红花水电站金属结构优化设计

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1、红花水电站金属结构优化设计黎子球（中水珠江规划勘测设计公司广东广州510610）摘要：根据红花水电站工程的特点，对金属结构的选型、结构型式、材料等进行比选优化，从而确定较佳方案，使设计的产品安全、可靠、方便、实用。关键词：红花水电站；金属结构；优化设计一、电站金属结构总体设置红花水电站位于广西柳江县，工程总库容30亿立方米，装机220MW，是一座以发电、航运为主，兼顾灌溉、旅游、养殖等的综合性大型Ⅰ等水利工程。红花水电站金属结构包括泄水闸、厂房和船闸三部分。泄水闸共18孔，孔口宽度16米，设上游检修闸门2扇，启闭设备为坝顶门机；工作闸门18扇，启闭设备为固定式卷扬机；下游检修闸门1扇，启闭设

2、备为手拉葫芦。厂房部分设进水口前沿浮式拦污排；进水口拦污栅，启闭设备为耙斗式清污机；进口检修闸门，启闭设备为坝顶门机；尾水事故检修闸门，启闭设备为台车。船闸为单线一级1000吨级船闸，船闸净宽18米，设有上闸首工作闸门和下闸首工作闸门，启闭设备为液压启闭机；上闸首挡洪检修闸门，启闭设备为坝顶门机；下闸首检修闸门，启闭设备为电动葫芦；输水廊道工作闸门，启闭设备为液压启闭机；输水廊道检修闸门，启闭设备为电动葫芦等。整个电站共计有各种闸门49扇，倾斜式滑动拦污栅12扇，浮式拦污排1条，各种启闭设备共有26台。总工程量为12320吨。二、金属结构优化设计红花水电站总体规模虽然不是很大，但其金属结构却

3、有它独特的地方，如：2×1600kN坝顶双向门机，容量虽然不算很大，但其功能多；轨上扬程大，而轨距却小。船闸输水廊道工作闸门，孔口尺寸和设计水头虽然不大，但工作水头处于空化临界状态。此外，红花水电站有不少金属结构是超大型的，如泄水闸工作闸门，孔口尺寸（宽×高）为16×18米；厂房进口检修闸门，孔口尺寸（宽×高）为12.15×14.21米，设计水头43.855米。厂房尾水事故闸门，孔口尺寸（宽×高）为12.15×10.34米，设计水头41米。厂房进水口前沿拦漂最大跨度（直线距离）275m，设计最大拉力1400kN等。所有这些，设计都有一定的难度和要求。1．坝顶双向门机6红花水电站坝顶双向门机最

4、大容量为2×1600kN，最大扬程53.5米，轨上扬程15.5米，轨距7米。门机除设主钩外，还设有副钩和回转吊，为多用途使用门机。（1）坝顶门机的选用。红花水电站泄水闸共18孔，设上游检修闸门2扇；厂房装机6台，设进水口检修闸门6扇；通航船闸一孔，上闸首挡洪检修闸门1扇，船闸上闸首充水廊道上游检修闸门2扇，这些闸门的启闭和吊运都需移动式启闭机来完成。此外，厂房进水口拦污栅和泄水闸下游检修闸门的吊运、厂房机组及其机电设备采用垂直进厂方式运输，亦需依靠坝顶门机来完成。按常规设计，各部位应分别选用不同的启闭设备，但在本工程中，我们与土建各专业协调配合，将上述闸门门槽以及吊物孔上下游方向尽量靠近布置

5、，只共用1~2台双向坝顶门机即完成上述各项任务。门机轨道贯通于厂房、泄水闸、船闸以及左右岸门库段，使用方便，大大节省了工程量，且提高了机械设备的利用率。（2）门机稳定与安全。根据坝顶门机的特点，为减少土建工程量，节约工程投资，红花电站坝顶双向门机轨距定为7米。为了保证门机行走运行的安全以及稳定性，我们通过优化设计，降低门机重心，减少门机的倾翻力矩；行走机构采用先进的变频技术，以保证门机在起、制动过程缓慢平稳加速；严格控制门机大、小车启升速度和行走速度。以保证门机的稳定性和安全性。（3）门机的通用性。2×1600kN坝顶双向门机分别设有主钩、副钩和回转吊。由于泄水闸、厂房进水口和船闸闸首各孔口

6、宽度相差太大，为了统一使用该门机，我们根据不同的闸门分别设计了3根规格不同的自动抓梁与主钩相配，3根自动抓梁各司其职。另外还设计了1根带推力轴承的单钩平衡梁，专门用于厂房机电设备的吊运。副钩采用160kN移动式电动葫芦，方便启闭船闸上闸首充水廊道上游检修闸门和门机自身维修所需零部件的上下吊运，以及工地施工期间和电站运行期间中小物件的吊运。回转吊容量为160kN，回转半径15m，设在门机的上游侧，以方便泄水闸下游检修闸门在船闸上闸首处提升、下放的操作，以及厂房进水口拦污栅在检修平台的倒运和堆放。2．泄水闸工作闸门红花水电站泄水闸共18孔，主要起挡、泄水作用，最大泄洪流量达44800m3/s。泄

7、水闸工作闸门采用平面定轮钢闸门，孔口尺寸（宽×6高-设计水头）为16m×18m-17.598m，18孔18扇，采用2×2000kN固定卷扬式启闭机操作，一门一机布置。（1）泄水闸工作闸门门型选择。红花水电站泄水闸工作闸门设计水头乘孔口尺寸达5068m3，属于超大型闸门。由于水库流量调度比较复杂，泄水闸工作闸门局部开启控泄频繁，曾考虑采用弧门方案，以改善工作闸门的水流流态。根据设计规范规定：弧门支铰宜布置在过流