成都鸿之海水利设备有限公司
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阿坝九寨沟县闸门闸门主要作用是既关水和放水，地基条件差和水头低且变幅大是闸门适用工况复杂的两个原因，所以闸门具有许多其它水利工程产品不能代替的闸门闸门工况不稳定具体表现在渗流、冲刷和沉陷等几个方面，闸门安装位置的选择也直接影响到闸门功能的正常发挥和使用时间，在安装时应根据闸门的功能、主要特点和运用要求，然后也要综合考虑地形、地质、水流、泥沙含量、建筑材料、交通运输、施工和管理等方面的因素闸门】并对安装方案进行对比研究。闸门产品的孔口尺寸决定于过闸的流量设计和闸孔的泄流能力，过闸流量设计是根据闸门的任务要求通过水文分析和水力计算确定的，而闸孔的泄流能力与上下游水位、闸孔型式和底板高程有关。
阿坝九寨沟县闸门水封构造形式不当引起的闸门自激振动在工 程上也经常出现。比如蒙城船闸上闸X水封漏水 引起的自激振动是比较典型的实例。 该闸门具有如下几方面特点：（1）上闸X闸门 采用下沉式弧形闸门，门后流态复杂多变，闸门经 历临门水跃、临界淹没水跃等水动力作用，容易诱 发闸门振动，一般在现代船闸中不采用类似门型。 （2）闸门底水封设置在面板底缘上方，采用山形止 水，变形区可能局部符合水封漏水后形成自激振动 的条件。（3）闸下经常出现临界出流流态，底缘下方 旋滚容易生成较大脉动压力荷载。当闸门下游水 位淹没下游底主梁时，淹没水跃对闸门底主梁产生 了向上的顶托水动力作用，底横梁开孔处出现向上 现象，由此造成了强烈振动。 闸门运行中出现两种不同的振动形态：闸 门处于关闭状态和开启中的振动。不同状态 的振动来源于不同的振源。闸门开启的振动 源主要来自以下两部分激励力作用：（1）闸门后临 门水跃或临界淹没水跃形成的脉动荷载对闸门结 构的冲击作用；（2）小开度闸下部不流动对闸 门结构的激励。闸门关闭挡水状态下出现强烈振 动的根本原因在于底水封漏水，现场观测显示，闸 门底缘存在漏水现象，沿着门宽方向漏水量分布也 不均匀，这种不均匀的漏水量是诱发闸门强烈振动的基本条件。 闸门结构的构造（包括和刚度分布）所形 成的结构低阶自振振型在一定程度上会被水 封漏水形成的动荷载激发，从而产生结构共振。 从闸门振动强度看，闸门全关挡水状态下的振 动量很大，闸门门体上部大位移约60mm，呈大 幅度状态。不仅对闸门结构本身造成很大危 害，而且对船闸其他建筑物及其周边居民住房安全 均产生严重威胁，必须采取措施予以解决。 引起闸门振动的原因是多方面的，涉及水动力 荷载、结构动力学及流固耦合相互作用问题，因此 在采取措施前需要进行闸门的水弹性振动试 验研究，搞清闸门漏水产生的水动力荷载特性，分 析研究结构的动力特性，考查导流板倾角对下游闸 室消能及闸门振动的影响。同时修改水封结构形 式，避免形成水封自激振动的条件。另外开展现场 振动观验，手资料十分必要，可以为 闸门结构的动力修改提供必要的依据。 1.2.4 闸门制造安装控制增 刊( Ⅱ) 胡荣金，等:国内水利工程新型大跨度闸门应用综述下部浮箱内高4． 2 m，上部设有10 扇卧倒式平面钢闸 门，由双吊点液压启闭机启闭。与在静水中启闭的常 规浮体闸门不同，大跨度浮体闸门能够在动水中启闭， 并能够调节泄流量。浮体闸门布置时，应合理布置水 舱和配重，保证门体启闭时能够平稳沉浮。闸门转动 时应保证牵引装置安全可靠，并合理控制牵引装置的 牵引速度，以门体对闸墩的冲击。此外，闸门运行 中须设置定位装置，保证启闭中门体的准确 定位。 4 结 语 本文结合实际工程应用情况，较为详细地介绍了 国内城市防洪工程中常用的8 种大跨度低水头闸门的 选型原则、适用范围、启闭原理、以及结构设计制造中 的关键技术难点等，可为国内其他城市水利工程的闸 门选用、结构设计提供参考。 洞平行布置，长各为1390.07m 和1543.54m，二者体型尺寸基本相同，仅在长度上 略有差别。隧洞进口段设事故闸门，孔口尺寸15.5m× 18.12m（宽×高），其闸门为潜孔平面闸门，下游止 水，动水闭门，充水阀充水平压后静水启门，采用2× 8000kN固定卷扬启闭机操作。 为妥善解决瀑布沟水电站下闸断流期下游临 时取水问题，拟利用深溪沟围堰蓄水向下游供水的 方案，以其正常的生产、生活用水需求。由于 深溪沟水电站1号、 2号（导流）洞事故门尺寸 巨大，局部开启后向下游供水是一种X常规的运行 操作，尚无工程先例，系国内，上也无类似 大尺寸闸门局部开启的运行，其安全性引起了 工程界和行业的高度关注。因此为保障工程运行 安全、方便、发挥效益，拟通过对水工建筑物水 力学和金属结构振动原型观测，取得闸门运行的实 际动态资料，制定闸门合理运行操作规程，及时发 现异常现象，分析原因并采取措施。通过分析 评价，为闸门的安全运行提供科学依据，积累 ，制定更为合理的操作规程。 重点研究了闸门下门中闸门结构及上部 启闭机支撑塔架结构的振动加速度、动应力、动位 移、空化噪声、水流脉动压力等动力参数，为大尺寸 平面事故闸门局部开启运行提供安全评估依据。 4.1 原型观测主要内容为了比较地取得建成后的闸门结构运行 特性，对闸门的运行期安全性态进行科学评价，并 为闸门的安全运行制定合理操作规程，具体观测内 容如下： （1）在闸门上布置安装加速度传感器、位移传感 器及应变计，测量闸门结构在运行期的流激振动情 况，取得闸门振动的加速度、动位移及其动应力、变形 等物理参数，明确振动类型、性质及其量X等，明确水 动力荷载作用下闸门的振动程度及其危害性。 （2）在闸门的上、下游面板、底缘等部位安装布 置高精度脉动压力传感器，闸门在不同水位、 开 度条件下作用于门体的水流脉动压力荷载。获取闸 门运行中典型部位的压力脉动量X，取得作用 于闸门结构关键部位的荷载信息。通过随机数据 处理，分析荷载量X及其谱特征，把握动荷载高能 区频域能量分布状况，为闸门振动分析奠定基础。 （3）在门槽段上布置空化噪声传感器、位移传门的制作实际，从以下几个方面入手： 1 三角闸门制作中应建立健全的 保证体系。对于三角闸门而言，要想 产品的整体，就要根据三角闸门 的生产实际，建立健全的产品保证体 系，并成立专门的机构，实现对 产品的X控制。在具体的 中，还应明确员职责， 使三角闸门在制作中的工作 能够X开展，进而达到产 品效果的目的。 2 三角闸门制作中应加强质 量控制。结合三角闸门制作实际，在具体 的中，加强控制是 三角闸门制作的关键措施，对于 三角闸门制作而言具有重要意义。基于这 一认识，三角闸门制作中的 控制应加强对关键环节的检验，同时建立 特殊控制程序，保证三角闸门的制作 能够在X控制范围内。 3 三角闸门制作中应设置检 验控制点。根据三角闸门制作实际，在三 角闸门的制作中，合理设置检验 控制点，对控制效果和 控制需要具有重要意义。因此，三角 闸门制作应根据生产实际合理检 验控制点，实现对三角闸门制作的全 面控制。 结语 基于三角闸门的重要作用，做好三角 闸门的制作工作尤为必要。结合当前三角 闸门的制作实际，要想三角闸门的制 作，就要在制作中，重点做好三 角闸门的材料选用，并对制作工艺的合理 性进行验证，同时还要做好产品的控 制，保证三角闸门的能够达到预期目 标，机械船闸的实际使用。因此，只 有做好上述工作，才能三角闸门的制 作，实际需要。 参考文献 [1]李翔.机械三角闸门的制作工艺和制作 要点分析[J].新产品新工艺，岳占奇.船闸三角闸门的制作工艺探讨 [J]. 硅谷，.三角闸门在制作中存在的问事故闸门门体压力特性 四组试验工况下，事故闸门原设计体型Ⅰ( 上游 底缘倾角 47°) 动水关闭中，上游底缘斜面 DU1 和 DU2 测点的动水压强先随闸门开度减小而逐步减 小，某一开度后又随闸门的进一步关闭而逐渐增 大。工作弧门 100% 和 75% 较大开度工况，随着闸 门的关闭，水流脱离闸门上游底缘的趋势较强，模 型中实测闸门上游底缘面大负压值达 － 9. 1 kPa， 按重力相似准则换算的原型负压值X过1 个大气压; 闸门下游底缘测点在放空洞满明流过渡时出现小 负压，小负压值在 － 30. 0 kPa 附近; 工作弧门 50%和 25%开度工况，由于放空洞泄量的减小，闸 门动水关闭中上游底缘没有出现负压，底缘 小压力基本在200 kPa 以上，下 游底缘测点压力在放空洞满明 流过渡时出现小负压值在 － 20. 0 kPa 以下。 由于事故闸门原设计体型Ⅰ 在动水闭门中上游底缘出现 近 10 m 水柱的负压，对闸门的 运行可能产生不利影响，因而对 闸门的底缘型式进行了修改，将 闸门上游底缘倾角由 47°增大至 57°，闸门其他设计参数不变。 四组试验工况下，闸门上游底缘 斜面 DU1 和 DU2 测点的动水压 强变化曲线较体型Ⅰ有了显 著变化( 见图5) 。事故闸门底缘 上游倾角增大后，在闸门关闭至 0. 5 开度中底缘压力幅 度明显变缓，上游底缘小压强相应从 －98. 8 kPa 升高为正压，且小压力达 271. 8 kPa，比设计体型Ⅰ底缘的小压强增大近370 kPa， 表明闸门底缘上游倾斜角对闸门底缘的压强影响显 著。上游底缘倾角由 47°增大为 57°后，避免或减轻 了闸门上游底缘的脱流现象，增大了闸门底缘附近 的水流空化数。两种底缘闸门门体其他部位测点的 动水压强变化和大小基本相同，表明修改体型 仅对上游底缘部位局部的动水压强有明显影响。 3. 3 闭门持住力特性分析 根据事故闸门门体实测的动水压力荷载、闸门自 重和综合系数，按式可计算事故闸门动水 闭门中的持住力。四组试验工况下，两种底缘型万继伟， 等∥三河口水利枢纽放空底孔事故闸门水力学及流激振动试验研究式事故闸门动水关闭中的 大持住力变化曲线如图6 所 示。由计算结果可知，相同工作 弧门开度工况，两种底缘型式事 故闸门动水关闭的持住力变 化曲线基本相近，上游底缘 压强特性的变化对事故闸门整体 持住力的变化曲线影响较 小。事故闸门动水关闭中， 闸门闭门持住力均随闸门的不 断关闭呈现先逐步增大，随后 在 0. 2 开度以下时随着闸门上 游底缘上托力的不断，闸 门闭门持住力不断减小至闸门 完全关闭。工作弧门 100%、 75%、50%、25%开度时，原设 计体型Ⅰ事故闸门大闭门持住 力分别为 3 864. 0 kN、3 894. 3 kN、3 793. 0 kN 和3 168. 0 kN， 事故闸门大闭门持住力略小于启闭机的设计容量 ( 400 t) 。相同工况体型Ⅱ事故闸门动水闭门中 大持住力分别为3 422. 3 kN、3 421. 8 kN、3 393. 9 kN 和3 275. 7 kN，大闭门持住力较体型Ⅰ减小了 约12%，增大了启闭机运行的安全余量，有利于启 闭机的安全运行。 4 模态特性分析 通过门体水力荷载研究，体型Ⅱ事故闸门底缘型 式动水闭门的水力特性相对，事故闸门水弹 性相似模型按体型Ⅱ进行加工制作。对体型Ⅱl: 20 的事故闸门水弹性相似模型进行试验模态分析时，将 模型事故闸门固定在模拟轨道上，同时根据闸门的结 构特点将事故闸门划分为42 个节点，共计 126 个自 由度。试验时采用单点激励多点响应的，将其中 一节点作为激励点，针对每一响应测点对激励点 进行3 次激励，并对每一测点从三个方向进行测量， 以模型事故闸门的值和振型。试验测得的事 故闸门前2 阶自振分别为30. 12 Hz 和48. 21 Hz， 对应的振型均为顺水流向振型。 采用 ANSYS 对原型闸门进行模态计算分析 时，在闸门滚轮位置施加轨道法向与侧向的位移约束， 钢丝绳上吊点位置施加全位移约束。事故闸门“干”模 态前 3 阶自振计算值分别为3. 52 Hz、30. 24Hz 和49. 33 Hz，对应的振型分别为整体竖向振型、整挡水期间应实时对闸门门体状态、止水情 况进行． ( 3) 闸门开启入库后，应将门库安全门关闭，保 护设备及行人安全． 5 结 语 府前路旱闸因其特殊性，工程建设对使用功 能、运行、景观都提出较高的要求，闸门门型的 特殊需求，需要对工程安全性、经济合理性、操作可 靠性、景观协调性、闸门开启时通行顺畅及检修维 护方便等方面作综合分析比较． 底部驱动横拉闸门 是根据城市城防工程的需要发展出的一种新型闸 门，该型闸门的操作设备的布置和结构设计在水利 工程上均为创新使用，于 2012 年 12 月申请了实用 新型X，并于2013 年 7 月，目前已在多 达8 个工程共10 余座旱闸推广应用． 随着我国社会 经济发展，近些年来水利工程尤其是城市防洪工程 对景观要求提出了更高的要求，今年在水利工程设 计中必将出现更多的“私人定制”设施，让水利 工程不但“实”而且“华”：通过对小湾水电站洞弧形工作闸门的结构应力、变形测量、动力特性、振动响应、启闭力 及脉动压力的原型观测，找出高水头大尺寸弧形闸门在运行中各项参数的特征值和变化规律，对洞弧 形工作闸门的运行安全性做出分析研究，该研究成果对弧形闸门的安全运行操作具有重要的指导意义。 万继伟， 等∥三河口水利枢纽放空底孔事故闸门水力学及流激振动试验研究
