰冻力会对橡皮水封产生工程概况新疆沙湾流域溢流坝具有灌溉、发电、供水等综合应用价值,是大型综合利用的水利水电工程,而且其中的电站主要承担调峰、调相、调频任务。新疆沙湾流域溢流坝包括了灌溉、发电工程以及枢纽三大部分,该坝的水电站装机容量为24万k W,引水灌溉6.63万hm2,而且多年的平均发电量为5.04亿k W·h。该水利水电工程水库正常蓄水位为140.00 m,其中死水位为116.00 m。该水利水电工程属于多年调节水库,总库容为17.10亿m3,另外,新疆沙湾流域溢流坝河床为碾压混凝土重力坝,拦河坝全长为5 842 m,其中X大坝高为57 m,其坝长为719 m,并且两岸衔接土坝,土坝的长度为5 123 m。该水利水电工程的溢洪道采取开敞式溢洪坝,共计装设了16扇露顶式弧形钢闸门,其堰顶高程为126.00 m,设置了16个孔口(孔口净宽为16.00m),并且采用液压启闭机负责启闭。2溢流坝的弧形工作闸门泄洪水流流态分析溢流坝的弧形工作闸门泄洪电站概述沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7 km处,为二等大(2)型工程,水库正常蓄水位365 m,相应库容7.70亿m3,总库容9.10亿m3,其中,防洪库容2.04亿m3,调节库容2.87亿m3,属日调节水库;电站装机1 120 MW,多年平均发电量45.52亿k W·h;溢流坝表孔弧形工作闸门于2013年4月投运,共7孔,挡水门高(设计水位)为24 m,孔口净宽为15 m,总水压力为44 455 k N,弧门半径为27 m,操作条件为动水启闭,局部开启,启闭机形式为表孔双缸弧门液压启闭机。2016年11月起,对1—7号溢流坝表孔弧形工作闸门进行了预试工作,检查发现闸门存在不同程度的表面锈蚀,如不及时处理,将会产生极大安全隐患。未处理前闸门锈蚀情况见图1。图1闸门未处理前锈蚀情况图2闸门锈蚀产生原因分析根据DL/T835-2003《水工钢闸门和启闭机安全监测技术规程》中规定,腐蚀评定标准根据腐蚀部位及分布,蚀坑的深度、辽河工程局承担了绰勒水利枢纽工程金属结构产品的制造任务。由于工期紧,任务重,能否对标书进行完全承诺,将直接影响中标与否。若按以往的制造方法将无法保质、按期完成,故进行了弧形钢闸门制造技术的改造。主表有:改反弧制造为正弧制造,改普通手工电弧焊为埋弧自动焊与CO2保护焊。新方法不但确保了按期完成制造任务,而且还提高了辽河工程局金属结构产品的制造能力,增强了竞争力。1制造工艺改进的主要过程①向水利部金属结构检测中心权威专家咨询。②参考咨询数据,自行设计组装平台及焊接平台。③产品中标后,立即按闸门设计参数进行了平台的施工及焊接工艺参数的确定。2大型弧形闸门制造工艺的改进与实施2.1大型弧形闸门制造工艺改进方向2.1.1下料方法的改进原制造工艺为手工划线半自动单头切割机下料,改进后的工艺为人工划线,多头半自动切割机下料。多头切割机可以同时进行10条下料线的切割,X小切割宽度160 mm,X大宽度2 000 mm,切割长度可以根据需要确定工程概况新疆沙湾流域溢流坝具有灌溉、发电、供水等综合应用价值,是大型综合利用的水利水电工程,而且其中的电站主要承担调峰、调相、调频任务。新疆沙湾流域溢流坝包括了灌溉、发电工程以及枢纽三大部分,该坝的水电站装机容量为24万k W,引水灌溉6.63万hm2,而且多年的平均发电量为5.04亿k W·h。该水利水电工程水库正常蓄水位为140.00 m,其中死水位为116.00 m。该水利水电工程属于多年调节水库,总库容为17.10亿m3,另外,新疆沙湾流域溢流坝河床为碾压混凝土重力坝,拦河坝全长为5 842 m,其中X大坝高为57 m,其坝长为719 m,并且两岸衔接土坝,土坝的长度为5 123 m。该水利水电工程的溢洪道采取开敞式溢洪坝,共计装设了16扇露顶式弧形钢闸门,其堰顶高程为126.00 m,设置了16个孔口(孔口净宽为16.00m),并且采用液压启闭机负责启闭。2溢流坝的弧形工作闸门泄洪水流流态分析溢流坝的弧形工作闸门泄洪.电站概述沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7 km处,为二等大(2)型工程,水库正常蓄水位365 m,相应库容7.70亿m3,总库容9.10亿m3,其中,防洪库容2.04亿m3,调节库容2.87亿m3,属日调节水库;电站装机1 120 MW,多年平均发电量45.52亿k W·h;溢流坝表孔弧形工作闸门于2013年4月投运,共7孔,挡水门高(设计水位)为24 m,孔口净宽为15 m,总水压力为44 455 k N,弧门半径为27 m,操作条件为动水启闭,局部开启,启闭机形式为表孔双缸弧门液压启闭机。2016年11月起,对1—7号溢流坝表孔弧形工作闸门进行了预试工作,检查发现闸门存在不同程度的表面锈蚀,如不及时处理,将会产生极大安全隐患。未处理前闸门锈蚀情况见图1。图1闸门未处理前锈蚀情况图2闸门锈蚀产生原因分析根据DL/T835-2003《水工钢闸门和启闭机安全监测技术规程》中规定,腐蚀评定标准根据腐蚀部位及分布,蚀坑的深度辽河工程局承担了绰勒水利枢纽工程金属结构产品的制造任务。由于工期紧,任务重,能否对标书进行完全承诺,将直接影响中标与否。若按以往的制造方法将无法保质、按期完成,故进行了弧形钢闸门制造技术的改造。主表有:改反弧制造为正弧制造,改普通手工电弧焊为埋弧自动焊与CO2保护焊。新方法不但确保了按期完成制造任务,而且还提高了辽河工程局金属结构产品的制造能力,增强了竞争力。1制造工艺改进的主要过程①向水利部金属结构检测中心权威专家咨询。②参考咨询数据,自行设计组装平台及焊接平台。③产品中标后,立即按闸门设计参数进行了平台的施工及焊接工艺参数的确定。2大型弧形闸门制造工艺的改进与实施2.1大型弧形闸门制造工艺改进方向2.1.1下料方法的改进原制造工艺为手工划线半自动单头切割机下料,改进后的工艺为人工划线,多头半自动切割机下料。多头切割机可以同时进行10条下料线的切割,X小切割宽度160 mm,X大宽度2 000 mm,切割长度可以根据需要确定引言永庆反调节水库位于丰满大坝下游10.3 km处,它是丰满水电站反调节水库,同时满足下游工业及城市生活用水要求的日调节水库。工程所处位置环境X低温度为-35℃,结冰期约150 d。金属结构设备设有8扇弧形工作闸门,启闭机为2×800 kN液压启闭机,每套液压启闭机设一个泵站,共8个泵站。表孔弧形闸门在冬季应具备启、闭闸门调节流量条件,以保证向下游连续均匀的供水,保证工业及城市用水,每日需运行一到两次。由于地处东北寒冷地区,须解决露顶式闸门的冬季操作问题,这个难题处理的好坏,是工程能否成功投入运行的关键。影响闸门冬季正常操作的主要原因是冰冻问题。冬季丰满水库下泄的水,温度相对较高,并且与丰满水库相距不远,永庆库区冬季基本不结冰,对闸门正常操作不存在影响[1]。冰冻问题主要是由于闸门水封与埋件座板局部不可避免的间隙,造成渗水在闸门水封下游侧结冰,使水封与埋件之间冻连在一起,由此增大启闭设备的负荷,闸门启闭时冰冻力会对橡皮水封产引言澄碧河水库位于广西百色市城北右江支流的澄碧河下游,距百色城区7km,是一座以防洪、发电、城区供水等综合利用的大(1)型水库,属多年调节,正常水位185.00m,大坝于1961年10月建成。溢洪道为开敞式实用堰,为ⅠX建筑物,1966年完成土建,1970年完成闸门及启闭机安装,堰顶高程176.00m,设有4孔12m×9.3m(宽×高)的两支臂主横梁式弧形钢闸门,溢流坝4扇弧形工作门为2根主横梁、双斜2支臂、整段门叶的焊接钢结构,支承型式为双圆柱铰。闸门由面板、主横梁、次梁、垂直隔板、斜撑、支腿等主要结构组成。闸门圆弧半径为12m,闸门底部高程176.0m,闸门顶部高程185.3m,支绞高程185.0m[1],设计水头9m,由4台固定式2×50t油压卷扬式启闭机控制,当上游水位X过185.0m时开门泄洪,进行水库水位调度,堰下游设有两X消力池。目前使用的1#、3#、4#弧型钢闸门于1970年使用,已工作35年,2#弧型钢闸门工程概况 宝鸡峡渠X加坝加闸水利水电工程(简称宝鸡峡工程)。是为缓解陕西省渭北高原地区干旱缺水而修建的水库枢纽工程。其一期低坝自流引水枢纽工程已于1960年建成。加高后的拦河坝为混凝土重力坝,X大坝高49.6m,坝顶长度180.sm,X库容3 800万m,。枢纽的主要任务是提高灌溉效益并结合灌溉进行发电。 宝鸡峡工程建成后,其坝内孔口主要分布在:①溢流中孔5个,孔口尺寸10 mxs.3m;②冲沙底孔3个,孔口尺寸6.5 mxs.om;③灌溉引水孔1个,孔口尺寸连m又sm;④电站引水孔1个,孔口尺寸4.6 mx4.6m。 目前,底孔的金属结构已全部安装完成并投人使用。本文就底孔弧形工作闸门及启闭机的布置、设计特点作一简单介绍。2弧形工作闸门及启闭设备2.1闸门及启闭设备 弧形门具有操作灵便、没有门槽、水力学条件较好等X点。底孔采用弧形门,孔口尺寸6.sm x 8.om,弧门半径R~14m,设计水位636.OOm,支铰中心高程6我国水利水电事业得到了快速发展，建设了一大批水利水电枢纽，取得了巨大成就，尤其是在高水头大流量泄洪消能的研究方面达到了世界X水平。在21世纪，我国拟建一批坝高200～300米、泄洪流量20000～50000m~3/s的大型水利工程，这些工程在泄洪消能方面向高坝水力学提出了新的挑战。因此，开展多种型式泄洪消能工的研究势在必行，其中将施工导流洞改建为永久泄水建筑物是一项具有很大经济效益的工程，但同时又是一项存在诸多困难的工程，故有必要开展这方面的研究工作。自从孔板泄洪洞这一新型的内消能工在我国黄河小浪底工程这样大型水利枢纽上使用，在国内外属于创举，故引起了规划、设计、科研等有关单位的关注，并进行了大量的研究工作，获得了宝贵的资料，但由于1#孔板泄洪洞在原型事故闸门下闸试验过程中出现强烈振动，造成这一现象的原因何在?对建筑物结构是否造成威胁?因此，本文对孔板泄洪洞这一新型的消能工的水力特性从试验和数值模拟两个方面作了详细研浅谈新型消能工孔板消能设计李燕红闫国保一、引言利用孔板洞或压力管道内设小于隧洞或管道直径的多X孔板进行高速水流的消能，是一种新近发展起来的可减免洞（管）壁磨蚀，减轻出口消能负担的新型消能工。作为一种特殊的消能设施，在大型工程上运用，除在加拿大麦长坝（Ｍｉｃａ）底孔泄洪洞和我国小浪底工程泄洪导流洞采用这种突扩措施消能外，国内外尚无其它实例。为了论证利用孔板消能的可行性，近年来黄委水科院、中国水科院、大连理工大学、天津大学、清华大学等科研单位结合小浪底工程设计，进行了大量的水力学、结构力学模型试验和计算分析，同时选择碧口水电厂左岸排沙洞进行了多X孔板的原型试验，为孔板消能设计提供了宝贵资料。二、孔板消能的基本原理孔板消能是利用通过孔板孔口的水流突然扩散产生强烈的紊动，使水流内部产生剪切摩擦与碰撞来消杀巨大的水流动能，被消杀的大部分动能转化为热能随水流而走。采用多X孔板消能，既可使水流多次突扩而增加消能效果，还能使各X孔口下游突扩后的为了满足水库防洪、排沙、调水调沙、泄洪建筑物防泥沙磨损和空化要求及适应坝址地形地质条件 ,小浪底工程泄洪建筑物采用了组合泄洪洞方案。该方案泄洪建筑物由 3条常规的明流泄洪洞、3条后张法预应力衬砌压力排沙洞、3条由导流洞改建而成的多X孔板消能泄洪洞、1条正常溢洪道组成。其中孔板消能泄洪洞是一种突破常规的新洞型 ,现就这一新洞型及三X孔板泄洪洞的设计X化过程作一介绍。1 多X孔板消能泄洪洞的设计思想1.1 小浪底泄洪洞布置面临的困难小浪底工程采用一次性拦河断流 ,隧洞导流 ,全年基坑施工方案。导流运用的X一年 ,按百年一遇洪水设计。根据水力计算 ,要求导流建筑物泄流能力为 82 70ｍ3/ｓ。这样 ,需要布置3条洞径为 14 .5ｍ的导流洞 ,其中一条临近河床 ,进口高程为132 .0ｍ、其余两条导流洞进口高程为 14 1.5ｍ。3条导流洞在完成施工导流任务后 ,若废弃不用 ,根据小浪底水库运用要求孔板泄洪洞工程概况黄河小浪底水利枢纽的3条孔板泄洪洞均由施工导流隧洞改建而成,采用“龙抬头”压力隧洞接明流隧洞的布置形式,在水平压力隧洞段设三X消能孔板。1号孔板洞进水口底板高程为175.00 m,设两扇平板检修门,通过龙抬头式的连接段与原导流洞相接,导流洞内径14.50 m,在桩号0+131.79、0+175.29和0+218.79处分别设计布置了三X孔板,孔径依次为10.0、10.5、10.5 m,孔径比β依次为0.690、0.724和0.724。孔板间距约为洞径的3倍。中闸室布置在桩号0+284.29处,采用两扇偏心铰弧形闸门(4.8 m×5.4 m)控制,孔口控制面积51.84 m2。弧门出口底部设挑坎,坎顶高程135.65 m,孔口两侧各设0.50 m的突扩,其下游接无压明流隧洞。1号孔板洞X大工作水头为140 m,闸门出口处流速达33～35 m/s,单洞X大泄洪功率X过2 000 MW,由于是X次在大型水利工程中在水力资源丰富的深山峡谷地区修建高坝，常因导流流量大而修建大尺寸的导流洞．导流任务完成后，如何利用这庞大的导流洞，使之成为永久建筑物，一直是水利水电设计中探讨的问题之一．随着科学技术的发展，世界各国都曾将导流洞改建成排沙洞、尾水洞、放空洞、灌溉洞、发电洞等，其中把导流洞改建成泄洪洞经济效益X大．统计资料表明，国外89座工程实例中，92％导流洞均已改建为永久建筑物，其中65％改建成泄洪洞或放空洞．例如：前苏联布列依坝高142m；2条导流洞断面均为17mX22m，X大单孔泄量为7300m‘／s，导流任务完成后改建为永久泄洪洞，成为世界X大导流流量的改建泄洪洞工程；努列克工程坝高300m，3条导流洞断面10mX12m，其中2条导流洞改建成泄洪洞，出口流速55m／s，为改建成泄洪洞中流速X大的工程；还有埃及的阿斯旺水库，坝高1tim，6条导流洞直径15m，全都改建成泄洪及发电两用洞，总泄量6000m‘／s，为改建导流洞X多的工程工程概况蜀河水电站工程位于汉江上游陕西省旬阳县境内,距上游已建的安康水电站约120 km,距下游已建的丹江口水电站约200 km。是汉江上游梯X开发规划中的X6个梯X电站,是一座以发电为主,兼有航运等综合效益的水电站工程。316国道和襄渝铁路分别从枢纽左岸和右岸通过,右岸上游2.3 km处有蜀河火车站,对外交通便利。电站安装6台45MW灯泡贯流机组,年发电量9.53亿kWh,年利用小时数3 530 h。2弧形工作闸门及启闭机总体布置右岸泄洪闸共5孔,其中1孔兼作垂直升船机坝段,每孔进口依次设置1道叠梁检修闸门门槽和1道弧形工作闸门门槽,共设1扇检修闸门,5扇弧形工作闸门。弧形工作闸门孔口尺寸为13 m×24.3 m,设计水头23.8 m,底坎高程193.50 m。以正常蓄水位217.30 m,作为弧门设计挡水位和操作运行水位,考虑0.5 m的涌浪X高。该弧门采用后拉式液压启闭机操作,确定油缸上端支铰中心高程为228.50 m大跨度平开弧形闸门跨度较大,属于单层主横梁立轴式闸门,X早用于荷兰鹿特丹的新水道挡潮闸[1]工程中。闸门运行时转动轴沿垂直方向,与传统的主横梁式闸门不同。该类闸门在国内应用较少,现有的研究资料[2-5]表明:在对该类闸门进行前期结构布置时,以传统的平面简化方法进行设计,后期再通过有限元软件分析、模型实验等方式对结构进行校核或X化。这虽然在一定程度上避免了传统设计方法的局限性,但仍存在几点不足。其一,该类闸门主框架布置时,参照设计规范[6]中常规的弧形闸门布置方式,其水平方向的简化布置如图1所示,支臂距端面距离,默认了主支臂夹角约为0.6倍的门体张角。但大跨度平面立轴式弧门的约束方式与常规闸门不同,结构还须在羊角端设置重要的转动约束,而且,支臂结构巨大,作为主要承重结构,其稳定性也和支臂夹角大小有关,而简化的模型未考虑这点。其二,单层式的主框架结构支臂受力复杂,传统的设计方法很难保证简化的支臂轴力水荷载水平方向和垂直方向分布引起的某型飞机轮舱支臂耳片在外场使用过程中,发现多起断裂故障,且裂纹均从支臂耳片的连接孔边产生。经失效分析认为:支臂轴孔处的裂纹性质为微动损伤引起的疲劳断裂。为保持飞机良好的技术战斗性能和确保飞行的安全,需寻找一种快速可靠的无损探伤方法。1裂纹故障分析某型飞机轮舱支臂是外翼前梁与中央翼的连接交点,支臂耳片主要承受通过衬套传来的挤压力,在某些飞行动作下,外翼前梁根部承受的扭矩会通过连接螺栓传给支臂上的衬套,导致衬套受部分轴向力,在飞行交变载荷作用下,使衬套向航后凸出。衬套凸出孔臂后,孔臂与衬套的接触面积减小,进而导致孔臂局部压应力增大,同时衬套移位造成衬套的载荷中心与耳片孔的厚度中心错位,衬套上的力对耳片形成一个附加的偏心弯矩。在应力增大、偏心弯矩以及交变载荷的联合作用下,反复受载,进而产生裂纹。2探伤方法的选择在航空维修中,常用的探伤方法有X声、磁粉、涡流、射线和渗透。对于这类表面疲劳裂纹,射线探伤不敏感;由于渗透探伤前后都需清洗,而.弧形闸门是水利水电工程中普遍采用的门型之一,具有结构简单、启闭力小、操作简单、水流条件好等X点。因此,在泄水建筑物中,尤其是高水头、高流速状态下使用的更为普遍,能够X的降低气蚀对门槽造成的损害以及因局部开启造成的振动等。目前水利行业采用的计算机辅助设计软件仍然以Auto CAD的二维平台为主,在此平台下,设计者X先要在头脑中想象出弧形闸门的实体结构。需要具备X的三维空间想象力,并对弧形闸门足够熟悉,才能比较顺利的绘制出弧形闸门的二维图。对于表孔弧形闸门,以斜支臂结构二维图的绘制X为复杂。斜支臂夹角、扭角等数据都要经过详细的计算才能确定,然后绘制于二维图中,从想象中的三维实体到图纸上的二维平面图绘制,过程复杂。三维设计软件在近几年的工程设计中运用的越来越普遍,它的X势在于能够直接将设计目标用三维的视角呈现给设计者,实现目标物体的可视、可测。这样一来,之前介绍的斜支臂夹角、扭角等复杂数据不用计算就能从所建模型中直接测得引言弧形闸门是水利水电工程应用X广泛的闸门类型之一。由于大部分弧型闸门具有斜支臂结构,用二维视图表达比较困难,在设计和制造过程中经常出现将斜支臂偏斜角与上支腿偏斜角混为一谈的情况。由于闸门尺寸较大,角度的微小误差会造成长度的很大偏差,这会给闸门的制造安装带来很大困难,甚至会出现支臂与门叶主梁不能安装到一起的现象。因此,探讨斜支臂偏斜角的计算,对提高弧型闸门制造及安装精度十分必要。1斜支臂偏斜角的计算模型斜支臂弧形闸门的三维结构示意图如图1所示,因结构对称,图中只画出一半。图1斜支臂弧形闸门的结构示意图在图1中,O为对称面上的旋转中心;O′为支铰旋转中心;O′A′和O′B′为支臂的上下两条支腿;θ为两支腿之间夹角的一半的正投影(一般装配图上标注此角度);θ1为两支腿之间夹角的一半(一般支臂部件图上标注该角度)。由于支臂相对于对称面为斜放,即OO′≠AA′,所以,一般情况下θ≠θ1。α为上支腿平面内支腿与对称线的夹角,即支腿偏斜角闸门设计规范5 DJ 13一78(简称“规范”下同)X7涤指出:斜支臂弧形闸门,当支臂与主横梁水平联结时,在支铰处两支臂形成扭角2声,见图一,笋角可用下式计算铰中心0放在w投影面上,且离H投影面高为h,斜支臂中心线OC放在平行H投影面位置,OA、OB分别为上支臂及下支臂的空间位置,当弧面中心与铰中心重合时(多数弧门设计如此),这样可得到以下关系式:?当前,我国的水电工程正处于高潮开发阶段,人们的环保意识也迅速提高,在综合考虑社会、经济和环境对水量的需求条件下,水利枢纽还肩负着向下游减水河段下泄生态流量的任务。然而章继光[1]等人曾对我国部分失事闸门做过调查,按照其破坏性状及触发原因,局部开启泄流破坏是主要破坏类别之一。而为保证下游生态流量的需求,恰恰要求弧形闸门长时间局部开启。在国外,低水头弧形闸门失事实例时有发生,例如日本的和知坝堰顶弧形闸门、美国麦克莱伦—克尔阿肯河航运系统的弧形闸门等。尽管这些失事闸门的运行条件、结构尺寸、构造形式各不相同,破坏时的直接触发原因也多种多样,但从破坏特征来看,有两点共同特征值得注意——从破坏的内因水力条件,故不模拟刚度及重量。面板用5 mm有机分析,失事闸门均因支臂丧失稳定,发生弯扭曲导致玻璃板弯成弧形,支腿用10 mm有机玻璃板与面板整扇闸门丧失挡水能力而遭受破坏,这主要是由闸门相连。在支腿上安装力传感器,测量支铰力,面板上设计不当工程概况乐昌峡水利枢纽是广东目前在建的X大水利项目,是乐昌市和韶关市的重要防洪工程,亦是珠江流域防洪规划北江上游防洪工程体系的控制性水利枢纽。工程位于北江流域的一X支流———武江乐昌峡河段原塘角火车站旧址附近,距乐昌市约14km。泄洪闸共设5孔潜孔式弧门(面板的弧形半径为15 000mm,面板宽度为11 996mm,面板弧长为12 467mm。),采用2×2 500kN液压启闭机启闭,支铰为自润滑关节轴承材料,侧水封、底水封安装在弧门门叶上,顶止水封采用两道止水,1道顶止水封安装在门叶上,1道顶止水封安装在埋件门楣上,门楣上的顶止水采用铰支联接,使得弧门在启闭过程中门楣顶止水封在水压的作用下,能够在启闭过程中与门叶面板贴紧达到止水、防射水的作用。常规的安装工艺及方法在此不拟重述,这里,针对本工程如何快速X质完成弧门安装中出现的难点进行简述,以供类似工程参考。2安装存在问题的提出1)弧门的支铰预埋螺栓为一期预埋,不设二期砼浇注工程概况新疆沙湾流域溢流坝具有灌溉、发电、供水等综合应用价值,是大型综合利用的水利水电工程,而且其中的电站主要承担调峰、调相、调频任务。新疆沙湾流域溢流坝包括了灌溉、发电工程以及枢纽三大部分,该坝的水电站装机容量为24万k W,引水灌溉6.63万hm2,而且多年的平均发电量为5.04亿k W·h。该水利水电工程水库正常蓄水位为140.00 m,其中死水位为116.00 m。该水利水电工程属于多年调节水库,总库容为17.10亿m3,另外,新疆沙湾流域溢流坝河床为碾压混凝土重力坝,拦河坝全长为5 842 m,其中X大坝高为57 m,其坝长为719 m,并且两岸衔接土坝,土坝的长度为5 123 m。该水利水电工程的溢洪道采取开敞式溢洪坝,共计装设了16扇露顶式弧形钢闸门,其堰顶高程为126.00 m,设置了16个孔口(孔口净宽为16.00m),并且采用液压启闭机负责启闭。2溢流坝的弧形工作闸门泄洪水流流态分析溢流坝的弧形工作闸门泄洪.辽河工程局承担了绰勒水利枢纽工程金属结构产品的制造任务。由于工期紧,任务重,能否对标书进行完全承诺,将直接影响中标与否。若按以往的制造方法将无法保质、按期完成,故进行了弧形钢闸门制造技术的改造。主表有:改反弧制造为正弧制造,改普通手工电弧焊为埋弧自动焊与CO2保护焊。新方法不但确保了按期完成制造任务,而且还提高了辽河工程局金属结构产品的制造能力,增强了竞争力。1制造工艺改进的主要过程①向水利部金属结构检测中心权威专家咨询。②参考咨询数据,自行设计组装平台及焊接平台。③产品中标后,立即按闸门设计参数进行了平台的施工及焊接工艺参数的确定。2大型弧形闸门制造工艺的改进与实施2.1大型弧形闸门制造工艺改进方向2.1.1下料方法的改进原制造工艺为手工划线半自动单头切割机下料,改进后的工艺为人工划线,多头半自动切割机下料。多头切割机可以同时进行10条下料线的切割,X小切割宽度160 mm,X大宽度2 000 mm,切割长度可以根据需要确定,电站概述沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7 km处,为二等大(2)型工程,水库正常蓄水位365 m,相应库容7.70亿m3,总库容9.10亿m3,其中,防洪库容2.04亿m3,调节库容2.87亿m3,属日调节水库;电站装机1 120 MW,多年平均发电量45.52亿k W·h;溢流坝表孔弧形工作闸门于2013年4月投运,共7孔,挡水门高(设计水位)为24 m,孔口净宽为15 m,总水压力为44 455 k N,弧门半径为27 m,操作条件为动水启闭,局部开启,启闭机形式为表孔双缸弧门液压启闭机。2016年11月起,对1—7号溢流坝表孔弧形工作闸门进行了预试工作,检查发现闸门存在不同程度的表面锈蚀,如不及时处理,将会产生极大安全隐患。未处理前闸门锈蚀情况见图1。图1闸门未处理前锈蚀情况图2闸门锈蚀产生原因分析根据DL/T835-2003《水工钢闸门和启闭机安全监测技术规程》中规定,腐蚀评定标准根据腐蚀部位及分布,蚀坑的深度水工金属结构是水工建筑物的重要组成部分,由于金属结构长期处于干湿交替、浸没水或高速水流等环境中,受到各种水质、大气、水生物的侵蚀,以及泥沙、冰凌和其它漂浮物的冲击摩擦等都会使钢材发生严重腐蚀,从而降低了结构的承载能力,严重威胁闸门的安全运行[1]。因此,通过对闸门各主要构件腐蚀状态的检测分析,了解闸门各部位锈蚀分布情况,为计算弧形工作闸门各主要构件的腐蚀速率和复核运算提供必要的数据。并通过分析腐蚀数据查找腐蚀成因,制定相应的防腐措施。1工程概述大伙房水库于1954年动工修建,1958年竣工,分别于1975年、1977年进行2次改建,并于2002年进行一次除险加固,2006年竣工。总库容22.68亿m3,控制流域面积5 437 km2,为大(Ⅰ)型水库。水库泄洪建筑物由主溢洪道、X一非常溢洪道和输水洞组成。自2006年除险加固竣工后,主溢洪道金属结构、X一非常溢洪道金属结构均已运行近10年。主溢洪道设置5个泄洪孔,设有5扇10.4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。当弧形钢闸门是水利水电工程中的重要建筑物。弧门主框架有主横梁式矩形和梯形及主纵梁式多层三角形等三种刚架形式¨¨,。一般在水库、水电站的溢洪道上以及水闸和灌溉枢纽中的露顶弧形钢闸门,多采厂H主横梁式梯形刚架。在潜孔弧门中有时也采用梯形刚架。按照参考文献p’进行统计分析结果发现:在露顶弧形钢闸门中,采用梯形钢架结构的弧门数量,占露顶弧门总数的66.3％,在潜孔弧形钢闸门中,采用梯形刚架结构的弧门数量,占潜孔弧门总数的12.2％。由以上统计分析表明,目前在我国采用这种结构形式的弧形锕闸门是较为普遍的。围外弧形钢闸门中也有采J-jj这种结构形式的。 据调查.我国低水头弧门失事时有发生,据不完全统计有20座弧门失事㈡’.其中90％为梯形刚架结构。在上述20扇失事的弧门中,除3扇为钢筋混凝土闸门外,其余17扇均为弧形钢闸门。经研究分析¨’,失事的原因是多方面的,然而刚架或支臂失稳却是失事的主要原因之～。且失事的弧门几乎都是1978年以前设计的弧形钢闸门作为挡水泄水结构,因其埋件少、水流顺畅,启闭力小、运转灵活等X点,在水利水电工程中得到广泛的应用,保证其安全可靠的运行十分重要,因此,许多研究者采用可靠度理论对其安全性进行评价。然而,针对弧形钢闸门这类复杂的空间结构,如何基于可靠度理论对其进行X、准确的安全评估尤为重要。因此,基于水工钢闸门可靠度以及弧门空间主框架结构布置形式的研究现状,本文对弧门空间主框架结构的体系可靠度展开系统研究。本文主要研究工作及成果如下:X一,以往采用体系可靠度理论对弧门进行安全性评估时,由于计算方法的限制,多是针对某一主要构件进行可靠性分析,如主梁、支臂。将结构主要受力构件进行分离计算的方法难以准确对其安全性进行评价。基于此,为X、准确评价弧门空间主框架结构的安全性,本文将随机有限元与体系可靠度理论相结合,提出了可同时考虑结构三维空间效应、结构非线性特征以及多失效模式间相关性的体系可靠度计算方法。X二,采用本文提出的体系可靠度计算方法工程概述河口村水库位于黄河一X支流沁河X后一段峡谷出口处,下距五龙口水文站约9km,河口村水库建成后,与三门峡、小浪底、故县、陆浑等水库联合调度运用,将进一步完善黄河下游的防洪工程体系,减轻黄河下游洪水威胁,缓解黄河下游大堤的防洪压力,并为黄河干流调水调沙,充分利用沁河水资源,改善生态、提供电能创造了条件,同时保护南水北调中线穿沁工程的防洪安全。水库工程规模为大(Ⅱ)型,坝长465 m,X大坝高156.5 m,枢纽由混凝土面板堆石坝、1号泄洪洞、2号泄洪洞、溢洪道及引水发电系统等建筑物组成。2号泄洪洞利用施工导流洞改建而成,设置一道事故检修门和一道工作门。泄洪洞出口底板高程均高于下游沁河水位,因此未设出口检修闸门。2号泄洪洞工作闸门孔口尺寸7.5 m×8.2 m(宽×高),底坎高程210.0 m,设计水头75.43 m,按泥沙淤至门顶设计;考虑到该工作闸门设计挡水及操作水头低于80 m,且无局开运行要求,因此2号泄洪洞工作闸门概述洪家渡水电站泄洪洞主要承担汛期泄洪及往下游供水任务,由高水头潜孔式弧形工作闸门操作控制。弧形工作闸门的安装位置在泄洪洞中部,其主要参数和特性为:设计水头为86·34 m,孔口尺寸为6·2 m×8 m,总水压为73 086 kN,弧面半径为16 m,闸门重量为297·5 t;弧形门采用单缸双作用液压启闭机启闭;弧形门的主水封采用充水式水封,门楣上设有转角水封;门叶共分成2节,采用竖向分节方式。由于该工作门位于从有岩变无岩地段,门外为突扩条件,水力复杂紊乱,故在闸门的上下游底板和侧墙上均布置有钢板衬砌结构。1弧形工作闸门安装主要技术方案1·1安装程序洪家渡水电站泄洪洞弧形工作闸门(以下简称为弧形门)原定的安装程序为先安装弧形门支铰,再安装底坎、支臂、门叶结构。因弧形门支铰未按规定的工期供货,为满足工程整体进度要求,经多方协调后将安装程序改为:铰座支承钢梁吊装→安装底坎(底水封座)、底衬→安装框形主水封座、侧水封座板→安装门前侧.在水利工程施工中,为把机器、设备或结构件等固定安装在混凝土地基、墙壁等上面,常采用一种特殊的螺纹连接件———金属膨胀螺栓。金属膨胀螺栓随着实际工程的广泛应用,由普通型又逐渐发展出内爆式膨胀螺栓、托钩式膨胀螺栓、异型膨胀螺栓等不同型号、不同规格的系列产品,而普通型本身又衍生出加厚膨胀螺栓、大头膨胀螺栓、小头膨胀螺栓、镀白膨胀螺栓、加长管膨胀螺栓等。在这些系列产品中,尤以普通型金属膨胀螺栓的应用X为普及。普通型金属膨胀螺栓由沉头螺栓、胀管、平垫圈、弹簧垫圈、六角螺母组成。使用时,先用冲击钻(锤)在地基(或墙壁)上面钻一个相应尺寸的孔,再把螺栓、胀管装入孔中,然后依次把机器(设备、结构件)和平垫圈、弹簧垫圈套在螺栓上面,X后旋紧螺母,即可使螺栓、胀管、螺母、机器与地基连接成为一个稳定、牢固、可靠的整体。金属膨胀螺栓除了做为一种固定安装机器、设备、结构件的特殊的螺纹连接件以外,通过几项小型水利工程施工中的尝试,收到了很好的效果。水利工程施工技术存在的问题1.1勘探准备不足在水利工程施工中,由于勘探准备工作不足,导致设计缺陷的技术问题时常发生。在进行方案设计之前,由于施工人员缺乏对工程项目的严密勘探,未根据施工地的地质条件、人文环境等因素了解施工地实际情况,分析调查数据工作不到位导致施工方案的设计不合理等。由于部分建筑企业的经费不足,导致勘察工作人员工作不到位,在实施施工技术时,未根据项目建设地的实际情况,造成施工技术问题发生。1.2现场施工技术管理不足在整个工程中,X重要的就是管理者的监督。监督在一定程度上具有关键的作用。对于一个工程来说,管理能够促进整个工程的进展速度。现在的工程X缺少的就是管理者的监督。由于工程的管理者自身素质没有符合标准,在工程的监督上也没有重视起来。施工人员没有管理者的管理和制约,就会造成施工过程的混乱,对这个施工工程的进度也有影响。管理者没起到监督的作用,也会忽略在施工的过程中和工程竣工后,去检测工程的质量。对于整个工程来说加强水利工程施工管理的重要性水利工程的目的就是把南方大自然中地面上的水及地下水经过科学、过滤,合理化的分配,配比水量,来满足北方人们用水的生活需求及农作物的灌溉需求,因此,水利工程是X的一项重点工程,也是利国利民的大工程,同时,水利工程的建设也推动我国经济的迅猛发展。水利工程建设在实际施工过程中,出现的种种问题特别繁多,这就需要建立X的施工管理制度,以此来保障工程可以顺利完成施工。其次,水利工程施工管理是一个周期性比较长的工作,要科学、合理运用施工管理办法,以此来提高水利工程的整体质量。2水利工程施工管理中指出的一些问题2.1施工安全不符合X标准水利工程在施工管理进行中,施工安全是工程项目的重中之重,是一个无法免去的重要环节。但是往往水利工程单位对施工安全没有过渡的关注,认为施工安全差不多就可以,总是把经济利益放在X一位。同时,水利工程的施工安全与工程质量也没有达到X的相关标准,对其总是蒙混过关,因此,水利工程存在这诸前言作为水利工程施工企业来说,各个项目所涉及到的资金数量极其庞大,因此,为了保证企业未来的发展进步,进行企业内部会计控制管理就显得尤为必要了。此外,新的社会背景下,企业所面临的市场竞争压力在不断加大,要想获得更多的经营利润,不仅要对施工技能、施工条件加以改善,同时也要注重企业内部成本的控制,做好企业内部会计控制与管理就是企业进行财务管理的X要条件,只有做到这一点,我们才能不断深入的进行企业财务会计行为的规范,科学合理的降低水利工程施工风险,促进施工成本的X化,以此来保证水利工程施工企业的可持续发展。二、水利工程施工企业内部会计控制管理的现状水利工程施工过程中由于工程量极为庞大,因此企业整个施工过程中投入的资金数量是非常大的,而水利工程施工由于施工所需时间较长,各个环节所涉及到的资金核算较为繁杂,着就为企业控制资金流向,降低施工成本带来了困难,那么具体来讲,水利工程施工企业内部会计控制管理中存在的问题主要有一下几个方面引言水利工程是立国利民的重大建筑项目,近几年来,我国大力推动水利工程的建设,为了保证水利工程的施工进度和施工效率,需要不断加强水利工程施工现场的管理工作,才能保证水利工程的顺利实施,为人民创造X质的服务。2水利工程施工管理的现状水利施工现场是十分复杂又重要的一个环节,在实际的施工管理过程中主要存在以下几个方面:2.1施工现场管理人员缺乏科学的管理意识科学的管理意识是保证水利工程施工质量的必要条件,现阶段,受传统观念的影响和制约,大部分水利工程建设企业的管理观念落后,施工管理工作具体内容落实不到位,责任不明确,导致许多管理工作无法顺利开展,频繁出现施工环节相互脱节的现象,严重影响水利工程的建设和现场管理质量。由于缺乏X、科学的施工现场管理意识和完善的员工奖惩机制,难以调动员工的工作热情和积极性,大多数施工工人容缺乏基本的岗位责任感,进而降低施工现场管理的效率。2.2施工现场管理人员的综合能力和管理措施有待提高部分企业特别是分包来峡溢流坝共设16孔泄洪孔口，除1孔为排课表孔外，其余15孔均为带双胸墙的泄洪孔。泄洪孔口宽14m、高12m，婚顶高程9．0m，后胸墙底高程川．0m，闸墩厚3．5m，溢流坝结构分键设在孔口中心线处。每孔设潜孔弧形工作闸门卫扇，由2XI250kN斜吊式固定卷杨启闭机操作。弧门全关时X高可挡水库正常蓄水位24．0m，相应下游X低水位9．51m；当库水位X过24．Om时，弧门处于全部或局部开启工况；运行水位上游可达对．17m，相应下游水位为22．4～D．65m。溢流坝弧形工作闸门及启闭机布置情况见图1。在飞来峡溢流坝弧形工作闸门的设计过程中，根据其运行特点，主要研究了弧门支铰高程、面板曲车半径及底槛高程3要素的选定；水封型式的选用；门叶结构计算；弧门支铰选型；弧门启闭机械的选用以及弧门水弹性振动试验等问题。l飞来快溢流坝弧形工作闸门运行特点飞来峡弧形工作闸门的运行情况直接关系到整个枢纽建筑物的安全和综合效益的发挥，关系到枢纽上工程概况三都水电站位于江西省修水县三都镇,距县城约30km,坝址控制流域面积为5716km2,拦河建筑物轴线呈“一”字型布置。混凝土溢流坝布置在河床右侧及中部,厂房坝段布置在溢流坝左侧。大坝全长327m,其中右岸非溢流坝22m,溢流坝段长240m、厂房坝段长65m。溢流坝段要布置共17个孔为溢流闸孔,闸孔净宽12m,采用平面钢闸门挡水。每扇门各设立1台QPQ2×400kN固定卷扬式启闭机进行启闭控制,启闭平台分成17跨,每跨两端以简支形式搁在启闭排架上。启闭机基础布置在工作桥梁L4(横梁)与纵梁相交处,启闭机吊点中心线距为7.308m,基础荷载分别为Q1、Q2、Q3、Q4。基础荷载分布详细情况见图1。图1QPQ2×400KN固定卷扬式启闭机基础图溢流坝工作门启闭机工作桥梁(以下简称工作桥梁)布置在启闭排架柱上,共分18跨,边跨长14.99m,中跨13.98m。工作桥梁L1(纵梁)共2×15跨,净跨长13.10m;工作桥梁L2?铜街子水电站溢流坝5孔工作闸门采用14m×18.5m一18m弧形闸门。其基本结构为纵梁式,支臂为箱形断面,圆柱铰支承,每扇门(含支臂)重171t。启闭机为双吊点,2×1600kN液压启闭机。X大行程10.5m,液压缸内径tp400mm,活塞杆直径9220mm,X高工作压力19.68MPa。2施工方法 溢流坝弧门安装时,坝顶250t双向门机已能使用,轨道全线贯通。上游60t回转吊工作半径8m,吊重60t,回转时吊重20t;下游20t回转吊工作半径19m,吊重20t,回转时吊重12t。 弧门的两条支臂出厂时分成多件,在工地拼装组焊成整体,待就位时,与门叶连接,每条支臂重27.7t。 用下游回转吊将固定铰座就位,吊入活动铰,与固定座相连,并临时支承在与支臂连接位置。 接着吊装支臂,一端与活动铰用螺栓连接,另一端临时支承到与门叶相连的位置。 门叶分成六段运到现场,X重段19.3t,还有两段重14t,另三段重量小于12t,门叶逐段.南四湖二X坝溢流坝不仅承担着溢洪道的作用,同时还是枣曹(枣庄~曹县)公路的组成部分,兼具挡水、泄洪与道路交通功能。2011年初,南四湖水利管理局组织对损坏严重的二X坝溢流坝进行修复,时至今日,溢流坝坝面依然完好如初。现将溢流坝改造过程中的一些技术措施总结出来,希望对有同样要求的工程有所裨益。一、工程简介南四湖二X坝溢流坝是二X坝水利枢纽的重要组成部分,也是联系南四湖湖东、湖西地区(北起济宁,南至徐州)唯一的交通干道。近年来随着经济社会的发展,溢流坝的过往车流量加大,尤其是运煤车辆增多,导致溢流坝路面损坏极其严重,路面出现沉陷、错台、挤泥、坑槽、高低不平等现象,路面破碎率达70%,断板率达100%,且逐渐恶化的趋势明显,严重破坏了溢流坝工程,存在安全隐患。2011年6月,对溢流坝(不溢流情况下作为坝顶道路)工程进行修复,修复方案中设计结构层自上而下分别为:30cm钢筋混凝土面层、防水土工布、19cm水泥稳定碎石、20 cm水泥稳定随着碾压混凝土技术的发展和应用,阶梯溢流坝再一次引起人们的关注.自上世纪80年代以来,国内外学者对阶梯溢流坝进行了许多研究.汝树勋[1]、潘瑞文[2]等人利用模型试验分析研究了阶梯式溢流坝的消能特性;Hager等[3~6]对阶梯溢流坝自由水面气体卷吸特性及掺气减蚀等进行了一系列实验研究.随着计算流体力学的发展,数值模拟成为研究的另一重要手段.陈群等[7]采用VOF方法数值模拟了带有曲线自由表面的阶梯溢流坝坝面流场;程香菊等[8,9]分别采用VOF模型和Mix-ture模型对阶梯溢流坝自由表面掺气的特性进行分析,比较了两模型的适用性.对于湍流模型,以上研究选用的为标准k-ε模型和RNGk-ε模型,对不同湍流模型的影响未见报道.本文针对Mixture模型,分别采用Realizablek-ε模型与RNGk-ε模型对阶梯溢流坝水流特性进行数值模拟,并与实验结果进行对比分析,分析了两种湍流模型对阶梯溢流坝掺气水流数值模拟的适应性.1物理模英那河水库位于大连市庄河境内,工程枢纽主要包括挡水坝段、溢流坝段、输水洞坝段,坝型为浆砌石重力坝。原溢流坝净宽142 m,堰顶高程59.0 m,为自由溢流。加高后的溢流坝段总宽115m,X大坝高33.6 m,整个溢流坝段布置9孔溢流表孔,堰顶高程为72.6 m。溢洪道设有9扇弧形工作闸门。1溢流坝段布置及设计(1)布置。扩建工程的大坝溢流段是在原溢流坝上加高建成新的溢流坝段。原溢流坝为浆砌石坝,表面包裹混凝土,坝高为20 m,坝底宽为26.24 m,加高后的溢流坝,坝高为33.6 m,坝底宽为37.36 m。大坝加高材料采用混凝土,加宽部分采用埋石混凝土。根据仿真计算结果,在新老坝体之间预留一条1.5 m宽的宽缝,在低温季节回填。溢流坝段总宽115 m,堰顶高程为72.6 m,建基面高程为39.0 m。堰上设有8个2.5 m厚的中墩和2个2.5 m厚的边墩,闸墩长20.7 m。溢洪道设有9扇弧形工作闸门。溢洪道溢流堰面采用WES电站概述沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7 km处,为二等大(2)型工程,水库正常蓄水位365 m,相应库容7.70亿m3,总库容9.10亿m3,其中,防洪库容2.04亿m3,调节库容2.87亿m3,属日调节水库;电站装机1 120 MW,多年平均发电量45.52亿k W·h;溢流坝表孔弧形工作闸门于2013年4月投运,共7孔,挡水门高(设计水位)为24 m,孔口净宽为15 m,总水压力为44 455 k N,弧门半径为27 m,操作条件为动水启闭,局部开启,启闭机形式为表孔双缸弧门液压启闭机。2016年11月起,对1—7号溢流坝表孔弧形工作闸门进行了预试工作,检查发现闸门存在不同程度的表面锈蚀,如不及时处理,将会产生极大安全隐患。未处理前闸门锈蚀情况见图1。图1闸门未处理前锈蚀情况图2闸门锈蚀产生原因分析根据DL/T835-2003《水工钢闸门和启闭机安全监测技术规程》中规定,腐蚀评定标准根据腐蚀部位及分布,蚀坑的深度工程概况新疆沙湾流域溢流坝具有灌溉、发电、供水等综合应用价值,是大型综合利用的水利水电工程,而且其中的电站主要承担调峰、调相、调频任务。新疆沙湾流域溢流坝包括了灌溉、发电工程以及枢纽三大部分,该坝的水电站装机容量为24万k W,引水灌溉6.63万hm2,而且多年的平均发电量为5.04亿k W·h。该水利水电工程水库正常蓄水位为140.00 m,其中死水位为116.00 m。该水利水电工程属于多年调节水库,总库容为17.10亿m3,另外,新疆沙湾流域溢流坝河床为碾压混凝土重力坝,拦河坝全长为5 842 m,其中X大坝高为57 m,其坝长为719 m,并且两岸衔接土坝,土坝的长度为5 123 m。该水利水电工程的溢洪道采取开敞式溢洪坝,共计装设了16扇露顶式弧形钢闸门,其堰顶高程为126.00 m,设置了16个孔口(孔口净宽为16.00m),并且采用液压启闭机负责启闭。2溢流坝的弧形工作闸门泄洪水流流态分析溢流坝的弧形工作闸门泄洪.辽河工程局承担了绰勒水利枢纽工程金属结构产品的制造任务。由于工期紧,任务重,能否对标书进行完全承诺,将直接影响中标与否。若按以往的制造方法将无法保质、按期完成,故进行了弧形钢闸门制造技术的改造。主表有:改反弧制造为正弧制造,改普通手工电弧焊为埋弧自动焊与CO2保护焊。新方法不但确保了按期完成制造任务,而且还提高了辽河工程局金属结构产品的制造能力,增强了竞争力。1制造工艺改进的主要过程①向水利部金属结构检测中心权威专家咨询。②参考咨询数据,自行设计组装平台及焊接平台。③产品中标后,立即按闸门设计参数进行了平台的施工及焊接工艺参数的确定。2大型弧形闸门制造工艺的改进与实施2.1大型弧形闸门制造工艺改进方向2.1.1下料方法的改进原制造工艺为手工划线半自动单头切割机下料,改进后的工艺为人工划线,多头半自动切割机下料。多头切割机可以同时进行10条下料线的切割,X小切割宽度160 mm,X大宽度2 000 mm,切割长度可以根据需要确定引言永庆反调节水库位于丰满大坝下游10.3 km处,它是丰满水电站反调节水库,同时满足下游工业及城市生活用水要求的日调节水库。工程所处位置环境X低温度为-35℃,结冰期约150 d。金属结构设备设有8扇弧形工作闸门,启闭机为2×800 kN液压启闭机,每套液压启闭机设一个泵站,共8个泵站。表孔弧形闸门在冬季应具备启、闭闸门调节流量条件,以保证向下游连续均匀的供水,保证工业及城市用水,每日需运行一到两次。由于地处东北寒冷地区,须解决露顶式闸门的冬季操作问题,这个难题处理的好坏,是工程能否成功投入运行的关键。影响闸门冬季正常操作的主要原因是冰冻问题。冬季丰满水库下泄的水,温度相对较高,并且与丰满水库相距不远,永庆库区冬季基本不结冰,对闸门正常操作不存在影响[1]。冰冻问题主要是由于闸门水封与埋件座板局部不可避免的间隙,造成渗水在闸门水封下游侧结冰,使水封与埋件之间冻连在一起,由此增大启闭设备的负荷,闸门启闭时冰冻力会对橡皮水封产生引言澄碧河水库位于广西百色市城北右江支流的澄碧河下游,距百色城区7km,是一座以防洪、发电、城区供水等综合利用的大(1)型水库,属多年调节,正常水位185.00m,大坝于1961年10月建成。溢洪道为开敞式实用堰,为ⅠX建筑物,1966年完成土建,1970年完成闸门及启闭机安装,堰顶高程176.00m,设有4孔12m×9.3m(宽×高)的两支臂主横梁式弧形钢闸门,溢流坝4扇弧形工作门为2根主横梁、双斜2支臂、整段门叶的焊接钢结构,支承型式为双圆柱铰。闸门由面板、主横梁、次梁、垂直隔板、斜撑、支腿等主要结构组成。闸门圆弧半径为12m,闸门底部高程176.0m,闸门顶部高程185.3m,支绞高程185.0m[1],设计水头9m,由4台固定式2×50t油压卷扬式启闭机控制,当上游水位X过185.0m时开门泄洪,进行水库水位调度,堰下游设有两X消力池。目前使用的1#、3#、4#弧型钢闸门于1970年使用,已工作35年,2#弧型钢闸门于大朝山水电站工程概况 大朝山水电站位于云南省云县和景东县交界处的斓沧 江中游河段,是澜沧江上继漫湾水电站后已建的X二座大型 水电站。电站坝址距昆明市公路里程630 km,距上游漫湾 水电站公路里程131 km,电站共安装6台混流式水轮发电机 组,单机容量为225 MW,总装机容量为1 350 MW。 根据大朝山水电站泄洪排沙和工程施工特点,枢纽采用 坝、厂分离布置方案。大坝为碾压混凝土重力坝,坝顶高程 906.00m,X大坝高118m,坝顶总长度48om。大坝轴心线 呈“V”型,中心夹角为13扩,左岸侧为主河床拦河坝,泄水建 筑物集中布置在左岸侧的大坝内,共设置五孔溢流表孔,3孔 泄洪排沙底孔和l孔排沙底孔。右岸侧为坝式引水建筑物, 6台机组采用单机单管的进水口型式,通过高压管道引人地 下厂房。地下厂房、主变洞和尾水调压室这三大洞室呈平行 布置,6台机组的6条尾水管的每3条汇合于l个尾水调压 室后经过一条长尾水隧洞通向下游河床金安桥水电站右岸泄洪冲沙底孔(2孔)弧形工作闸门布置在大坝12号坝段下游出口处。泄洪冲沙底孔进口处(2孔5 m×9 m—83m)设置1扇公用事故检修闸门(5 m×9 m—83m),1台QM4 000 kN/1 000 kN双向门机及配套自动抓梁。下游出口布置2扇5 m×8 m—83.3 m弧形工作闸门,2台5 500/2 000 kN-10.8 m液压启闭机。闸门埋件在门楣处设置1道射水挡板;并增加侧部水封座结构,闸门埋件整体设置充压水封结构。充压水封设备包括:空压机及储能罐。这种闸门结构和性能可减少闸门与水封的磨擦力,保证闸门止水效果,增加水封运行周期,减少运行维护费用。1弧门及埋件安装内容弧门及埋件安装包括:设备清点验收,设备安装放点,支承大梁安装,二期混凝土浇筑,固定铰座安装,活动铰座安装,门叶安装,下上支臂安装,门叶支臂整体调整,支臂焊接,门叶焊接,门叶焊缝探伤检查,门叶未焊的焊缝焊接,闸门划弧检查,充压水封座调整,活水概述小湾水电站主体坝段导流底孔、中孔、放空孔、泄洪孔等悬挑牛腿部位均设置有一扇弧形工作闸门。该闸门由一套液压启闭机进行开启与闭合操作。液压启闭机布置在各坝段启闭机机房内(底板高程均不同)，其总布置形式为单吊点，中部摇摆式机架支承。启闭机容量为55ookN/ZoookN(水头深度不一致，容量不等)，由1套液压油缸总成、1套机架、1套闸门开度检测装置、l套液压泵站设备及液压管道和附件组成。液压泵站设备包括1套油箱总成、2套液压泵电动机组(互为备用)、1套液压控制阀组及1套控制柜。1.1油缸总成工作原理液压缸总成由中部支铰支承在孔口上方的机架上。闸门开度检测装置选用内置式结构安装在液压缸的上端部。启闭机的液压缸为双作用摆动式液压缸，垂直式安装，油缸吊头内装有自润滑球面滑动轴承，以利于闸门的运转和补偿制造及安装误差。吊头内的自润滑球面轴承具有自动调心、对偏斜不敏感、轴承受力均匀、承载能力高、可同时承受径向和轴向载荷等X点，可微量补偿闸门1工程概况新疆沙湾流域溢流坝具有灌溉、发电、供水等综合应用价值,是大型综合利用的水利水电工程,而且其中的电站主要承担调峰、调相、调频任务。新疆沙湾流域溢流坝包括了灌溉、发电工程以及枢纽三大部分,该坝的水电站装机容量为24万k W,引水灌溉6.63万hm2,而且多年的平均发电量为5.04亿k W·h。该水利水电工程水库正常蓄水位为140.00 m,其中死水位为116.00 m。该水利水电工程属于多年调节水库,总库容为17.10亿m3,另外,新疆沙湾流域溢流坝河床为碾压混凝土重力坝,拦河坝全长为5 842 m,其中X大坝高为57 m,其坝长为719 m,并且两岸衔接土坝,土坝的长度为5 123 m。该水利水电工程的溢洪道采取开敞式溢洪坝,共计装设了16扇露顶式弧形钢闸门,其堰顶高程为126.00 m,设置了16个孔口(孔口净宽为16.00m),并且采用液压启闭机负责启闭。2溢流坝的弧形工作闸门泄洪水流流态分析溢流坝的弧形工作闸门泄洪.工程概况尼尔基水利枢纽工程是以防洪及工农业供水为主,结合发电、兼顾航运及改善水环境质量,是X十五计划批准修建的大型水利工程项目。该工程由主坝、左右副坝、左右岸灌溉洞、溢洪道、水电站厂房等建筑物组成。溢洪道共设11个溢流表孔,每孔设1扇12×19-18.65m弧形工作闸门及1台2×2000kN液压启闭机,11台启闭机由1台计算机远方操作启闭。2弧形工作闸门埋件安装弧形工作闸门埋件安装主要内容包括底槛、侧轨、支铰埋板的安装,每孔安装工程量为14.62t。安装均采用全站仪放线,安装线架调整的方法。埋件安装流程见图1。图1埋件安装流程弧形门底槛安装与平板闸门底坎安装之不同点是必须检查底坎中心至支铰中心的半径R值。侧轨安装以孔口中心线的永久控制点为基准,在门槽两侧分别作对孔口中心线控制点、在闸墩侧壁上作支铰中心控制点、作半径R参考点。将侧轨逐件吊装至门槽,依据半径R参考点控制侧止水座板中心线至支铰中心点的间距、侧轮导板中心线至支铰中心电站概述沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7 km处,为二等大(2)型工程,水库正常蓄水位365 m,相应库容7.70亿m3,总库容9.10亿m3,其中,防洪库容2.04亿m3,调节库容2.87亿m3,属日调节水库;电站装机1 120 MW,多年平均发电量45.52亿k W·h;溢流坝表孔弧形工作闸门于2013年4月投运,共7孔,挡水门高(设计水位)为24 m,孔口净宽为15 m,总水压力为44 455 k N,弧门半径为27 m,操作条件为动水启闭,局部开启,启闭机形式为表孔双缸弧门液压启闭机。2016年11月起,对1—7号溢流坝表孔弧形工作闸门进行了预试工作,检查发现闸门存在不同程度的表面锈蚀,如不及时处理,将会产生极大安全隐患。未处理前闸门锈蚀情况见图1。图1闸门未处理前锈蚀情况图2闸门锈蚀产生原因分析根据DL/T835-2003《水工钢闸门和启闭机安全监测技术规程》中规定,腐蚀评定标准根据腐蚀部位及分布,蚀坑的深度小湾水电站闸门原型观测试验背景小湾水电站是澜沧江中下游河段的X水库,正常蓄水位1 240 m,总库容150亿m3。枢纽建筑物由混凝土双曲拱坝、右岸地下引水发电系统和泄水建筑物组成。电站装机容量4 200 MW(6×700 MW),坝高294.5 m。泄水建筑物由坝身5个开敞式泄洪表孔、6个泄洪中孔、2个放空底孔、左岸1条泄洪洞等部分共同组成。小湾水电站工程X大下泄流量为20 700 m3/s,X大水头251 m。由于泄洪建筑物场地狭窄、水头高、泄洪落差大、泄洪流量大,且调度运行复杂多样,高速水力学、高水头大流量泄洪消能、泄洪闸门振动及应力变化等问题是小湾水电站安全运行的关键技术问题。通过泄洪闸门原型观测试验,能及时发现和消除影响电站运行的安全隐患,并根据观测试验成果,据实调整完善水库调度运行方式,以及验证闸门设计的正确性和设计参数的合理性。根据计划安排,在2014年8月中旬,库水位为1 236.0 m附近时开展了小湾水电站泄.
钢闸门有定轮钢闸门、滑动钢闸门及高压闸门、弧形闸门。钢闸门以X质钢材为基材，采用橡胶止水、防腐方式为表面进行喷沙除锈及热喷锌，产品可根据客户提供图纸生产制作。公司还生产螺杆式启闭机系列、卷扬式启闭机系列、铸铁闸门系列、橡胶止水系列、启闭机自动控制显示仪。具有完善的售后服务体系，欢迎新老客户来我公司洽谈业务，我们将以诚挚的热情、X质的产品、实惠的价格、为您提供完美的产品和服务。钢制闸门的性能特点和安装前的准备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。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。成都邦科水利检修有限公司——X成都不锈钢闸门厂家整理以上信息。铸铁闸门产品密封面间隙检验标准：铸铁闸门门板与门框密封座的结合面在检验前，必须清除全部杂物和油污，然后将铸铁闸门全闭再水平放下，在门板上无外加荷载的情况下，用0.1mm的塞尺沿密封的结合面测量间隙，其值不能大于0.1mm铸铁闸门渗漏试验标准：闸门的密封面必须清除任何污物，不得在两密封面间涂抹油脂，然后将铸铁闸门全闭，使门框孔口向上，然后在门框孔口内逐淅注入清水，放置一小时以上，观察是否渗水，其密封面的渗水量必须不大于1.25L/min·m（密封长度）。铸铁闸门出厂检验标准：每台铸铁闸门产品须经成都水利设备有限公司质量检验部门按本标准检验，并签发产品质量检验合格证才会出厂。向我公司采购闸门的单位有权按本标准的有关规定对产品进行复查，抽检量为批量的20%。但不少于1台且不多于3台。抽检结果如有1台不合格时应加倍复查，如仍有不合格时，采购我公司闸门的单位可提出逐台检验或拒收并更换合格产品。铸铁闸门结构主要部件简介：产品主要由启闭机，螺杆，门框，门体，止水橡胶，吊耳及销轴等部件组成，产品密封材料采用三元乙丙橡胶，具有性能良好，经久耐磨的特点，闸门产品主要是通过螺杆拉动操作工作，具有结构科学简单，安装和使用方便，性能可靠的特点。铸铁闸门安装前注意事项：安装前X先要检查竖框与横框之间、闸板与闸板之间（指多块闸板组合的闸门）的连接螺丝和固定钢板，是否在运输装卸和吊装中引起松动，接茬处是否存在错牙，如果有这些情况编制调整成一个平面，然后上紧螺栓，在吊装铸铁闸门安装注意事项，铸铁闸门安装时是将整体竖入闸槽，在两边立框的下面垫上调整垫块（严禁垫下横梁），两立框用手动葫芦和斜拉立稳，将铸铁闸门找直找平，各地脚孔内串上地脚螺栓，支好铸铁闸门门框进行一期浇注，必须注意混凝土不能埋上闸框，使闸框底平面贴在水泥墙上，当混凝土凝固后，再对闸框进行调整，拧紧地脚螺栓，对铸铁闸门进行调整时，在铸铁闸门背面的闸板和闸框的封水处，用塞尺对四周进行间隙测量，不能有大于0.3mm的缝隙，如果有就在该处闸框与混凝土墙间强塞铁片，消除间隙，然后调整至四周间隙都在0.3mm以下，再进行二期浇注，混凝土浇筑位置在闸框埋入二分之一的地方***合适也***科学。铸铁闸门安装完毕后注意事项：主要是清除加产品结构固物，在出厂前，为使闸板、闸框贴合紧凑，安装后减少间隙，2m以上的铸铁闸门在上下横框上安装了6-20个勾板压铁，立框的档板上增加了顶丝，注意在间隙调整后，将勾板压铁和顶丝拆除，才能进行产品启闭操作。钢闸门由于其门体活动部分重量会较轻，采用的启闭机吨位可以相对较小。钢闸门均采用焊接生产，以保证产品质量。钢制闸门是由门框与门体安装在水下部位，导轨则装在门框上端，保证了门体工作时，沿门框，导轨在一定行程内作上、下垂直方向往复运动。铸铁方闸门工作时是利用螺杆启闭机使螺母或螺杆蜗轮作旋转运动，带动传动螺杆工作，使门体相对对门框作上下往复运动，同时，楔紧装置运用楔块可紧可松的工作原理，使门体下降至设定极限位置时，门框、门体密封座面能X地贴合，起到截水之作用。铸铁方闸门在水下工作，为操作方便，在水下设置了启闭装置，由于产品标高不相一致，所以传动螺杆的长短，轴导架的设置与否，视其具体尺寸而定（详情见本厂产品样本）。吊耳、吊块、销轴主要用于传动螺杆与门体连接，使门体作上、下往复运动的动力源来于螺杆启闭机。门体向上全部打开时，水则疏通，反之，则为截止，如因工作需要调节水位时，也可半启半闭，以达到疏通、截止、调节水位之目的。电动操作，电动控制装置，定位X、操作轻巧、易实现自控和远控4，力矩小，由于闸板重量轻，且闸板与道轨板之间摩擦阻力小，故操作力矩小。铸铁闸门在启闭时应当注意闸板的上、下极限位置，必须安装限位开关才能避免破坏闸门与启闭机，在启闭机使用操作过程中如果发现异常情况，务必立即停止使用并采取合适的方法排除安全隐患。铸铁闸门和启闭机在安装后一定时间内，必须在止水面上抹黄油进行保养，以确保启闭时闸板与闸框的止水结合面光滑，当闸门关闭时在距底面100mm处，将闸门关闭停止1分钟，以充分利用门底部的激流将槽内的杂物冲洗干净后再将铸铁闸门关闭。闸门主要是控制开闸泄水，闸门主要是应用在水利大坝工程上，在干旱的季节，可以通过这样的设施，来放水。在洪水期的时候，可以进行排水。闸门主要是调节水量，闸门这一控制设施，主要是应用在水利大坝工程上面，可以控制相关的水量，尤其是在泄洪期有着不错的作用。一体化闸门采用新型门体设计技术，具有X特的上射式闸门概念，门体采用不锈钢碾压复合配以新型水密封设计，野外维护只需更换密封圈之类的简易操作,，一体化闸门主要特点是保证了产品随时可以安装使用。预X措施：常用耐腐蚀的材料镍、铬、锌等、镀于闸门表面，或在闸门表面涂油。预防闸门,疲劳损坏措施：断裂、表面剥落处理方法：在制造过程中提高启闭机闸门表面的光洁度，采用比较缓和的断面过滤，以减少闸门的应力集中。此外，利用渗碳、淬火等方法，提高启闭机闸门的硬度、韧性和耐磨性，也能收到良好的效果。预防磨擦损坏措施：尽量采用耐磨材料，可以减少磨料磨损量。使用高含锰量和稀土合金制造土壤加工部件，在犁壁上涂敷耐磨材料如聚氟乙烯都相对地减少了磨料磨损量。钢制闸门安装前，X先检查镶竖框与横框之间、闸板与闸板之间（指多块闸板组合）的连接螺丝，是否在运输装卸中引起松动，它们的接茬是否错牙，要调整成一个平面，检查闸板与闸槽的间隙，保证闸槽与闸板的间隙不大于0.08mm，如有间隙可以调节闭紧装置。上紧各连接螺栓。钢制闸门安装时，要求将整个闸门竖入预留槽，在两边立框的下面垫上调整垫（严禁垫下横梁），两立框用手动葫芦和斜拉立稳，将找直找平，各地脚孔内串上地脚螺栓，调节好闸门的位置，支好模板进行二期浇注。产品主要适用于给排水、水电、水利工程中，用以截止、水池、水槽、引水渠疏通水流或调节水位，主要由门框、闸板、密封圈及可调式锲型压块等不见组成，具有结构合理坚固、耐磨耐蚀性强、性能可靠和安装、调整、使用、维护方便等特点。冬季气温低下，冰盖层形成以后，在钢制闸门上会产生不同形式的冰压力作用，致使闸门发生不均匀挠曲变形或自动上抬开启，严重影响了闸门的安全和可靠运行。闸门防冰方法主要有以下几种：采用人工或破冰机械在闸前2至3米处冰面开槽，扩冰宽度0.5米，并露出水面，以达到闸门前保持一条不结冰水域的目的，闸门防冰技术中***简单也是X的处理方法。
高扬程大启闭力启闭机的传统解决方法近几年来,随着我国水电建设的迅猛发展,大启闭力、高扬程的启闭机使用越来越多,传统的解决办法如下。1.1 采用自由双层缠绕为了减小钢丝绳缠绕时绳索的偏斜角,双联卷筒的2个绳索固定端在卷筒中间部位,缠绕X1层由中间向两端,卷筒两端设有凸缘,钢丝绳缠满X1层后自动挤到上层,也有采用楔形板引导钢丝绳升到X2层。在钢丝绳分支返回角的引导下返回中间。这时钢丝绳的旋向与底层相反,钢丝绳X2层返回角度为:2.5°≥返回角度≥0.5°,这种方法,设计与制作较简单,但有可能发生钢丝绳排列不均匀现象,并在卷筒端部造成钢丝绳挤压与磨损。1.2 减小滑轮组倍率适当减小滑轮组倍率,可以显著减少钢丝绳缠于卷筒上的绕绳量,达到实现高扬程之目的。这样,钢丝绳直径必须加粗,卷筒直径必须加大,使传动装置载荷增大,电动机功率增加,也使得制造成本显著增加。该方法不适用大启闭力的启闭机。1.3 采用双双联滑轮组采用双双联滑轮组这种办法人字闸门启闭机启闭力计算与X化布置曾又林（武汉水利电力大学水电系）摘要本文推导了人字闸门卧式液压启闭机启闭力的计算公式，建立了启闭机X化布置模型，讨论了X化模型求解，X后给出了工程实例。关键词人字闸门，启闭机，X化一、引言船闸人宇闸门启闭机的合理布置，可降低工程造价．本文探讨大型船闸人宇闸门常用的卧式液压启闭机的X化布置问题．卧式液压启闭机布置的关键参数是启闭过程中的X大启闭力和活塞杆工作行程，两者基本上确定启闭机造价．本文推导人字闸门卧式液压启闭机启闭力的计算公式，在此基础上建立启闭机X化布置的双目标函数X化模型一一一让X大启闭力和活塞杆工作行程同时X小，提出利用XXＦ—ｔ曲线、XXｒ—ｔ曲线求解双目标函数X化模型的方法，X后结合实例讨论X化模型的求解．二、启闭力力臂的计算图１为闸门启闭过程示意图，Ｏ为闸门转轴，ＯＢ、ＡＢ为闸门、启闭机在闸门全关时的位置，ＯＣ、ＡＣ为闸门、启闭机在闸门开启０角的位置．设闸门全关时ＯＢ与闸门轴线闸门在启闭过程中或局部开启的情况下工作时,水处于流动状态而产生动水压力作用在闸门上。因影响动水压力的因素较多,而且动水压力的作用机理尚不完全清楚,要定量计算比较困难。目前,在进行弧形闸门启闭力的计算时,对于水头不高且不经常局部开启的弧门,一般只是近似采用静水压力的计算结果来代替动水压力的作用。对于需要动水中启闭的高水头弧形闸门,考虑到启闭过程中水流条件的复杂性,作用在闸门上的动水压力一般通过模型试验的方法获得,但通过模型试验测得作用在闸门上的动水压力所需的代价较大,因此采用数值计算的方法得到作用在闸门上的水压力,进而求解出在动水压力作用下弧形闸门的启闭力是很有必要的。目前,模拟自由水面的常用方法主要有高度函数法(HOF)、标记网格法(MAC)[1]和体积率法(VOF)[2]。HOF法计算简单,但水深须是单指函数,水面线不能重叠;MAC法将欧拉法和拉格朗日法有机结合起来,采用跟踪液体质点运动的方法,能X模拟出自由水面水流流态的变闸门形式:双主梁潜水式平面滑动钢闸门孔口尺寸:(宽×高)1.5×1.5米;闸门尺寸:(宽×高)1.7×1.6米;平均设计水头:12.0米(下涵管),6.5(上涵管),3.35(沙毛坑涵管);平均校核水头:13.0米(下涵管),7.5(上涵管),4.35(沙毛坑涵管);钢结构主材料:A3钢;止水材料:不锈钢。2闸门结构形式及布置闸门的荷载跨度为两侧止水的间距:1.60米,闸门计算跨度:1.60米,为方便于制造和维护,主梁采用型梁。总水压力:平均水压力强度:3主梁的布置及梁格的布置和型式(图1,表1、2)4面板厚度验算考虑2mm的腐蚀,选取12mm厚合乎要求。5主梁验算仅对下主梁进行验算,,,选取I18,能满足强度要求。,故刚度也能满足要求。6闸门启闭力及吊座计算6.1闭门力计算摩擦阻力安全系数,取计算闭门力用的闸门自重修正系数,一般船闸输水阀门是控制船闸运行X重要的设备之一,常年在非恒定流作用下频繁启闭,其工作环境恶劣,条件复杂。对船闸输水阀门的研究,一个关键问题是阀门的空化特性及预防和改善措施,另一个重要问题则是阀门的启闭力及其脉动幅值。前者关系到输水阀门能否正常运行,而后者不仅关系到阀门启闭机的容量和门体结构,而且涉及阀门运行的可靠性和灵活性。在大量分析研究前人有关船闸主要门型—反向弧形门启闭力(净动水启闭力)试验成果的基础上,建立了大比尺的输水阀门物理模型(依托银盘船闸),通过恒定流和非恒定流试验,对作用在阀门上的水流结构形态进行了详细的观察和分析,认为阀门的净动水启闭力构成可以分为两大部分,即廊道水流对门体的作用力和门井下降或上升水流的作用力,并通过理论分析得到了由这两部分作用力构成的净动水启闭力计算公式,与试验结果吻合较好,同时还对影响阀门净动水启闭力的各种因素及其变化规律进行了进一步探讨,并指出了需深入研究的方向。研究选取的反向弧形阀门是高水头概述澄碧河水库溢洪道位于大坝右岸西北约7 km的山坳内，为开敞式实用堰，属IX建筑物。溢洪道于1966年完成土建工程施工，1970年完成闸门及启闭机安装，堰顶高程176.、，设有4孔12 m x 9.3m(宽x高)的弧形钢闸门，设计水头gm，由4台固定式2 x 50t油压卷扬式启闭机控制，堰下游设有三X消力池，设计泄洪流量为3 210。由于溢洪道闸门控制系统部分设备陈旧老化已X过使用年限，2007年l月，澄碧河水库管理局委托武汉立方科技有限公司和榆次液压有限公司武汉分公司对相应控制部分进行改造，在对原有的液压系统和配电进行改造的同时，新建闸门自动监控系统。2007年6月巧日完成液压系统和控制系统设备的安装和调试，并通过了控制系统分部工程的验收。为了在汛前对改造后的启闭设备进行理论启闭力检测，根据《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》要求和《闸门与启闭设备》之露顶式弧形闸门启闭力计算公式引言铸铁闸门具有结构简单、安装方便、操作灵活、X性强及便于管理等特点,被广泛应用于中小型水利工程,特别是灌区渠道及堤围工程中的低水头涵闸。铸铁闸门及其配套螺杆启闭机在国内已有许多X厂家生产,有系列化的成熟产品,在设计选型时可参照有关资料确定相关参数,但铸铁闸门及其启闭机在水利工程中的使用频出现一些质量问题,其质量管理亟需加强,从项目法人、设计、监理乃至设备制造单位、安装单位各方均需提高责任意识,采取X措施保证铸铁闸门及其启闭机的质量安全。本文主要从铸铁闸门的结构特点出发,探讨铸铁闸门及其启闭机选型设计中需注意的几个要点,确保工程安全,降低设计风险。一、选型设备的主要特性1.铸铁闸门的技术特性铸铁闸门主要由门框、门体、导轨、楔紧装置、密封面等组成。门体和门框的材料采用铸铁,止水面可镶铜合金或不锈钢等耐腐蚀材料,防腐能力强。但受材料和铸造工艺的限制,铸铁闸门的规格及使用水头一般比较小。所以在铸铁闸门的选型设计中,X先需确定过斜拉式转动铸铁闸门因其结构简单,造价低廉,被广泛用于中小型水库。启闭方式有螺杆式启闭机和起重葫芦启闭两种。螺杆启闭是将螺杆斜置于坝面上,用压杆连接闸门。中间通常设置抱轴,以防压杆失稳。启闭时闸门作直线运动。由于抱轴地基容易沉陷把轴“抱死”,现已很少采用。葫芦启闭是用钢丝绳分别连接杠杆两端,杠杆可绕一定轴转动,闸门固定在杠杆下部,沿坝面斜坡分别拉动钢丝绳,以达到启闭目的。闸门运动轨迹为曲线运动。它主要X点是闭门时用钢丝绳给杠杆施加拉力,达到关闭孔口的目的,避免了一般闸门所常发生的压杆压弯现象。这种型式的放水闸门在小型水库上采用较为普遍,其布置如图1。 图2 拦污栅设置示意图 1、2.钢丝绳 3.杠杆 4.定轴 5.拦 污栅 6.门框 7.闸门 这种闸门前难以设置拦污栅。为了解决这一问题,在我省马家河水库放水管闸门及拦污栅设计中,设计了一种能随闸门转动的拦污栅,其结构如图2。 启门时,拉动右边钢丝绳,闸门随之转动,当闸门转动一个a角铸铁闸门以其止水效果好，防腐能力强，岁修费用少等X点而广泛被水利工程所采用，它的规格也较齐全，能满足各种中小型水工建筑物的需要。但是铸铁闸门在安装时，如果采用预留螺栓孔、二次浇筑混凝土的方法，闸门框上由于预留螺栓孔的数量较多，在安装门框时，门框与门槽混凝土面接触处不可避免地产生缝隙，止水效果将大大减弱。再者门槽处的混凝土面是否铅直，将直接影响到闭门的开启和整体的美观性，鉴于上述原因，黑龙江垦区宝泉岭分局工程技术人员在施工中摒弃了二次安装浇筑混凝土的方法，实施现场整体吊装，现场测量支模固定、浇筑的施工技术。实践表明：这种施工方法止水效果良好。现将其技术措施分述如下：一、铸铁闸门的现场整体吊装铸铁闸门需在水工建筑物底板浇筑完成后，混凝土达到设计强度的50％左右时，用起吊设备（吊车、挖掘机”等）把铸铁闸门板和闸门框同时吊起，立于边墩或中墩在底板预埋钢筑的闸槽内，把固定螺栓穿入闸门框的螺栓孔内，与中、边墩钢筋搭上并把螺母带平扣，用水准仪随着国民经济的提高和科学技术的进步,我国的水利水电工程得到了飞速发展。目前,水利水电工程中应用于挡、排、灌水的闸门品种繁多,型式各异,应用X多的是钢闸门和铸铁闸门。钢闸门规格齐全,但制造成本及安装维护费用相对较高,特别是其埋件需要比较大的安装空间,在一些水利工程中的应用受到了限制。铸铁闸门成本低廉,安装维护方便,但由于其强度较钢材低,主要用于承受正向水头的情况。现在,市场上迫切需要一种能安装于狭窄空间,成本低使用方便,又能承受反向高水头的闸门。本公司经过反复设计计算实践论证开发研制出了一种新型高反向水头铸铁闸门。1结构及工作原理1.1普通铸铁闸门的结构及工作原理传统的铸铁闸门主要由门板、埋件、吊耳、楔紧装置等组成,见图1。门板与埋件采用机加工面硬止水,埋件上有精加工的滑道,启闭设备通过吊耳与门板相连。启闭设备运行时带动门板在滑道内上下移动实现止、放水的功能,楔紧装置起着增加密封性的作用。有正向水头时,门板在水压力的作用下贴紧埋件引言铸铁闸门在结构上采用机加工面直接单面或双面止水,利用闸门平面与门框面的光滑紧密接触来取代止水橡皮,止水效果显著。闸门结构合理,安装简洁,操作灵活,管理方便,且耐锈蚀,全寿命成本低,是中小型水工建筑物中理想的平面闸门。配用的启闭机按结构可分为螺杆式和钢丝蝇式,按动力可分为电动和手动两种。利用启闭机的升降使闸门实现开启和封闭过水孔道,控制水位、调节流量。1结构特点北京市万泉河综合治理工程在海淀妇产医院处的拦污闸闸门就是基于上述因素而选用的。具体规格:闸门采用PGZ(平面拱形式单面止水)4×2.5m,启闭机采用LQ2×8t螺杆双吊点式。LQ2×8t双吊点式启闭机的传动由动力带动蜗轮,然后蜗轮和蜗母的平键联接实现螺母转动,从而使螺杆上、下升降。该结构使用螺杆升降,不但有启门力,而且还有一定的闭门力,可以实现良好的闭门效果。同时,该机自锁性能好,可使配套闸门停留在任何高度位置,而且闸门的启闭高度和上、下极限位置均可以通过自身的装置来 言船闸兼顾着航运、防洪、引水、排涝和挡潮等多种功能,船闸工作闸门及启闭机作为船闸的关键设备,在船闸运行过程中起着非常重要的作用,其性能直接影响船闸的通行和管理,其安全运行与否直接关系着过闸船队的安全通行以及人民群众的生命财产安全。船闸工作闸门所采用的型式多种多样,主要有人字门、三角门、平板门和弧形门等。[1]过船港船闸和新桥船闸地处江苏和安徽两省,均建于 1991年。两船闸工作闸门结构型式一致,上、下闸X工作闸门均为三角形钢闸门,焊接桁架结构;上、下闸X工作闸门均采用齿条推杆式启闭机操作,启闭机的齿条推杆与上片水平桁架铰接。船闸工作闸门结构型式见图 1和 2。图 1 闸门空间桁架结构图 2 闸门水平桁架结构 过船港船闸于 1998年发生下闸X闸门无法正常启闭现象,检查发现中羊角处底止水橡皮受损卷起,平时运行中闸门经常发生振动现象; 2000年发现闸墩支承座的固定螺栓和门枢支承座的联接螺栓多处断裂。新桥船闸建成后不久概述巴基斯坦苏勒曼奇拦河坝修复改造工程是对现有拦河坝进行修复改造。其大坝及金属结构均为上世纪20年代制作,在此基础上进行拦河坝的改造升X,尤其需要特别注意的是对金属结构部分的改造升X。苏勒曼奇拦河坝修复改造工程中的闸门、闸门埋件、启闭机均为全新设计制作;但桁架仍采用原来的旧桁架,由于其使用时间长,需要特别注意旧桁架的腐蚀情况,因此,必须对其进行计算校核。笔者采用有限元软件对桁架进行了计算分析。2有限元模型的建立苏勒曼奇工程中,闸墩、闸门、平衡重、桁架和启闭机(包括驱动装置、传动轴及卷筒装置等)典型结构形式见图1。桁架安装在闸墩上,启闭机安装在桁架上。启闭机驱动装置通过传动轴驱动卷筒装置,卷筒装置通过钢丝绳与闸门和平衡重相连,驱动闸门及平衡重在门槽中升降实现闸门的开启和关闭以控制水的流量。这种形式的布置,其所有的力(包括闸门自重、开启闸门所需要克服的阻力、平衡重自重等)通过钢丝绳传递到卷筒装置上,X后全部作用在桁架上。问题的提出 西郑闸是R运河滞洪区恩县洼的分洪建筑物,位于卫运河右岸.堤防桩号139+000。该闸建于1f)盯年,由山东省水利厅设计院按DX建筑物标准设计。全闸共11孔,每孔净宽6.。米闸门系预应力钢筋混凝土结构,每扇闸门重27.33吨。闸底板高程为23.00米,闸上设计洪水位为29 .00米,闸上校核洪水位为30 .50米,相应分洪流量为1200米3/秒。 西郑l’ed原启闭设备为两台移动式50吨卷扬启闭机,分别安装在闸桥两端。采取分孔分X轮换启闭。因不适应紧急分洪要求,于1982年改建为11台2、25吨固定卷扬启闭机。电机为J乃一:1]一6型,额定功率为11冠,额定电流为23 .6安同时对机架桥也进行了相应加固。改建工程竣工验收时,在无水的情况下对闸门进行的启闭试验中,发现电流偏大。小型直升式水闸门因船只通航不容易撞坏闸门,止水效果好,使用寿命长,启闭灵活简便,安全可靠而在农村得到广泛应用。使用过程中,一般闸门开启悬挂的时间多,下闸关闭1’j:J时间少。为克服启闭装置因闸门常期开启悬挂受静力引起的零件疲烤损坏,近年来设计时一般都要加装“搁门机构” (又称搁门器)。这样,给闸门启闭操作时又增添了麻烦。图(1)是闸门启闭示意图。启闭要求为:闸门上升至e处,即升过搁门器顶爪,待顶爪进入闸门搁口后闸门下降一段距离(hl)至d处搁牢止;闭门要求为:闸门先上升一段距离 (h2),即由d处升至f处,待顶爪脱离闸门搁口下跌后再下降至关闭位置C处止。目前这一过程是由人工操作控制的。这样,操作者在操作时稍孔疏忽便不能实现自搁或自脱,既麻烦又不可靠。我们设计了一套螺杆凸轮控制机构,实现了h:和hZ升降距离的自动控制,使用效果较好,结构简单可靠。?林辛闸是黄河东平湖滞洪区一座大型进湖分拱闸,为了确保汛期分洪,闸门的启闭和调整运用必须及时准确,因此,实现闸门启闭自动控制是必要的。我局自1978年底开始,在群众大搞技术革新的基础上,自行设计了一台可控制15孔闸门的程序装置,安装在林辛进湖闸上,经试用和正式投入运用,效果良好。现简要介绍如下:一、控制装置的组成 本装置的组成,主要由十进制可逆计数译码器、逻辑分配控制器、程序转换分配器、末端放大执行装置、启闸电流显示器和电源等六部分组成(见图1)。其主要作用是将过去单机分散的多人手动操作改变为由一人在集中控制室内操作,闸门自动启闭。操作方式有单机自动控制,单程序自动控制,联合程序自动控制三种。并附有手动.、自动转换开关,可以很方便地选择启闭方式。如用联合程序操作时,只按一次按纽,十五孔闸门可按予定顺序提升(或降落)到予定高度,即自动停止。在水利工程中,水闸是主要的调水、控水工程。而在水闸工程中,闸门对调水、控水是起到主要作用的。过闸流量的大小是由闸门来控制的。而闸门的启闭在实际操作中的一些问题也就关系到工程运行的效果。当闸门的总水压力较大时,启闭机容量问题比较尖锐。因而必须探索一些减轻启闭力的途径和措施,归纳起来大致有下列八个方面:(1)合理选择门型:各型闸门的力系图不同,所以同一孔口面积及工作水头的闸门,其启闭力亦不同。例如,孔口面积相同,工作水头相同,总水压力相同的闸门,如采用弧形闸门则启闭机容量会比采用胶木滑道平面闸门的容量小得多。因此,合理选择门型是减轻启闭力的根本途径。(2)减小摩擦系数:选择合适的支承对摩材料并改善活动体运动时的接触条件,都能减小摩擦系数,从而降低摩擦力和启闭力。多少年来,平面闸门的支承和止水滑道,从材料和加工工艺上几经变革,摩擦系数不断降低;而定轮、滚轮与履带的出现,使滑动摩擦改变为滚动摩擦。但在高水头、大孔口闸门中,定轮的尺寸上海建成的几十座大中型水闸在建设完成后,闸门的正常运行往往体现在控制系统的X性和可靠性。本文就闸门启闭控制方式设计进行初步探讨。 本市现有水闸的闸门启闭控制,一直采用老方式,其开启过程系通过一系列继电器来实现的。近几年来,也仅是对其中元器件进行更新,多数运行操作人员未经X培训,对工作原理及应注意事项不甚了解,主要听从上X命令,或按航行需要开关闸门。因此,在水闸运行一段时间后,常因某一继电器的损坏造成控制系统瘫痪,或在操作中未遵循操作规程,在内外河水位差太大时,闸门一次开启度过大,闸门提升后流量X标,水闸消力池后河道遭到破坏性的冲刷。 笔者在1992年设计旺沙挡潮闸闸门控制机构,通过在内、外河安装水位计,操作台上安装水位显示调节仪和水位差显示调节仪,由调节仪输出开关量信号,在内外河水位差过大时,对闸门开启进行闭锁,使闸门无法开启(见图1)。若有其它特殊情况必须开启闸门时,则通过钥匙开关,避开水位差闭锁条件,操作人员可观察操作台宁车沽防潮闸位于天津市塘沽区宁车沽村西 ,潮白新河入永定新河处。该闸兴建于 1 971年 ,其作用为泄洪、排沥、挡潮、蓄淡及两岸工农业用水。全闸为 2 2孔开敞式 ,中 2 0孔过流 ,两边孔以混凝土墙封堵。 3号至 1 8号孔的底板高程为 - 5 5ｍ ,每孔净宽 8 0ｍ ,设 8 0ｍ× 9 3ｍ开卧式平面定轮钢工作闸门 (闸门自重为 1 87 6ｋＮ)。工作门为“一门一机” ,共计 1 2台 2× 2 5ｔ和 8台 2× 1 6ｔ固定卷扬式启闭机。由于防潮闸 ,不可避免在闸门前后形成了一定厚度的泥沙淤积 ,故而造成闸门开启时启门力增大 ,闸门开启困难(有时启闭机需借助外力如千斤顶等才能开启闸门 ) ,为了研究和确定泥沙淤积对启闭力的影响 ,水利部天津水利水电勘测设计研究院科研所对闸门启闭力进行了现场检测。本次闸门启闭力测试选定在 1 0号孔 (2× 1 6ｔ启闭机 )和 1 8号孔 (2× 2 5ｔ启闭机宁车沽防潮闸位于天津市塘沽区宁车沽村西 ,潮白新河入永定新河处。该闸兴建于 1 971年 ,其作用为泄洪、排沥、挡潮、蓄淡及两岸工农业用水。全闸为 2 2孔开敞式 ,中 2 0孔过流 ,两边孔以混凝土墙封堵。 3号至 1 8号孔的底板高程为 - 5 5ｍ ,每孔净宽 8 0ｍ ,设 8 0ｍ× 9 3ｍ开卧式平面定轮钢工作闸门 (闸门自重为 1 87 6ｋＮ)。工作门为“一门一机” ,共计 1 2台 2× 2 5ｔ和 8台 2× 1 6ｔ固定卷扬式启闭机。由于防潮闸 ,不可避免在闸门前后形成了一定厚度的泥沙淤积 ,故而造成闸门开启时启门力增大 ,闸门开启困难(有时启闭机需借助外力如千斤顶等才能开启闸门 ) ,为了研究和确定泥沙淤积对启闭力的影响 ,水利部天津水利水电勘测设计研究院科研所对闸门启闭力进行了现场检测。本次闸门启闭力测试选定在 1 0号孔 (2× 1 6ｔ启闭机 )和 1 8号孔 (2× 2 5ｔ启闭机目前,我国大型水闸闸门启闭方式多采用卷扬式,启闭机都是放在工作桥的中问位置,启闭力由大梁传递到闸墩,都得花费部分投资建造出有足够强度的工作桥,大跨度水闸其工作桥造价约占主体工程投资的5％左右。若改变启闭机的位置,便可省去工作桥大粱,缩短闸室长度,减少工程量,节约投资。 这里介绍对卷扬式启闭的一种改进方法。这种启闭装置(见示图)是把启闭机纵向放在一侧的闸墩上,闸墩顶部两侧伸出悬臂,使放置启闭钒处有足够的工作范围。在闸门上端两角设立吊点,两侧门槽上方安置支点,同侧的上下支点、吊点组成滑轮组,钢丝绳环绕2～3周,使启闭机的启闭力放大4～6倍,同时可保证闸门两侧同步启升上海建成的几十座大中型水闸在建设完成后,闸门的正常运行往往体现在控制系统的X性和可靠性。本文就闸门启闭控制方式设计进行初步探讨。 本市现有水闸的闸门启闭控制,一直采用老方式,其开启过程系通过一系列继电器来实现的。近几年来,也仅是对其中元器件进行更新,多数运行操作人员未经X培训,对工作原理及应注意事项不甚了解,主要听从上X命令,或按航行需要开关闸门。因此,在水闸运行一段时间后,常因某一继电器的损坏造成控制系统瘫痪,或在操作中未遵循操作规程,在内外河水位差太大时,闸门一次开启度过大,闸门提升后流量X标,水闸消力池后河道遭到破坏性的冲刷。 笔者在1992年设计旺沙挡潮闸闸门控制机构,通过在内、外河安装水位计,操作台上安装水位显示调节仪和水位差显示调节仪,由调节仪输出开关量信号,在内外河水位差过大时,对闸门开启进行闭锁,使闸门无法开启(见图1)。若有其它特殊情况必须开启闸门时,则通过钥匙开关,避开水位差闭锁条件,操作人员可观察操作台引言闸门启闭机械日常维修保养的好坏直接关系着闸门运行的安全与使用寿命,每年水闸管理单位都要投入大量人力物力对闸门启闭机械进行定期保养,以确保汛期能安全度汛,遇到突发情况能运行自如。采用传统的养护方法保养后收效甚微,尤其是钢丝绳等油性器具光洁性和亮度维持时间极短,为克服传统方法的不足,提高保养标准更适应现代文明程度需要,我们探索改进了闸门启闭机械的保养技术,通过不断的实践该技术改进后养护效果明显,而且机械设备等光洁度、亮度保持时间长,该方法的使用受到同行们的肯定,并得到了推广和应用。1传统启闭机械维修保养方法1.1加工混合油将一定比例的机油(比例通常是2:1)混合均匀加热,加热到一定温度为(500)时再加入黃油,使固体的黄油液化与其溶化在一起。1.2机械及附属设施清洁用棉纱将柴油涂在滚筒、钢丝绳、大、小齿轮上,待干涸的油污彻底浸透,再用钢刷子打磨,除去表层上的油污,X后用细棉纱仔细擦拭干净,一定顺着钢丝绳的纹路除去钢丝绳缝隙内的小型直升式水闸门因船只通航不容易撞坏闸门,止水效果好,使用寿命长,启闭灵活简便,安全可靠而在农村得到广泛应用。使用过程中,一般闸门开启悬挂的时间多,下闸关闭1’j:J时间少。为克服启闭装置因闸门常期开启悬挂受静力引起的零件疲烤损坏,近年来设计时一般都要加装“搁门机构” (又称搁门器)。这样,给闸门启闭操作时又增添了麻烦。图(1)是闸门启闭示意图。启闭要求为:闸门上升至e处,即升过搁门器顶爪,待顶爪进入闸门搁口后闸门下降一段距离(hl)至d处搁牢止;闭门要求为:闸门先上升一段距离 (h2),即由d处升至f处,待顶爪脱离闸门搁口下跌后再下降至关闭位置C处止。目前这一过程是由人工操作控制的。这样,操作者在操作时稍孔疏忽便不能实现自搁或自脱,既麻烦又不可靠。我们设计了一套螺杆凸轮控制机构,实现了h:和hZ升降距离的自动控制,使用效果较好,结构简单可靠。工程概况江苏省一些大型灌区 ,有些节制闸位于灌区排水渠末端 ,主要作用是开闸排水 ,在遇到干旱年份时关闸蓄水 ,以利设在二岸的泵站提水灌溉。本设计节制闸的上游水位 4.0 m,下游水位 2 .5 m,排水流量3～ 5 m3 /s,渠道底高程 0 .0 m,渠底宽 4.0 m,堤顶高程 5 .5 m,边坡 1∶ 3 m,渠道二岸土质为灰黄色砂土 ,容许承载力标准值为 1 0 0 k Pa。为排水通畅 ,闸孔净宽 4.0 m,采用无槛宽顶堰 ,堰顶与渠底同高0 .0 m,闸墩顶高程 5 .5 m,闸底板厚度 0 .6 m。闸室段长度 8.0 m,前 2 .9m采用钢筋混凝土 U型结构 ,闸室段后 5 .1 m采用钢筋混凝土箱型结构。公路桥布置在闸室下游段 ,桥面净宽 4.5 m二侧安全带各0 .3 m,桥面总宽 5 .1 m。主门槽宽 0 .2 m,深 0 .2 5 m,距闸墩上游端 1 .5 m。闸门采用钢筋混凝土装配式结构工程概况林辋溪为惠安县X二大溪流,集雨面积119km2,全长21km,承担着沿线两岸的防洪、排涝、灌溉等任务,沿溪共设水闸5座。团结水闸位于林辋溪中下游河段,集雨面积64.2km2,主要功能为排洪、灌溉。该闸已运行六七十年,现已破损严重,年久失修,被鉴定为三类水闸,对其重建已刻不容缓。重建团结水闸位于现有水闸上游约30m的林辋溪河道上,为中型水闸。工程等别为Ⅳ等,水闸枢纽等主要建筑物X别为4X,次要建筑物X别为5X。重建团结水闸主要由上游段、闸室段、两岸启闭房、下游段组成。水闸设计孔口宽度为35m,共1孔,两岸设有控制房。闸门型式为底轴驱动钢闸门,宽35m、高2.6m、重110t,采用液压启闭装置控制。2 钢坝闸门特点底轴驱动钢闸门简称钢坝闸门,是近几年发展起来的新型闸门,属于翻板式闸门,由门叶和固定在其底部的底横轴以及底铰座、底水封、自润滑轴承、侧水封、液压驱动装置、液压锁定装置等共同组成。门轴与门叶相连,通过底铰座固定在水利工程在防洪、蓄水、排洪方面起到重大作用,而水闸闸门和启闭机是水闸工程的重要部分,日常中的管理和维护关系到水闸工程的质量和安全问题,应做好闸门及启闭机的管理工作,及时找出问题加以维护,使其得到安全X的运行。1水闸闸门及启闭机存在的问题1)闸门的门体问题。水闸闸门的作用是阻挡和控制水流量,根据材料可以分为钢筋混凝土闸门和铸铁闸门。钢筋混凝土闸门因水质污染严重容易碳化腐蚀,时间长久还会出现穿孔漏水和露出筋网的问题;铸铁门抗腐蚀性好,但材料硬度强,性能脆。一些木闸和翻倒闸因漏水和腐蚀严重,运行效率低。2)闸门的附件问题。用于闸门的组成附件止水橡皮和闸门底部的木质易损坏和老化,导致闸门漏水严重;起吊闸门的滚轮经水质浸泡易锈蚀,而轴承内部的黄油硬化,减少甚至失去润滑作用,导致门槽的滑块和滑道摩擦变形;滚轮从阻力小的滚动摩擦变成阻力较大的滑动摩擦,导致开启和关闭闸门困难。3)启闭机的钢丝绳和丝杆问题。水闸因年限久,对闸门的传动轴和齿轮吊底流式消能工程一般比较常见于低水头水闸结构,我们在进行该型式消力池设计时,确定消力池尺寸的控制条件情况是比较复杂的,它与水闸上、下水位差,过闸单宽流量、下游水深、闸门开启方式,闸门开启速度和下游水位能否迅速抬高等因素有关,还与启闭机的选择有关。如果我们能设计一种合理的、简便易操作的闸门操作型式,则有可能大大节省消能工程的工程量。某水电站闸坝为该电站的主要挡、泄水建筑物,闸坝设有15孔闸孔,单孔净宽12m,正常工作水头为6.5m,水头6.10m,堰面是宽顶堰型式,在闸门全部打开或闸门开度X过e/H=0.65时,水流呈宽顶堰型式过流,在闸门相对开度为e/H=0.65时,水流呈闸孔出流型式。原设计采用4台移动式启闭机控制水闸调度。由于该枢纽是低水头工程,且堰顶高程较低(河床平均高程为7.78m,堰顶高程为8.20m),当上游水位为正常蓄水位△14.5m时,闸门在任何开度下控泄流量,下游水深都不具备形成面流的条件。因此,闸坝确定选用底流水利工程能够起到防洪以及蓄水的作用,对保障农业生产方面也发挥了重要作用。对水利工程而言,水闸闸门以及启闭机是两个重要的组成部分,它们对于保证水利设施的正常运行至关重要。因此一定要加强对闸门以及启闭机的维护工作。1水闸闸门及启闭机的问题透视1.1闸门质量问题水闸闸门通常被用来对水流量进行合理的控制,目前闸门主要有两种,一种是钢筋混凝土闸门,另一种是铸铁闸门。前者很容易受到外界环境的影响,进而导致出现质量问题,比如由于水质受到污染,将会使闸门腐蚀,进而导致出现质量问题;而铸铁门就能够X地避免类似现象的发生,然而,铸铁门自身也存在着一些缺点,比如由于材料硬度比较强,因而性能较脆。一些木闸和翻倒闸因漏水和腐蚀严重,运行效率低。1.2闸门组成附件问题闸门上的一些零部件由于长时间在水中浸泡,很容易出现老化以及损坏等现象;滚轮经过长时间浸泡,会被腐蚀,并且轴承内部放置的黄油也会变质,发挥不了应有的作用,X终造成门槽因长期摩擦而变形。随着我国经济的发展,人们对供电的要求逐渐加大,水电站是重要的供电方式之一,为我国解决用电问题作出了巨大贡献。同时闸门设计是水电站工程中极为重要的部分,对节约整个工程量有很大作用,所以对水电站闸坝闸门的改造设计研究有着很大的理论意义和实践意义,下文将以笔者参与的某水电站闸坝闸门改造为例进行分析。1水电站闸坝概况分析文章中提及到的水电站是一个大型的水电枢纽工程,其以发电为主,同时以旅游、养殖、航运等业务为辅。电站年发电量为28亿kW·H,装机容量为800MW。闸坝有15孔闸孔,正常工作下水头为6.5m,水流形式呈现宽顶堰型式,由4台移动式启闭机控制水闸调度。如图1所示,通过启闭机闸门可以达到排泄水量的目的,同时对埋件进行维修时也比较方便。由于该枢纽是一个低水头工程,堰顶高程与河床相比,相对较低,同时如果上游处于正常蓄水位水平,那么下游水深在闸门打开的任何情况下都不会形成面流条件,所以底流效能是闸坝应该选用的方式。为了在现有技术条件下,找到一种既能醉决顶水封射水的问题、又能使启闭机容量不随水头和荷载的急剧增加而X出现有启闭叽的容量的可行方案,青海省水电设计院青陈同志提出了“水力平压下拍式闸门”这一设想。其工作原理主要是:在闸门(扇形块体)内设封堵孔「I的下门叶和传递水压力启闭闸门的上门叶;闸门启闭及开度控制,均由充、排水阀的流量差值和压力腔内外的压一差来控制,为了防止压力波动时可能造成的「1体开度的急剧变化,因此匡过水断面以上侧墙两侧设有摩擦式水压(或油压)阻尼锁锭装置,它既可控制闸门启闭的速度、防止振动,又可将门叶固定富春江水电设备总厂生产的国内水头X深,制作难度X大的小浪底孔板洞X大型深孔闸门,目前通过专家们验收,以X质的制造质量,得到了业主、设计单位及检测机构、监造单位的高度评价。 该厂靠产品质量和X质服务赢得信誉,于1997年中标生产小浪底3个孔板洞6扇X大型深水弧门的艰巨任务,经过全厂职工两年多时间的精心制作,建立了业主验收、监造工程师监造、设计单位和生产单位保证制造质量的管理模式,采取了从原材料的采购,跟踪下料、组焊、加工、组装、包装及售后服务全过程的质量控制,严格执行1509000标准,按设计要求监控每道工序前言水工钢闸门 ,如平面检修闸门和事故闸门的开启 ,一般情况下须在静水中进行。为了达到这种工况 ,必须在开启闸门前先向门后充水 ,使得闸门前后水位齐平 ,然后开启闸门 ,从而减小启闭机的启闭容量。闸门充水平压方式的正确选择 ,对简化输水系统的水工布置 ,对闸门充水部件的设置 ,对保证充水后达到平压目的 ,以及对方便充水系统的操作维修等 ,都是十分重要的。2 闸门充水的方式闸门充水平压的方式目前在国内有以下几种 :旁通阀式 ,门上设充水阀式 (包括大门上开小门 ) ,小开度提门 ,闸门节间 ,机组放水管等五种型式 ,各种平压方式有其不同的特点及适用条件。2 .1 旁通阀充水旁通阀设置于坝体内或进水闸的闸墩内 ,闸门前的库水通过旁通阀流至闸门后面 ,水流由管道闸阀控制 ,一般在阀室设两道阀 ,前面为检修闸阀 ,后面为工作闸阀。其操作平台设于坝体廊道内或闸墩顶面。这种平压方式具有简化门叶结构 ,且直径选择不受门叶结构限制的特点概况乌鲁瓦提水利枢纽工程,具有灌溉、防洪、发电、生态保护等综合效益。拦河大坝为混凝土面板砂砾石堆石坝,主坝X大坝高133m,水库总库容3·0多×108m3。枢纽泄水建筑物主要有溢洪道、泄洪排沙洞、冲沙洞和发电引水洞。其中泄洪排沙洞全长876·5m,由引渠段、进水塔、有压洞段、工作闸井段、龙抬头曲线段、结合利用段、隧洞出口段等部分组成。工作闸井位于有压洞段后,闸孔尺寸为6·0m×6·0m,设计水头为80m,总水压力为35 262kN,采用潜孔弧形钢闸门,支铰设置于下游支承钢梁上。闸门面板曲率半径为11 000mm,采用底止水(平板橡胶)、侧止水(P60B型)、顶止水(P60A型)以及设置于顶楣上转铰水封形成封闭止水。闸门操作方式为动水启闭,吊点为单吊点,采用液压启闭机进行启闭。2闸门存在的问题闸门止水经过更换处理,闸门底止水存在局部刺水,转铰水封封闭不严的问题。将上游平板检修闸门关闭后,关闭弧形工作闸门,打开检修闸门充水阀充水。水工建筑物上装设的闸门,根据需要有的要求在动水状态下启闭;有的要求在静水状态下启闭。在动水状态下启闭闸门,除要求闸门自身具有较高强度和刚度外,启闭力都较大。为减轻闸门自重和降低启闭机的启闭力,在中小型水电站上一般都尽量采用静水状态下启闭闸门。在静水状态下启闭闸门要求作用在闸门前后的水压力相等或压差很小。以往平压闸门前后的压差采用旁通管充水,或采用闸板式与柱塞式平压装置。作者在雅安地区胜利水电站(1 600 kw)坝的检修闸门上;设计安装了一种新型简易平压阀。该阀结构简单,工作可靠,本义就此介绍如下。 1.平压间结拘及工作原理 图为本简易平压阀的结构原理。该平压阀装置由充水弯管、盖板、橡胶密封条、拉杆、吊板、吊轴、限位块等组成。该装置安装于闸门顶部并与启闭机吊具联动,其工作原理如下。③. 1.充水弯管2.橡肚密封十3.盖征4.拉杆5.吊具6.吊板 7.限位角钢8.吊轴 门)开启闸门。其工作程序是当开启闸门时,启闭机的吊具上行,此时平面闸门在水利水电工程中应用广泛,而影响闸门启闭力的主要因素为水流的动水垂直力[1],包括下吸力、上托力、门顶水柱压力。平面闸门底缘型式决定着门下水流流态[2],对闸门动水垂直力有着较重要的影响,进一步影响着闸门启闭力和闸门启闭机的选择。若底缘型式选择不当、底缘结构设计不合理,闸门工作时水流流态不好,闸门底缘易形成负压,产生空化,从而诱发闸门振动,严重时将产生空蚀现象,导致闸门结构或门槽破坏。鉴此,本文以积石峡水电站泄洪洞闸门为例,采用重整化群(RNG)紊流模型[3]和物体移动模型(GMO)相结合的方法,对平面闸门启闭过程中的动水垂直力进行了数值模拟研究,获得了动水垂直力在启闭过程中的变化规律,为准确计算闸门启闭力提供了依据。1计算方法及边界条件(1)计算方法。紊流模型[3]所得的方程形式与标准的模型完全相同,但系数并非根据试验数据而是由理论分析获得,因而具有一定的通用性。GMO方法模拟刚体运动。动水垂直力(门顶水压力、上托力、下吸力)是影响闸门启闭力的重要因素。目前主要由经验公式计算或模型试验确定,但经验公式中的一些参数难以准确确定,模型试验也存在着获得信息不全面、比尺效应、干扰流场、耗时费力等缺点。本文采用GMO刚体移动法、重整化群方程紊流模型和VOF自由水面处理技术三者相结合的方法,对平面闸门启闭过程中的动水垂直力和弧形闸门的动水垂直力力矩进行了数值模拟研究,分别研究了闸门在启闭过程中不同底缘倾角和不同启闭速率对动水垂直力以及动水垂直力力矩的影响,并分析了动水垂直力及力矩在闸门启闭过程中的变化曲线,研究成果对闸门的设计及确定启闭机的容量具有一定的参考价值。并结合积石峡水电站泄洪洞闸门的物理模型试验结果来验证本文所提出的数值模拟方法,计算结果与模型试验结果吻合良好,表明了该数值模拟方法是可靠的,具有较高的精度,利用该数值模拟方法得到如下结果随着国内外一些水工闸门在开启过程中出现的启闭机X载、卡死,甚至闸门破坏等事故，闸门的运行安全越来越被重视，而在设计阶段对闸门启闭力的合理估算是关系到闸门能否正常运行的重要因素。目前我国现行的《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL74-95)中，给出了平面闸门和弧形闸门在清水中启门力的计算公式。但在实际工程中，依据规范中的公式计算结果,而选取的启闭机容量出现了很多问题。本文将对这些问题进行深入研究，具体内容如下：(1)根据国内几座水库淤沙统计资料的分析结果，提出了将门前淤积的泥沙考虑为由粗细颗粒组成的宾汉体泥沙模型。在此泥沙模型中，粗颗粒之间的碰触和相对滑动提供了摩擦剪切应力，而细颗粒之间的絮凝作用在闸门开启的瞬间提供了极限剪切应力。这两种力共同构成了泥沙临界屈服应力。并应用数学模型对泥沙临界屈服应力的计算方法进行了验证。同时考虑到泥沙对闸门面板的作用方式，提出了两种减轻泥沙淤积影响的水工闸门结构，即：双导轨倾斜平面闸门结构和偏心无宁车沽防潮闸位于天津市塘沽区宁车沽村西 ,潮白新河入永定新河处。该闸兴建于 1 971年 ,其作用为泄洪、排沥、挡潮、蓄淡及两岸工农业用水。全闸为 2 2孔开敞式 ,中 2 0孔过流 ,两边孔以混凝土墙封堵。 3号至 1 8号孔的底板高程为 - 5 5ｍ ,每孔净宽 8 0ｍ ,设 8 0ｍ× 9 3ｍ开卧式平面定轮钢工作闸门 (闸门自重为 1 87 6ｋＮ)。工作门为“一门一机” ,共计 1 2台 2× 2 5ｔ和 8台 2× 1 6ｔ固定卷扬式启闭机。由于防潮闸 ,不可避免在闸门前后形成了一定厚度的泥沙淤积 ,故而造成闸门开启时启门力增大 ,闸门开启困难(有时启闭机需借助外力如千斤顶等才能开启闸门 ) ,为了研究和确定泥沙淤积对启闭力的影响 ,水利部天津水利水电勘测设计研究院科研所对闸门启闭力进行了现场检测。本次闸门启闭力测试选定在 1 0号孔 (2× 1 6ｔ启闭机 )和 1 8号孔目前,我国大型水闸闸门启闭方式多采用卷扬式,启闭机都是放在工作桥的中问位置,启闭力由大梁传递到闸墩,都得花费部分投资建造出有足够强度的工作桥,大跨度水闸其工作桥造价约占主体工程投资的5％左右。若改变启闭机的位置,便可省去工作桥大粱,缩短闸室长度,减少工程量,节约投资。 这里介绍对卷扬式启闭的一种改进方法。这种启闭装置(见示图)是把启闭机纵向放在一侧的闸墩上,闸墩顶部两侧伸出悬臂,使放置启闭钒处有足够的工作范围。在闸门上端两角设立吊点,两侧门槽上方安置支点,同侧的上下支点、吊点组成滑轮组,钢丝绳环绕2～3周,使启闭机的启闭力放大4～6倍,同时可保证闸门两侧同步启升引言闸门启闭机械日常维修保养的好坏直接关系着闸门运行的安全与使用寿命,每年水闸管理单位都要投入大量人力物力对闸门启闭机械进行定期保养,以确保汛期能安全度汛,遇到突发情况能运行自如。采用传统的养护方法保养后收效甚微,尤其是钢丝绳等油性器具光洁性和亮度维持时间极短,为克服传统方法的不足,提高保养标准更适应现代文明程度需要,我们探索改进了闸门启闭机械的保养技术,通过不断的实践该技术改进后养护效果明显,而且机械设备等光洁度、亮度保持时间长,该方法的使用受到同行们的肯定,并得到了推广和应用。1传统启闭机械维修保养方法1.1加工混合油将一定比例的机油(比例通常是2:1)混合均匀加热,加热到一定温度为(500)时再加入黃油,使固体的黄油液化与其溶化在一起。1.2机械及附属设施清洁用棉纱将柴油涂在滚筒、钢丝绳、大、小齿轮上,待干涸的油污彻底浸透,再用钢刷子打磨,除去表层上的油污,X后用细棉纱仔细擦拭干净,一定顺着钢丝绳的纹路除去钢丝绳缝隙内的.概述在液压启闭翻板闸门设计中 ,闸门启门力的计算是其中较为关键的环节。翻板闸门的结构计算与普通平面闸门相类似 ,有规范可遵循 ,但翻板闸门的启闭力计算则与平面闸门等其它类型的闸门相差较大 ,并且无规范可循。由于液压启闭机翻板闸门近年来发展较快 ,特别是在广东省应用较多 ,如较早建成的增城正果水电站 ,近十年来相继建成的枕头寨坝改闸工程、黄屋水电站、昌山水电站等 ,都采用了液压启闭翻板闸门 ,据业主和运行单位反馈意见 ,以及设计人员现场查看 ,闸门总体上运行良好。但是对于启闭力怎样计算 ,特别是启闭力计算中起关键作用的总水压力对液压启闭翻板闸门支铰的X大阻力矩的计算 ,以便确定启闭机的X大容量。以往仅通过试计算求得 ,到目前为止还没有一个较为简便、准确的计算公式。这里需要说明的是 ,闸门支铰及液压启闭机位置一旦确定 ,则液压启闭机启门力到支铰的力臂也就随之确定 ,不再改变 ,因而找出X大阻力矩 ,附加其他阻力体的阻力矩葛洲坝水利枢纽一期工程包括2号船闸、3号船闸、活动桥、六孔冲沙闸、7台水轮发电机组的二江电站及27孔泄水闸等主要建筑物.其中金属结构工程量约37,000吨,现分述如下。一、船闸 2号和3号船闸的主要闸门特性见表1, 两座船闸的闸门及启闭机布置基本相同,2号船闸金属结构布置参见X6页图2. (一)上闸X事故检修门 2号船阿、3号船闸都在上闸X布置了事故检修门。当船闸发生事故时,由布置在混凝土排架上的桥机自动从门库吊出事故闸门,沿横跨排架上的轨道梁运送到闸孔,动水下落关闭孔口以防止事故扩大.事故处理完毕后,于静水中提取事故闸门返回门库中。 2号船闸桥机轨道梁为双腹板箱形钢梁,梁高4.2米,跨距41米。(3号船闸则为预应力混凝土梁). 为适应低水位通航期间的水位变幅,并减小上部闸门高度,2号船闸事故检修门下面设有一块高3米的叠梁。 2号船闸事故检修门支承跨度为35米,梁高5.2米,由于闻门门底及门后需要通气,采用裕架结构.事故关闭时靠言溪洛渡水电站是金沙江上拟建的巨型水电工程,位于四川省雷波县和云南省永善县接壤的溪洛渡峡谷段,上接白鹤滩水电站尾水,下与向家坝水库相连,坝址距离下游宜宾市河道里程184km,是一座以发电为主,兼有拦沙、防洪和改善下游河道航运条件等综合利用效益的水利水电枢纽工程。该工程大坝为拱坝,X大坝高278m。水库正常蓄水位600m,通过与三峡水库的联合调度,可以对长江中下游防洪起到一定的作用。电站装机容量12600MW。金属结构设备由泄洪系统、引水系统、尾水系统以及施工导流系统等建筑物的闸门(拦污栅)、启闭机、埋件以及各种附件等组成。共有各种闸门(拦污栅)195扇,各类门槽(栅槽)301套,各型启闭机85台,金属结构工程量达57372t。2 金属结构的总体布置2 1 泄洪系统2 1 1 表孔闸门及启闭机表孔共7孔,孔口尺寸为12 5m×14m-13 5m(宽×高—水头,以下同),门型为双主横梁、圆柱铰直支臂弧形闸门据全国X一次水利普查公报显示:截至2011年12月31日,全国共有各类水库98 002座,其中大型水库756座,中型水库3 938座,小型水库93 308座。数量庞大的水库已成为调控我国水资源时空分布、X化水资源配置的X重要工程措施,是江河防洪体系不可替代的重要组成部分和国民经济的重要基础设施。水库由于其所处地域、自然环境及管理等原因,几乎每年都有垮坝事故发生。通过总结多年工作实践经验,对水库金属结构有关常见问题进行了系统梳理,并分析导致安全事故隐患的原因。一、水库金属结构简述1.导输系统库水导输系统,是指水库泄洪、发电、灌溉、供水等输水通道,主要包括布置在泄洪建筑物中的泄洪洞或泄洪涵管、布置在发电建筑物中的承压发电洞或承压发电涵管、布置在输水建筑物中的输水灌溉洞或输水灌溉涵管、布置在供水建筑物中的供水洞或供水涵管等。上述系统常见结构有浆砌石结构、钢筋混凝土结构、树脂结构及钢管结构。2.库水挡泄系统库水挡泄系统,是指控制库水放小型水库塘坝的简易闸门与小型水库放水清淤闸门适用范围: 灌水面积小于四万亩的灌区,即夏季作物与秋季作物均小于二万亩的灌区或明流过水洞的过水能力在。·2一一2秒立米者,均可采用定型的截锥体简易闸门,见设计图。l、过去大型平板闸门的缺点 1、巴盟明流放水洞过水能力很低一般变化在。·2一一2秒立米之间以往在库容较小的水库上有的采用了大型平板闸门,招致闸门的开启度很小,橡皮止水在高速的水流下很快磨损,造成止水失灵,经常漏水,蓄不到设计的水位,减少了设计灌溉面积,群众意见很大。同时大闸门又与小流量的明流放水洞很不适应,不能很好的起到拉沙作用。 2、闸门大相应静水压力大,启闭力也大,因而加大了闸门与启闭机约2万元的造价。 3、由于启闭力大,只能在进水塔的配合下,才易掌握闸门的上下,因而又加大了约5万元迸水塔的造价。 4,由于闸门大,相应输水洞也要加大,抬高了约3万元的造价。2、简易闸门的X点 1、节省材料、加工容易、精密度高、止水严密、造价闸门破坏的原因分析和处理措施解决水工钢闸门振动可以有2种方法:①X化闸门结构;②改善闸门的出流、进流条件。1.1泄水建筑物的总体布置泄水建筑物的总体布置应遵循以下3点原则:①泄水建筑物的总体布置的前提是减少闸门的剧烈运动。由于闸门长期受到水流的作用,在水动力的荷载作用下很容易产生剧烈震动,从而使闸门的材料受到破坏,使闸门的使用功能下降。②总体设置上,应该充分利用水工模型试验,尽量避免下游出口处出现回流、明满流交替水流。其中,采取闸门段下游确保明流,而上游在各种工况条件下确保沿程正压,是比较理想的设置方式。具体的改善措施就是使通气量增加,设置防涡栅,同时采用强度较高的材料等。③X大可能地消除门底和门顶在使用过程中同时泄水的情况。1.2闸门段水力设计闸门的作用是调节水流,因此,会破坏水流的连续性,从而导致水流不平稳。为了避免这种现象,闸门的临水面要尽量采用流线型设计,减少水流对闸门的冲击作用。1.3闸门的结构设计结构设计时应充分了某小型水库建造于上世纪50年代大跃进时期，大坝为黄土筑成，闸门启闭采用手工操作。水库容量5 000万m3，正常蓄水位8 m。大雨造成库水位由3 m升高到7.2 m，水库容量由300万m3增加到4 100万m3，情况十分危机，需要紧急提闸放水。但由于常年失修，提闸过程中闸门的18根螺丝脱落，造成闸门无法提出孔口，需要紧急抢修。1闸门及涵洞情况维修指挥组织人员对设备器材进行水下探摸后,摸清涵洞及闸门基本情况见图1。1-水库;2-大坝;3-升降闸门时用的井;4-涵洞;5-升降闸门图1水库大坝及闸门示意图Fig.1Sketch drawing of dam and gate0为的.8圆井m水锥深,井库体为中大,1总湿3坝.高2井中m部0的,.5分井涵m为口,洞上7直.直表2径m径面,1为干直.5井0径m.9部,为m井分0;底.提为8m直升6,m径闸边;约门缘闸门用有为向里弯折,形成的圆形边缘直径为0.6m。2周围环境及维修设计方案水库位前言闸门止水装置宜设在闸门活动部分,以便维修更换。实践表明,止水布置形式的不同将直接影响门体材料用量、止水效果、启闭力、门槽尺寸、启闭机容量、工程造价等。止水橡皮作为闸门的一种止水材料,与其他止水材料相比,具有弹性好、性能X、运用广等特点。笔者从事闸门设计多年,对平面闸门止水布置与闸门乃至土建相互关系有较深的认识,现仅就单向挡水平面闸门止水橡皮的布置形式进行探讨,供参考。1顶止水布置不同功用闸门对止水布置形式的要求是有区别的。按门体顶部是否露出正常水面,闸门可分为露顶式和潜孔式;按门体挡水状况,闸门又可分为单向挡水和双向挡水。露顶式闸门不设顶止水,这里所说的顶止水针对潜孔式平面闸门而言。潜孔式单向挡水平面闸门一般选用圆头的P型橡皮作为顶止水,布置形式大致有两种,即止水设于门体上游面和下游面。顶止水的布置还应考虑胸墙与闸槽相对位置。设计发现,当胸墙设在闸槽下游侧时,顶止水应考虑下游面布置形式(如图1所示),P型头朝上紧贴胸墙。概述底轴驱动回转启闭式钢闸门是近年来兴起的一种新型钢闸门,除具有常规闸门的挡蓄与调节功能外,还具有对景观视野无遮挡,对生态影响小,能与自然环境融为一体,不碍航不阻流,能双向挡水,可任意调节水位并可形成人工瀑布等特点,被广泛运用于城市防洪、景区水利、落差河流分段蓄水及其它市政建设工程中。与常规的平面定轮门、弧形闸门等相比,底轴驱动回转启闭式钢闸门的止水部位多,止水结构复杂,止水形式特殊,因而止水的效果较难控制。笔者参与多个底轴驱动回转启闭式钢闸门的制造与安装,经对不同止水结构形式及实际投用后止水效果的对比分析发现,一般常规门型止水均为水力被压式止水结构,即:止水橡皮的自由端是靠水压力贴紧在止水基座上,其结构简单、贴合自如、密闭可靠;而底轴驱动回转启闭式钢闸门因其止水部位的运动均为回转运动或扇面运动,故其止水常被设计成预压式,即:用预先给止水施加的压力抵抗水头对止水形成的压力,达到止水部位不漏水的目的。实际效果表明,预压式止水结构引言 由于止水不密封造成泄漏,往往引起止水自身振动.止水振动可能诱发或激励使闸门产生强烈的振动.这类振动可统称为闸门止水振动.美国阿肯色斯河工程的溢流闸门曾因底止水漏水造成振动.在上游面激起驻波〔’〕.在国内八盘峡水电站泄洪底孔闸门由于顶止水射水也引起过振动〔’〕. 止水振动除了会产生噪音之外,如果严重还可能造成自身撕裂和闸门较大变形或过载,甚至影响闸门正常使用,产生严重后果.文献〔3二讨论了闸门底止水自激振动的物理机理.提供了模型试验与原型观测结果.另在文献[4刃中对消除止水振动作了少许一般性的讨论.在国内,近年来主要是在原型观测的基础上做一些分析〔2、5」,对振源一予以分析,肯定了止水振动是主要振源. 目前,对于振动的内在机理仅仅是刚刚开始探索.X先在模型中如何同时满足水流重力相似,结构物弹性相似和流固二体容重相似是比较困难的.其次止水在原型上已很小,在模型上如何模拟.另外,止水振动的发生还有随机性的特点,这些都是十分复闸门止水橡皮是作为水利工程中封堵引水洞孔口周边与闸门之间缝隙的元件，其性能的好坏，直接关系到闸门能否正常运行，不良的止水不仅浪费大量的水源，而且也引起闸门的有害振动和气蚀，因此对止水橡皮应经过多方面试验研究为工程建设提供设计参考依据。本文对止水橡皮进行粘弹性能研究。闸门止水橡皮作为一种粘弹性材料在短期荷载作用下，能承受很大的变形，表现出弹性性质，而在长期荷载作用下，其应用、应变会随时间发生变化，表现出粘性性质。蠕变是指材料在固定应力作用下，其应变随时间而增加的现象。闸门止水承载时间较长，在长期荷载作用下，应变将会发生多大的变化是设计者确定设计参数时极为关心的问题。１试验装置和试验方法试验用三种橡皮试件，编号分别为００２Ｃ、００５Ｂ、００５Ｃ，其断面形状如图１，Ｃ型截面高度Ｈ＝８４ｍｍ，Ｂ型截面高度Ｈ＝８０ｍｍ，试件长度Ｌ取１５０ｍｍ，安装于自行设计的蠕变试验装置上。变形量由两个百分表测出，计算中取二者的平均值，三种试件在头部接触概述闸门在运行过程中,常由于动水的作用而引发强烈的振动,严重时甚至会引起闸门动力失稳,以致于发生重大事故.为了防止动力失稳事故的发生,人们常常会事先通过物理模型试验或数值计算来分析闸门设计结构的动力特性.通过原型观测和模型试验可以发现,止水的紧缩程度对闸门的动力特性的影响非常明显.然而,无论是物理模型试验还是数值计算,往往由于无法对止水进行X模拟,而在一定程度上影响了对闸门动力特性分析的X度.本文以巴基斯坦汗华水电站为例,通过完全水弹性相似的物理模型试验与有限元分析,研究了止水对闸门自振特性的影响.1.1闸门振动特性研究方法及现状闸门振动是一种特殊的水力学问题.长期以来,已有不少学者对此进行了探索和研究.近年来,由于计算机技术的迅速发展,有限元分析理论的逐渐成熟,以及各种大型的结构计算软件相继产生,如An-sys、Adina等,人们越来越多地借助这些软件,建立空间有限元模型,用计算机对振动问题进行分析.然而,闸门流激耦合振黄河小浪底水利枢纽设有孔板洞、排沙洞、发电洞、明流洞及灌溉洞共计１６条输水隧洞。根据黄河多泥沙的特点，在各洞均依次设置了检修闸门、事故闸门和工作闸门。事故闸门设在各洞进口的进水塔内，闸门型式为平板定轮门。其任务是当工作闸门及隧洞出现事故时，可以在X高蓄水位条件下动水关门；当隧洞停泄或正常检修时，可以在静水中关门挡水拦沙。小浪底工程事故闸门共计２３扇，设计水头为５０～１００ｍ，其中１２扇设计水头为１００ｍ。对于高水头的闸门来说，其止水型式和止水效果的好坏已成为高压闸门的关键。止水的失效不单意味着漏水，而且可能形成缝隙流，从而引起挟气蚀和激发闸门结构振动，危及工程安全。为此，我们先后走访了一些科研及设计单位，收集到国内外一些清水河上高压闸门止水的运行资料，并委托中国水利水电科学研究院（以下简称水科院）就止水的断面型式及材质进行了专题研究。针对小浪底工程水头高、含沙量大的特点，对事故闸门止水问题进行了一系列的研究和比较。引言在水利工程建设中设备安装工程取费的概预算定额已形成了一套完整体系，基本上做到有章可循。我省大中型灌区的改造工程，所用的设备一般均为中小型，概预算定额中设备安装的部分子目对灌区改造工程编制概算不相适应。１９９３年水利部以水建６３号文颁发了委托黑龙江省水利厅组织编制的《中小型水利水电设备安装预算定额》补充了８７部颁《设备安装预算定额》对中小型水利工程造价的管理标准。定额编定对X地控制水利工程建设的投资起到了积极的作用，但从预算子目划分上还有不合理的部分，有必要商榷订正，更加X地控制工程投资。２螺杆启闭机的安装费用《中小型设备安装工程预算定额》螺杆启闭安装一节中预算子目的划分是以设备自重为子目的分X单位，X小为０．５t，即螺杆启闭自重小于０．５t的均执行此子目进行安装费用计算，目前灌区改造工程中渠系建筑物螺杆启闭机选用一般为启闭为２t～８t，由于中小型螺杆启闭机技术改造后自重越来越轻，机壳、齿盘向一体化发展，安装亦方便、快捷—轴套;2—左轴承;3—圆锥齿轮轴;4—右轴承;5—圆锥齿轮;6—变速箱;7—防盗罩;8—机架;9—丝杆;10—螺栓;11—防护套;12—螺母轴;13—固定销;14—启闭机闸门;15—启闭机的基础;16—螺栓.图1新型防盗启闭机在使用时的结构示意图新型防盗启闭机在不使用时则将螺栓松开,可将轴套连同圆锥齿轮轴一起取下,然后将防尘罩安水利是农业的命脉[1].随着宁夏水资源的进一步短缺,合理利用并X提高灌溉水利用系数已成为农业灌溉的主要发展方向.但是,在渠系灌溉中,私自偷开斗口,盗窃灌溉水甚至直接将水渠上的启闭机拆卸下来当废铁卖掉,以补自己经济不足的现象非常普遍[2],这给水管单位的日常运行与维护带来了巨大的不便.因此,研制并推广运用更为X的防盗水用启闭机就成为水管部门的当务之急,笔者就此问题进行探讨.1新型防盗水用启闭机的研究方向水用启闭机是水管单位管理干渠运行、执行水量调配,乃至进行水量测量的基本设施器具[3].多年来,宁夏.机闭杆轴杆门耳管启螺铰门拍吊短弯直、曰日口八甲 南京市江河汗堤旋小塑水库放水涵洞,多为浴孔式钢筋i昆凝土平面}即」,采用螺杆式启闭机。闸门用混凝土与i昆凝土、磨石子与磨石子、卜水,由于手工制作平整光洁精度差,容易漏水。螺杆式启闭书比作时螺杆需要转动平轮,螺杆力为尸:(kg),平轮一汽径为D(cm)时,会产生转动力距为尸ZD(kg·cm),尸也称为力偶矩,此力偶矩通过螺杆的螺纹倾斜面,使螺杆将扭转力传递至闸门上。当门门计卜宽度为b(cm),且不计摩擦损失时,贝山朔刁两f9llJ因受力偶矩作用会产生力士F=尸:D/b(kg)o设N为闸门l泊勺水压力(kg),拜为闸门与门槽的摩擦系数,贝lJ闸门门叶一侧摩擦力尸=召(N/2十F)(kg),另一侧尸’二月(N/2一F)(kg),所以闸门启闭时两侧摩拣力不相等,其合力不在门叶竖向中心。而螺杆启闭力通过门叶竖向中心,因螺杆的作开敞式水闸采用上卧式闸门具有降低工作桥高度、减少工程量、提高工程抗震能力等X点.但是,这种闸门需配用双吊点卷扬式启闭机,而这种启闭机体积大、价格高,同时钢丝绳长期浸于水中锈蚀快、使用期短,使它在小型涵闸中难以推广.为此,笔者1991年在设计滨海县淤黄河节制闸时,选用了Zxl0OkN双吊点螺杆式启闭机,配套用于向上游翻转的上卧式平面闸门,门槽下游侧布置曲线轨道以调整吊点,确保吊点铅直线升降;同时在吊点设计中选择了一个合理的初始角吻,保证闸门安全平稳地升降(图1)。现将该项设计介绍如下: 二、闸门槽上游侧轨道尺寸的选定 闸门槽上游侧轨道的形状,下部产是铅直线段,上部为斜坡段,中间为圆弧段。 1、圆弧段起弯点(C点)位置的选定 为确保闸门向上游翻转,当上滚轮中心到达起弯点高度位置时,它必须压在起弯点,即闸门在各种荷载作用下,起弯点处的轨道反问题的提出以往我国生产的螺杆式启闭机螺杆裸露空中 ,不能防止沙尘、雨水侵入 ,年久螺杆的梯形齿被沙尘淤积锈蚀 ,使得启闭机无法正常工作 ,造成较大的经济损失 ;随着水资源的短缺 ,砸烂启闭机盗走机头 ,私自盗水现象时有发生 ,使得水利管理部门非常被动。可是到目前为止还没有一种令人满意的防沙尘、防盗窃、防盗水即“三防”型螺杆式启闭机。经过几年时间的调研 ,研制出一种新型螺杆式启闭机。该机设计指导思想 :“三防”性可能靠、工艺简单、经济实用、便于推广。2 结 构机头嘴部用螺纹堵头封堵 ,五齿花键轴与小锥轮平键联接 ;大锥轮与螺杆靠锥销联接 ,螺杆与吊杆上端螺纹旋合 ,吊杆下端与闸门吊耳铰接 ,吊杆外圆与护管下端内孔滑动密封配合 ,护管上端法兰与机头底盘用螺钉固定 ;启闭机安装调整后言螺杆式启闭机以其结构简单、安装简便、价格便宜等X点 ,被广泛应用于灌区各X渠道上的涵闸及引水枢纽工程的闸门启闭。但目前厂家生产的各类螺杆启闭机均无X的顶闸事故保护措施 ,即使在手电两用启闭机上安装了限位开关 ,也只能起限位作用 ,对本文探讨的顶闸事故无防范作用 ,故在启闭机运行过程中稍有不慎将会发生压弯螺杆、顶碎启闭机端盖 ,顶断启闭机梁使钢筋混凝土梁上缘开裂破坏 ,严重的会发生启闭机台 (梁 )位移、旋转、倾复 ,甚至造成人员伤亡 ,电动启闭机还会引起电动机过载而烧毁电机。上述事故严重影响工程的安全运用、威胁着操作人员的人身安全。笔者仅对淠史杭灌区舒庐干渠和杭淠干渠上使用 5ｔ以上螺杆启闭机的 9座水闸进行调查 ,有 6座闸上的启闭机在使用过程中先后发生过顶闸事故 (见表 1) ,足以说明螺杆启闭机容易引发顶闸事故 ,应采取措施加以防范。1 顶闸事故发生的原因1.1 人为因素引发的顶闸事故操作人员工作马虎?水利水电工程钢闸门设计时,为了同时满足启门力和闭门力的要求,小型潜孔式闸门常采用螺杆式启闭机。但是,运行中不时有螺杆整体失稳的事故发生,对X和人民财产造成损失。利用启闭机加载闭门的螺杆式启闭机的螺杆,在闭门时属轴心受压构件,两端铰接。由于其长细比大,整体稳定系数小,极易整体失稳,因而在设计选用启闭机时,必须认真计算其螺杆的整体稳定性,设置适当的侧向支撑导向装置。《水利水电工程钢闸门设计规范》没有列出螺杆稳定计算公式,只在其《条文说明》中要求参照《钢结构设计规范》计算。然而,上列两规范分别采用容许应力法和极限应力法进行设计,且二者均无45钢的设计强度值,螺杆稳定计算会遇到一些困难。笔者经过研究,总结出如下两种计算方法。1 临界应力法通过求解曲线平衡微分方程可得X的欧拉公式:Ｎｋ=π2ＥＩ/ｌ2Ｎｋ—欧拉临界力,Ｎ;Ｅ—材料弹性模量,钢材为2.06×105ＭＰａ;ｌ—螺杆的稳定计算长度(即侧向支撑间距),ｍｍ;Ｉ—螺杆的截面惯性由于螺杆式启闭机结构简单、制造容易、价格低廉,故在水利涵闸工程中使用得相当普遍。但改进之前的螺杆式启闭机有如下的主要缺点: 1.螺杆高耸于工作桥的上空,容易弯曲和遭受雷击. 2.在阿门起升高度X过2米时,电动螺杆式启闭机的螺杆(如不设置导轨)自由端容易发生颤抖. 3.如果在启闭机平台上建造机房,则屋顶需开一天窗.以便让螺杆升起时伸出屋外‘ 今螺杆暴露在较高的空中,不易防护,涂油处容易粘住灰沙,因而加剧螺杆与承重螺母的磨损. 为克服上述缺点,我们于拍65年设计了一种t’15吨旋转螺杆式启闭机少一场安装在淮阴地区金湖县淮河入江水道上的一座单孔JVJ—小桥闸上(见照片),到现在该机使用情况尚好,兹简介于卞.处是:将吊门螺杆的上端用键嵌固在启闭机的大伞齿轮中(见图1).螺杆的下端为有螺纹的自由端,伸入于承重螺母之中;承重螺母装固在一根钢管顶部,钢管从闸「门顶横梁一直贵穿至门底,并与闸门联成一整体(见图2)‘当闸门开起时,螺杆在原位旋转闸门形式:双主梁潜水式平面滑动钢闸门孔口尺寸:(宽×高)1.5×1.5米;闸门尺寸:(宽×高)1.7×1.6米;平均设计水头:12.0米(下涵管),6.5(上涵管),3.35(沙毛坑涵管);平均校核水头:13.0米(下涵管),7.5(上涵管),4.35(沙毛坑涵管);钢结构主材料:A3钢;止水材料:不锈钢。2闸门结构形式及布置闸门的荷载跨度为两侧止水的间距:1.60米,闸门计算跨度:1.60米,为方便于制造和维护,主梁采用型梁。总水压力:平均水压力强度:3主梁的布置及梁格的布置和型式(图1,表1、2)4面板厚度验算考虑2mm的腐蚀,选取12mm厚合乎要求。5主梁验算仅对下主梁进行验算,,,选取3能满足强度要求。,故刚度也能满足要求。6闸门启闭力及吊座计算6.1闭门力计算摩擦阻力安全系数,取计算闭门力用的闸门自重修正系数闸门在启闭过程中或局部开启的情况下工作时,水处于流动状态而产生动水压力作用在闸门上。因影响动水压力的因素较多,而且动水压力的作用机理尚不完全清楚,要定量计算比较困难。目前,在进行弧形闸门启闭力的计算时,对于水头不高且不经常局部开启的弧门,一般只是近似采用静水压力的计算结果来代替动水压力的作用。对于需要动水中启闭的高水头弧形闸门,考虑到启闭过程中水流条件的复杂性,作用在闸门上的动水压力一般通过模型试验的方法获得,但通过模型试验测得作用在闸门上的动水压力所需的代价较大,因此采用数值计算的方法得到作用在闸门上的水压力,进而求解出在动水压力作用下弧形闸门的启闭力是很有必要的。目前,模拟自由水面的常用方法主要有高度函数法(HOF)、标记网格法(MAC)[1]和体积率法(VOF)[2]。HOF法计算简单,但水深须是单指函数,水面线不能重叠;MAC法将欧拉法和拉格朗日法有机结合起来,采用跟踪液体质点运动的方法,能X模拟出自由水面水流流态的变概述澄碧河水库溢洪道位于大坝右岸西北约7 km的山坳内，为开敞式实用堰，属IX建筑物。溢洪道于1966年完成土建工程施工，1970年完成闸门及启闭机安装，堰顶高程176.oon、，设有4孔12 m x 9.3m(宽x高)的弧形钢闸门，设计水头gm，由4台固定式2 x 50t油压卷扬式启闭机控制，堰下游设有三X消力池，设计泄洪流量为3 210 mVs。由于溢洪道闸门控制系统部分设备陈旧老化已X过使用年限，2007年l月，澄碧河水库管理局委托武汉立方科技有限公司和榆次液压有限公司武汉分公司对相应控制部分进行改造，在对原有的液压系统和配电进行改造的同时，新建闸门自动监控系统。2007年6月巧日完成液压系统和控制系统设备的安装和调试，并通过了控制系统分部工程的验收。为了在汛前对改造后的启闭设备进行理论启闭力检测，根据《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》(DuT 835一2003)要求和《闸门与启闭设备》之露顶式弧形闸门启闭力计算公式船闸输水阀门是控制船闸运行X重要的设备之一,常年在非恒定流作用下频繁启闭,其工作环境恶劣,条件复杂。对船闸输水阀门的研究,一个关键问题是阀门的空化特性及预防和改善措施,另一个重要问题则是阀门的启闭力及其脉动幅值。前者关系到输水阀门能否正常运行,而后者不仅关系到阀门启闭机的容量和门体结构,而且涉及阀门运行的可靠性和灵活性。在大量分析研究前人有关船闸主要门型—反向弧形门启闭力(净动水启闭力)试验成果的基础上,建立了大比尺的输水阀门物理模型(依托银盘船闸),通过恒定流和非恒定流试验,对作用在阀门上的水流结构形态进行了详细的观察和分析,认为阀门的净动水启闭力构成可以分为两大部分,即廊道水流对门体的作用力和门井下降或上升水流的作用力,并通过理论分析得到了由这两部分作用力构成的净动水启闭力计算公式,与试验结果吻合较好,同时还对影响阀门净动水启闭力的各种因素及其变化规律进行了进一步探讨,并指出了需深入研究的方向。研究选取的反向弧形阀门是高水头前言 通径越大的阀门,例如高压截止阀、楔式闸阀、井口阀等阀门启闭力矩过大,一直是影响阀门性能的主要参数。为此,如何降低阀门启闭力矩,就成为各阀门生产厂家都需要着重解决的问题。如改进密封盘根与阀杆接触面的密封角度及改变密封盘根材料,以及在阀杆与手轮连接处增加撞击轮装置等,但是根据实际使用情况来看,启闭力矩变化不很明显,效果不很好。如增加一组差动装置,通过差动活塞控制阀门各内腔的压差,从而带动闸板向上或向下运动,虽然效果好,但是加工难度大,对零件加工精度要求高,不易于加工,并且成本增加。 通过对阀门结构上进行反复研究,我们将阀杆由原来的单阀杆变为双阀杆,在生产实践中证明效果很好,既省工省时又能使加工工序简单,使阀门更具可操作性。2结构及对比分析2.1两种结构2.1.1单阀杆结构图 阀杆螺母 单阀杆结构是由阀杆、密封压套、阀杆螺母、压盖及密封盘根组成。工作原理是:阀杆螺母旋转,带动阀杆上下运动。密封盘根通过密封压套压紧,使其包紧阀杆水工钢闸门 (以后简称闸门 )是水工建筑物的重要组成部分 ,它可以根据需要封闭建筑物的孔口 ,也可局部开启孔口。在水工建筑物中 ,闸门的种类繁多 ,其选型直接关系到相关建筑物的布置和工程量 ,进而影响到工程的投资和施工进度 ,所以选择合理的闸门型式 ,不仅可以节约大量的资金 ,还会取得安全可靠、操作灵活、维修方便等方面的效果。考虑到闸门型式的多样性 ,针对不同的水工建筑物选择合适的闸门是一个相当细致复杂的工作 ,虽然现行的规范和设计守则[1、2 ] 提供了各种选型要求 ,但是由于涉及的因素比较多 ,给这项工作带来一定的困难 ,同时在实际操作中 ,设计人员往往凭借经验或借鉴过去已有的工程实例来选取门型 ,这种方式不能给出一个定量的指标来说明X佳方案较其他方案的X势所在 ,从而可能导致所选出的门型不是XX。本文在现有选型要求的基础上 ,将层次分析法应用到闸门选型中 ,克服了当前选型工作中定性因素较多、多重目标的困难 ,为闸门选型提供水工钢闸门长期接触各种侵蚀性介质,发生化学反应,并受生物、机械因素影响,腐蚀严重,结构强度消弱,使用寿命缩短。因此,需对水工钢闸门进行经济X的防护。 一、涂料选择 钢闸门受海水、淡水、污水和季节性来水的侵蚀。因此,使用的防护涂料种类较多。 二、钢闸门表面处理 防腐要求高的钢闸门应喷砂处理,一般可用手工、机械与化学反应联合除锈。实践证明空气压力441-598千帕、喷距15一so厘米、喷射角45一80度的喷砂处理,较人工处理延长保护周期近1倍。但喷砂处理闸门损耗大,试验表明,厚1厘米的普通碳素钢板,在598千帕空气压力的喷枪冲击下,n分钟钢板被击穿;在一处停留6一7秒,损耗量相当于一年的腐蚀量。因此喷砂处理时必须严格掌握施工工艺。钢闸门表面处理后,应尽快涂漆,以防止结构面二次生锈或污染。经喷砂或人工、机械、化学{l::蒸〕l羹11簿蒸 仪)刷涂施工应先检查涂料品种、型号、规格和贮存期限,要符合施工技术要求。刷涂前将涂米般拌均匀问题的提出水工钢闸门是水电站、水库、水闸、船闸等水工建筑物的重要组成部分,是大中型水利水电工程常有的设施,与水利水电工程运行的安全和检修是否方便关系极大。而水封装置又是水工钢闸门的一个重要组成部分,是保证钢闸门密闭封水、正常运行的重要部件。闸门的运行效果往往取决于水封装置的止水效果,如果设计上工艺细节考虑不周,或制造与安装所造成的偏差过大,均可能造成闸门严重的漏水,从而影响水工建筑物的正常运行;或造成水头和水量的损失,进而减少电能和灌溉面积;还可能影响维修工作的进行或使维修工作条件恶劣,拖延维修期限。更为重要的是,水封装置的失效造成的大量的漏水往往会引起缝隙气穴,导致门槽埋设件的气蚀破坏;还会引起闸门的振动,使在低温下运行的闸门与门槽冰冻在一起。因此为了闸门的正常运行和建筑物的安全,要求闸门要具有可靠的水封装置,水封装置在闸门设计中至关重要。2对水封装置的要求水封装置的作用就是在闸门关闭时或动水启闭过程中阻止闸门与闸孔周界的漏在中、小型水利枢纽及水电站金属结构闸门中,平面钢闸门运用较为广泛,工程布置多在水库的输水洞、渠道及水电站进水口、尾水渠,具有设备结构简单,制造、安装容易,维修方便,综合造价低,运行安全可靠等X点。但在运行中常出现以下问题:(1)止水密封不严,造成严重漏水;(2)门体锈蚀严重,不能正常使用;(3)启闭不灵活。为确保平面钢闸门的工程质量和运行安全,针对上述问题,需在其设计、施工及维护等方面提出更高的要求。一、水工钢闸门存在的问题水工钢闸门是水工建筑物中的关键性设备之一,不但要安全可靠,而且要运行管理方便,同时要求布局和结构上经济合理。但在实现这一目的时,往往在水工结构和钢闸门、启闭机之间,以及在钢闸门、启闭机本身选型和布置等方面都有矛盾存在。如在规划闸门的设置部位、结构形式、孔口尺寸以及工作水头等方面,两者之间就会出现矛盾。一般反映在中小型工程上的矛盾还不算大,对于中型以上的工程,矛盾就会显得较为突出。特别是大江大河的高坝水库工程水工钢闸门是水利水电大坝、船闸、水闸、水运交通闸等构筑物的重要组成部分。由于水工钢闸门长期处在水位变动区,容易产生锈蚀现象。调查表明:目前国内水工钢闸门普遍存在较严重锈蚀现象,虽经过除锈喷漆等保养处理后可适当延长钢闸门使用寿命,但20世纪80年代前修建的钢闸门,年代已久,普遍锈蚀严重。如古田1X表孔弧门,底梁前缘连接部位和底梁、下主横梁前翼缘等部位腐蚀坑X大深度达5～6mm;梅山泄洪洞进、出口闸门防锈处理后不到4a,又有大面积腐蚀坑,坑深一般4～5mm,X严重处坑深8～10mm;流溪河泄洪洞闸门,主横梁腹板腐蚀坑X大深度约6mm,X大直径30mm;上犹江溢洪道表孔工作门和检修门,面板70%～75%面积有明显腐蚀坑,平均坑深1～1.5mm,局部1.5～2mm,检修门腐蚀坑密集,腐蚀面积达90%,平均坑深2.2mm,局部3mm。这些现象严重影响了水工钢闸门的正常使用。因此,如何对既有水工钢闸门进行合理鉴定,并估算其剩余寿命和可靠性设计系统平台支持水工钢闸门设计系统搭建平台是基于CATIA V5三维设计软件,使用软件的知识工程和规则管理功能,建立丰富的部件单元库文件,丰富设计系统的模块化设计工具,并通过信息传输接口链接MATHCAD工程计算软件及Excel数据表格,实现水工钢闸门设计生命周期的全过程可视化生产与标准化管理。利用该系统平台,可将设计工程师从繁琐的知识重用与工程图手动绘制工作中解放出来,使其工作重心转往结构X化与创新。水工钢闸门设计系统模块组成如图1所示。图1水工钢闸门设计系统模块组成CATIA V5是达索公司旗下的一款三维参数化设计软件,广泛应用在航空航天器材设计、汽车制造、机械CAD、机械CAM等X域[1]。对于水工钢闸门的板梁结构、机械零部件设计等,使用CATIA能快速生成闸门结构件与装配关系,进而投影剖视、统计工程量、输出设计二维蓝图。如果想在CATIA V5上全过程完成水工钢闸门的设计,还需要添加水工钢闸门的计算模块。在水利工程中用于排水灌溉、控制污水、阻挡潮水或输水渠穿河倒虹中泄水的平面闸门等,往往需要阻挡上、下游两个方向的流水,因此需要闸门具有双向止水功能。常用的平面钢闸门分露顶式和潜没式两大类.两类都有定轮式和滑块式支承型式之分,不同的双向止水构造型式,适用于不同的闸门。目前。水利工程中广泛使用的止水材料是既有弹性又具有足够强度的橡胶水封。为了便于维修更换。绝大多数情况下止水装置装没在闸门门叶上。以下所述.亦属此类。1在闸门跨间上、下游分别设一道I。型水封这种结构的水封,挡水功能明确。闸门支承结构不浸于水中.不会因部件锈蚀而增大摩阻力和启『才J力。止水装置在闸门上、下游结构布置可均称。也亓丁根据挡水水头设置水封高度,布置比较灵活。门槽为常规设计,止水座板一般没在门槽外的侧轨上,底止水布置较其它类型的复杂,底埋件布线沿水流方向较长。I。型水封不宦作闸门顶止水.因此.本结构适用于露顶闸门.阻挡海水、污水等对金属腐蚀较严重的水质中.保护闸门的引黄灌溉工程、调水工程中的闸门大多采用平面钢闸门的形式,使用过程中闸门漏水的问题给工程运行带来了诸多不便。结合工作实践,对平面钢闸门漏水的处理方法作一研究,与同行商榷。1止水和埋件种类平面钢闸门止水大多采用定型橡皮材料,一般安装在闸门门叶上,便于维修更换。按装设的部位不同,可分为顶止水、侧止水、底止水和节间止水4种。止水按受水压力作用方向的不同,分为正向止水和反向止分水。顶止水、侧止水常用P形橡皮,底止水一般用条形橡皮。平面钢闸门的埋件一般包括:主轨、侧轨、反轨、止水座、底槛、门楣、护角、护面等。2检查方法平面钢闸门止水效果不好时,一是检查止水橡皮是否老化变形,二是检查埋固构件位置是否准确。2·1止水橡皮检查需在闸室无水状态下,采用直观法检查止水橡皮,包括接头处是否开裂,闭门状态下顶止水是否发生了翻卷,止水装置中的垫板或压板是否发生了变形。也可采用透光法检查止水橡皮与埋固构件是否贴紧,就是利用手电筒在止水橡皮的一侧照射,另一侧观平面钢闸门是水工建筑物中X常采用的一种闸门,通常每孔设计一扇;在洪水位较高而常水位又较低组合时亦设计成上、下扉门,正常情况用下扉门启闭,上扉门仅汛期高水位时运用。 上世纪60、70年代,由于当时片面追求降低造价,在一些水工建筑物的平面钢闸门设计中,遇到挡水水位较高且门较高时,为减小端柱断面及门槽尺寸,就在门侧端柱上布置多个(3个以上)滚轮直接支承闸门。由于施工中不可能保证门槽轨道X垂直和平整,亦不可能保证闸门端柱X平直。当闸门设计成每侧端柱由3只以上的主滚轮直接支承时(不包括主滚轮使用小车及铰间接支承在端柱上的情况),在闸门启闭主滚轮滚动过程中,就不可能保证每只主滚轮都同时受力,从而使得个别主滚轮X载X强导致严重磨损甚至毁坏,从而影响闸门端柱的受力状况,使端柱的内力及变形均增大;主滚轮的磨损和端柱的变形又大大增加了闸门的启闭门力,使得启闭机长时间X负荷运行从而导致机件及钢丝绳的过度磨损甚至断裂,以致严重影响整个闸门的在中、小型水利枢纽及水电站金属结构闸门中,平面钢闸门运用较为广泛,工程布置多在水库的输水洞、渠道及水电站进水口、尾水渠,具有设备结构简单,制造、安装容易,维修方便,综合造价低,运行安全可靠等X点。但在运行中常出现以下问题:(1)止水密封不严,造成严重漏水;(2)门体锈蚀严重,不能正常使用;(3)启闭不灵活。为确保平面钢闸门的工程质量和运行安全,针对上述问题,需在其设计、施工及维护等方面提出更高的要求,现介绍如下。1合理化设计1·1拦污栅设计。拦污栅设计必须对河流中所挟带的杂物性质、数量及其清理方法等进行全面考虑。当杂物较多而淤砂高程又较高时,宜将拦污栅底槛抬高,使泥砂和杂物堆集于进水口前的低处,避免杂物进入下游;在某些杂物较多而又不便于设置机械清理的深式或浅式进水口,可设置两道拦污栅,以便于轮换提出水面清除杂物。另外,在拦污栅设计布置时,应尽量采用70?~75?倾斜放置,使栅面扩大,过栅流速减少,有利于杂物、泥砂沉积,也方便清污概述晋江下游防洪岸线整治一期工程包括新堤、原堤两部分。聚宝街旱闸属北岸原堤部分,位于菜州石堤建堤段桩号富改0+318·01~0+330·81处(泉州大桥下游侧),设旱闸门一扇。闸门孔口尺寸10·0m×4·80 m,无水启闭。设计洪水位8·06m,门顶高程10·08m,底槛高程5·26m。2闸门型式选定由于闸门型式的选定直接影响工程布置和投资,为使之经济合理,进行以下方案比选:(1)横拉式平面钢闸门。晋江下游防洪岸线整治一期工程中,其它旱闸均采用横拉式平面钢闸门,国内其它防洪工程的旱闸也大多采用此类门型。横拉闸门沿水平方向移动,支承部分置于边柱上,行走靠电动葫芦,平时存放于门库中。其X点是可封闭相当大面积的孔口,门叶刚度大,缺点是需要较大的门库。由于聚宝街旱闸外为泉州江滨路单行道,路面较窄,如采用横拉式闸门,其门库位置将影响行车,故不宜采用。(2)直升平面钢闸门。直升平面钢闸门结构简单,易于制造和安装,故运用广泛。平面钢闸门是应用X早、X广泛的闸门型式之一。因其结构简单、制造、安装、维修方便,有互换性等X点,被广泛用于水利水电工程的泄水系统、引水发电系统、灌溉系统和航运系统等。平面钢闸门是水工建筑物中的重要组成部分,它的安全和适用,在很大程度上影响着整个水工建筑物的运行效果。闸门如果破坏将会造成十分严重的后果,闸门的事故可使整扇闸门破坏,不仅影响工程的使用,甚至威胁到建筑物的安全,而且在闸门破坏后水库泄流失控,突然增加的泄流量会危及下游的安全[1-5]。平面钢闸门是要依靠启闭设备才能在闸孔中运行,而启闭力的计算为启闭设备的选型提供依据。本文对中小型平面钢闸门启闭力计算问题做些初步的研究,能对中小型平面钢闸门的设计有一定的借鉴意义。1平面钢闸门启闭力计算公式平面钢闸门启闭力计算包括启门力Fw计算和闭门力FQ计算。启闭力计算时要考虑门重、支承的摩擦阻力、止水摩擦阻力、门底的上托力、下吸力、门顶的水柱重或加重块。在设计中要比较准确地计算这些荷载概述水口三X船闸是水口电站枢纽工程主要建筑物之一，位于右岸，与毗邻的升船机一道承担水口工程建成后的闽江永久通航任务。采用2 X 500X一线三X船闸和2 x 500吨X垂直升船机，m3远景年货运量400万吨和竹木运量200、250万立米/年的规模。船队型式为一顶两驳顶推船队，船队吨位2 x SO0t，标准船队的尺度为109 mX10.smXI.6m(长x宽x吃水深)，相应闸室X尺度为135 m x 12 mX3m(长X宽x槛上水深)。水口船闸上，下游设计水位差57.36m，共分三X，单XX大水头为41.7m，各X水头为，一闸充水为25.87m，二闸充水为41.74m，三闸充水为31.49m，三闸泄水为巧.62m’布置有上，下游引航道，三X船闸全长1198m。水口三X船闸的工作闸门，是采用液压启闭机启闭，各X通航工作闸门液压启闭机均为双缸、双吊点结构，其中二、二、三闸X下沉式工作闸门液压启闭机的液压缸为垂直布置汉江兴隆水利枢纽船闸位于汉江下游湖北省潜江、天门市境内,上距丹江口枢纽378.3 km,下距河口273.7 km,兴隆船闸航道等X为IIIX,主体段由上闸X、闸室、下闸X下游消能段组成,总长268 m,闸室平面X尺寸为180 m×23 m×3.5 m(长×宽×X小槛上水深)。汉江兴隆水利枢纽工程船闸电控系统由2套上位操作员站、上闸X左现地子站、上闸X右现地子站、下闸X左现地子站、下闸X右现地子站组成。上位操作员站主要设备为2台工作站,其他4个子站以Quantum PLC为核心。该电控系统采用开放式、分层分布式网络结构,上位操作员站与上闸X左现地子站、下闸X左现地子站之间通过10 以太网,上闸X左现地子站与上闸X右现地子站间通过热备光纤及同轴电缆相联,下闸X左现地子站与下闸X右现地子站间通过热备光纤及同轴电缆相联。各闸X现地子站主PLC与从站PLC之间为RS485协议进行通讯,该系统总体运行可靠、稳定蚌埠闸老船闸除险加固工程于2013-08月至2014-04月完成,主要加固内容为闸室底板拆除重建、侧墙加固、上闸X启闭机房拆除重建、人字门、输水洞门及各自启闭机更换等。其中闸室底板拆除重建、侧墙下部加固等均受闸室内水位影响,需排干闸室内积水干地进行施工,而船闸自1962年基本建成运行至今的50多年里,从未将闸室抽干过,X低时为检修水位14.8m,仍有约5.6m的水深。闸基下卧细砂层,承压水头高,排干闸室风险较大,必须做好闸室的降水工作。1场地条件现状闸室底板顶高程9.20m,顺水流向长195m,宽15.4m,紧临上闸X15.0m长底板为浆砌条石结构,厚0.6m,接下来顺水流方向是长15.0m的浆砌块石底板,厚0.5,后面是长145.0m的干砌块石底板,紧临下闸X又是一段长20.0m的浆砌块石底板,厚0.5m。块石底板以下为厚1.5m~2.0m的人工回填粘土,层底高程6.80m。闸室两侧墙为浆砌石结构,岸墙间沉降缝缝面勾缝砂浆老化政工工作对京杭运河船闸管理所发展的重要性在京杭运河船闸管理所的发展过程中,政工工作是主要的工作环节,主要担负着为工作人员进行思想政治教育,为其及时传达X的方针政策等任务,该项工作对于整个单位乃至X建设都是必不可少的。作为一项文化软实力,政工工作对京杭运河船闸管理所的发展具有非常重要的作用。具体来说,主要表现在以下几个方面。X一,有利于提高京杭运河船闸管理所工作人员的工作效率。受经济效益影响,当前京杭运河船闸管理所一些员工的薪酬或多或少收到影响,这大大影响了工作人员的工作积极性,严重降低了单位工作人员的工作积极性和主动性,对单位创新能力的提高造成了不良影响。为提高工作人员工作效率,需要政工人员加强对员工进行思想教育,帮助员工克服短期困难,提高思想觉悟,进而增强工作人员的主观能动性。X二,有利于提高京杭运河船闸管理所的内部管理水平。单位要想实现高效运行就必须确保员工把自己的个人发展与企业的整体目标相关联,将企业的长远发展目标.江苏省水运资源发达,内河航道网密布,同时为平衡东西南北水位差,打通水路通道,全省干支线航道设有47座交通船闸,极大地拓展了水路运输,丰富了综合运输体系,为服务地方经济发展做出了贡献。如何充分提高船舶过闸效率,减少船民过闸等待时间,提升服务水平是航道人需要研究的问题。本文以开放式对口船闸连云港善后河枢纽船闸为例,开展调度模型分析与研究。1概述针对船闸调度研究,国内外学者已经有了一定研究成果。丰玮、吴凤平、张玉韬[1]等以泰州船闸为例,基于0-1规划建立闸室船舶组合X化动态模型,进行X化调度;吴凤平、刘军[2]通过理论分析封闭式对口船闸的概念和特点,设计了一个可行性高、适用性强的封闭式二X对口船闸运行调度系统;徐斌、潘闻闻、刘军[3]等以新沂河枢纽船闸为例,确定船闸调度相关参数,构建了封闭式对口船闸调度模型;周剑、陈铁英[4]以经典的best fit算法为基础,设计了带匹配权值的best fit算法,较好地解决了闸室面积利用率和船只船闸输水型式船舶通过船闸时,输水系统向闸室灌水,闸室水位上升;闸室向外泄水,闸室水位降落。停靠在闸室的船舶靠水的浮力,随着闸室的水位升降,与上游或下游水面齐平达到克服水位差的目的[1]。输水系统的选择和布置直接影响到船闸的通过能力,以及过闸船舶和船闸及其附属结构物的安全。船闸输水系统,经历了几百年的发展历史,总体上分为集中输水系统和分散输水系统。在我国已建成的船闸中,采用集中输水系统的占绝大多数。集中输水系统可分为三类[2]:短廊道输水、直接利用闸门输水和组合式输水。其中,直接利用闸门输水包括三角门门缝、平面闸门门下输水、弧形闸门门下输水和闸门上开小门输水。平面闸门门下输水是利用船闸的工作闸门兼作输水之用,需要采用消能措施。我国大中型船闸采用这种方式的不多,但前苏联和欧洲一些X用的较多。其主要缺点是在水流跌落时掺气严重,强烈掺气的水流不但破坏波浪力的特性,而且改变了断面流速分布,增大了进入闸室的水流能量,以致大大增加船舶的缆引言弧形钢闸门具有启闭灵活,操作性好,水流条件好等X点被广泛应用于泄水建筑物的工作闸门[1]。按照国内现行的行业规范《水电水利工程钢闸门设计规范》,闸门设计采用平面结构体系的结构力学法,弧形闸门的纵向梁系和面板,可忽略其曲率的影响,近似按直梁和平板进行验算[2]。这种方法是将弧形闸门简化分解为单个构件(面板、主梁、水平次梁、垂直次梁、支臂等),然后按平面体系的结构力学对每一部件进行计算。但弧形钢闸门是个空间结构,外部荷载将由全部结构共同承担。按照平面体系方法不能准确反映弧形钢闸门的空间结构真实受力情况,设计出的闸门可能在一些部件上过于保守,而在一些关键部位又可能安全裕度不够,从而造成整个结构的不安全[3]。随着计算技术和计算机硬件的发展,有限元分析技术在工程技术X域得到越来越广泛的应用。国内关于弧形钢闸门有限元计算分析的文献都是针对具体的工程进行计算。但有限元方法的计算结果与单元型式、网格疏密、荷载类型及边界约束条件有直接关系弧形钢闸门由于构造特点而具有的X特X点，使其成为我国水工结构中X广泛采用的一种门型。由主梁和支臂组成的主框架是弧形钢闸门面板-梁格-主梁-支臂-支铰传力结构的核心部分，它的合理布置是整个弧形钢闸门结构安全性和经济性的X主要决定因素。目前弧形钢闸门结构的X化研究在弧门尺寸X化和附属件X化方面得到了很多成果，如梁格尺寸X化方面、连接件数量和尺寸X化方面、弦杆数量和布置X化方面等。可是单纯的尺寸X化并不是真正意义上的XX化，由这种X化方法得到的设计结构并不是XX结构。要得到XX化的结构，X先应当有XX化的布置，即尺寸X化应该建立在结构布置X化的基础上。但目前针对弧形钢闸门结构布置X化的研究工作还较少，特别是弧门主框架布置X化方面所做的工作更少。平面体系计算方法是一种经典的按结构力学和容许应力法进行分析和计算的弧形钢闸门设计计算方法。本文以平面体系计算方法入手，依据钢结构稳定理论和《钢结构设计规范》（GB50017-2003）建立了弧形引言某水电站是一座以发电为主,兼有灌溉效益的径流式电站.总装机容量51MW,水库总容量1.12亿m3.溢流坝段设置9个开敞式溢流孔,各孔设置10m×12m(宽×高)露顶式弧形工作闸门.该闸门于1972年安装并投入运行,至今已运行30年.该泄洪闸门经过几十年的长期运行,锈蚀情况较为普遍.并且,受当时计算工具和计算理论的限制,原设计方案是按平面体系方法计算的.这种设计方法是把整个结构体系分割成单个构件,将外载荷按照经验分配给各个构件,然后再对每个构件按平面力系进行分析,这样的处理忽略了结构的整体性及弧形闸门的空间结构特点,设计出的闸门可能在一些地方设计过于保守,而在一些关键部位又安全裕度不够,从而造成整个结构的不安全性[1,2].为确保该泄洪闸门的安全、可靠运行,辅助现场测试(静态、动态测试),建立了与实际结构更近似的空间结构有限元模型,并对其进行了三维有限元变形、应力分析,全面地了解整个结构的受力状态及薄弱环节,为泄洪闸门的安我们兰大数力系力学X七三X土农兵学员和教师,到水电部X四工程局设计院进行开门办学,接受了弧形钢闸门静力强度分析的计算任务。弧形钢闸门是水工建筑中的一个重要结构物,由于结构和受力情况都很复杂,很难求出一个比较满意的解答,以往的计算多是用材料力学方法进行粗略的估算。我们《弧门应力分析》实习组在设计院各X党组织的大力支持下,与有关技术人员密切合作,决心摸索一种新的较为X的计算方法,以便使我们能对我国的水利建设事业做出点滴的贡献。 我们将弧形门视为一个空间组合结构,即同时考虑面扳、纵横交叉梁以及支腿的作用,然后采用单侧加肋壳体的有限单元法对结构在各种可能的载荷及其组合的作用下进行应力分析。并且编制了DJs一6电算机的ALGoL语言程序。利用这个程序不仅可以同时得到面板、纵梁、横梁的位移内力及应力分布,使人们对面板及纵横梁的总体和局部变位情况以及受力情况能够一目了然;而且还可以用来计算支腿的反作用力和反力划子口河闸拆建工程闸门为“Π”型潜孔弧形钢闸门,设计为双向挡水,闸孔数是1孔,孔口净宽30 m.闸门支臂支撑在中墩上,中心距为20 m,门页两边各悬挑出5 m.两边端柱顶部设置吊耳接液压启闭机,启闭机安装在边墩挑出的工作台上.闸门底槛高程0.5 m,门顶高程8.5 m,顶止水高程8.7 m.考虑到该闸门每年大部分时间均为挡滁河水,故弧面朝向滁河侧,门顶以上设钢制胸墙兼作人行便桥.为便于布置启闭机,弧面半径较小,为8 m.铰心高程为4.5 m,中墩顶高程为6.0 m.边墩设锁定插销,由液压推杆驱动.上下两支臂与水平面夹角均为22.915°.门页采用多腹板整体箱梁焊接结构,门页两面均用厚12 mm钢板整体包裹.支臂为钢箱梁,内设隔板,与门页及支座板均为焊接连接.与吊耳相连的边纵梁及与支臂相连的纵梁均为双腹板结构.边纵梁腹板设侧滚轮,并在其靠门底处设锁定孔.支铰为双圆柱铰结构,铰支座做成全密封轴承腔,活动面均加设密封圈以防止进水进污孤形钢闸门以其合理的构造形式和良好的运行效果,在水工建筑物中获得广泛的应用。实践表明,绝大多数弧门经受了设计条件考验,运用性能良好。但是,由于弧门结构中传递水压的细长支臂对动力作用非常敏感,稳定问题尤为突出,运行中也发生了一些问题。我国早期建造的部分水库溢洪道及各类水闸用的低水头弧形钢闸门,由于种种原因,有的发生了强烈振动,有的甚至遭到破坏。日本、美国、葡萄牙等国也有类似事故发生。总结分析弧门事故,探讨其破坏机理,对防止事故继续发生、改进闸门设计及完善制造安装均有重要意义,同时也可把理论研究推进一步。 一、弧门事故的类型 1974年,我们受水电部钢闸门规范修订组委托,曾对我国部分失事狐门作过现场调查[‘’,现综合有关资料[‘],将国内低水头弧门失事实例汇总于表1。 从表1可见,弧门失事始于60年代,延续到80年代末期尚未杜绝。值得深思的是,表二中4号闸门曾于1971年连续破坏3孔。时隔8年之后,湖南某电站仍于1979年套用这种弧狐形钢闸门是水工建筑物中运用X广的门型之一。建国以来,我国水利水电工程采用的弧形钢闸门约占钢闸门总数的三分之一。这些弧门经过长期运行,绝大多数经受了设计条件的考验,运用性能良泳但是,早期建造的部分水库溢洪道和水闸低水头弧门,由于种种原因,有的在运行中发生了强烈振动,有的甚至遭到破坏(‘)。在国外,这种大跨轻型弧门失事的实例也不少见,如日本和知坝堰顶弧形闸门(4孔一 9 X 12—12米)、美国麦克莱伦一克尔阿肯色河航运系统的弧形闸门等也遭到破坏。1974年,我们受水电部钢闸门规范修订组委托,曾对我国部分失事弧门作过现场调查。现就调查情况作初步分析。 一、弧门失事情况调查 国内低水头弧门失事实例列于表一1。现将失事情况择举如下: 表二中1号闸门设于某水库潜没式溢洪道上,库区X大吹程7.5公里。1965年根据水工模型试验建议,为扩大孔口流量系数概述水工金属结构是指水利水电工程(包括船闸)的拦(清)污设备及其启闭设备、闸门及启闭机、压力钢管及阀、升船机及构架、竹木过坝设备以及与水利水电工程相关的塔(构)架等设备,其中数量X大的是闸门和启闭机。自建国以来,修建了大量的水利水电工程,其中金属结构物约有4000万t,价值2000亿元左右。据粗略统计,仅在1989年达到及X过折旧年限的大中型水利工程的闸门(不包括压力钢管、阀等)就有近40万t。水利部《水库工程管理通则》(SLJ702-81)和《水闸工程管理通则》(SLJ704-81)规定:水利水电工程运行初期3~5年,正常运行每隔6~10年应进行一次安全鉴定。《水利经济计算规范》(SD139-85)规定:大型水利工程的闸门、阀、启闭机折旧年限为30年,中型水利工程为20年,压力钢管为50年。对在运行的水工金属结构设备,上述规定要求进行的安全鉴定工作在20世纪90年代以前鉴于各种原因(主要是经费问题)并没有系统地开展起来水工金属结构安全检测与评估方法综述郑圣义原玉琴（水利部水工金属结构安全监测中心南京２１００９８）摘要简要介绍了水工金属结构安全检测与评估研究的现状，阐述了巡视检查、外观检查、腐蚀检测、材料检测、无损探伤、结构应力与变形检测、振动检测、启闭力检测等项检测的目的和方法，对综合评估法和可靠度分析法两种评估方法进行了评述，并简要介绍了可靠度分析法的应用，提出了目前存在的问题和今后的发展方向。关键词水工结构金属结构安全检测安全评估综合述评水工金属结构安全检测就是采用X的检测方法和仪器设备对在役水工金属结构进行现场检测，通过检测发现不安全因素，经综合评估，确定结构的安全X别，并提出相应的改造加固措施。水工金属结构安全检测与评估工作在我国开展的时间不长。８０年代后期，河海大学率先开始进行这方面的研究，经过几年的努力，现已成立了专门从事金属结构安全检测的全国性机构，编制了《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》，完成了“水电站水工金属结构安全检安全检测与评估研究现状我国建国50多年来,已兴建了大量的水利水电工程,据粗略估计,水工金属结构安装已近400多万t,价值100多亿元。这些金属结构设备在水利水电工程中担负着输水、防洪、排涝、灌溉及引水发电等任务,它的安全运行是保证水利水电工程发挥巨大效益和保护人民生命财产安全的重要条件。根据文献犤1犦对金属结构折旧年限的规定,目前在水利水电工程中运行的金属结构有许多已达到或X过折旧年限,有的甚至达到设计使用年限仍在X役运行。管理部门每年投入很大的人力、物力用于水工金属结构设备的维护和保养,这些设备安全状况不明,有的甚至存在重大安全隐患,且由于设计、制造安装及管理等多方面因素的影响,有不少设备先天不足或长期带病运行,容易造成突发事故,给X和人民的生命财产造成巨大的损失。因此,从安全运行和科学管理的角度出发,对这些设备进行全面的安全检测与评估就显得十分必要。水工金属结构安全检测与评估是一项技术性较强的工作,涉及到结构、机械、防腐概述水工金属结构是指布置在水工建筑物中,具有挡水、泄水、排沙等功能的闸门、拦污栅、压力钢管和启闭机,其中布置在泄水建筑物、输水和通航建筑物上游挡水结构中的闸门和启闭机,其结构安全性和启闭运行的可靠性往往与大坝安全运行直接相关,是下文讨论的主要对象。我国在1995年颁布了X一部水工金属结构安全检测的技术规程——SL 101-1994《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》(目前已被SL 101-2014替代),X次将安全检测的内容明确为巡视检查、外观检查、启闭机性能状态检测、腐蚀检测、材料检测、无损探伤、应力检测、结构振动检测、启闭力检测、启闭机考核、水质等特殊项目的检测和安全复核计算12项内容。美国陆X程师兵团于2001年颁布了工程师手册EM 1110-2-6054《水工钢结构的检查、评估和修复》,要求定期对水工钢结构(即水工金属结构)进行检查,若发现问题,再做进一步检测,如无损探伤、破坏性试验等。国内外的规范均表明,水工金属葛洲坝水利枢纽中设有三座船闸。按序号命名为1、2、3号船闸。1号船闸位于大江右岸。2、3号船闸分别位于三江右、左岸,相当于双线船闸,共用上、下游引航道。两船闸之间设有6孔冲砂闸。三江航道按“静水通航、动水冲沙”原则设计(即静水过船,动水冲沙时不过船)。 三座船闸的设计水头均为27m。1、2号船闸闸室长280m,宽34m;3号船闸闸室长120m,宽18m。在设计施工期间,对三座船闸的水力学问题分别在长江科学院、南京水利科学院进行过大量模型试验。船闸建成投入运行后,在现场作过多次水力学观测。本文现将过去原、模型试验的资料综合分析如下。1 输水系统水力特性 三座船闸闸室输水系统布置如图1所示。2号船闸为纵横支廊道系统,1、3号船闸为等惯性系统(或称动力平衡系统)。 输水系统的水力特性用5个特征值进行比较,即充水时间T、X大流量Q。,、流量系数卢、闸室水面上升速度”、惯性X高△JI。。与三座船闸原、模型试验条件相应的5个特征值概述 二号船闸位于葛洲坝三江航道的右侧,祠室X长度28。米,宽度34米(水面实际长度达319米,水域面积10800平米。)槛上水深5米。可通过万吨X船队。船闸的X大水头27米,下泄水体容量28.7万立米,为一单X高水头大型船闸。 输水系统是船闸的重要组成部分,对二号船闸输水系统设计的主要技术要求有: (1)灌、泄水时间12~15分钟。 (2)均匀地灌泄水,使各类过闸船只具有良好的停泊条件,系缆力不X过许可值。 关于船只允许停泊条件,国内尚无规范可循,国外的标准亦不一致,试验中暂按下表所列数字控制。 试验船模允许缆绳拉力表1试验船只弹簧仪电测仪排水量水电站有压输水系统的水力共振索丽生周建旭刘德有（河海大学水利水电工程学院南京２１００９８）摘要揭示了水电站有压输水系统中发生水力共振的可能性，给出输水系统水力振动特性的评估方法和水电站可能的水力共振的预测及分析方法，并通过实际水力系统的算例分析说明该方法的应用。关键词水电站有压输水系统水力振动水力共振水力振动是有压输水系统中不同于调压室水位波动及水锤的另一类非恒定流现象，它是系统中可压缩水体所发生的流量变幅较小、压力变幅较大、频率较高的周期性振荡。１水电站水力共振的可能性水力共振可分为强迫振动引起的水力共振与自激共振两类。前者发生于扰动频率等于或接近于系统的某一阶自振频率时；后者则因为水力系统本身是不稳定的，任何引入该系统的压力或流量的扰动都将随时间增强而导致水力共振。１１扰动源引起水力共振的可能性水力系统常见的扰动源及其相应的频率范围如表１所示。表１扰动源及其扰动频率范围扰动源振动频率量X／Ｈｚ水库和尾水渠中的波浪概述 1974年我们提出了《高水头船闸的槛下多区段输水系统》的论文,10多年来经过设计方案研究和水工模型试验,诊证了槛下多区段输水系统在技术经济上的X越性。 槛下多区段输水系统直接从上游引航道全宽进水,利用槛下空腹式平板阀门输水,槛下阀门布置在上游的无限水体中,在动水启闭下槛下阀门较具有侧墙廊进阀门井的反弧门或平板阀门的工作条件为好,槛下阀门的检修机会较少,在检修时可换备用槛下阔门也较方便,所需检修时间也较短,因而能够维持正常运转;通过槛下阀门后,在闸泞和闸室‘的空心连框底板中布咒顺直的纵向让廊道,纵向主廊道的数目可为所分区段的一倍;根据水头和闸室的平面尺度选择区段的多少,常分为2一8区段;‘所谓区段式输水就是在对称的纵向主廊道顶板上设置出水孔口,·如四个纵向主廊道分为两区段,每区段有两个对称的纵向主廊道,一区段在闸室前半部上等距布置5~8对纵向主廊道顶板上的出水孔口,二区段在闸室后半部上以同样方式布置出水了L口,在出水孔?(本农通过分析弧形闸门的受力状况应用理论力学的方法,研究和探讨了弧门启闭力的计算理沦,建立了新的计算方法。该方法X先研究弧形闸门的实际作用荷载,建立功系的平衡方程式,并把解算过程简化和归结为解如下的一元二次正弦函数方程式:式中p为支铰反力对水平面的倾角,M、N为仅与力系中已知力有关的系数。以下本文将阐明这一计算方法的推演过程并提供必要的解题步骤,以供设计参考。 二、弧形闸 门 的启 门 力 计算 图 豆?如图所示,在支铰中心O建立XOY直角座标系,水平轴为X,垂直轴为y。在弧形闸7门隔离体上作用有静水压力p,静水压力的水平分力ps,垂直分力讥,闸门自重G,侧止水的摩擦阻力T石,及其水平分力TJ和垂直分力T1。,顶止水反力S。及其水平分力S。X和垂直分力S。。,顶止水的摩擦阻力T币及其水平分力T术和垂直分力T。。,启闭机拉力FQ,其水平分力为动水垂直力(门顶水压力、上托力、下吸力)是影响闸门启闭力的重要因素。目前主要由经验公式计算或模型试验确定,但经验公式中的一些参数难以准确确定,模型试验也存在着获得信息不全面、比尺效应、干扰流场、耗时费力等缺点。本文采用GMO刚体移动法、重整化群方程紊流模型和VOF自由水面处理技术三者相结合的方法,对平面闸门启闭过程中的动水垂直力和弧形闸门的动水垂直力力矩进行了数值模拟研究,分别研究了闸门在启闭过程中不同底缘倾角和不同启闭速率对动水垂直力以及动水垂直力力矩的影响,并分析了动水垂直力及力矩在闸门启闭过程中的变化曲线,研究成果对闸门的设计及确定启闭机的容量具有一定的参考价值。并结合积石峡水电站泄洪洞闸门的物理模型试验结果来验证本文所提出的数值模拟方法,计算结果与模型试验结果吻合良好,表明了该数值模拟方法是可靠的,具有较高的精度弧形闸门是一个复杂的空间结构.目前关于弧形闸门动特性方面的计算结果甚少,本文应用复模态理论识别了模型弧形闸门的三维模态参数. 一、概述 由于弧形闸门具有启闭力小、构造简单、操作方便、无门槽等X点,己成为水利工程广泛采用的门型之一大部弧门运行良好;但也有不少弧门在运行中发生强烈振动,有的甚致失事而造成巨大损失〔‘一31. 闸门振动问题属流激振动范畴.这类问题以往多从具体工程人手,已有不少发生强烈振动的闸门进行过原型观测〔‘〕.实测振动量与水力参数,分析其间的关系、探求振源及改善措施;并用传统的冲击法研究闸门的自振频率〔5’6〕.也曾将闸门简化,分析主要部件的振动〔”.这些方法都不可能取得闸门动特性的完整资料. 目前尚未见到弧门三维动特性的计算结果.工程中多用静载设计,并用动力系数考虑动水影响,其缺点是显而易见的.虽已有一些处理弧形闸门振动的经验可供设计时参考,并不能提供直接解决问题的方法.结构动态试验已往多用传统的单点稳态正弦激励我国弧形闸门通常采用卷扬机起吊方式,这种方式中又分为顶拉、前拉、斜后拉及横后拉等四种类型. 弧形闸门横后拉起吊方式,1971年X次在广东省长湖水电站溢洪道弧形闸门上采用,这一起吊方式的出现,引起国内有关单位的广泛重视.与其它各种起吊方式相比较,这一方式不仅减小了闸门启闭力,还能完全取消起吊工作平台架,甚至成功地将固定式平门启闭机的主体布置在闸墩的腹部.十多年的运行经验表明:“横后拉”是一种X的启闭方式.笔者根据以往设计长湖电站“横后拉”方式的体会和十多年运行经验,初步总结出“横后拉”起吊方式的设计原则及适用范围. “横后拉”起吊方式的 设计原则 弧形闸门“横后拉”起吊方式与其它起吊方式在起吊系统结构上具有许多不同之处,因而其设计原则也相应不同.在设计过程中,主要解决好定滑轮组布置的问题和启闭机位置安排问题,总之,选好定滑轮组的位置,是“横后拉”起吊方式的核心所在. (一)确定定滑轮组位置的原则及方法 1.确定定滑轮组位置的原则安康水电站排沙底孔宽sm、高sm,设计水头65m,孔口流速约30m/s,设弧形闸门。弧门顶止水采用两道(见图1),一道为“P”形固定式止水设在门上;另一道为铰式止水,设在埋件上。本文主要介绍铰式顶止水的设计情况。,我们在总结他人工作的基础上作了一些改 、,采用了如图l所示的方案。图1中铰式止水杂进可绕铰轴中心O点旋转,止水件4在M点与门叶面板外缘相切,挤压后起主要止水作用,与埋件的圆弧止水座板挤紧于N点(预压量为4mm),以防止上游水绕过N点。同时止水元件4的两端与侧止水座挤紧(每侧有续mm的预压缩量),与侧止水共同起止水作用。 作用在止水件4单位长度上的压力为: P一下BH(l)式中:下为水的容重;B一肥N(见图l),为止水件的承压宽;H为止水件4的承压水头。 设计中令P对铰心。有一偏心a,这样作用在止水上将有一力矩M: 肛一Pa(2)此力矩使止水产生挤压面板的转动。 在闸门全部关闭的静水压力情况下,作用在面板上的挤紧力凡为在水利水电工程中采用弧形闸门挡水的泄水建筑物,其闸墩和弧门支座是关系建筑物安全运用的重要构件;但对其受力性能、配筋设计和构造,目前还缺乏系统研究和统一认识。本文拟根据调查搜集到的资料木,对普通钢筋混凝土弧门支座及其配筋问题提出一些看法,供有关设计人员参考。 ‘(一)钢筋混凝土弧门支座的型式和特征 钢筋混凝土弧门支座是将弧门上的几百吨甚至几千吨的推力传递给闸墩的一个短悬臂构件。支座内石勺钢筋与闸墩的钢筋和扇形幅射状钢筋联结在一起,一次浇筑混凝土,使支座与闸墩成为一个整体。为了满足安装弧形闸门支臂铰座的需要,常在支座的迎水端预留几厘米或几十厘米的二期混凝土位置,以便于调整固定铰座锚固螺栓后再浇注混凝土。支座的位置,理应在闸墩的中部,距闸墩边缘有一距离,但由于整体布置上的需要和条件的限制,往往不得不将支座布置在靠近闸墩的下游边,如图1所示。 从搜集到的有关资料看,可将钢筋混凝土弧门支座大致分为长方形和方形两种:前者是指支座宽度乙与内侧自动启闭弧形闸门的水压活塞装置是根据帕斯卡原理设计的。它利用水库的弃水来启动活塞装置,从而实现弧形闸门的自动启闭。它具有电动卷扬机启闭弧形闸门的功能。在探索利用水力自动盘制启闭水工闸门中,为我国水工闸门启闭装置的设计,增添了一种新的结构形式。该装置经馥陵市焦坑水库溢洪道原型闸门运转试验,t经武汉水利电力学院多次模型试验,两者验证了该装置的各种功能均符合设计要求,1987年7月通过了湖南省水电厅主持的技术鉴定。鉴定认为该装置设计理论正确,·构思新颖,运行稳定,缓冲效果明显,适用于币、小型水库溢洪道和环山渠道泄洪闸。本文主要介绍该装置的结构特点、工作原理和设计等。 一、装置结构特点和工作原理 水压活塞装置是由活塞、缸体、进水系统(含自控进水口、预泄进水胶管、输水管、竖管)、排水系统(含导水孔和排水道)、传动钢丝绳、开启度控制轮、转向轮、顶轮、长轴、卡环等几部分组成,见图1。为防止锈蚀,缸体和活塞采用铸铁制作。 (一)结构特点前言弧形闸门因其启闭力小、操作方便、出水条件好(无明显空蚀及振动发生),而广泛应用于泄洪闸上。主框架是弧门的主要受力结构,主框架在支铰和侧止水的双重约束下,成为X静定结构,其构件内力分配与各构件之间的刚度比有关,计算过程较为复杂,参数较多。本文利用结构力学方法对双主横梁下吊点液压启闭弧形工作闸门主框架的内力计算公式进行了推导,并给出了一般计算公式,计算公式在湘江长沙综合枢纽泄水闸左汊和右汊弧形工作闸门设计中以及湘江土谷塘航电枢纽弧门设计中进行了应用,经过实践证明计算公式是可行的。液压启闭弧形工作闸门一般公认为在闸门由X大水头挡水刚提升时受力是不利的,在此位置时闸门受到X大水头水压力的作用,同时受到闸门自重、侧止水摩阻力及启闭力的作用。1弧门主框架在静水压力作用下的内力计算公式的推导采用结构力学位移法,对斜支臂主横梁式弧门在静水压力作用下的框架内力计算公式进行推导。工程概况水电工程位于巴基斯坦克什米尔X府地区,通过引水隧洞利用河与河之间形成的420m的水头落差发电。水电站主要建筑物由大坝及进水口、引水隧洞、沉沙池、调压室、地下厂房和尾水隧洞等组成。总装机容量为96.3万k W的的混流式水轮发电机组,共4台机组,单机容量24.3万k W。大坝由进水口坝段,溢洪坝段和排渣坝段组成,其中溢洪坝作为泄洪道用于分洪和冲洗底部沉砂。溢流坝设3孔弧形工作闸门和3孔叠梁检修门。每套弧门总重为四百余吨,弧面半径20m,孔口尺寸12.0m×15.5m,底坎高程973.5m,门楣高程989.0m。每套弧门由设在高程996.5m上的液压启闭机进行启闭操作。因受到土建工期拖后及大坝结构不便于大型吊装设备直接进入安装工作面等影响,弧形闸门安装难度大,工期紧。溢洪道前围堰也因土建施工需闸墩结构分析与牛腿内力计算1.1表孔闸门类型与结构尺寸1)检修闸门通常为平板闸门,多布置在溢流堰顶部。该闸门平常存放在溢流坝近岸边侧非溢流坝段专门设置的储门槽中,检修期间通过坝顶移动式门机提升、移动、下槽、封闭。一般工程备有1扇检修门共用即可,当溢流表孔孔数较多时,可备有2~3扇。当经过水文年洪水分析和表孔运行调度论证,认为不必设置检修闸门也能满足工作门与门槽检修维护时,方可不设检修门。2)工作闸门一般为弧形闸门,操作方便,启门力较小,且利于局部开启。它略布置在检修门后1~1.5m处,留置检修维护空间;另底槛在堰顶稍后降坡处对局部开启时出流有利。3)闸墩结构厚度和支承体系。闸墩结构厚度取决于孔口尺寸及其推力水平、墩体混凝土设计强度等X、钢筋配置、闸门槽深度与削弱程度等因素。在实际工程中主要分两种类型:1中型工程,孔口尺寸大体控制在12m×15m(宽×高,下同)量X时,中墩厚度约3m,边墩厚度约2m,此时闸墩和牛腿可以采用常规前言 主框架是弧形钢闸门的主要承载结构,其基本形式主要有主横梁式和主纵梁式.对宽高比较大的弧形闸门,宜采用主横梁式;对宽高比较小的弧形闸门,宜采用主纵梁式.这样具有布置合理,整体刚度大等X点〔’J。对于宽高比接近于1的弧形闸门,究竞采用哪一种形式X合理,目前还没有定论.根据我们应用有限元程序分析刘家峡主纵梁式弧形钢闸门应力和变形亡”〔”的体会,主纵梁与大横梁(直接支承在支臂上的横梁)的单位刚度比对主框架内力影响很大.具体地讲:当孔口宽高比大约在0.8~1.3之间,主纵梁与大横梁单位刚度比大约在0.76~1.35之问时,有限元法计算主纵梁和大横梁的内力,比平面简化法要小10%~20%.分析其原因,是由于此时主框架的空问整体协同工作性能很强.水压力的传递是通过主纵梁和主横梁分配并直接传递给支竹,从而反映了弧形钢闸门这一空间体系的整体工作特点.因而,对于这种空回框架体系,按平面简化法计算,各构件的强度储备较大,但该法计算概述九甸峡水利枢纽工程位于甘肃省卓尼、临潭两县交界处,工程坝址选择在洮河中游的燕子坪以下约500m陡峭峡谷河段中。九甸峡水利枢纽水库X大坝高133.00m,总库容为9.43亿m3,电站总装机容量300MW。九甸峡水利枢纽工程规模属于大(2)型,工程等别为Ⅱ等。设计正常蓄水位2202.00m,校核洪水位2205.11m。2闸门设计及启闭机布置九甸峡水利枢纽左岸1#、2#两条溢洪洞轴线平行布置,两洞中心距30.00m,均采用实用堰,堰顶高程2188.00m,孔宽均为12.00m。两条溢洪洞进口各设工作弧门1扇,由于两洞金属结构设备技术参数、操作条件相同,布置相同,故采用同一设计。闸门孔口宽12.00m,底槛高程2188.00m,设计水头约14.50m,门高15.00m,采用露顶式斜支臂圆柱铰弧形钢闸门。门叶为双主横梁、斜支臂“π”形框架结构,闸门面板曲率半径18.00m,支铰中心高度10.00m,总水压力15980kN。门叶分6节弧形钢闸门因具有启闭力小、水流条件好及埋设件较少的X点,广泛用于泄水建筑物的工作闸门[1].过去设计的弧门多为双支臂弧门,近年来,随着高水头水利水电工程的建设,不断出现高宽比较大的大尺寸孔口,对该类孔口若采用二支臂弧门,则整体刚度和构件的局部稳定性差,故多考虑采用三支臂弧门,但对这种新型弧门在结构设计方面还没有成熟的方法.目前,对弧门主框架X化设计方面的研究已有不少文献[2-6]:李宗利等[2]应用改进的复合形法建立了弧形闸门主框架的X化模型;练继建等[3-4]分别将序列二次规划(SQP)X化算法和遗传算法应用于弧形闸门主框架X化设计中,并应用MAT-LAB编制了X化程序;蔡元奇等[5-6]利用APDL语言对ANSYS进行二次开发,对弧形钢闸门进行X化,为弧门X化设计的工程应用提供了一种方法.以往的文献在对弧门主框架进行X化设计时,只是针对截面尺寸进行X化,而没有结合合理的结构布置进行全面X化.尺寸X化应建立在合理结构布置X化的概述江都东闸位于江苏省江都市境内的新通扬运河上,是X南水北调东线源头工程——江都抽水站的重要配套工程之一。其主要作用是:自流引江水入里下河地区补水或未来通过三阳河、潼河,为正在兴建的南水北调东线宝应站提供水源;配合江都抽水站抽排里下河涝水;排放江都三站发电尾水入里下河地区灌溉。工程建于1978年,共13孔(其中1孔为通航孔),每孔净宽6m,设计流量550m3/s。闸门为上、下扉联动结构,上设钢筋混凝土胸墙(通航孔已拆除),顶高程6.0m,底高程3.0m。节制孔上扉门为钢丝网水泥波形面板混凝土结构,下扉门为钢结构平面直升门,闸门布置如图1。每孔配备一台QH-2×100kN卷扬式启闭机,采用联动方式运行,上下扉门之间钢丝绳采用滑轮组过渡。闸门采用滑动行走支承,上扉门采用铜滑块,下扉门采用油尼龙滑块,门槽滑道为普通钢板。江都东闸作为枢纽的重要配套工程,自建成投运以来,运用频繁,取得较大效益。2行走支承系统存在的问题⑴滑动摩擦系数大水利工程在防洪、蓄水、排洪方面起到重大作用,而水闸闸门和启闭机是水闸工程的重要部分,日常中的管理和维护关系到水闸工程的质量和安全问题,应做好闸门及启闭机的管理工作,及时找出问题加以维护,使其得到安全X的运行。1水闸闸门及启闭机存在的问题1)闸门的门体问题。水闸闸门的作用是阻挡和控制水流量,根据材料可以分为钢筋混凝土闸门和铸铁闸门。钢筋混凝土闸门因水质污染严重容易碳化腐蚀,时间长久还会出现穿孔漏水和露出筋网的问题;铸铁门抗腐蚀性好,但材料硬度强,性能脆。一些木闸和翻倒闸因漏水和腐蚀严重,运行效率低。2)闸门的附件问题。用于闸门的组成附件止水橡皮和闸门底部的木质易损坏和老化,导致闸门漏水严重;起吊闸门的滚轮经水质浸泡易锈蚀,而轴承内部的黄油硬化,减少甚至失去润滑作用,导致门槽的滑块和滑道摩擦变形;滚轮从阻力小的滚动摩擦变成阻力较大的滑动摩擦,导致开启和关闭闸门困难。3)启闭机的钢丝绳和丝杆问题。水闸因年限久,对闸门的传动轴和齿轮吊工程概况林辋溪为惠安县X二大溪流,集雨面积119km2,全长21km,承担着沿线两岸的防洪、排涝、灌溉等任务,沿溪共设水闸5座。团结水闸位于林辋溪中下游河段,集雨面积64.2km2,主要功能为排洪、灌溉。该闸已运行六七十年,现已破损严重,年久失修,被鉴定为三类水闸,对其重建已刻不容缓。重建团结水闸位于现有水闸上游约30m的林辋溪河道上,为中型水闸。工程等别为Ⅳ等,水闸枢纽等主要建筑物X别为4X,次要建筑物X别为5X。重建团结水闸主要由上游段、闸室段、两岸启闭房、下游段组成。水闸设计孔口宽度为35m,共1孔,两岸设有控制房。闸门型式为底轴驱动钢闸门,宽35m、高2.6m、重110t,采用液压启闭装置控制。2 钢坝闸门特点底轴驱动钢闸门简称钢坝闸门,是近几年发展起来的新型闸门,属于翻板式闸门,由门叶和固定在其底部的底横轴以及底铰座、底水封、自润滑轴承、侧水封、液压驱动装置、液压锁定装置等共同组成。门轴与门叶相连,通过底铰座固定在水电站闸坝概况分析文章中提及到的水电站是一个大型的水电枢纽工程,其以发电为主,同时以旅游、养殖、航运等业务为辅。电站年发电量为28亿KWH,装机容量为800 MW。闸坝有15孔闸孔,正常工作下水头为6.5 m,水流形式呈现宽顶堰型式,由4台移动式启闭机控制水闸调度。通过启闭机闸门可以达到排泄水量的目的,同时对埋件进行维修时也比较方便。由于该枢纽是一个低水头工程,堰顶高程与河床相比,相对较低,同时如果上游处于正常蓄水位水平,那么下游水深在闸门打开的任何情况下都不会形成面流条件,所以底流效能是闸坝应该选用的方式。闸坝在运行时要满足该枢纽的条件,包括,X一,如果天然来水没有达到机组引用发电流量的要求,那么闸门就不需要打开,所有天然来水都要应用于发电;X二,如果天然来水比机组引用发电流量大,那么闸门可以打开部分,将多余的天然来水引出;X三,如果天然来水的流量在1 000m3/s以上,那么闸门就要全部打开,停止发电;X四,如果发电站发生引言水闸是修建在水库、河道、渠道或湖、海口,利用闸门控制流量和调节水位的水工建筑物,主要包括闸室、防渗排水、消能防冲、上下游连接段、管护设施等几部分。它在防洪、泄洪、冲沙、灌溉、挡潮、航运等X域发挥着重大作用,可以减少自然灾害损失,保障社会经济发展,保证人们的生命财产安全。然而,我国目前的大部分水闸存在着建设标准不高、年久失修、老化严重等缺点,存在着重大安全隐患,成为我国水利工程体系中的一个软肋。因此,加强水库闸门的运行管理与维护刻不容缓。1水库闸门运行管理常见问题的原因分析及维护措施1.1土工建筑物土工建筑物常见问题有雨淋沟、塌陷、裂缝、渗漏、滑坡和白蚁、害兽、排水系统和减压等设施的损坏与失效和堤闸连接段渗漏等。这些问题主要是由于地基不均匀沉陷、施工质量差导致碾压不实和存在空洞造成的。此外,渗流控制不当而造成的流土或管涌、管理不当以及维修不及时等也是造成上述问题的原因。具体的维护处理措施如下:当出现雨淋沟、浪窝、塌陷和翼墙后随着我国经济的发展,人们对供电的要求逐渐加大,水电站是重要的供电方式之一,为我国解决用电问题作出了巨大贡献。同时闸门设计是水电站工程中极为重要的部分,对节约整个工程量有很大作用,所以对水电站闸坝闸门的改造设计研究有着很大的理论意义和实践意义,下文将以笔者参与的某水电站闸坝闸门改造为例进行分析。1水电站闸坝概况分析文章中提及到的水电站是一个大型的水电枢纽工程,其以发电为主,同时以旅游、养殖、航运等业务为辅。电站年发电量为28亿kW·H,装机容量为800MW。闸坝有15孔闸孔,正常工作下水头为6.5m,水流形式呈现宽顶堰型式,由4台移动式启闭机控制水闸调度。如图1所示,通过启闭机闸门可以达到排泄水量的目的,同时对埋件进行维修时也比较方便。由于该枢纽是一个低水头工程,堰顶高程与河床相比,相对较低,同时如果上游处于正常蓄水位水平,那么下游水深在闸门打开的任何情况下都不会形成面流条件,所以底流效能是闸坝应该选用的方式。闸坝在运行时要满足该众多的小型蓄水工程是山丘区拦蓄洪水、发展灌溉、渔业生产的主要工程设施 ,而输水闸门又是蓄水枢纽工程的重要组成部分 ,它的操作性能 ,直接影响工程效益的发挥。针对传统的输水闸门在运行管理中易出现漏水、闭锁、错位、管理不便等问题 ,研制出一种新型水工闸门球体闸门。1 球体闸门工作原理及结构(1)工作原理。球体任意横截面的几何图形为一个圆 ,当球体以任意方位置于小于该球直径的圆孔时 ,球体都有一个相应的截面圆与圆孔对应且圆周重合。球体闸门利用球体与圆孔的紧密配合特性来获得密封止水效果。将球体与启闭机连接 ,就能实现闸门的开启和关闭 ,达到取、蓄水目的。(2 )结构特点。球体闸门整套设施由金属球体闸门、圆形闸孔、牵引拉杆 (或钢丝绳 )、闸门支架 (斜拉布置方式具多 )、启闭机等组成。金属球体闸门是采用铸铁或钢板等金属材料加工成的实心 (小直径 )或空心 (大直径 )球体 ,球体上安装连接吊耳 ;圆形闸孔是在钢板上加工一个能通过设计流量在兴建新的大坝不再可行的情况下 ,大坝工程技术人员需要考虑加高现有大坝 ,以增加库容。此外 ,由于对大坝的水文条件重新评估 ,设计洪水和可能X大洪水一般都显著加大。这样 ,现有溢洪道的容量变得不够 ,而危及大坝的安全。增加溢洪道泄水能力的一种选择是 :降低溢洪道的顶部高程 ,在其上安装闸门以保持原正常蓄水位不变。1 加高大坝 -选择什么 ?工程技术人员对加高大坝的每种方案都必须针对现场条件及费用仔细考虑。图 1中的逻辑图提供了一些可行的方案 ,分为两大类———设闸门溢洪道和不设闸门溢洪道。虽然不设闸门的溢洪道是X安全的 ,但就获取额外库容的费用来看 ,通常它们不是XX益的 ,同时 ,它们还有其他方面的缺点。在利用额外库容方面 ,设闸门的溢洪道成本效益高 ,但由于闸门可能发生故障 ,无疑会对大坝的安全存有疑虑。设闸门的溢洪道一般分为 4大类 :全机械操纵的 ,半机械操纵的 ,自溃式的和全自动的。每种闸门都有各自的X点引言2016年以来,我国南方多省地区遭暴雨袭击,局部地区发生洪涝灾害,严重威胁到人民的生命安全和财产安全。有些防洪工程出现溃堤和泄洪能力不足的情况。受此影响,城市防洪及相关的水利工程将引起更多关注。水利工程是国民经济的基础设施,是防洪减灾、调控水资源、改善水生态的重要措施。而闸门作为水利工程中重要的组成部分,它的质量安全问题关系到整个水利工程的安全保障以及防洪安全体系,其安全性、X性尤为重要。目前我国现有中小型闸门一般为钢闸门、钢筋混凝土和铸铁材料制作而成。传统材料闸门容易发生锈蚀,同时需较频繁地养护、检修,施工中劳动强度大,工程质量难以保证。同时相对来说,传统材料闸门体积较大且自重大,对启闭机造成严重负担并带来严重的安全隐患,从而导致很多水利工程事故的发生,给X和人民生命财产带来巨大损失。随着FRP复合材料在土木建设工程中的应用技术日益成熟,其在水工结构方向的研究也在逐步展开。使用FRP作为水工闸门的主要结构材料有着以下意义在水田灌溉区系中,轮灌是同一X渠道在一次灌水延续时间内轮流输水的供水方式,实行轮灌时,缩短了各条渠系的输水时间,加大了输水流量,同时工作的渠道长度较短,从而减少了输水损失水量,有利于农业耕作和灌水工作配合,有利于提高灌水工作效率。但是采用轮灌方式灌溉的水田地,在支渠向斗渠配水过程中,分水闸的操作是比较费劲的,需要人在田埂走很远,打开一X闸门,关一X闸门,造成劳动力紧张。为了发挥轮灌方式的X势同时降低劳动力紧张的情况,采用智能平移式闸门作为轮灌渠道的分水闸闸门,大大提高了操作效率。为控制灌溉水量,在渠道末端设置水位传感器,当水位达到设置值时,通过光缆将信号发送到智能水闸的动力系统的接收器中,使闸门自动关闭,既能节省劳动力又大大节约了用水,使水资源科学分配。2闸门组成智能平移式闸门,可以解决复杂的人为操作。它是由混凝土底板、闸门、闸门槽、底板部的导向轨道、上部的动力系统、4根拉杆、拉杆槽及橡胶止水和橡胶套等组成。1)混凝土底板随着国民经济的快速发展,目前城市的防洪越来越引起人们的重视,建设的防洪水利工程也越来越多。这些防洪水利工程中的重要组成部分——闸门都具有跨度大、低水头、门型结构多样的特点[1-3]。其闸门结构形式在保证闸门满足防洪、挡水基本要求的同时,还须兼顾城市景观、制作成本及后期维护等方面的内容[4-7]。如何选择合理的闸门类型成了现代城市水利工程中的一个重要难题,这对于城市防洪工程大跨度低水头闸门结构的设计具有重大意义。本文结合国内现有的大跨度闸门工程实例,并采用“一类闸门,一个工程实例”的原则,分别对几种常用的新型闸门——大型平开弧门、气动遁形闸门、液压互为止水式闸门、升卧式翻板闸门等进行介绍[8-10]。为便于叙述,参考文献[1]的分类形式,将闸门根据转动方式分为上翻转式、下翻转式和平转式3类,再分别对每类别中常用的几种闸门进行介绍[11-14]。1上翻转式闸门上翻转式闸门是指开启时,闸门沿水平方向布置的转动平原地区河床土质以软弱土体和肥沃土质为主,受到水流冲击的影响,很容易出现冲刷痕迹及闸门损坏问题[1]。为了防止水流冲刷河床,通常需要选择合理的过闸水流流量控制标准,并建立完善的消能措施,抵消水流多余能量。本文结合实例,研究水闸闸下消能防冲与闸门控制运行的相关问题。1工程项目概况石河子市生态水系项目蘑引渠供水工程,从跨玛河渡槽引水。玛河属于多砂河流,泥沙来源主要是降雨融雪汇流对流域面的侵蚀和水流对河道的冲刷,根据生态水系对水质的要求,需要对玛河河水进行沉砂处理和消能防冲处理,在跨玛河渡槽上游引水渠道上建设东岸沉砂池。受到跨河建筑物的限制,需要保证沉砂池处理能力达到渠道X大引水流量,X大设计流量为18m3/s,为了满足渡槽上游引水渠道退洪40m3/s的要求,其校核流量为40m3/s。以现状地形纵坡为依据,洪水期在满足引水要求下,可以从东岸大渠引水,实现水力冲刷。将东岸沉砂池与跨河渡槽上游引水渠联合建设。综合考虑多方面因素,决定采取如.工程概况宝安区沙井片区排涝工程沙井河口水闸闸室共设3孔,每孔设工作闸门一扇。水闸边2孔单孔宽度为15.5m,设2扇工作闸门,采用上翻式旋转钢闸门,由液压启闭机启闭;中孔单孔宽度为32m,设1扇工作闸门,采用直升式平面钢闸门,由1台2×3200k N固定卷扬式启闭机(以下简称启闭机)启闭。中孔工作闸门挡水水位按3.55m设计,水位高于0.8m时,闸门全关,闸门冲淤运行时允许局部开启。通航时中孔工作闸门全开,启闭机起升高度28m满足通航净空要求。该启闭机安装在37.0m高程塔柱平台上,吊点距32.335m。水闸中孔启闭机及闸门布置图如图1所示。图1水闸中孔启闭机及闸门布置图2主要技术参数(见表1)3机构布置及主要部件选型设计3.1机构布置启闭机由两套卷扬提升系统和相关的电气设备组成。卷扬提升系统主要由:电动机、联轴器、工作制动器、减速器、开式齿轮、卷筒装置、动滑轮组、定滑轮组、平衡滑轮组、钢丝绳、闸门开度显示及位置限制器、荷载限制工程概况深圳市宝安区沙井片区排涝工程沙井河口水闸闸室共设3孔,每孔设工作闸门1扇。水闸边2孔单孔宽度为15.5 m,设2扇工作闸门,采用上翻式旋转钢闸门,由液压启闭机启闭;中孔单孔宽度为32 m,设1扇工作闸门,采用直升式平面钢闸门,由1台2×3 20 0 k N固定卷扬式启闭机(以下简称启闭机)启闭。中孔工作闸门挡水水位按3.55 m设计,水位高于0.8 m时,闸门全关,闸门冲淤运行时允许局部开启。通航时中孔工作闸门全开,启闭机起升高度28 m满足通航净空要求。该启闭机安装在37.0 m高程塔柱平台上,吊点距32.335 m。水闸中孔启闭机及闸门布置见图1。2主要技术参数水闸中孔启闭机主要技术参数见表1。3机构布置及主要部件选型设计3.1机构布置启闭机由2套卷扬提升系统和相关的电气设备组成。卷扬提升系统主要由电动机、联轴器、工作表1启闭机主要技术参数项目主要技术参数启闭力/k N 2×3 20 0起升高度/m 28起升速度引言工程中常用的闸门有平面闸门和弧形闸门。其中平面闸门按行走支承的型式可分为滑动闸门、定轮闸门、链轮闸门。工作水头80 m的闸门,由于材料、制造工艺、以及目前国内定轮闸门轮压所达到的水平的限制,多采用链轮闸门。在工作水头80m的深式进水口中,由于弧形闸门需要的闸墩较长,闸门不能提出孔口外检修,不能进行孔口间互换等局限性,使作为依靠自重动水闭门的平面定轮闸门在深式进水口中应用X为广泛。平面定轮闸门是指闸门门体通过安设在边纵梁(边柱)上的滚轮支承行走于埋设在门槽内的轨道上达到上下移动的闸门。在闸门启闭的过程中,滚轮和轨道之间发生相对滚动,产生滚动摩擦力。如果设计采用平面滑动闸门,在关闭闸门时除利用门顶的水重外,还需要较大的加重以及自重才能使闸门下降。这样开启闸门时就需要较大的启门力,启闭机容量增大,综合造价较高。采用定轮闸门设计可以大幅度降低启门力,节约启闭机的投资。但设计平面定轮闸门需要注意以下两个方面的问题:①闸门的重心与吊耳概述平面定轮闸门设计中一般采用4个滚轮支承,对于大孔口、高水头平面闸门,会出现轮压大、分节布置困难等问题,而轮压大会对闸门滚轮和轨道的设计带来很大的难度。若采用滑动闸门,则启闭力很大,启闭设备不易满足要求。采用串轮闸门(也叫链轮门),也有易卡阻,不易操作等问题。而多轮式支承的布置可解决轮压大、分节布置困难的情况。通过实践发现,在多轮式闸门的几种布置形式中,又以整体多定轮闸门XX,即闸门的结构是整体,但是有多对滚轮支承。本文结合工程实践,对整体多定轮闸门作以简要论述。2多定轮闸门的发展在多定轮闸门的设计中,为了解决轮压较大的问题,采用过串轮闸门,即在门叶边柱支承面和门槽支承轨道之间加设一串轮,串轮是由多个辊柱装配在小车架上构成单X部件。其轮子多,单个相对受力小,易于设计。但是由于串轮小车架顶部设置启吊滑轮,滑轮上绕有钢丝绳,绳的两端分别固定在门叶顶部和门槽顶部,如需将闸门和串轮提出检修时,闸门除需设置X启闭设备外,还需要附加其定轮闸门也叫快速闸门,它是保证水轮发电机组安全运行的X后一道防线。当水轮发电机检修时,关闭定轮闸门,还可防止水流进入水轮机室,确保检修工作顺利进行和检修人员的人身安全。某水电厂在去年曾发生了一起定轮闸门冲顶事故,造成钢丝绳多处多股断丝、闸门本体坠落,虽经多方抢修,终究造成机组、主变非计划停运111时35分。一、事件经过2006年6月11日0时35分,某水电厂运行人员在执行“#2机水轮机组由检修转备用”操作时发现#2机定轮闸门马达不会动。2时03分由生产部两名维护人员检查,发现闸门上升控制回路的“闸门在下部”行程接点不通,经请示生产部经理同意,采取短接行程接点的方法进行提升闸门操作。2时28分闸门开始提升,2时30分“#2机闸门在上部”接通,闸门继续上升冲顶后落入底部。造成#2机组定轮闸门本体坠落事故。二、原因分析闸门上升控制回路的原理定轮闸门也叫快速闸门。当水轮发电机组出现调整控制系统紧急低油压、事故停机过程发生剪断销剪断或导水叶失去控制导致水轮发电机组转速达到140%额定转速时，迅速关闭定轮闸门，可截断水流，防止发生飞车事故。它是保证水轮发电机组安全运行的X后一道防线。此外，当水轮发电机检修时，关闭定轮闸门，防止水流进入水轮机室，可确保检修工作顺利进行和检修人员的人身安全。某水电厂曾发生一起定轮闸门冲顶事件，造成钢丝绳多处多股断丝、闸门本体坠落，虽经多方抢修，仍造成机组、主变非计划停运1 1 1 h3s min。事件经过2006一06一1 ITOO:35，某水电厂运行人员在执行“2号水轮机组由检修转备用”操作时，发现2号机定轮闸门马达不动。02:03由生产部2名维护人员检查，发现闸门上升控制回路的“闸门在下部”行程接点不通。经请示生产部经理同意，采取短接行程接点的方法进行提升闸门操作。02:28闸门开始提升，02:30‘，2号机闸门在上部”接通。概述凌津滩水电站位于沅水流域的桃源县境内,总装机容量270OMW,单机容量30MW,设计有14扇平面定轮闸门,其中高坎泄洪闸19孔,低坎泄洪闸门5孔。低坎泄洪闸门设计规格为18.0m×16.3m-16.0m,单孔门叶重为280t,埋件重为41t,在闸门分类中属于X大型平面定轮闸门。低坎泄洪工作闸门有如下几个特点及制造技术难点。1.1闸门结构尺寸大小:闸门的外形尺寸为18.。1.2闸门结构复杂、焊接约束度大。闸门分为五节,每节至少有两根主梁,特别是闸门的X五节(X下节)由于受力较大而设计成封闭的箱形结构形式,闸门边梁设计成双腹板结构形式,焊接约束度大。特别是主梁要插入边梁腹板内,使得边梁在拼装单件时不能拼内腹板,而整体拼装时将分节的内腹板嵌人主梁之间,在焊接过程中造成焊接约束度过大而极易产生焊接裂纹。1.3闸门加工精度要求高。(1)该闸门共有18组定轮,分左右两边安装,每边9个定轮,加工范围达16m定工程概述过军渡水利枢纽工程位于遂宁市下游约8km,电站为河床式。其泄洪闸设置了9孔平面定轮钢闸门,闸门单套重125 t,总重1 125 t。笔者分解和剖悉了该闸门的制造工艺技术要点,以总结成功经验。2闸门制造技术工艺要点通过认真审查分析图纸,了解到过军渡水利枢纽平面定轮闸门具有以下技术工艺要点:(1)闸门加工量大,除定轮轴孔、水封座面、吊耳和充水阀外,闸门节间连接部位均需加工。闸门定轮轮缘平面度要求高,定轮踏面与水封座面加工后的比差是其质量控制的重点。(2)必须控制门叶结构的拼装质量,除制定合理的焊接顺序、减少焊接变形外,工艺上应预留合理的加工余量。(3)为减少焊接变形,确保门叶整体制作精度,焊缝收缩量、构件单件尺寸精度、焊接线能量的控制、焊接顺序及组装坡口质量均成为不可忽视的直接因素。(4)闸门采用双腹边梁型式,内外边梁与其翼缘板、面板的连续焊缝均为二类焊缝,同时,内外边梁腹板间焊接空间狭小,必须采取措施控制好焊缝质量。通过解放后,」武汉市兴建了许多水闸。近年来,在新建和改建的水闸中,均具有防洪、排渍、灌溉、放鱼等多方面的功能。.不过,象新武太闸这样一孔多用的水闸;.作分X布置,这还是初步尝试。心‘ 一、基本情况 新武太闸位于长江武汉河段南岸,大桥上游,武昌区西南的巡司河口,于1985年建成。全闸一联三孔,底板高程巧m(吴淞基面,以下同),i函洞顶部高私犯2 .,单孔宽度2.6m。每个闸孔的设计孔径为b.h二影6m又。 本闸的主要功能是:(l)承担武昌八铺街地区的防洪,外江水位高于24 .sm时,必须关阿档水;苍2)负责排泄汤荪湖、黄家湖、南湖湖区和武昌山南部分城区渍水的任务,排水面积为347 .“;湖区垦殖田高程在20.5m以上,耕地面积有19.2万亩,工厂区高程在2乙om左右,每年有排渍要求;外江水位低于19m时,开闸排水;(3)内湖区遇干旱年份,外江水位低于24 .sm时,需要引江水灌溉; (4)汤荪湖水系是武汉市渔亚基地之一?工程概况林辋溪为惠安县X二大溪流,集雨面积119km2,全长21km,承担着沿线两岸的防洪、排涝、灌溉等任务,沿溪共设水闸5座。团结水闸位于林辋溪中下游河段,集雨面积64.2km2,主要功能为排洪、灌溉。该闸已运行六七十年,现已破损严重,年久失修,被鉴定为三类水闸,对其重建已刻不容缓。重建团结水闸位于现有水闸上游约30m的林辋溪河道上,为中型水闸。工程等别为Ⅳ等,水闸枢纽等主要建筑物X别为4X,次要建筑物X别为5X。重建团结水闸主要由上游段、闸室段、两岸启闭房、下游段组成。水闸设计孔口宽度为35m,共1孔,两岸设有控制房。闸门型式为底轴驱动钢闸门,宽35m、高2.6m、重110t,采用液压启闭装置控制。2 钢坝闸门特点底轴驱动钢闸门简称钢坝闸门,是近几年发展起来的新型闸门,属于翻板式闸门,由门叶和固定在其底部的底横轴以及底铰座、底水封、自润滑轴承、侧水封、液压驱动装置、液压锁定装置等共同组成。门轴与门叶相连,通过底铰座固定在水利工程在防洪、蓄水、排洪方面起到重大作用,而水闸闸门和启闭机是水闸工程的重要部分,日常中的管理和维护关系到水闸工程的质量和安全问题,应做好闸门及启闭机的管理工作,及时找出问题加以维护,使其得到安全X的运行。1水闸闸门及启闭机存在的问题1)闸门的门体问题。水闸闸门的作用是阻挡和控制水流量,根据材料可以分为钢筋混凝土闸门和铸铁闸门。钢筋混凝土闸门因水质污染严重容易碳化腐蚀,时间长久还会出现穿孔漏水和露出筋网的问题;铸铁门抗腐蚀性好,但材料硬度强,性能脆。一些木闸和翻倒闸因漏水和腐蚀严重,运行效率低。2)闸门的附件问题。用于闸门的组成附件止水橡皮和闸门底部的木质易损坏和老化,导致闸门漏水严重;起吊闸门的滚轮经水质浸泡易锈蚀,而轴承内部的黄油硬化,减少甚至失去润滑作用,导致门槽的滑块和滑道摩擦变形;滚轮从阻力小的滚动摩擦变成阻力较大的滑动摩擦,导致开启和关闭闸门困难。3)启闭机的钢丝绳和丝杆问题。水闸因年限久,对闸门的传动轴和齿轮吊水电站闸坝概况分析文章中提及到的水电站是一个大型的水电枢纽工程,其以发电为主,同时以旅游、养殖、航运等业务为辅。电站年发电量为28亿KWH,装机容量为800 MW。闸坝有15孔闸孔,正常工作下水头为6.5 m,水流形式呈现宽顶堰型式,由4台移动式启闭机控制水闸调度。通过启闭机闸门可以达到排泄水量的目的,同时对埋件进行维修时也比较方便。由于该枢纽是一个低水头工程,堰顶高程与河床相比,相对较低,同时如果上游处于正常蓄水位水平,那么下游水深在闸门打开的任何情况下都不会形成面流条件,所以底流效能是闸坝应该选用的方式。闸坝在运行时要满足该枢纽的条件,包括,X一,如果天然来水没有达到机组引用发电流量的要求,那么闸门就不需要打开,所有天然来水都要应用于发电;X二,如果天然来水比机组引用发电流量大,那么闸门可以打开部分,将多余的天然来水引出;X三,如果天然来水的流量在1 000m3/s以上,那么闸门就要全部打开,停止发电;X四,如果发电站发生随着我国经济的发展,人们对供电的要求逐渐加大,水电站是重要的供电方式之一,为我国解决用电问题作出了巨大贡献。同时闸门设计是水电站工程中极为重要的部分,对节约整个工程量有很大作用,所以对水电站闸坝闸门的改造设计研究有着很大的理论意义和实践意义,下文将以笔者参与的某水电站闸坝闸门改造为例进行分析。1水电站闸坝概况分析文章中提及到的水电站是一个大型的水电枢纽工程,其以发电为主,同时以旅游、养殖、航运等业务为辅。电站年发电量为28亿kW·H,装机容量为800MW。闸坝有15孔闸孔,正常工作下水头为6.5m,水流形式呈现宽顶堰型式,由4台移动式启闭机控制水闸调度。如图1所示,通过启闭机闸门可以达到排泄水量的目的,同时对埋件进行维修时也比较方便。由于该枢纽是一个低水头工程,堰顶高程与河床相比,相对较低,同时如果上游处于正常蓄水位水平,那么下游水深在闸门打开的任何情况下都不会形成面流条件,所以底流效能是闸坝应该选用的方式。闸坝在运行时要满足该底流式消能工程一般比较常见于低水头水闸结构,我们在进行该型式消力池设计时,确定消力池尺寸的控制条件情况是比较复杂的,它与水闸上、下水位差,过闸单宽流量、下游水深、闸门开启方式,闸门开启速度和下游水位能否迅速抬高等因素有关,还与启闭机的选择有关。如果我们能设计一种合理的、简便易操作的闸门操作型式,则有可能大大节省消能工程的工程量。某水电站闸坝为该电站的主要挡、泄水建筑物,闸坝设有15孔闸孔,单孔净宽12m,正常工作水头为6.5m,水头6.10m,堰面是宽顶堰型式,在闸门全部打开或闸门开度X过e/H=0.65时,水流呈宽顶堰型式过流,在闸门相对开度为e/H=0.65时,水流呈闸孔出流型式。原设计采用4台移动式启闭机控制水闸调度。由于该枢纽是低水头工程,且堰顶高程较低(河床平均高程为7.78m,堰顶高程为8.20m),当上游水位为正常蓄水位△14.5m时,闸门在任何开度下控泄流量,下游水深都不具备形成面流的条件。因此,闸坝确定选用底流一近年来,高坝和高水头水力发电站的数量增如良快,这给出口工程及闸门的设计带来了严重的间题,而他们却又是输水工程的主要·建!筑物。例如建在污工坝和混凝土坝体内的输水管、在土坝或堆石坝坝肩的明渠或开挖的隧洞等。输水道的出口通常用垂直闸门或弧形闸门挖制,而且闸门经常处于部分开启的运行形式。当高压闸门部分开启时,高速水流使闸门下游产生负压,使水达到气化压力,从而因气蚀和振动引起严重的破坏。另外,对闻门可能增加向下的拖曳力,因此必须加大对闸门的提升容量。世界各地大量的输水道出口工程由于振动和气蚀已发生了严重的破坏。在一些情况下由于输水道出口的闸门的气蚀和振动导致土视的破坏〔l〕。新近挪威的两座泄水工程、(水头分别是60米和85米),出口边沿用不锈锅衬砌,仍因气蚀,门槽剥蚀深度达15、16毫米〔2〕。工程P3R隧洞在关闭闸门期间发现:堵水闸门门槽下游右边墙,面积为2.194x4.572米范围的钢衬随着我国水利水电事业的发展，高坝、大流量电站不断开发，高压闸门止水装置的可靠性与合理性日益受到工程界的关注。止水密封性能的好坏，直接关系到闸门的正常运行，不良的止水，不仅浪费大量的水源，而且可能引起闸门的有害振动和气蚀。结构复杂的偏心铰弧形闸门，就是为解决止水严密而采用偏心轴转动压紧止水所出现的新型闸门，是利用偏心原理使闸门能作升降或前后撤移的双向运动，对设置在埋件上的止水压紧或脱离，达到既减小启闭力，又能确保止水橡皮具有足够压缩量，尽可能压缩均匀，达到闸门止水严密及抑制局开时脉冲振动的效果，同时对于高速含沙水流和污物的冲击也有一定的防护作用，但偏心铰弧门的机械部分构造复杂，造价偏高。十几年来，我们对压紧式止水进行系列研究，所进行结构实验基本用于我国实际工程。本文就压紧式止水几种截面形式及所采用不同材料试验成果进行研究分析，为工程设计提供可靠的参考依据。图1止水试件断面尺寸l止水试件及试验成果水封试验采用框型封闭式橡皮试件，式并无原则上的差别。现将前人的研究成果中,以月=K(F,一1)M形式表示的经验公式分列于表1。表一日 随着水利事业的发展,为了减少泄洪管道内高压闸门的振动和管道的气蚀,对高压闸门后需气量问题的研究已成为水力学的一个重要课题。官厅水库自1957年至1965年,对泄洪管道的高压闸门后需气量作了连续多年的原型观测,积累了大量的资料川。本文试图依据这些实测资料,提出官厅水库计算需气量的经验公式和计算曲线,其目的一方面在学术上需气量的研究提出一些新的见解,另一方面一也为与官厅水库泄洪洞结构相似的已建或拟建工程,提供通气孔设计或校核时可以应用的成果。弧形闸门是一个复杂的空间结构.目前关于弧形闸门动特性方面的计算结果甚少,本文应用复模态理论识别了模型弧形闸门的三维模态参数. 一、概述 由于弧形闸门具有启闭力小、构造简单、操作方便、无门槽等X点,己成为水利工程广泛采用的门型之一大部弧门运行良好;但也有不少弧门在运行中发生强烈振动,有的甚致失事而造成巨大损失〔‘一31. 闸门振动问题属流激振动范畴.这类问题以往多从具体工程人手,已有不少发生强烈振动的闸门进行过原型观测〔‘〕.实测振动量与水力参数,分析其间的关系、探求振源及改善措施;并用传统的冲击法研究闸门的自振频率〔5’6〕.也曾将闸门简化,分析主要部件的振动〔”.这些方法都不可能取得闸门动特性的完整资料. 目前尚未见到弧门三维动特性的计算结果.工程中多用静载设计,并用动力系数考虑动水影响,其缺点是显而易见的.虽已有一些处理弧形闸门振动的经验可供设计时参考,并不能提供直接解决问题的方法.结构动态试验已往多用传统的单点稳态正弦激励我国弧形闸门通常采用卷扬机起吊方式,这种方式中又分为顶拉、前拉、斜后拉及横后拉等四种类型. 弧形闸门横后拉起吊方式,1971年X次在广东省长湖水电站溢洪道弧形闸门上采用,这一起吊方式的出现,引起国内有关单位的广泛重视.与其它各种起吊方式相比较,这一方式不仅减小了闸门启闭力,还能完全取消起吊工作平台架,甚至成功地将固定式平门启闭机的主体布置在闸墩的腹部.十多年的运行经验表明:“横后拉”是一种X的启闭方式.笔者根据以往设计长湖电站“横后拉”方式的体会和十多年运行经验,初步总结出“横后拉”起吊方式的设计原则及适用范围. “横后拉”起吊方式的 设计原则 弧形闸门“横后拉”起吊方式与其它起吊方式在起吊系统结构上具有许多不同之处,因而其设计原则也相应不同.在设计过程中,主要解决好定滑轮组布置的问题和启闭机位置安排问题,总之,选好定滑轮组的位置,是“横后拉”起吊方式的核心所在. (一)确定定滑轮组位置的原则及方法 1.确定定滑轮组位置的原则安康水电站排沙底孔宽sm、高sm,设计水头65m,孔口流速约30m/s,设弧形闸门。弧门顶止水采用两道(见图1),一道为“P”形固定式止水设在门上;另一道为铰式止水,设在埋件上。本文主要介绍铰式顶止水的设计情况。,我们在总结他人工作的基础上作了一些改 、,采用了如图l所示的方案。图1中铰式止水杂进可绕铰轴中心O点旋转,止水件4在M点与门叶面板外缘相切,挤压后起主要止水作用,与埋件的圆弧止水座板挤紧于N点(预压量为4mm),以防止上游水绕过N点。同时止水元件4的两端与侧止水座挤紧(每侧有续mm的预压缩量),与侧止水共同起止水作用。 作用在止水件4单位长度上的压力为: P一下BH(l)式中:下为水的容重;B一肥N(见图l),为止水件的承压宽;H为止水件4的承压水头。 设计中令P对铰心。有一偏心a,这样作用在止水上将有一力矩M: 肛一Pa(2)此力矩使止水产生挤压面板的转动。 在闸门全部关闭的静水压力情况下,作用在面板上的挤紧力凡为在水利水电工程中采用弧形闸门挡水的泄水建筑物,其闸墩和弧门支座是关系建筑物安全运用的重要构件;但对其受力性能、配筋设计和构造,目前还缺乏系统研究和统一认识。本文拟根据调查搜集到的资料木,对普通钢筋混凝土弧门支座及其配筋问题提出一些看法,供有关设计人员参考。 ‘(一)钢筋混凝土弧门支座的型式和特征 钢筋混凝土弧门支座是将弧门上的几百吨甚至几千吨的推力传递给闸墩的一个短悬臂构件。支座内石勺钢筋与闸墩的钢筋和扇形幅射状钢筋联结在一起,一次浇筑混凝土,使支座与闸墩成为一个整体。为了满足安装弧形闸门支臂铰座的需要,常在支座的迎水端预留几厘米或几十厘米的二期混凝土位置,以便于调整固定铰座锚固螺栓后再浇注混凝土。支座的位置,理应在闸墩的中部,距闸墩边缘有一距离,但由于整体布置上的需要和条件的限制,往往不得不将支座布置在靠近闸墩的下游边,如图1所示。 从搜集到的有关资料看,可将钢筋混凝土弧门支座大致分为长方形和方形两种:前者是指支座宽度乙与内侧自动启闭弧形闸门的水压活塞装置是根据帕斯卡原理设计的。它利用水库的弃水来启动活塞装置,从而实现弧形闸门的自动启闭。它具有电动卷扬机启闭弧形闸门的功能。在探索利用水力自动盘制启闭水工闸门中,为我国水工闸门启闭装置的设计,增添了一种新的结构形式。该装置经馥陵市焦坑水库溢洪道原型闸门运转试验,t经武汉水利电力学院多次模型试验,两者验证了该装置的各种功能均符合设计要求,1987年7月通过了湖南省水电厅主持的技术鉴定。鉴定认为该装置设计理论正确,·构思新颖,运行稳定,缓冲效果明显,适用于币、小型水库溢洪道和环山渠道泄洪闸。本文主要介绍该装置的结构特点、工作原理和设计等。 一、装置结构特点和工作原理 水压活塞装置是由活塞、缸体、进水系统(含自控进水口、预泄进水胶管、输水管、竖管)、排水系统(含导水孔和排水道)、传动钢丝绳、开启度控制轮、转向轮、顶轮、长轴、卡环等几部分组成,见图1。为防止锈蚀,缸体和活塞采用铸铁制作。?水工建筑物上的弧形闸门,根据使用场合与结构特征大致可分:(一)、按使用场合可分堰顶式(表孔式)和潜孔式;(二)、按支臂形式可分斜支臂和直支臂;(三)、按支铰型式可分圆柱铰,圆锥铰、球形铰或混合型铰;(四)、按门叶梁结构可分横梁系和纵梁系,(五)、按止水方式可分局部止水或全关状态止水。其中以横梁式、斜支臂、局部止水、大跨度、大高度、重型弧门的制造技术难度X大。基于弧门的支铰支座多系铸钢件,轴为锻件,无论何种弧门的支铰支座、轴与轴衬,在工艺技术上仅仅是机加工手段及表面镀复技术问题,这里不赘述。下面仅就弧形闸门门体钢结构(焊接结构)制造的主要工艺技术问题分放大样,斜支臂下料;焊接收缩余量,主要承荷部件;焊接变形矫正;门叶拼焊胎具;总装胎具;吊耳问题;支臂接触面密合度问题;定位板与中心标记等十个方面予以论述。造后的测量数据统计,约为面板弧长的千分之(。.7~1.1)。变量△R的大小,决定于焊接方式,焊接顺序,焊接线能量,坡口型式及装配间.控制性水利枢纽工程具有可以满足综合利用的要求,提高水资源的利用效率;水库成为人工湿地,增加水域的综合功能,改善当地的环境小气候条件,对生态环境有一定的有利影响;水电站属于清洁的可再生能源,运行成本低,不产生污染等特点。控制性水利枢纽工程的取水对水文情势、下游用水对象、水温水质及生态环境等方面是有影响的,这种影响也是有利有弊的。笔者分别从以下几个方面对控制性水利枢纽工程的影响进行分析。1对水文情势的影响对于具有调节能力的水利枢纽工程,工程运行后,将使其下游水文情势由天然径流状况转为受水库调节影响的状况,水库下泄水量将在配合平原水库及平原区地下水利用的情况下依照下游用水、防洪及发电的要求进行调度运行。水库建成运行后,坝址断面的径流过程线与天然情况相比变化较大,主要表现在:①各月月流量有变化,但从年水量上看,各月增加和减少的水量基本平衡;②水库运行后,河道水量年内分配趋向均衡,月均流量变化趋稳,即枯水季节水量增大,汛期水量减少龙口水利枢纽位于黄河中游北干流托克托—龙口段尾部、山西省和内蒙古自治区的交界地带,左岸为山西省河曲县,右岸为内蒙古自治区准格尔旗。坝址以上控制流域面积397406km2,X大坝高51.0m,正常蓄水位898.0m,总库容1.96亿m3,电站装机5台,总装机容量420MW,任务是参与系统调峰,对万家寨水电站反调节,兼有滞洪削峰等综合利用效益。枢纽主要由大坝、电站厂房、泄水建筑物等组成。本工程为二等工程,工程规模为大(Ⅱ)型。枢纽主要建筑物大坝、电站厂房、泄水建筑物按2X建筑物设计,其他按3X建筑物设计。主要建筑物的设计洪水标准为100年一遇,相应的下泄洪水流量为7561m3/s,设计水位896.56m;校核洪水标准为1000年一遇,相应的下泄洪水流量为8276m3/s,校核水位898.52m。泄水建筑物消能防冲设施按50年一遇洪水设计。福建省宁化县龙下水电站是一座小型径流开发低水头河床式电站,总装机容量为3x125okw,设计水头9.lm,拦河坝为高:.:m的浆砌石宽顶堰重力坝,坝上设有高1.9m、宽志In的钢筋混凝土5横轴自动开沃闸门18扇。由于电站地处闽西山区,集雨面积大(1532km’),每年丰水期(2一9月)河床中有大量漂浮杂物。当水位高于正常水位时,自动闸门开启,漂浮物随徘水从闸底下泄,同时有一部分杂草、树枝等拦挂在活动铰支和闸板上。当水位下降时,开启后的闸门则由于铰支受阻不能自动关闭,造成水量浪费和水头损失。经几年运行测算,侮年因此少发电150万kw·h,减少产值7 .6万元;同时要花费大量人力下水启吊闸门,清除杂污。实践证明,在山区漂浮物较多的河道上,5横轴自动开关闸门是不太适用的。 为了充分利用水能资源,解决上述漂浮物阻塞问题,龙下电站决定对5横轴自动开关闸门进行更换,并要求更新闸门投资少、工期短、效益高、管理方便。在进行多型式、多方案比较后。水工建筑物的钢闸门,由于长期接触水,极易发生锈蚀,从而导致钢闸门承载强度降低,严重威胁闸门的安全。因此,如何经济X地防止钢闸门的腐蚀,是水利工程管理中的一个重要课题。 射阳河闸是里下河地区档潮排涝的大型水闸,共三十五孔,闸门全部为钢结构。全长四百米。自1974年起开始对闸门采取通电流阴极保护措施。多年实践表明,该技术具有明显X越性。但由于近年来沿海地区供电极不正常,时有时无,严重影响阴极保护的效果。针对这一问题,1982年6月由电子工业部六所,河南开封太阳能电池厂和江苏省里下河四港控制工程管理处协作,决定在射阳河闸开展太阳能供电阴极保护的实验。供电规模确定为500W,保护十孔闸门,余下的二十五孔闸门,仍利用交流电辅以蓄电池保护。该工程于1983年7月建成,实际运行表明,阴极保护效果满意,具有较高的技术经济效益。1985年5月1旧在江苏射阳县,由江苏省水利厅主持,通过了“太阳电池在水工钢闸门防腐上的应用”技术鉴定,鉴定认为,太阳一九八五年在设计九江县代山水库隧洞闸门时,考虑到我县以灌溉为主的小(I)型和小(I)型水库钢闸门几乎都是门前止水与门顶封水相结合的型式。实践证明,这种闸门启闭可靠,有一定的适用性。但也存在明显的缺点,如:止水线路长,启闭力大,橡皮易老化,且消耗量大,特别是封顶四角及顶侧止水接合处容易漏水。该水库原低涵管钢闸门即为门前止水,止水效果不好,仅40厘米涵管,闸门工作水头19米需15吨启闭力(管理人员说启门费力)。为了克服上述弱点,减小启门力,使现有80厘米涵管钢闸门启闭机仍用原15吨启闭机,节省工程开支,本人设计了滑块兼侧止水式的钢闸门。通过8个月的运行,发现这种闸门启闭可靠,止水效果好,80厘米内径的涵管,闸门X大漏水量为0.0009立米/秒。现简述如下。 该闸门结构详见图1。支承由不锈钢条滑道与滑块兼侧止水组成。止水应在一个平面上,,利用水压力作用,闸门紧贴闸槽胸墙,滑块(胶木)由两个角钢分别用电焊和螺栓固定在闸门面板上哈达河水库是以灌溉防洪为主兼综合利用的多年调节的重点中型水库,总库容8860万立米,输水洞取水塔分上、中、下三孔取水、孔口尺寸为2.5 x 1.9米,闸坎高程底孔为206。87米,中孔为21 1 .02米,_L孔214.37米,为开敞式取水,正常蓄水219.37米。三个取水孔口分别安装定轮式平板钢闸门,用2 x10吨位双吊点启闭机进行启闭。在输水洞三孔取水闸门前四米处两侧翼墙之上(甲21 9.87米高程)设有3.8 x 5.0米宽检修平台,在此处安装检修闸门,以便对取水闸门进行检修,(取水瑶总体布置见图1) 1971年水库主体工程竣工时,为了检修取水闸门,曾安装了叠梁式木检修闸门,由·于启闭困难,止水效果不好,很难对取水闸门进行检修作业,而不得不废掉。因此,一十多年来一直无法对取水闸门进行检修,每年从闸门白白漏掉水量;达2叫万立方米。经反复研究,于拍85年选定浮箱式闸门作检修修闸门槽尺寸,闸孔净宽,‘检修时作用在卿门上的X大水头前 弓尸 一声 如东县环东闸属于单孔通航挡潮闸,闸门结构是单扉平面板梁式钢闸门,受环境、大气、盐雾、泥砂冲刷、潮差、干湿交替和海水浸蚀作用。闸门上游面为淡海水(氯离子含量为894.6m灯L,电阻率166Q·cm),下游面为海水(氯离子含量为35o4mg/L,电阻率45Q·cm);pH值均为6.8。该闸闸门面积见表1。 表1闸门面积一一…闸{闸{上游面…下游面…遏1输!5…6斌66巨卜6卜…6口 1978年该闸采用喷锌防护,仅七年时间闸门锈蚀十分严重,干湿交替区锈深已达1一2毫米,下游面喷锌层已全部剥落。鉴于上述情况,为延长钢闸门寿命,减少维修次数,便于施工,决定在环东闸闸门上、下游面采用环氧厚浆X质涂料(H。;一S;)和铝合金牺牲阳极联合防护试验,并与小洋口闸闸门采用喷锌防护(同期施工)进行经济效益对比,以期为推广这一X技术取得经验,为H。:一S‘X质涂料与铝合金牺牲阳极联合防护在沿海挡潮闸上应用提供参考数据。在全国已有不少船闸采用钢闸门。过去,·大多采用油漆防腐,不仅花费大、保护寿命短,而且闸门除锈、涂漆时,必须停航排水,影响通航的损失亦大。} 由于钢闸门大多采用普通碳钢,在一般江河水中,其均匀腐蚀速度比在海水中低)一般为0.01一。.021llm/a),但局部腐蚀的坑蚀深度一般为0.15一。.30nlm/a,有的则高达o.〔‘〕。采用涂料和外加电流阴极保护联合X,在挡潮闸、节制闸上已有成功先例,但在船闸钢闸门特别是横拉门上如何实施则是本试验的目的。试验在裕溪口船闸闸门上进行。该船闸长195m,宽15m,上、下游两扇钢闸门的表面积约为2582m2,其水下而积约为2100m“。一、保护参数的确定 保护电位和保护电流密度是阴极保护的重要参数。保护电流密度的大小与钢闸门的材料、表而状况以及所处环境介质、水流速度等有关,可通过室内试验和现场实测或参照经验数据来确定。据室内测出的涂漆钢片在裕溪河水中的静态极化曲线,得到保护电流密闸门启闭机对水库排水蓄水有着重要作用,但其启停机运行一般需要电力驱动,这给闸门启闭机的使用带来了一定的限制,如对某些区域无电网,架设电力线路成本昂贵的情况,而太阳能资源丰富,具有无污染、无区域限制等X点。因此,如将太阳能作为闸门启闭机驱动能源,不仅可以解决闸门启闭机在无市电供应的情况下的供电问题,而且有利于扩大启闭机在水利方面的使用范围,提高水利资源的利用率。本文通过对太阳能闸门启闭机系统的功能要求和控制机理分析,在现有研究成果的基础上,对闸门启闭机驱动系统总体方案、中小型闸门启闭机参数要求、太阳能电池的输出功率影响因素、X化MPPT控制策略、无刷直流电机驱动控制策略等进行了系统研究。X先建立了太阳能电池输出特性数学模型,对各种传统X大功率点跟踪方法进行了分析,提出基于数据采集的变步长增量电导法,并进行仿真验证控制算法的可行性和X性。然后选定具有功率密度大、效率高、调速性能和起动性能X良的永磁无刷直流电机作为太阳能闸门启闭机的要能够实现对水资源的合理应用,X化水资源的配置,闸门启闭机的X控制是其关键技术。目前在大型水利工程设施中广泛使用了自动化的闸门控制方案,但是对于小型的江河、湖泊以及水电站等藏说并未完全使用。因此采用自动控制技术,对闸门在启闭机进行实时控制与监控对于X化水资源的X配置具有显著的意义。自动控制技术在闸门启闭机的控制方面主要实现对闸门工作状态、水位等进行自动测量、计算以及控制,实现对水资源科学合理的X控制,为解决我国的水资源短缺的问题做出应有的贡献。1闸门启闭机的自动控制与监控系统要求1.1功能完善、投资低在一般小型的闸门控制应用中,一般而言不需要进行过分负责的控制,要能够根据实际使用的要求进行自动化功能与配置的简化,满足基本的运行功能与控制需求。同时要能够适应工作人员的使用,要能够做到结构简洁,操作简单,易于维护与保养。1.2动作可靠,运行稳定在船闸启闭机的控制中还要求能够具有良好的可靠性。控制系统的可靠性取决于控制系统的方案作为水利水电工程不可缺少的重要组成部分,闸门启闭机在水利的控制方面具有不可或缺的重要意义。实际工程经验表明,闸门启闭机的X运行对于保证水利水电工程项目作用的X发挥具有重要的影响。研究闸门启闭机的X运行管理是目前水利水电X域的研究热点之一,同时也产生了诸多重要的理论与实践成果。本研究主要针对具体项目展开,具有实证研究意义。1闸门启闭机概述目前在水利水电工程方面具有实际应用的启闭机主要有螺杆型、液压型以及卷扬型等三个不同分类,根据实际水利水电的工程特征,具有各自不同的用途。具体介绍如下:1.1液压闸门启闭机液压闸门启闭机通过液体进行压力与能量的X传输,实现对闸门的关闭与开启。液压启闭机性价比较高、结构简单、管理方便,在目前的水利水电工程中获得了广泛应用。其工作基本原理为,通过电机使得液压泵产生一定的压力,经过液体回路将压力传到到液压缸,带到活塞,通过机械传到作用控制闸门工作。1.2卷扬闸门启闭机卷扬闸门启闭机扬程范围较大工程概况水库闸门是水利工程必不可少的组成部分。西丽水库又名西沥水库,地处深圳南山区,成建于1960年,坝址以上集雨面积29km2,总库容达3?238.81万m3,多年平均径流量为2?664m3。水库设计任务初衷是以农田灌溉为主,其次兼之防洪、发电等功用。但随着改革开放以来,深圳的经济进入了飞速发展阶段,随之而来的城市对用水的需求不断增加。就目前西丽水库而言,有着重要的位置,不仅给城镇供水一方面,还有原水调蓄水库,都是南山区和宝安区重要的供水区域。其供应着约300万人口的水源,其GDP产值也能达到2?000多亿元。在2009年西丽水库对外输供原水量已经进行了历史的翻新,占据了整个市的1/4。根据相关的数据显示,对外输供原水量现已经达到4.55亿m3,水库大坝安全具有十分重要的意义。2检测项目及内容在相关规范要求的指导下,辅之以相关X机构的提供的协助下,再具体分析了水库具体运作出现的实际问题,决定有侧重的对水库的一下项目进行检测引言闸门启闭机是水利水电工程的重要组成部分,在泄洪防汛方面发挥着极其重要的作用。实践证明,闸门启闭机的健康状况对水利水电工程功能的发挥具有重大影响,因此,有关闸门启闭机的运行与管理受到越来越多X人士的关注。1闸门启闭机分类及工作原理水利水电工程中应用的启闭机有液压启闭机、卷扬启闭机以及螺杆启闭机,接下来逐一对其进行介绍。1.1液压启闭机液压启闭机具有经济性好、结构紧凑、管理简单等X点,其通过液体压力传递能量,以实现闸门关闭和开启的控制。该种启闭机的工作原理可以描述为:工作时电动机作用于液压泵而产生压力,经由回路阀组将压力送入左右液压缸,促使活塞杆连接在一起的闸门工作。1.2卷扬启闭机卷扬启闭机具有较大的扬程范围,适合应用在多种场合。另外,其还具有运行稳定、制造方便、价格便宜等X点,因此被广泛应用在很多大中小闸门上。其中对固定卷扬启闭机而言,其有右半机和左半机构成,并由中间轴连接在一起,以右半机为对象,其工作原理为:减速机在电水是人们赖以生存的重要自然资源,我国对于水利、水电工程给予了极高的重视,一直致力于兴建水利水电工程,该工程的建立在灌溉、发电、防洪、抗涝等方面均发挥着不可或缺的作用。近年来,随着科学技术的发展,闸门启闭机逐渐应用于水利水电工程中,其是一个较为复杂的系统,也是水利水电工程的重要组成部分[1]。我国目前使用的闸门有弧形和平板两种类型,对应的闸门启闭机有卷扬启闭机、螺杆启闭机和液压启闭机三种,在实际工作中应该科学的选择、使用和管理闸门启闭机,才能提高工程质量,降低风险发生率,促进我国水利水电事业的发展。1.闸门启闭机简介1.1卷扬启闭机。卷扬启闭机是较为传统的水利水电启闭机,它的造价相对较低,容易加工制造,并且安全性较高,在出现问题时容易及时发现并且维修较为方便简单,因此他在水利水电中应用较为广泛[2]。这种启闭机大都有两个主要部分组成,左半机和右半机,两部分由中心轴链接起来,使两部分可以相互协同工作。以右半机为例,其工作原理如下问题的提出随着我国丰富水力资源的大力开发,南水北调工程的实施及抽水蓄能电站的动工兴建,单吊点、大容量、高扬程卷扬启闭机越来越多地被用于这些项目或工程深孔闸门的启闭操作。近几年来,新开发的水电工程项目的水头不断增高,使这些项目或工程深孔闸门所配套启闭机的启闭力/持住力大幅度增加,因此,对配套用启闭机也提出了更大的容量要求。近几年来,我国已可以生产启闭容量达5 000 的单吊点启闭机,但对于启闭容量X过5 000 kN的单吊点启闭机,例如国内许多工程急需的启闭容量8 000 的型单吊点启闭机,由于相关技术难题没有解决,国内还没有研制和生产,国外也未见报导过这种规格的单吊点启闭机。鉴于这种情况,国内工程凡是需要启闭容量X过5 000 的单吊点高扬程启闭机,只能采用2台启闭机组合起来达到所需启闭容量的代替方式,在高扬程情况下,要通过增设平衡梁将2台启闭机的2个吊点转换成一个吊点才能平稳启闭闸门。前几年国内有3个项目需要的启前言 葛洲坝船闸输水系统采用反弧门为工作闸门,简称输水阀门.它不但具有一般弧形闸门相似的外形结构以及无门槽、启闭力小、运行可靠等X点,而且还具有与一般弧形闸门不同的特点:如阀体反向安装、门叶凸面朝向下游而以凹形弧面挡水、铰座处于门井低流速区等。如果在高水头船闸输水系统中,阁门采用正向弧门的话,那么,门井则位于闸门下游。于是,在输水水流从明流向满流过渡时,井内水流将剧烈波动,从而使闸门在紊动水流中振动利害。 然而,采用反弧门后,门井则设在闸门上游。输水时,水流波动及振动较前者轻,止水条件也较前者X越。这样布置,一可降低动水作用对支校的影响,二可遴免充水水流大量挟气而恶化闸室停泊条件。 由于反弧门作为翰水阀门(特别是高水头船闸的输水阀门)具有比其它门型较多的X点,所以它在国际水工通航建筑物船闸中得到广泛应用。例如,在美国“44座已建成和正在.施工或设计的船闸,有41座输水系统采用了反弧门”①另外,在前苏联和欧美一些X,反l孤门使在冬季冰冻期间,对位于东北严寒地区的水电站,当冰层达到一定厚度时,冰层的作用力可能对水工建筑物及水工闸门造成一定的危害,严重的甚至发生水害。如撕裂大坝面板止水、压裂弧门铰支座、撕裂弧门及闸门水封等。东北某电站曾发生过因弧门前结冰,导致弧门被冰的上抬力开启的事故,因此冬季必须在结冻的弧门及闸门前进行破冰,避免以上事故的发生。1 小山电站弧门破冰情况及常规破冰方法1.1 小山电站弧门破冰情况小山电站位于长白山区松花江支流上,冬季气侯严寒,每年12月中旬湖面开始结冰,次年4月中旬开始解冻,湖面X深冻层达1.5m,弧门前冰层厚度也达到了1.3m。小山电站溢洪道共有3扇弧门,按设计要求,弧门前的冰层厚度应小于1m,因此小山电站每年冬季均进行破冰工作。由于安装防冻吹冰系统费用太高,为节约费用,目前采用人工破冰的方法,经实践证明该破冰方法存在着许多不足。由于水电站承担电网调峰任务,发电并无特定规律,水库水位无法保持在一定的高度,这样就导致冰层大源渡航电枢纽工程位于湘江下游中段 ,上距衡阳市 6 2 km。枢纽建筑物由泄水闸、船闸、电站厂房及坝顶公路桥四部分组成。泄水闸共布置 2 3个泄水孔 ,分为高堰 15孔及低堰 8孔 ,孔口宽 2 0 m,每个泄水闸孔设置一扇工作弧门 ,高堰堰顶高程 39.0 0 m,低堰堰顶高程 37.0 0 m,图 1为泄水闸坝段纵剖面图。为满足电站上、下游水位要求 ,同时保证机组发电 ,泄水闸弧门启闭十分频繁 ,弧门在某些开度、水头时有可能发生较大的振动 ,可能对弧形闸门结构和水工建筑物及其地基产生不利影响 ,甚至影响建筑物安全稳定。因此对弧门进行动水原型观测并对其动水稳定性研究十分必要。为此我公司委托武汉大学水利水电工程实验中心对竣工后的弧门进行了现场安全检测 ,为今后的弧门运行提供理论依据。图 1 泄水闸坝段纵剖面图 (单位 :m)1 试验内容1.1 弧门动力特性试验通过试验了解弧门结构的自由振动频率 ,并与下泄水流的脉动频率相比较近尾洲水电厂为径流式电站,总装机容量63.18定端安装在弧门吊座轴的中心线上,测量钢丝绳随MW,共有22孔泄洪弧门,其中6孔弧门为平底堰,油杆伸长量的变化而变化。弧门开度检测装置改造孔口尺寸为14 m×11.5 m,堰顶高程为55.00 m,16更换的部件有重力卷线装置、钢丝绳及转向轮。重力孔弧门为WES堰,孔口尺寸为14 m×9.5 m,堰顶高卷线装置周长为400 mm(原周长为840 mm),其轴程为57.00 m。弧门启闭机型式为液压传动双吊点通过联轴器与原编码器(编码器型号为SVM10-式,型号为QHLY-2×800-6.5(16台,力士乐公司生1053,为德国贝加福公司生产的X型光电式旋转产),QHLY-2×1 000-7.8(6台,武进液压启闭机厂生编码器,分辨率为8 192,X大量程为4 096圈)连产)。弧门上位机通过网络与现地各液压站接。测量及重锤悬挂钢丝绳为Φ2 mm不锈钢丝绳,通讯模块工程概况小湾水电站装设6台单机容量700兆瓦的混流式机组,总装机容量为4200兆瓦,保证出力1854兆瓦,多年平均发电量190.6亿千瓦·时。水库正常蓄水位1240米,总库容151.32亿立方米,X库容98.95亿立方米,为多年调节水库。小湾水电站工程属大(1)型一等工程,永久性主要水工建筑物为一X建筑物。工程以发电为主兼有防洪、灌溉、养殖和旅游等综合利用效益,水库具有不完全多年调节能力,系澜沧江中下游河段的“X水库”。该工程由混凝土双曲拱坝(坝高292 m)、坝后水垫塘及二道坝、左岸泄洪洞及右岸地下引水发电系统组成。泄洪洞工作门孔口尺寸为13 m×13.5 m,底坎高程1193.87 m,正常水位1240.0 m,X高水位:1242.51 m,操作要求:动水启闭,局部开启(每1.5 m一挡)。泄洪洞工作门门型采用弧形闸门,设计水头为48 m。弧门曲率半径为23 m,支铰高度取为19 m,闸门采用直支臂、圆柱铰。前言火谷电站泄洪闸弧形工作门由于支铰安装尺寸偏差造成运行缺陷,主要表现为运行过程中异响和运行轨迹倾斜,支铰轴整体旋转造成支铰止轴板螺栓剪断,给电站运行造成安全隐患。为保证电站汛期安全满足电站正常运行,特对3孔弧门进行检修。表1工作闸门和启闭机特性表工作闸门1型式露顶弧形闸门2孔口宽度12.8m3闸门高度18m4设计水头17.5m5弧面半径22m6总水压力25349kN7支臂形式斜支臂8支铰形式自润滑球铰9操作方式动水启闭10孔口数量3孔11闸门数量3扇启闭机1型式液压启闭机2容量2×2000kN3全形程9m4工作行程8.623m5吊点间距11.7m6启闭速度~0.7m/min7电动机QA225S4A(37kW×2台)8电源380V50Hz9台数3台1技术难点由于电站已运行发电,施工场地不足以对施工工作面形成一定制约,给检修施工造成了一定难度。1)支铰全部解体做司法鉴定。2)起重施工场地不足,大型吊车无法入场作业。支铰全部吊至坝一般的灌溉水库均采用底孔放流,底孔水温度过低,对农作物生长不利。水库低层水与表层水水温大约相差5～8℃。崔家街水库位于桓仁县大二河右岸一支流,X大库容122万m3,X大坝高20.5m,兴利库容75.95万m3,可灌溉农作物333.33hm2,其中水田206.67hm2,旱田126.67hm2。由于该工程正常蓄水位与死水位之间相差12m,受吊管自身强度和刚度的要求,取水口设计采用双体吊管。竖井两侧设高、低两个吊管,低吊管控制死水位以上6m高范围内水位;高吊管控制正常蓄水位以下6m高范围内水位。这样通过双体吊管就可以取用正常蓄水位与死水位之间的任何一层水,满足作物对水温的要求。1吊管系统的组成吊管系统由拦污、吊管、转动、连接、支撑、起吊等部分组成。弯头是吊管系统的转动部分,弯头将吊管和竖井连接起来,吊管将水库中水引入竖井中,再通过与竖井相连的涵管将水库中水引入输水渠道。(1)拦污部分。在吊管进水口处设置拦污栅。拦污栅主要是拦截青苔和水库概况 郸县地处浙东沿海,全县总面积为土409.73krnZ,其中山区面积为7()6一4kmZ。由于低山丘陵面积较大,所以境内水库较多,有大中型水库5座;小(一)型水库14座;小(二)型水库37座;10万m“以下的山塘水库近千座。 1991年,水利部《关于对小型水库普查的通知》文件F发后,遵照文件精神,结合我县水库的具体情况,进行了认真的分析研究;大中型水库都实施了保坝工程,小(一)型水库已经进行了加固处理,小(二)型水库由于数量多,情况复杂,条件也较差,存在种种问题,是除险加固的重点,山塘水库由于数量太多,人力和财力上也有限制,只能在除险加固好小(二)型水库后再进行处理。(二)处理前的准备工作 由于众多的小型水库建于5()一60年代,是群众运动的产物。这些水库多年来虽然发挥了很大的作用。但鉴于当时的条件,技术力量薄弱,建库时未能进行地质勘察,未能正式设计。这批水库都无地质资料,无设计图纸,无施工记录,是典型的水库除险加固应注意的几个问题刘宝军（X防总办公室北京１００７６１）水库除险加固是指对防洪标准低或工程质量存在严重问题的已建水库进行处理，或加高加固大坝或扩建泄洪设施，同时还应为今后管理运用创造必要条件。由于加固是在原有工程基础上进行，施工方法和场地受到一定限制，难度大，工期较长，给施工期水库的调度运用造成一定困难，设计或施工不当，还会给水库造成新的险情。９０年代初期，山西省漳泽、汾河水库及山东省门楼。峡山等水库相继出现险情。其特点是：险情发生在水库除险加固期间的汛期或汛末期，但坝区无暴雨和人库洪水过程。虽经及时抢护，化险为夷，但反映出了水库除险加固中存在的一些问题，本文就此作一些初步分析。１几座＊库的险情及其原因漳泽、汾河、门楼、峡山４座水库均是全国X一或X二批重点病险水库，１９９０、１９９１年相继发生险情。１９９０年７月１８日，漳泽水库改建的泄洪洞出口陡坡段尾部基坑开挖至设计深度时，开始冒清水。２４日观察到基坑渗出清水量加大水库是水工建筑物的重要组成部分,起到防洪、灌溉、供水发电等综合作用,其运行安全关系到X民生等各个方面。我国有大量水库是几十年前建设的,随着时间的推移,水库在长期使用过程中,逐渐暴露出跟多问题,影响水库运行安全以及周边群众生活、生态安全。而水库除险加固工作又是一项需要论证的工程项目,因此,为保障水库安全,对于病险水库的除险加固就显得十分重要。1水库除险加固常见问题1.1水库坝体问题坝体问题中很常见的就是坝体出现裂缝现象,由于大多数水库大坝在施工过程中施工期长,经历的季节温差较大,在工程完工初期,大坝刚刚建成,未经历较多的考验,初步质量能够满足要求,但是在后期长久的运行当中,这些问题会慢慢显现出来;另一个是坝基坝肩绕渗问题,一般情况下,大坝在进行施工前,都需要对所建地点进行地质勘探,以确保坝址处的地质条件能够满足要求,对于那些溶洞、石灰岩、断层等特殊地址条件不满足建坝要求时,需要对这些问题进行处理,但在实际处理过程中,这些区域难以工程概况某水库是一座以以灌溉为主,结合防洪、供水、发电的多年调节水库,库区属于水土流失预防保护区,现有水土流失面积97.64 km2,土壤侵蚀类型以轻度水力侵蚀为主,平均土壤侵蚀模数为1800 t/km2·年,项目区林草覆盖率为38%.本工程的水土流失防治责任范围总面积为80.62 hm2,水土流失防治分为5个区,即主体工程防治区、防汛公路防治区、施工场地防治区、施工道路防治区、弃渣场防治区。2防治措施体系和总体布局水土保持设计是做好水库除险加固工程水土保持工作的基础。在水土流失防治分区总体划分及分析评价主体工程中有水土保持功能措施的基础上,遵循“工程措施与植物措施的结合,永久措施与临时措施的结合,点、线、面的结合”的原则,形成布局合理的水土流失综合防治措施体系。3防治措施3.1主体工程防治区主体工程防治区为大坝、溢洪道、左右岸泄洪洞和防汛仓库等工程区域,占地面积为66.12 hm2,占地类型为耕地、林地、建设用地和荒地。我国是世界上建成土石坝水库X多的X之一,到目前为止,全国各地已经建成各类水库8.7万座,其中土石坝水库的数量占所有大坝总量的90%。我国的土石坝大都修建于20世纪50~70年代,受当时的科学技术水平、经济条件以及运行管理水平的限制,造成许多土石坝水库先天不足。再加上长年的运行大都没有得到良好的维修养护,以及水库外部环境条件和工程基本条件发生了很大变化,有相当部分水库不同程度存在防洪标准低,水库上游迎水面护坡破损、坝身损毁、溢洪道老化等问题而成为病险水库。因此,2011年中央发布的一号文件作出了“加快水利改革发展的决定”,决定加快病险水库除险加固步伐,全面消除水库安全隐患[1]。水库除险加固方案设计作为初设的重要组成部分,贯穿于项目建设全过程,尤其考虑到水利工程的复杂性和除险加固的各异性,设计方案要突出重点,长期以来大部分水库除险加固业主将控制成本的主要精力放在施工阶段的审核施工图预算、结算建安工程价款,忽略了设计在工程项目中对背景介绍某水利枢纽工程以表孔露顶形式设有18孔泄洪闸,孔口尺寸均为16 m×17.5 m(宽×高),工作闸门采用弧形闸门,配套上悬挂式液压启闭机。由于闸底板高程设置较低,闸门底设置驼峰堰,堰顶高程32 m;闸室底板高程为29.47 m,全部机组发电尾水位为36.63 m,高于闸室底板7.16 m。在0.2%设计洪水时,淹没底板深度达19.53 m。因此,该弧形工作闸门的运行条件是在高淹没度条件下启闭,且有局部开启要求。弧形闸门具有启闭力小、过流流态好、运转可靠、闸墩厚度小等X点,因此在水利工程中的应用越来越多[1],例如南京划子口的大跨度弧形闸门[2]、富春江水电站弧形闸门等。但是,弧形闸门在水利工程中的服役受到多因素的干扰,在高淹没度条件下的启闭过程中,闸下水流条件复杂,闸门常受到门底泄流所形成的水流漩滚冲击的作用,水流动力荷载以及水流脉动引起的闸门振动会对门体的安全运行造成极不利的影响[3],1966年,浙江省某排涝挡潮弧钢闸门是水工建筑物的重要组成部分,从闸门失事过程来看,在闸门启闭过程中或小开度工作泄流时,一般都有振动现象。因此如何较为准确求解钢闸门的自振特性以及如何求解闸门各部件的流激振动响应,为闸门的动力设计提供切实依据,是目前急需解决的问题。本文X先对闸门的振动问题进行了广泛而深入的分析:分析了引起闸门振动的原因及其对应措施,介绍了目前常用的闸门振动特性的分析方法,并比较了其X缺点。介绍了闸门这类复杂空间组合结构有限元动力分析的原理和方法。在此基础上,本文采用目前数值计算中X常用的“附加质量法”来考虑水体与结构的耦合作用,用以反幂法为基础的直接滤频法计算了闸门的自振特性,比较分析了闸门在空气中和考虑耦合作用后的自振特性,得出了相应的结论。目前常用的闸门振动分析方法很难给出闸门各部件的流激振动响应具体值,本文在水力模型试验测得各种工况下闸门模型上的脉动压力的基础上,对试验测得的水流脉动压力进行频谱分析,较X地考虑了脉动压力的时空相关性及引言闸门是水利工程中常用的一种挡水结构,按照构造特征不同,闸门有多种形式,其中弧形闸门因具有无门槽、过流流态好、结构轻便、启闭迅速等特点而应用广泛[1]。但弧形闸门仍会遇到流激振动问题,即在闸门部分开启时,由于水流强烈的紊动作用,在闸门上产生的脉动压力会导致闸门结构的振动[2]。这种振动强烈时会致使闸门疲劳损坏,影响闸门的使用寿命,严重时会使闸门损毁,甚至危害到整个水利枢纽工程的安全。目前,关于闸门流激振动的问题已有研究,但对闸门流激振动的机理并不太清楚。对闸门流激振动的研究一般有水弹性模型试验、数值模拟及模型试验和数值模拟相结合三种方法。其中,水弹性模型试验需模型满足水力学相似和结构弹性相似条件,因此成本高、耗费时间长[3];而数值模拟在当前的技术条件下,结果缺乏一定的准确性;模型试验和数值模拟相结合即将模型试验测得的脉动压力作为外荷载施加到数值模型中来计算闸门流激振动响应,既节约时间又具有一定的准确性。为此,本文通过有限元引言某水利枢纽布置有4孔17.0 m×16.0 m(宽×高)U形闸门,闸门底槛高程为338.0 m,挡水水头为16.0 m,闸门采用双缸液压启闭机操作,以发电为主,其次为航运,兼顾防洪等综合开发任务。工作闸门U形闸门由下沉式平面闸门与设置在其上部的卧倒式通航闸门组成,门叶上部为凹形结构,在凹槽中设置卧倒式通航闸门,卧倒小门绕上节门体底部的支铰转动,是船舶进出承船厢的通道。由于其结构特点,传统的平面计算体系难以对其简化计算,故采用有限元方法对其进行静、动力学特性进行研究。1计算模型及参数1.1闸门结构布置U形门与整体门结构自上而下设置8根工字形主横梁、7根水平次梁,其中,次梁1,3,5,7以及底梁为“[”形截面,次梁2,4,6为“][”形截面,闸门左、右两侧共设置10个定轮,闸门结构梁格布置及编号如图1、图2所示。1.2闸门结构有限元模型闸门结构为空间薄壁结构,采用shell63号板单元模拟构闸门结构的所有部件,利用ANSYS软随着科学技术的发展,水下卧倒闸门作为一种新型的闸门得到了越来越广泛的应用。它不仅可以作为城市河流景观的一部分,而且使河流的水体掺混大量的空气,X增加下游水体的溶氧量,改善水质。影响闸门振动的因素很多,主要有边界条件、过闸水流条件及闸门自身结构等。国外关于闸门振动的流固耦合研究始于20世纪30年代(美国)按流体和工程结构的性质,把流体诱发振动分稳定流和非稳定流两类;(德国)按诱发振动的激励机理,将水流诱发振动问题分为外部诱发激励、不稳定诱发激励、运动诱发激励及共振流体振子诱发激励;r(加拿大)按振动的特征将流体诱发振动分为水流引起的强迫振动、自控振动和自激振动三类。他们分别从不同角度阐述了水工闸门与水流流固耦合作用时的振动,从理论的深度和广度来说,的理论更全面。我国学者对闸门振动流固耦合问题也进行了较多研究[1-7]。随着数值模拟方法的发展,基于有限元软件,可以较好随着水电事业的发展和高库大坝的涌由于高速水流下,附环闸门的附环结现,泄水建筑物的闸门工作水头日益提构与圆形流道的圆周能否对齐,是避免流高。一方面,现有高水头大坝的设计一般道内产生有害漩涡或空穴的主要措施。设置有放空洞,放空洞不考虑参与泄洪,2.2门槽下游边界设计只做水库放空用,故闸门的挡水水头可能在工作水头下,附环闸门出闸水流流很高,但动水操作的水头一般控制在100m速接近50 m/s,若出口处门槽体型设计不以内。另一方面,国内现有高水头工作闸当,门槽后边墙会出现局部负压区,这意门通常采用冲压止水弧形闸门、偏心铰弧味着该区将面临空蚀破坏的危害。门,闸门动水操作的水头一般控制在100m2.3附环闸门后掺气设计以内。GIBE III中孔事故闸门与工作闸门紧附环闸门通过在高水头平面闸门的基挨着布置,瑞士联邦理工学院试验研究表础上于闸门底部增设附环结构,使闸门开明当工作闸门在启闭过程中出现事故时需启时,附环结构对门槽部分进行回补后无要事船闸反向弧形阀门底缘体形X化试验＊徐勤勤刘敦煌岳汉生（水工研究所）摘要结合三峡工程船闸设计条件，通过比尺为１７的物理模型试验，研究了改善双面板型反向弧形阀门底缘体形及相关结构以降低阀门动水启闭力及其脉动值，并通过门体压力分布的观测分析，讨论了影响阀门动水启闭力的主要因素。研究表明，阀门底缘体形对启闭力有较大影响，X化底缘几何形状，可X减小阀门动水启闭力及其脉动幅值。关键词船闸反向弧形阀门阀门启闭力底缘体形X化０概述反向弧形阀门已被广泛用于中、高水头船闸输水系统，其X点在于可以避免正弧门启闭过程中可能出现的门井水位跌落而导致的空气从门井卷入下游输水廊道，从而恶化闸室停泊条件等问题。但由于反弧门启闭过程中门井水位的变幅及变率均较大，弧门面板内侧结构迎水，与正弧门布置相比，阀门结构型式对阀门启闭力和阀门动力特性有较明显的影响［１］，净动水启闭力变幅较大。弧形阀门结构的常见型式有单面板门及双面板门（又称全包门）。单面板阀门为轻型结构概述平面闸门是水利水电工程广泛采用的一种设备,其主要作用是根据工程需要封堵孔口、控制和调节水流。平面闸门底缘的型式决定着闸下水流状态,对闸门系统的安全运行有着重要的影响。如果底缘的型式选择不当,底缘的结构设计不合理,闸门工作时闸下水流状态不良,会产生空穴,诱发闸门振动。严重时,会在闸门区段发生空蚀现象,导致闸门结构或门槽破坏。类似破坏的工程实例在国内外屡见不鲜,甚至个别出现了水库被放空的严重后果。因此,研究闸门底缘型式对闸门运行状态的影响,合理选择闸门底缘的型式,是工程设计中一直关注的问题。2 平面闸门底缘的型式及其对水流状态的影响在实际工程中,平面闸门底缘的型式一般可以分平底式底缘和锐缘两大类共4种型式,见图1。(a)平底式底缘 (b)仅有后倾角的底缘 (c)有前、后倾角的底缘 (d)仅有前倾角的底缘图1 平面闸门底缘的型式2 1 平底式底缘如果闸门在动水中操作,水流分离点在上游,如图1(a) ,但当水流脱壁时水电站进水口的平面快速闸门(以下简称 快速闸门)在启闭过程中的任一时刻,都处于一种局部开启的状态,通过闸门底缘的水流运动是复杂的绕流,其间的水压力一般不符合静压分布规律,而且在边界层发生分离的情况下,由于边界层的分离对外部水流有很大影响,边界层中的压强已不能直接用伯努利方程来计算,而需要通过试验来确定.通常闸门的阻力系数和垂直收缩系数,可看作是这个复杂现象的宏观指标. 对于闸门底缘型式的研究,随着人们对动水作用力认识的深化,认为必须与水流压力脉动的研究结合起来,而引起水流压力脉动的重要原因是底缘压力分布的均匀程度.闸门底缘的几何条件是影响闸门底缘压力的一个非常重要的因素,所以对闸门底缘的几何形状,尤其是对新型底缘型式的探讨仍具有研究价值. 从目前有关闸门底缘压力的试验研究文献看,其试验闸门底槛都是布置在水平管道上,即便是快速闸门也是布置在斜管段前的一水平进水口段上一本试验所采用的模型特点是闸门的底槛布置在斜管段上,与前者的水力特平面闸门是水利水电工程中广泛采用的一种设备,其主要作用是根据工程需要封堵孔口、控制和调节水流平面闸门底缘的型式决定着闸下水流状态,对闸门系统的安全运行有着重要的影响。如果底缘的型式选择不当底缘的结构设计不合理,闸门工作时闸下水流状态不良,会产生空穴,诱发闸门振动。严重时,会在闸门区段发生空蚀现象,导致闸门结构或门槽破坏一、平面闸门底缘的型式及其对水流状态的影响在实际工程中,平面闸门底缘的型式一般可以分为平底式底缘和锐缘两大类共四种型式,见图1。1.平底式底缘如果闸门在动水中操作,水流分离点在上游,见图1(a)。但当水流脱壁时,闸下射流与底缘之间出现空隙,由于底缘水平,空隙无法及时补气,此处易出现不稳定的负压。这不仅使闸门底缘处的水压力脉动性增强,产生下吸力,而且会使闸门产生空蚀,并导致闸门垂直振动。理论与实践都证明,采用这种底缘型式,闸下水流的条件较差特别是水流流速越大,负压就越大。但其结构简单,便于制造、安装和检修。平面阀门在淹没状态下底缘上托力的计算方法刘平昌，赖志堂（重庆西南水科所；６３００４２，宜宾地区水电设计院；６４４０００）摘要以往平面阀门在淹没出流下底缘上托力系靠模型试验获得．本文着重叙述了底缘上托力的计算方法．当阀门底缘斜面迎向上游时，假定底缘水流不分离情况下，利用势流理论分析并提出底缘动水压力系数Ｋ的计算公式：底缘上托力Ｐｔ＝ｒ．Ａ（ＫＨ＋ｈ０），计算值与试验成果比较，基本一致．计算方法可供今后采用类似阀门底缘形式的平面阀门设计及启闭力计算参考．关键词：阀门底缘上托力；阀门段阻力系数；阀门动水压力系数０前言平面阀门在水利水电工程和船闸输水廊道中广泛应用，因为它具有结构简单、牢固、检修方便等许多X点．但它的启门力较大，如何准确计算启闭力直接关系到阀门启闭机的选用及运行安全可靠水库平面钢闸门设计在教学中的应用,有以下特点:提高学生的钢结构设计和计算的能力;提高学生对材料的选择和应用的能力;机械零部件设计能力;焊接的相关知识应用能力;制图能力等。水库平面钢闸门设计可以作为高职高专机械制造X的课程设计或毕业设计,对增长学生的才干、拓宽就业渠道是有益处的。由于水库平面钢闸门设计涵盖工程设计内容,掌握此设计后,可拓宽于钢桥梁、钢厂房、起重机、石油钢架平台等方面的设计,为从事此类工程设计打下基础。一、设计资料本文设计的闸门为新疆昌吉州某水库溢洪道闸门。作用:该水库容量为450万m3,当正常用水时,此闸门关闭,能使水库水位提高,增加水库蓄水能力;当有洪水到来时,提起此闸门,放掉进入水库洪水,使水库处于安全水位,确保大坝的安全。根据设计要求,此闸门宽5m,高1.8m。闸门型式为露顶式平面钢闸门。闸门主要材料:Q235B。止水橡胶:侧止水和底止水采用条型橡胶。滚轮式行走支承。平面钢闸门是应用X早、X广泛的闸门型式之一。因其结构简单、制造、安装、维修方便,有互换性等X点,被广泛用于水利水电工程的泄水系统、引水发电系统、灌溉系统和航运系统等。平面钢闸门是水工建筑物中的重要组成部分,它的安全和适用,在很大程度上影响着整个水工建筑物的运行效果。闸门如果破坏将会造成十分严重的后果,闸门的事故可使整扇闸门破坏,不仅影响工程的使用,甚至威胁到建筑物的安全,而且在闸门破坏后水库泄流失控,突然增加的泄流量会危及下游的安全[1-5]。平面钢闸门是要依靠启闭设备才能在闸孔中运行,而启闭力的计算为启闭设备的选型提供依据。本文对中小型平面钢闸门启闭力计算问题做些初步的研究,能对中小型平面钢闸门的设计有一定的借鉴意义。1平面钢闸门启闭力计算公式平面钢闸门启闭力计算包括启门力Fw计算和闭门力FQ计算。启闭力计算时要考虑门重、支承的摩擦阻力、止水摩擦阻力、门底的上托力、下吸力、门顶的水柱重或加重块。在设计中要比较准确地计算这些荷载闸门是用来关闭、开启或局部开启水工建筑物中过水孔口的活动结构,其主要作用是控制水位、调节流量,它的安全和适用在很大程度上影响着整个水工建筑物的运行效果。在水工闸门中平面钢闸门使用较为广泛。平面钢闸门一般由主梁、次梁(包括水平次梁、竖直次梁、顶梁和底梁)和边梁组成[1-2]。由于门叶结构需要开启和关闭以发挥挡水作用,因此闸门在动水启闭过程中会受到水流向下的吸力[3],为了减少水流下吸力对于闸门本身机构和启闭的影响,常常会在主梁腹板处布置孔洞[4],闸门闭门工作水头越高,所需的孔洞开孔面积越大。目前X相关规范中没有关于主梁腹板开孔的具体要求和计算方法,平面钢闸门主梁腹板开孔大小的选择仍然存在问题,按照平面结构体系的计算方法,将结构分割会造成计算结果存在较大误差。因此,笔者通过有限元软件的模拟计算,分析主梁腹板排水孔对高水头平面钢闸门结构安全性的影响。1有限元软件建模某大坝工作闸门设计采用复式结构的梁格布置,根据实际布置及止水需要工程概述上海作为中国历史悠久的国际贸易中心,基于地理、文化、经济及技术等因素与水有着悠久的历史关联,其X越的自然条件使得几乎所有水上运动成为可能。其庞大的城市人口和快速发展的经济必促使游艇业将X先在中国上海这片土地上展开并获得勃勃生机。上海杭州湾工业开发区先行建设奉贤游艇产业基地的基础设施,现南竹港东堤上设置一水闸,将试航河道与南竹港水域连通,以满足游艇通过试航河道、水闸、南竹港至杭州湾出海的要求,同时满足基地内的防汛排涝及河道的引水需要。二、项目特点和难点(1)游艇产业基地水闸与其他水闸工程不同,它的主要功能是保证制造基地内的游艇能从港池内顺利出海,兼顾防洪及引排水,与一般水闸主要功能为防洪及引排水不同,而与船闸功能相类似;(2)本水闸是游艇和驳船进出的唯一出口,出入船只中有净高度达16m的帆船,本工程仅考虑选择上部无遮挡的闸室型式,闸门不宜采用一般闸上常用直升门及弧形门。经比选各类门型,采用下卧式平面钢闸门引言水闸是修建在河道或渠道上利用闸门控制流量和调节水位的低水头水工建筑物,闸门关闭时可以拦洪、挡潮,闸门开启时可以宣泄洪水或向下游渠道供水,应用十分广泛[1]。近年来,随着水利水电工程的不断发展,水工钢闸门的结构型式越来越细化,弧形闸门、扇型闸门等新型闸门结构不断出现,但是,目前应用X多的依然是平面钢闸门,其结构构造简单,运行可靠,闸室相对其他闸门型式可布置成短闸室结构,同时,由于钢结构较好的可靠性和稳定性,平面钢闸门基本上没有需要特别维护的部件。平面钢闸门是水闸的重要组成部分之一,其结构强度、刚度以及稳定性将直接影响到整个水闸的安全控制运用,同时,钢闸门在水工建筑物总造价中所占比重较大,一般约占10%~30%左右,因此,其结构设计是一项重要的工作。基于上述考虑,以典型平面钢闸门为例,通过合理地布置主梁、次梁等梁格结构维持面板的经济厚度,以实际水头与淤沙高度计算相应的压力荷载,基于实际受力情况选定滑块支撑形式及其规格与尺寸双扉钢闸门在水利工程中有着广泛的应用,其是一种常见的水工建筑物,其有着上扉门与下扉门两种类型。在应用双扉平面钢闸门时,还要结合水利工程的实际情况,做好工程设计与X化工作,只有合理应用双扉平面钢闸门,才能保证水利工程正常的运行,功能正常的发挥。1工程案例某水利工程在建成后,主要是以农田灌溉为主,其还改善了周围的生态环境,是一种功能较多的民生工程。该工程在设计时,拟从周边某河流中取水,规划设计灌溉面积1.16万hm2,在该河流建节制闸一座,壅高水位,调蓄水量。为了保证灌溉用水需求,结合水沙和地形条件,初步确定利用节制闸前河道作为调蓄库容,设计流量2400m3/s,设计引水位68.50m,死库容413万m3,正常蓄水位71.30m,总库容970万m3,兴利库容557万m3。节制闸闸孔净宽度10.50m,共7孔,闸门设计挡水高度10.30m。2双扉闸门的工作原理双扉闸门属于水工建筑物,其是指在带有控制闸门的单孔闸室中,设有两道工作闸门门工程概况西潮河闸位于江苏省射阳县新洋港镇东南1.7km处的海堤上,为中型挡潮闸,1965年7月建成并投入运行。该闸主要功能是挡潮排涝,御卤蓄淡,年均启闭300潮次左右,排水约3亿m3。西潮河闸共4孔,总净宽40m,单孔净宽10m;闸底板高程为-3.0m(废黄河高程,以下同),厚1.7m,其中1、2号孔一联为一块底板;3、4号孔一联为一块底板。公路桥荷载等X为汽-20、拖-100,桥面高程为7.0m,胸墙底部高程为2.0m,孔口净高5.0m,X大校核过闸流量为655m3/s。闸门为实腹式弧型钢闸门,用2×10t卷扬式电动、人工两用启闭机(共4台)启闭。西潮河闸弧形闸门支承铰采用旋盖式油杯加油润滑,润滑油采用钙基润滑脂。2存在问题西潮河闸弧形门为2003年更新,2008年汛后,2号与4号孔弧形闸门启闭时发现有卡涩现象。经检查,发现2、4号闸门支铰座油杯缺油,给油杯加满润滑油后,旋盖旋转时有阻力,支承座内已难以正常加油润滑保养。弧形闸门具有闸门门叶较轻、启闭力小、运行速度快、操作灵活、运转安全的特点,同时它所对应的闸墩高度和厚度也较小,是众多的闸门中X为经济的一种门型,在水利水电工程中得到了广泛应用。1安装特点大型水工弧形闸门主要由门叶、支臂、支座、止水、液压启闭机和电控系统组成,其结构上比平面钢闸门复杂,安装精度也较平面闸门要求高。大多数水工大型闸门安装地点位于深山区,作业场地狭小,给弧形闸门的运输、起吊、安装增加了难度。2安装工艺的X选2.1制作与安装之间的关系根据弧形闸门结构尺寸特点、加工厂加工能力、施工现场作业环境及起重吊装设备等条件,将大型水工弧形闸门合理分成若干构件,在工厂内完成各构件的制作、预组装及防腐等工作,然后运至现场拼装。与此对应,弧形闸门施工分为两个阶段,前期是工厂内分段、分块制作,后期是现场分段、分块拼接,并安装就位。工厂制作X点包括:1化整为零,可以提高操作速度;2可以实现工厂化生产,提高制作精度与质量;3可以X大化实现机械作一概述 钢闸门是水利水电工程的重要组成部分,种类很多,主要是平面闸门和弧形闸门两种。弧形闸门又分为表孔(也叫露顶)弧形闸门和潜孔(也叫深孔高压)弧形闸门。 弧形闸门的门叶和支臂均系大型焊接结构,采取正确的制造工艺和掌握构件焊接变形的规律,是保证制造质量的关键。 本文主要介绍弧形闸门的制造工艺。 弧形闸门除门槽预埋件外,其组成部件如图1所示。 (2)工艺流程、工艺规程和配料单; (3)根据《水工建筑物金属结构制造、安装及验收规范》和设计要求,针对每个闸门具体情况制定的详细技术要求和工艺措施。 2.材料 (1)所用钢材必须符合设计图纸的规定,其性能应符合GB700一65标准,并应有出厂合格证。如无出厂合格证或标号不清者,应予复验,合格方能使用。 (2)凡钢板表面缺陷X过YB175一63 图1组成弧形闸门的主要部件1一面板;2一吊耳;3一次梁;4一隔板 5一主梁;6一支臂上主杆;7一侧向横梁;8一斜支撑;D一支臂后连楼板;10一支铰工精度，是闸门制造加工的又一大难题。概述3主要制造技术措施贵州构皮滩水电站总装机容量3000MW，位于遵义市余庆县境内，是贵州省和乌江干流上X大的水电站。电站枢纽由拱坝、泄洪消能、地下厂房、导流等建筑物组成。大坝为混凝土双曲拱坝，在世界喀斯特地貌建设的高坝中排名X一。构皮滩水电站泄洪洞弧形闸门安装于左岸山体550.om高程的泄洪洞内，主要起挡水、泄洪作用，是目前国内X大的潜孔式全弧面加工的高水头弧形闸门。闸门形式为主纵梁直支臂球铰弧形门，纵梁及支臂均为焊接11型梁结构。弧面半径尺一18.00m，门叶于宽度方向分成3个制造单元，门叶连接面机加工尺cll2.5“m.节间用销轴及高强度螺栓连接，面板水密焊。门叶结构、支臂等由Q345B钢板焊接组成.支铰系统由ZG31o一57。支铰支座、40Cr锻钢镀铬铰轴及自润滑球面滑动轴承组成。侧止水为橡塑复合水封(LD一19)。吊点设计在门叶顶部，I列门重36zt。弧门面板整体机加工Ru12.5拜我国弧形闸门通常采用卷扬机起吊方式,这种方式中又分为顶拉、前拉、斜后拉及横后拉等四种类型. 弧形闸门横后拉起吊方式,1971年X次在广东省长湖水电站溢洪道弧形闸门上采用,这一起吊方式的出现,引起国内有关单位的广泛重视.与其它各种起吊方式相比较,这一方式不仅减小了闸门启闭力,还能完全取消起吊工作平台架,甚至成功地将固定式平门启闭机的主体布置在闸墩的腹部.十多年的运行经验表明:“横后拉”是一种X的启闭方式.笔者根据以往设计长湖电站“横后拉”方式的体会和十多年运行经验,初步总结出“横后拉”起吊方式的设计原则及适用范围. “横后拉”起吊方式的 设计原则 弧形闸门“横后拉”起吊方式与其它起吊方式在起吊系统结构上具有许多不同之处,因而其设计原则也相应不同.在设计过程中,主要解决好定滑轮组布置的问题和启闭机位置安排问题,总之,选好定滑轮组的位置,是“横后拉”起吊方式的核心所在. (一)确定定滑轮组位置的原则及方法 1.确定定滑轮组位置的原则安康水电站排沙底孔宽sm、高sm,设计水头65m,孔口流速约30m/s,设弧形闸门。弧门顶止水采用两道(见图1),一道为“P”形固定式止水设在门上;另一道为铰式止水,设在埋件上。本文主要介绍铰式顶止水的设计情况。,我们在总结他人工作的基础上作了一些改 、,采用了如图l所示的方案。图1中铰式止水杂进可绕铰轴中心O点旋转,止水件4在M点与门叶面板外缘相切,挤压后起主要止水作用,与埋件的圆弧止水座板挤紧于N点(预压量为4mm),以防止上游水绕过N点。同时止水元件4的两端与侧止水座挤紧(每侧有续mm的预压缩量),与侧止水共同起止水作用。 作用在止水件4单位长度上的压力为: P一下BH(l)式中:下为水的容重;B一肥N(见图l),为止水件的承压宽;H为止水件4的承压水头。 设计中令P对铰心。有一偏心a,这样作用在止水上将有一力矩M: 肛一Pa(2)此力矩使止水产生挤压面板的转动。 在闸门全部关闭的静水压力情况下工程概况深圳市宝安区沙井片区排涝工程沙井河口水闸闸室共设3孔,每孔设工作闸门1扇。水闸边2孔单孔宽度为15.5 m,设2扇工作闸门,采用上翻式旋转钢闸门,由液压启闭机启闭;中孔单孔宽度为32 m,设1扇工作闸门,采用直升式平面钢闸门,由1台2×3 20 0 k N固定卷扬式启闭机(以下简称启闭机)启闭。中孔工作闸门挡水水位按3.55 m设计,水位高于0.8 m时,闸门全关,闸门冲淤运行时允许局部开启。通航时中孔工作闸门全开,启闭机起升高度28 m满足通航净空要求。该启闭机安装在37.0 m高程塔柱平台上,吊点距32.335 m。水闸中孔启闭机及闸门布置见图1。2主要技术参数水闸中孔启闭机主要技术参数见表1。3机构布置及主要部件选型设计3.1机构布置启闭机由2套卷扬提升系统和相关的电气设备组成。卷扬提升系统主要由电动机、联轴器、工作表1启闭机主要技术参数项目主要技术参数启闭力/k N 2×3 20 0起升高度/m 28起升速度工程桩况 宋隆水闸位于高要市金渡镇东5 kni处的联安围内,为宋隆河出口,兼有防洪和排涝的双重作用,围内集水面积417.28 bl尹。捍卫耕地18 666.7hm2,人口28万,是联安围内唯一的一座中型水闸。水闸建于1923年,原设防标准低,经过了70多年的运行,工程已日趋老化,设备残缺,闸门严重锈蚀,虽前后维修8次,仍难以满足工程安全运行要求。为确保工程安全,因此,对宋隆水闸按100年一遇的防洪标准进行除险加固,在原宋隆水闸出口西江侧新建一座涵闸,新水闸包括涵祠、钢闸门、启闭机室3部分,肠洞截面尺寸为7mxgm(宽x高)。水闸纵剖面见图1。闸门为防洪工作门.当西江水位上涨,为防止洪水倒灌人围,则关闭闸门,当宋隆河水自流出西江时,则开启闸门。2问.的提出 1995年完成的(宋隆水闸除险加固工程初步设计说明书),钢闸门为平面定轮闸门,粤水电管字【1995]66号文(关于宋隆水闸除险加固工程初步设计的批复)对闸门设计的审批意见为引言水工钢结构包括各种类型的钢闸门、拦污栅、压力钢管、升船帆等,而应用X多的是钢闸门。水工钢闸门是一种挡水结构,大量应用在水利水电工程中,通过水工钢闸门能够对过水孔口进行局部开启、完全开启、关闭,以排放泥沙、过运船只、调节流量、控制水位等。水工钢闸门是否安全运行,对于整个水工建筑物的运行效果造成直接的影响。2.水工钢闸门形式及孔口尺寸的选择2.1闸门形式的选择门型选择应考虑下列因素.综合分析确定:(1)水利枢纽对闸门运行的要求:例如水电站的近水口所要求的快速事故闸门,应该选用平面闸门。对于控制泄水的水闸宜采始弧形闸门。排冰、过木等要求的水闸,宜采下沉式闸门或舌瓣闸门等。对于静水或动水启闭、动水关闭而静水开启以及是否需要局部开启等要求。也都是选择门型时必须考虑的因素。(2)闸门在水工建筑物中的位置、孔口大小及数量、上下游水位和操作水头:例如输水隧洞在出口处设弧形闸门有利,在中部或进口处选用弧形闸门要设较大的闸室是不利的,用平面在中、小型水利枢纽及水电站金属结构闸门中,平面钢闸门运用较为广泛,工程布置多在水库的输水洞、渠道及水电站进水口、尾水渠,具有设备结构简单,制造、安装容易,维修方便,综合造价低,运行安全可靠等X点。但在运行中常出现以下问题:(1)止水密封不严,造成严重漏水;(2)门体锈蚀严重,不能正常使用;(3)启闭不灵活。为确保平面钢闸门的工程质量和运行安全,针对上述问题,需在其设计、施工及维护等方面提出更高的要求。一、水工钢闸门存在的问题水工钢闸门是水工建筑物中的关键性设备之一,不但要安全可靠,而且要运行管理方便,同时要求布局和结构上经济合理。但在实现这一目的时,往往在水工结构和钢闸门、启闭机之间,以及在钢闸门、启闭机本身选型和布置等方面都有矛盾存在。如在规划闸门的设置部位、结构形式、孔口尺寸以及工作水头等方面,两者之间就会出现矛盾。一般反映在中小型工程上的矛盾还不算大,对于中型以上的工程,矛盾就会显得较为突出。特别是大江大河的高坝水库工程,盐城市新洋港闸是江苏省里下河地区挡潮御卤、排涝降渍、蓄淡灌溉的主要挡潮闸工程之一，建于1957年。由于地处黄海海边，钢闸门不仅受海水、淡海水、海生物等多种介质的侵蚀，还受到水流、泥沙、漂浮物的冲击摩擦，闸门普遍发生严重锈蚀。这不仅降低了闸门的承载能力，而且也缩短了闸门的使用寿命。钢闸门X一直是水闸管理中的难点，采取涂料保护、阴极保护、金属喷镀保护等多种防腐措施，都有其局限性，保护效果不理想。新洋港闸除险加固工程中，钢闸门防腐方案采用一X喷砂除锈(sa2.5)，喷涂A。铝厚巧。卜m，面涂铝粉氯化橡胶漆厚巧。卜m。因涂料配套方案不合理，闸门防腐涂层系统出现大面积鼓泡破坏现象。对于涂层病害的处理，新洋港闸除险加固工程建设处委托南京水利科学研究院做了“涂层系统加速腐蚀试验”，试验结果表明:在9个试验方案中，聚氨酉翻聚脉防腐弹性体防腐效果X好，故决定在新洋港闸9号孔钢闸门上做喷涂聚氨酉歇聚脉弹性体现场试验，防腐面积471扩，喷砂除锈表目前对于承载能力极限状态,国内外开展的研究较多,其成果也已在各类标准和规范中体现[1～4].相比之下,对于正常使用极限状态,各国开展的研究相对较少,其成果也不成熟.在国内现行的一些标准和规范中,如《建筑结构设计统一标准》[3]、《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》[4],还没有对正常使用极限状态可靠度提出要求.但随着各类高强度材料在工程上的广泛应用,正常使用极限状态问题越来越显现,因此《结构可靠性总原则》[1]补充了这方面的内容,正在修订中的《建筑结构可靠度设计统一标准》也新补充了正常使用极限状态可靠度设计要求[5].对于闸门结构来说,虽然目前还没有采用可靠度方法设计,但承载能力极限状态可靠度的研究已有一定的成果[6～10],而对正常使用极限状态可靠度的研究还鲜有报道.闸门结构的刚度问题是十分重要的,如对闸门结构的变形控制不够(尤其是深孔门),就会引起闸门漏水,甚至产生振动,影响闸门的使用,从而影响整个水工建筑物的运行.因此引言在水工钢闸门的制造和安装中,焊接是一个极其关键的环节,焊接质量的高低直接影响着整个水利工程的质量,因此需要切实研究钢闸门制造、安装中的焊接技术质量控制的X措施。文章以江西省萍乡市山口岩水利枢纽工程为研究背景进行细致的分析探讨。山口岩水利枢纽工程地处赣江一X支流袁河上游的萍乡市芦溪县境内,坝址位于芦溪县上埠镇山口岩上游1 km处,距芦溪县城7.60 km,距萍乡市约30 km,是一座以供水、防洪为主,兼顾发电、灌溉等综合利用的大(Ⅱ)型水利枢纽工程。山口岩水利枢纽闸门制造及闸门和启闭机安装工程项目主要包括:11孔平面钢闸门及拦污栅、3孔表孔弧形闸门及其埋件的制安;9台卷扬式启闭机、3台QHLY2×630 k N液压启闭机的安装;2台电动葫芦及1套电动葫芦轨道安装等。水电站用门式启闭机(以下简称启闭机),也称水电站门式起重机,是用来开启和闭合闸门达到控制水的流动和截止的一种X起重设备。其主要结构和机构一般与通用门式起重机大体相同,但在某些方面又具有其特殊性。为使设计者对此有初步了解,笔者根据自己的工作经验和研究,特作以下归纳介绍。1.门式启闭机特点水电站用门式启闭机区别于通用的门式起重机主要有以下几点:(1)起升载荷与运行载荷不一致。启闭机起升能力称之为启闭力,这个力不只是闸门的重力加上门槽、淤泥、锈蚀、污物、水压的阻力,并乘以很大的安全系数得出的力,这个力在起升过程是变化的。运行载荷一般只是吊具加上闸门的载荷。所以一般启闭机的启门力都大于运行机构的运行载荷。(2)利用率低。一般水电站启闭机每年使用时间很少,机构的设计寿命多属于轻X,对于结构一般不考虑疲劳强度。(3)跨度小。由于水工建筑的特点,坝顶或尾水平台的宽度都不大,所以一般的启闭机的跨度都比较小,跨度大的有十几米,跨度小的只有几米。门式起重机简介门式起重机是随着港口事业的发展而发展起来的,1890年,X一次将幅度不可变的固定式可旋转臂架型起重机装在横跨于窄码头上方的运行式半门座上,成为早期的港用半门座起重机。随着码头宽度的加大,门座和半门座起重机并列发展,并普遍采用俯仰臂架和水平变幅系统。X二次世界大战后,港用门座起重机迅速发展为便于多台起重机对同一条船进行并列工作,普遍采用了转动部分与立柱体相连的转柱式门座起重机,或转动部分通过大轴承与门座相连的滚动轴承式支承回转装置,以减小转动部分的尾径,并采用了减小码头掩盖面(门座主体对地面的投影)的门座结构。在发展过程中,门座起重机还逐步推广应用到作业条件与港口相近的船台和水电站工地等处。按用途可分为3类:①装卸用门座起重机:主要用于港口和露天堆料场,用抓斗或吊钩装卸。起重量一般不X过25t,不随幅度变化。工作速度较高,故生产率是重要指标;②造船用门座起重机:主要用于船台、浮船坞和舣装现场,进行船体拼接、设备舣装前言水电站门式起重机是水利水电枢纽的重要设备,主要作为各种闸门和拦污栅的启闭设备。近年来,随着国内低水头、大流量的水电站不断开发,大型钢闸门运用越来越多,与之相适应的启闭设备的启闭容量也越来越大。现以江西于都峡山水电站为例,介绍单向门式起重机的设计及制造工艺,供同行参考。该电站装备一台具有2×800 k N启闭容量的单向门机,能满足拦河闸、进水口检修闸门的启闭要求。1门式起重机主要技术参数江西于都县峡山水电站SME2×800 k N门式起重机安装在水电站进水口和主坝坝顶,高程118.70m,主要技术参数见表1。从表1看,本台门机门架较高,轨距较窄,起重量较大,设计时,门机抗倾覆稳定性校核和金属结构强度验算显得很重要。表1峡山水电站SME2×800 k N单向门机主要技术参数项目参数主起升额定起重量2×800 k N主起升速度2.5 m/min主起升高度36 m(其中轨上9.00 m,轨下27.00 m)大车运行速度2~20水电站坝顶门式起重机的主要用途是起吊拦污栅和启闭各种闸门,包括机组进水口检修闸门、溢洪道事故闸门、泄洪道事故闸门、高坝的放空洞事故闸门和冲砂闸门。这些闸门均为平板闸门,在孔口数量不多的情况下,相同尺寸的孔道均只设一扇闸门。这闸门平时置于坝顶X门库内,当某一工作闸门或固定式启闭机发生故障时,才用门式起重机通过自动抓梁与闸门相连接,关闭或开启孔口。 过去的电站,门式起重机是通过多节拉杆操作闸门的启闭,作业时由工人一节一节地拆卸或组装若干节拉杆。以中等水头单吊点深孔闸门为例,如果采用5节拉杆,关闭或开启一次闸门需装卸各6次销轴,对拉杆进行5次锁定。这种人工操作既笨重,耗用的时间又长,拉杆需用的钢材也很可观。例如青铜峡水电站的拉杆总重就达350吨。对于高水头的电站,如乌江渡电站和龙羊峡电站,门式起重机主钩的X大扬高分别达到90 .5米和140米,用拉杆启闭闸门显然是不行的。 为了改变这种落后的方式,我厂研制了能在深水中自动与闸门挂钩直流系统是发电厂控制部分的核心,直接关系到发电厂开关跳合闸、继电保护自动装置、主设备DCS控制系统的稳定、安全运行。水电站直流系统的主要作用在于供给事故照明装置、UPS装置、继电保护装置、机组起励装置、计算机监控装置、自动装置等工作电源,属于水电站的重要组成部分之一。水电站直流系统不会受到系统运行方式、厂用电、发电机等因素的影响,属于完全X立的电源,即便是外部交流电中断,仍然可由蓄电池来继续为相应装置提供电源。由此可见,水电站直流系统保持可靠运行就显得尤为重要。本文就水电站直流系统的应用与故障维修进行探讨。1水电站直流系统故障维修的原则及注意事项1)在查找水电站直流系统故障的过程中,务必要做好相应的安全监护措施,且要有2位及以上的维修人员同时开展;若维修期间出现下雨情况,那么应该对室外设备进行X先考虑,而后再对室内设备进行考虑。2)在维修过程中,切记不可出现另一点接地、人为短路的情况,这样有可能会误动自动装置和保护装置。随着我国国民经济的迅猛发展,水电站在全国各地基础建设过程中都得到了大量的应用。而发电机组是水电站的主要组成部分,直接关系到水电站的供电稳定性,本文就水电站发电机组常见故障以及维修进行探讨。一、水电站发电机组的常见故障(一)水轮发电机工作X负荷当水电站发电机组的定子电流X过了1.1-1.2倍额定值之后,就会打破水电站发电机组的X负荷保护状态,会出现较为刺耳的警报指示。在这种情况下,操作人员务必要予以妥善处理,减低水轮发电机工作负荷量。(二)发电机组的强烈振动和噪音水电站发电机组在运行过程中若出现强烈振动,那么也会造成较大的安全隐患,操作人员务必要在X一时间内将其予以排除。此外,噪音也是导致出现水电站发电机组故障的主要因素之一,一旦出现噪声过大的情况,那么务必要在X一时间停止水电站发电机组的运行;并且在处理故障的过程中,先要对故障出现的类型、原因、危害进行仔细分析。(三)天气变化造成的故障由于天气情况往往会对水电站发电机组的正常运行研究背景水闸是很常见的一种水利设施,在全国各地发挥着重要作用。闸门是重要的水利设施之一,具有悠久的历史。闸门用于关闭和开放泄(放)水通道的控制设施,是水工建筑物的重要组成部分,可用以拦截水流,控制水位、调节流量、排放泥沙和飘浮物等。闸门分类方法较多,选择闸门形式需要考虑其在水工建筑物中的位置、尺寸、设计水头、运用条件、制造能力和安装技术水平等因素,要求做到泄流时水流条件好、止水严密、启闭力小、操作简便灵活、检修维护方便等。在工作闸门中,大型露顶式闸门和高水头潜孔式闸门多用弧形闸门,船闸上多用人字闸门和横拉闸门,检修闸门和事故闸门一般都用平面闸门。平面闸门和弧形闸门是X常用的门型。其中平板闸门由于其构造简便在我国的水利水电行业已经普及,但是曲面型闸门的设计使用则是刚刚起步。曲面型闸门主要包括弧形闸门与球形闸门。由于曲面型闸门较平板型闸门而言有着受力均匀,结构新颖,造型美观等等X势,曲面型闸门必将越来越受欢迎,成为未来趋势。引言随着我国水利事业的蓬勃发展,水利工程日益增多,用于水库、河道堤坝、水电站等水闸工程项目上的机电设备成为不可缺少的一部分,其对水闸工程起着十分重要的作用,只有不断加强对水闸工程中机电设备的维修保养,才能确保机电设备的经济寿命,工程的质量安全,发挥工程的效益,本文主要从对水闸工程的机电设备操作和维修保养方面进行探析。1.水闸工程机电设备操作要点1.1水闸工程机电设备在操作前,操作工人X先做好操作前的准备工作,准备做工主要从以下两个方面进行准备:(1)对水闸机电设备检修后,检测人员要认真的总结检修工作,不能盲目下结论,其检修后的设备状态应与正常工作时一样,检测后出现异常,检修人员要说明原因。值班人员换班后,要严格履行工作交接手续,确保值班人员了解机电设备的变动情况,如:开关、地线、闸刀、地刀、保险的位置和状态等。值班人员操作人一定要认真核对一下系统图,并查清与操作有关的设备状况,也要根据操作任务、设备检修后的验收方案、新设备的工程概况某水闸为一座大型分洪闸,具备汛期分洪和平水期引水功能,为农田灌溉和改善水环境创造有利条件。该水闸设计标准为百年一遇洪水,1X水工建筑物,闸底槛高程-0.5m,设计X大分洪流量1200m3/s,4孔平板钢闸门,每孔宽高15m×3.5m,配套X的液压启闭机,水闸运行控制采用计算机监控系统工程。闸基和上游翼墙采用长螺旋钻孔灌注桩(CFG桩),基础防渗采用40cm厚混凝土防渗墙。2钢筋工程中存在的问题2.1钢筋随意断开根据设计,该水闸底板埋设直径150mmPVC测压管,消力池底板埋设直径100mm PVC排水孔,由于施工顺序是先绑扎钢筋,后安装PVC管,然而纵横交错的钢筋使一部分PVC管不能直接放入,于是施工单位就切割钢筋,把PVC管放入。但问题是,钢筋被随意断开,改变了钢筋混凝土的整体受力状况,为工程留下隐患。笔者认为,钢筋被割断以后,还需要采取其它一些补救措施,例如焊接辅助钢筋,以改善钢筋混凝土的共同受力状况。在“十八大”会议中,我国的X导人员就曾提出如何落实与改进各大项目工程的管理工作。水闸工程是我国的民生大事,在水闸工程中,从农业的浇灌到各家各户的用水以及水上交通等,都与水闸工程工作分不开,所以,水闸工程管理工作在水闸工程项目中扮演着十分重要的角色;而且,在现代的市场下,各种各样的水闸工程项目蜂拥而至,在如此激烈的市场竞争下,要想保证水闸工程的质量问题,就要树立科学的管理理念,运用现代化的管理方法和手段,使我国的水闸工程有更好的发展。1水闸工程管理工作的重要性在水闸工程管理工作中,管理者的思想水平关系着整个水闸工程项目的科学管理水平,水闸工程管理的管理水平提高了,水闸工程投资企业的收益成本也会有所增加,并且管理机构与其它水闸工程X域之间的关系是相互融合的,这样可以各个部门和管理机构共同把控水闸工程的整体质量问题。X重要的是,水闸工程在水利工程中的作用十分重要,修建水闸是为了在河道、海口等特殊的位置充分利用水闸的开关对水进行储蓄小型水闸工程是我国水利工程系统化建设中的重要组成部分,在我国各地都有着广泛的分布。在小型水闸工程的施工过程中,做好小型水闸工程基础的建设是十分重要的,其对于小型水闸工程的施工质量有着极为重要的影响。在小型水闸工程基础施工中为使得基础稳固应当做好对于小型水闸工程基础的加固和防渗处理,确保小型水闸工程的施工质量。1小型水闸工程基础加固施工工艺与技术要点1.1水泥搅拌桩加固技术在小型水闸工程基础加固中的应用水泥搅拌桩地基加固技术是一种在小型水闸工程基础施工中较为常用的加固技术。由于小型水闸工程多处于河道、沟渠等土质较为松软的区域,使用水泥搅拌桩加固技术通过利用深度较深的水泥桩完成对于小型水闸工程基础的加固,使用水泥搅拌桩技术对小型水闸工程基础进行加固后,将会使得小型水闸工程基础具有较强的抗沉降、变形的能力,从而避免小型水闸工程因沉降问题而导致其出现裂缝、渗漏等问题,提高了小型水闸工程的使用寿命。在使用水泥搅拌桩技术对小型水闸工程基充水阀是闸门特别是高水头闸门常用的充水设备,充水阀的操作一般由带有导向槽的吊杆拉动开启、依靠自重或外力关闭。对于双吊点的高水头平面闸门,若采用充水阀的方式进行门后充水平压,则必须采用其他形式的阀门驱动装置,保证开关阀门的可靠性。丰满大坝泄洪洞进口共设有两扇4·0m×9·0 m-61 m平面定轮事故闸门,在2004年的改造中,为了便于检修,将原设置于闸门上方的121 t的配重块移到闸门梁格内,拆除原配重箱下的充水阀推拉杆。由于受闸门结构和条件限制,充水方式仍须采用闸板式充水阀,经论证将充水阀的驱动装置改造为水下液压启闭机操作,PLC控制。后因水下液压站(罐体结构)渗水和阀门启闭力小等原因,于2006年又对充水阀门的液压装置进行了全面改造,经过近6年运行使用,水下液控充水阀运行良好,液压系统能够满足阀门在设计水头下动水开启和静水关闭的运行方式,可靠性较高。1水下液控充水阀的设计闸门水下液控充水阀主要由充水阀阀体、水下液压驱动装置2个概述在静水中开启的闸门,应设置充水平压装置。对于高水头闸门一般采用充水阀作为平压装置。充水阀一般由带有导向槽(杆)的吊杆拉动开启,依靠自重或外力关闭。由于充水阀没有准确的开度测量装置,开关误差较大,不能全开或全关,影响阀门工作效率。随着阀门应用X域的拓宽和结构的改进,由液压启闭机驱动的水下液控充水阀,逐渐在高水头闸门上得到了应用。2结构设计闸门水下液控充水阀主要由阀门组件和驱动装置2个部分组成。阀门开关由驱动装置的液压缸控制,由开度仪监测开度参数并传输给液压电气控制系统(PLC),完成阀门的操作运行。2.1阀门组件充水阀(图1)位于闸门对称中心线的上部,过流通道一般水平贯穿梁格。充水阀按该闸门的设计水头设计计算,采用实体闸板结构,由喇叭形进水口、闸板、阀室矩形出水口和止水装置等组成。阀座为钢板焊接结构,进水口紧接阀室。阀门密封装置采用定制的P60型橡胶止水,预压缩量4mm,安装在阀室上游侧。在阀室上游侧安装悬臂式导轨和支撑主轨水压试验是螺旋埋弧焊管生产中的一个重要检验环节,实现对焊管耐压性能检测和焊缝、母材缺陷检测。水压试验过程中,焊管进入水压机打压工位后,通过端面密封和充水,再进行高压注水,当水压达到设定试验压力值时,自动进入保压状态,通常保压10-30秒,且压力波动范围不X过0.5Mpa,以实现焊管的水压试验,检验焊管质量。在此过程中要求水压机的各密封部件具有良好的密封效果,低压充水阀是水压机中通径X大的水阀,且承受试验压力,当其出现故障时,打压试验不能完成,且该低压充水阀具有吨位大、内部结构不可见、监测困难等特点,进而造成诊断、检修时间长,维修费用高等问题,严重影响了生产线的正常运行,我厂3000吨水压机曾多次出现该故障,经深入分析总结,对低压充水阀进行了改进,解决了这一故障难题。1.低压充水阀的工作原理及结构特点1.1低压充水阀的工作原理水压机打压试验过程中,由A端密封,B端密封将焊管密封,形成封闭腔体,低压充水阀作为主动式三通阀门概述长江葛洲坝1号船闸位于大江中（大江位于三峡出口南津关弯道凸岸），闸室长280m，宽34m，槛上水深为5sin．设上、下人字门，左右输水廊道断面尺寸为sinX7m，输水廊道上游设检修平板门和反弧门，进口底高程为45m，反弧门底高程为23．sin，充水阀门井尺寸为7mXsin．葛洲坝水库运行水位为66士0．sin，运行管理规程规定，在汛期当预报入库流量大于3500Om’八，而且持续时间X过48h时，开启大江泄洪冲沙闸泄洪冲沙．1993年7月21日8时50分，1号船闸充水阀门井水位升高，即左充水阀门井水位为68．3m，有充水阀门井水位为69．sin，库水从1号闸上检修泵房流出，经支廊道流入充水阀门并液压机房，造成液压机油缸、阀门限位装置、门井电源柜被淹；右充水阀门井机房积水深1．Zm，油缸、电动机、液压元件及控制系统、干油泵等设备全部被淹；电气盘柜下半部进水，当时水库入库流量为38000mW，下游水位为SO．Om，”6站水库水位概述天生桥一X水电站为引水式电站。电站装机容量为4×300 MW,设计水头为111.00 m。共安装4台水轮发电机组,每台机组有两扇尾水闸门,尾水管有2根φ250的平压充水管。电站于1998年投产,从投产至今,机组尾水平压充水管经过14年的带水压运行已存在严重锈蚀,管壁变薄,而且存在漏水现象,当时曾采用抱箍加胶垫作零临处理。由于尾水平压管取水口在下游副厂房外尾水渠水下16 m处,修复预埋的尾水平压充水管很困难,电厂研究决定放弃尾水平压管,将原尾水平压管进行灌浆封堵,在尾水闸门上部加装平压阀,进行充水平压方式的改造,代替原平压管,新设计方案为在每台机组的两扇尾水闸门的其中一扇闸门上加装2个φ300的充水装置(4台机组共计8个充水装置)。2充水阀装置工作原理新设计改装的充水阀装置(如图1)由活动吊耳板、固定吊耳板、连接吊板、阀芯、充水管、销轴、橡胶水封等组成。2.1充水阀开启在运行闸门时,由自动抓梁销轴连接活动吊耳板的吊耳孔葛洲坝水利枢纽一号船闸,在1993年7月,输阀门井的水位为68．30m,右充水阀门井的水位为水系统的充水阀门井发生了一次异常事故,出现了69．80m,即分别较库水位高出1．90m和3．40m。按充水阀门井水位高于上游库水位的反常现象,其结照阀门井位与库水位连通的情况,这种现象的出现果导致阀门的启闭设备和启闭机房被淹。这种事故是不合常理的。由于阀门井水位的异常升高,使液压十分罕见,经及时处理,现早已恢复正常。鉴于事故启闭机油缸、阀门限位装置、门井电源柜淹水,且井的经验对多沙河流上的高水头船闸具有普通意义,水从与阀门井连通的检修泵井经检修泵房、交通廊为此,有必要对这次事故发生的原因,进行深一步的道流入充水阀门的液压启闭机房,使右充水阀门液探讨,对事故处理的经验进行、定的总结。压机房积水深达1。20m,机房内的电动机、液压元件、控制系统、于油泵、电气盘柜等设备全部被淹。l事故经过运行人员为降低水位抢修设备,于7月21日20时直洲枷十刊概述 目前,我国船闸人字门启闭机的类型较多,而用的较好的有西连朴式(包括电力驱动式和液压驱动式两种)及直推液压卧缸式(以下简称液压缸式)两种。其中,四连杆。式启闭机的输出能力矩曲线是一条抛物线形,较符合人字门的阻力矩曲线(乌鞍形),并且其闸门的旋转角速度为两头慢,中间快,与人学门所希望的角速度变化规律相一致‘因此普遍认为该机型是较理想的机型,尤其适角宇大、中型船闸。而液压缸式启闭机由于其结构紧凑,制造简单,特别是随着液压技术的发展,液压件的性能得到了很大的提高,目前已被国内外广泛地采用于船闸上、我囱近年竣主的京杭运河苏北段复线船闸上的人字闸门均采用了该种机型。但通过一些实测资料分析,该种机型的力学特性较差,其输出的能力矩曲线为两头较小而中间较大,与开关闸门时的门阻力矩曲线正好棺反,并且两曲线相差较大。按以往的设计,启闭机在每一闸门开度位置的输出能力矩均应大于该处相应的门阻力矩值,则启闭机的X小输出能力矩也要大于门阻力矩的X大一概述船闸闸门启闭机是控制闸门工作的设备,它关系着闸门运转的可靠性,也关系着船闸运用的可靠性,因此,闸门启闭机的选型及机构设计,应适应闸门的运行过程中的荷载变化规律,运转平稳,结构设计力求简单,使用安全,维修方便。人字闸门启闭机的类型较多,按传动装置的特点分为刚性和柔性两类,刚性传动又可分为轮盘式、齿杆式和活塞杆式等,柔性传动又分为钢索式和链式等;在简易船闸中也曾有过刚性传动和柔性传动相结合的方式,本文仅对目前我国船闸人字门启闭机使用较多,且效果较好的扇形齿轮曲柄连杆式(即四连杆式〉及直推液压卧缸式两种作一分析。人字门启闭机的机型选用及设计应根据其力学特性,力求其输出能力矩与闸门阻力矩曲线相符或趋近于闸门运行阻力矩曲线,达到能源的充分利用的目的。如图1所示,人字闸门阻力矩的X大值,是发生在开启闸门开始的10%旋转行程范围内和关闭闸门开始时。本文针对人字闸门运行阻力矩的力学特性,对扇形齿轮曲柄连杆式启闭机及直推液压卧缸式启闭机的选为恢复和调整江湖关系,缓解湖区水位下降过快问题,综合保护与开发水资源,因此开展鄱阳湖水利枢纽工程。该水利枢纽主要由多个大跨距泄水闸门组成,同时建有一定数目的船闸等。湖区丰枯期各约持续半年,水位年变化幅度高达10米。低速、重载、高水位变幅、长时间工位对X大孔口水工闸门及启闭机构提出了极高的要求,因此对于X大孔口和高水位变幅水工闸门及其启闭机构的研究将成为推动整个工程的关键。本文在对国内外大型水工闸门及其启闭设备广泛研究的基础上,提出三种闸门及其启闭机构方案,通过对比分析各自的X缺点,确定了以六连杆机构作为扇形翻转式闸门启闭机构的传动结构型式。连杆启闭机构通过4只对称布置在闸门两侧的液压缸驱动。通过简化启闭机构,建立机构的参数化运动学分析模型,分析得到各关键部件的位移、速度与加速度表达式,并利用ADAMS软件对连杆启闭机构进行运动仿真。然后,在运动学分析的基础上,对连杆启闭机构进行了受力分析与拉格朗日动力学建模,得到液压缸驱动力的表工程概况金湾闸位于古运河南侧金湾河上,是淮河入江水道归江控制建筑物之一。该闸为开敞式结构,全闸共22孔,每孔净宽6m,闸墩厚1.2m,设计流量3200m3/s,为三X水工建筑物,改造后的闸门为钢结构平面直升门,悬臂式滚轮支承行走装置,采用双节顶升式油压启闭机启闭。油缸采用双节柱塞式油缸,油缸置于闸墩内,每二只油缸共同工作开启一扇闸门,为缩小闸墩宽度,单双孔油缸交错式布置。2原液压系统应用状况及存在问题双节柱塞式油缸工作能力为:X一节柱塞杆启闭力为56t,X二节柱塞杆启闭力为36t;总行程10.8m,其中X一柱塞杆行程5.35m,X二节柱塞杆行程5.45m。泄洪时油缸将闸门顶升到顶部位置,由锁定设备将闸门固定,柱塞杆依靠自重复位;关闭闸门时,油缸升起使闸门脱离锁定后,在闸门自重作用下,下降到关闭位置,油缸随之复位。原油压系统采用5台SCY250-1(1台备用)柱塞式油泵集中供油,由两并联直径89mm、壁厚7mm主供、回油管与每孔问题的提出根据5杭州市市区河道配水详细规划6(2010年),为改善河道水质,激活片区水系,让水流动起来,把市区河道打造成/清洁、亲水、绿色、清净、无视觉污染0的旅游景区,提升杭州市城市整体形象,需通过水系内外结合进行水资源调配,达到水质改善的目的。规划新建蓬架桥港闸站位于杭州市运西片区,蓬架桥港与余杭塘河交叉处。蓬驾桥港南起余杭塘河,北至贝家桥港和三墩港交接口,总长约3188 km。蓬驾桥港是运西地区(绕城公路内)现状主要排水河道/四横二纵0的纵向骨干河道,是运西片区/一引、六配、六沟通0配水布局的组成部分之一。闸站从余杭塘河引水向蒋村、三墩进行配水,改善运西片蒋村、三墩地区河网水体的大循环,改善和提高区域水生态环境,从而为当地经济社会的可持续发展提供有力的外部环境和支撑[1]。图1工程位置图2工程概况蓬架桥港闸站设计配水流量8 m3/s,闸宽16 m。其中水闸的功能定位为:内河水质变差时,泵站从外河(余杭塘河)向内河蓬架桥港.概述水工钢闸门是用来关闭、开启或者局部开启水工建筑物中过水孔口的活动结构。在水利工程中大量使用,其主要作用是控制水位、调节流量。水工钢闸门是水工建筑物的重要组成部分,它的安全与适用,在很大程度影响着整个水工建筑物的安全运行。本文结合工作实践着重探究水工钢闸门焊缝的的缺陷定性方法。二、钢焊缝不同缺陷的波形分析1、裂纹1.1凝固性裂纹:呈星状,出现在焊道的起弧、收弧部位和热影响区,多出现在表面。1.2冷却裂纹:呈折线状,端部较细,淬硬性好的钢材中易产生,由残余应力偏大和金属内部组织偏硬引起,回波较高,波峰较宽,多峰。1.3裂纹:层状撕裂多产生在尺寸较厚的T型焊缝或角焊缝上,回波较高,波峰较宽,多峰回波高度较大、波幅宽,探头平移时反射波连续出现波幅有变动,探头转时,波峰有上下错动现象。2、未焊透呈线状或条状,一般在焊缝中部和根部,是垂直于钢板的面状缺陷,反射率高,波幅也较高,探头平移时,波形较稳定,在焊缝两侧探伤时均能得到大致相同利用结构可靠性理论进行设计能更好地反映和降低结构的风险,促使尚未采用此方法进行设计的X域开始着手研究结构可靠性理论的应用,使其设计水平更符合工程实际[1-2]。在闸门可靠度研究方面,国内外学者已经做了许多探索和试验,取得了较多成果,同时也提出了更多问题[3-4]。在这些研究中,闸门系统可靠度逐渐显现出其研究的迫切性和重要性。其迫切性体现在:闸门作为一个系统,具有许多破坏模式,只是单一地考虑闸门某构件的破坏所得出的结论是很难对整个闸门的破坏情况做出合理预判的,而且在闸门的寿命预测和疲劳计算等方面的研究结果也表明,只有在闸门系统可靠度研究取得X成果的前提下,这些方面的研究才可能取得实质性的突破。所以加快研究闸门的系统可靠度刻不容缓。其重要性体现在:闸门系统可靠度的研究比较复杂,虽然这个课题已经提出很久,但这方面的研究成果并不多,多数是针对闸门的某构件,如主梁等。对整体来说,必须考虑构件间的联系、构件对整个结构的影响以及多种失效模式工程桩况 宋隆水闸位于高要市金渡镇东5处的联安围内,为宋隆河出口,兼有防洪和排涝的双重作用,围内集水面积417.28 bl尹。捍卫耕地18 666.7hm2,人口28万,是联安围内唯一的一座中型水闸。水闸建于1923年,原设防标准低,经过了70多年的运行,工程已日趋老化,设备残缺,闸门严重锈蚀,虽前后维修8次,仍难以满足工程安全运行要求。为确保工程安全,因此,对宋隆水闸按100年一遇的防洪标准进行除险加固,在原宋隆水闸出口西江侧新建一座涵闸,新水闸包括涵祠、钢闸门、启闭机室3部分,肠洞截面尺寸为7mxgm(宽x高)。水闸纵剖面见图1。闸门为防洪工作门.当西江水位上涨,为防止洪水倒灌人围,则关闭闸门,当宋隆河水自流出西江时,则开启闸门。2问.的提出 1995年完成的(宋隆水闸除险加固工程初步设计说明书),钢闸门为平面定轮闸门,粤水电管字【1995]66号文(关于宋隆水闸除险加固工程初步设计的批复)对闸门设计的审批意见为引言在水工钢闸门的制造和安装中,焊接是一个极其关键的环节,焊接质量的高低直接影响着整个水利工程的质量,因此需要切实研究钢闸门制造、安装中的焊接技术质量控制的X措施。文章以江西省萍乡市山口岩水利枢纽工程为研究背景进行细致的分析探讨。山口岩水利枢纽工程地处赣江一X支流袁河上游的萍乡市芦溪县境内,坝址位于芦溪县上埠镇山口岩上游1 km处,距芦溪县城7.60 km,距萍乡市约30 km,是一座以供水、防洪为主,兼顾发电、灌溉等综合利用的大(Ⅱ)型水利枢纽工程。山口岩水利枢纽闸门制造及闸门和启闭机安装工程项目主要包括:11孔平面钢闸门及拦污栅、3孔表孔弧形闸门及其埋件的制安;9台卷扬式启闭机、3台QHLY2×630 k N液压启闭机的安装;2台电动葫芦及1套电动葫芦轨道安装等。1创建焊接质量控制体系1.1建立控制体系根据X相关法令的规定,在建立焊接质量控制体系时必须严格按照ISO9002质量认证体系建立引言城市河道是蓄水行洪的载体,拦河建筑物的作用是拦截河水、雍高水位,用以调节流量和控制水位。城市拦河建筑物的发展经历了X初的追求防洪效果,到建筑物自身结构、性能良好、节约能源,再到现在的与城市景观建设相融合、保护原生态、实现可持续发展[1]。经过多年发展,城市拦河建筑物种类逐渐丰富,当前比较常用的型式有闸坝、橡胶坝、液压钢坝、液压水力自控翻板坝及气动浮体式钢闸门等。气动浮体式钢闸门是一种巧妙利用浮体力学原理并结合水工建筑物结构特点的新型闸门,具备X异的挡水和泄水双重功能。现结合古田县新丰河河道治理工程,论述这种新型拦河建筑物的设计原理和应用关键技术。1新丰河河道治理工程概况古田新丰河属闽江水系古田溪中游的一X支流,发源于古田县凤埔乡天竹山,于莲桥汇入古田溪。河流贯穿古田县城,是古田城区的重要水系。新丰河属山区河流,洪水大都暴涨暴落,枯水季节基本无水,加之城区段河道两旁居民乱倒垃圾,使得城区段河道脏、乱、臭,现有河道景观环境不能满工程概述1.1主要金属结构设置涌溪三X水库电站金属结构设备主要分布于溢洪道系统和引水隧洞系统。大坝溢洪道设置了3孔开敞式堰顶溢流孔,堰顶高程522.2 m,每孔配置了1道工作闸门,孔口宽9 m,高10 m,底高程522.116m,设计水头10 m。工作闸门型式为主横梁、斜支臂、圆柱铰弧形钢闸门。弧形闸门半径12 m,每扇闸门的自重为36.453 t。闸门动水启闭,可根据洪水来量进行局开或全开运行。闸门的启闭是借助于固定式弧门卷扬机的控制来实现,启闭力2×250kN,扬程13 m,启闭速度1.0~1.5 m/m in,吊点中心距5.8 m,启闭机工作X别A4。引水隧洞共3孔,每孔进口设置了1道拦污栅和1道快速闸门。拦污栅型式为潜孔式,孔口宽4.6m,孔口高5.95 m,底板高程480.0 m,为增大孔口的过流断面,拦污栅倾斜布置,倾斜角度为80°。拦污栅1扇分为2节,整扇起吊,设计水位差3 m,栅条净距6.8 cm,焊接节点工程概况新疆北疆山口水电站是一个以发电为主,兼顾下游地区灌溉和防洪的综合利用工程。它的设计总库容达到了1.2亿m3,X大坝高大约为74m,装机容量大约有12万kW。在对该工程左岸导流洞进水口结构进行设计的过程中将其断面设计为衬砌混凝土后下方上圆形状,要求其宽度为5.8m,高度要达到6.5m。导流洞进水口结构原本是要利用传统钢闸门封堵完成施工的,在里面设置一扇重量大约为86.7t的平板钢闸门,并在高度为35m的启闭机排架顶部位置设置一台具有90t起重能力的固定卷扬机。而在实际施工过程中,在进行大坝基坑开挖节点施工之前的3个月,无法在汛期之前将进水口启闭机排架混凝土的施工以及闸门和固定卷扬机的安装工作全部完成。因此在经过方案的对比后决定,采用现浇钢筋混凝土闸门封堵导流洞进水口的施工方案。2技术原理与工艺特点2.1技术原理为了X控制水流需要选择一个带有导流孔的小型施工钢闸门,并在导流孔后面连接导流管,让水可以经过导流孔以及导流管顺工程概况广东锦潭水电站是一个以发电为主,兼顾下游地区灌溉和防洪的综合利用工程。设计总库容2.49亿m3,X大坝高123.3m,装机容量2.7万kW。工程右岸导流洞进水口结构设计断面为衬砌混凝土后下方上圆形状,宽5.8m,高6.5m。导流洞进水口封堵原设计采用传统的钢闸门封堵方式,内设一扇重86.7t平板钢闸门,35m高启闭机排架顶部设1台起重能力90t、自重30t固定卷扬机。工程开工后因现场条件变化,在大坝基坑开挖节点前3个多月的时间只能完成右岸导流洞的开挖和洞内进出口段混凝土衬砌施工,无法在汛期前完成进水口启闭机排架混凝土浇注、闸门和固定卷扬机的制作安装等项目施工。通过方案比选,确实采用现浇钢筋混凝土闸门封堵导流洞进水口的施工方案。2技术原理与工艺特点2.1技术原理X先采用一个带导流孔的小型施工钢闸门控制水流,施工钢闸门导流孔后接导流管,水经导流孔、导流管流到混凝土闸门设计部位下游侧,创造导流洞进水口不断流情况下的干地施工条工程概况赵山渡引水工程是温州珊溪水利枢纽工程的重要组成部分,是以供水、灌溉为主,结合发电、防洪的综合性水利工程,工程由引水枢纽和输水渠系两部分组成,主要建筑物为2X建筑物。设计年供水量7.30亿m3,可满足温州市区、瑞安、平阳、苍南、洞头等地近期、远期用水需求;城镇防洪标准提高到20年一遇,防洪保护农田17.5万亩;保护人口25万人,为500万城乡居民提供X质的生活用水和工业用水,为温瑞塘河水质的改善提供生态用水。2赵山渡进水口检修闸门现况与存在问题赵山渡引水渠系进水口设备主要包括金属结构工作闸门及启闭设备、检修闸门及启闭设备、回转式拦污栅。正常蓄水位:22.00 m,校核洪水位:23.37 m,死水位:21.0m,设计流量为36m3/s,加大流量为39m3/s,工作闸门的上游侧布置一道检修闸门,孔口尺寸为5.5 m×6.6 m(宽×高),底板高程为16.0 m,设计水头6.0 m,闸门门型为滑动式浮动叠梁钢闸门,一扇门叶分为关于检修闸门槽设于有压段中间部位的深式短进水口(压板式短进水口)的水力特性,许多学者进行了较系统的研究。但由于压板式短进水口的体型较复杂,所获得的估算其主要水力参数的计算公式颇不一致,甚至彼此间存在一定的矛盾。故有必要对现有主要研究成果进行讨论。为了较全面地考察压板式短进水口的几何特性对其水力参数的影响,笔者在进行这类进水口的试验研究过程中,,衰用进水口顶部轮廓形态与相应闸孔自由出流水而线对一比的方法,提出了计算其流量系数的经验公式。井进而推导出估算检修闸门井内相对水深和门槽处水流空穴数等主要水力参数的一计算方法。 一、现有研究成果的讨论 常用的压板式短进水口型式,如图1所示。检修闸门井上游为入口段,下游为压板段。由于其体型较复杂,现有研究中一般均作为平而问题(不考虑入口段两侧边墙横向收缩的影响)来处理。个别研究成果虽反映了人口段形态对水力参数的影响,但亦未能分别对其沿纵向和侧向的收缩情况加以考虑。故所得研究成果颇不一致
