草街航电枢纽工程冲沙闸弧形工作闸门设计

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1、第33卷第10期华电技术V01．33No．102011年10月HuadianTechnologyOct．2011草街航电枢纽工程冲沙闸弧形工作闸门设计刘永胜，何孟芸，贾仕开(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都610072)摘要：草街航电枢纽工程冲沙闸工作闸门属于超大型表孔弧形闸门，闸门操作工况复杂，在校核洪水位泄流闸门全开时，闸门底缘仍处于水面以下14．18m。介绍了该弧形闸门的总体布置、结构设计形式、启闭机选型等主要技术问题，进行了闸门结构的流激振动模型试验研究，验证了设计的合理性。关键词：弧形闸

2、门；结构设计；三支臂；液压启闭机；模型试验中图分类号：TV663．2文献标志码：B文章编号：1674—1951(2011)10—0005—05枢纽水工模型试验成果，经综合研究、比较，最终确1工程概况定冲沙闸门最大开启高度为27．00m(此时闸门底草街航电枢纽工程位于重庆市合川区境内草街缘高程为205．00m)。闸门下半部处于校核洪水水乡附近的嘉陵江干流河段上，是重庆市境内嘉陵江面线以下。自下而上规划的第2个梯级，是以航运为主，兼顾发弧形闸门支铰一般宜布置在过流时支铰不受水电并具有拦沙减淤、改善灌溉条件等效益的

3、水资源流及漂浮物冲击的高程以上，但该枢纽泄洪时下游综合利用工程。草街水库正常蓄水位为203ITI，正水位较高，如果布置弧形闸门支铰不受水流冲击，支常蓄水位以下库容为7．54亿rn。，水库总库容为臂将长达4O多m；同时，支铰高程越高，弧形闸门总22．12亿m；渠化航道里程为180km，船闸过船吨水压力增大，相应的金属结构工程量也会增加。考位为2X1000t；电站装机容量为500MW(4X125虑到嘉陵江流域内洪峰历时很短，为避免支臂过长，MW)，多年平均发电量为l9．96亿kW·h。枢纽建最终将弧形闸门支铰布置

4、在2年一遇下游洪水位筑物从左到右由船闸、厂房、5孔冲沙闸、1孔与施工(197．88m)以上的200．00m高程。纵向围堰结合的泄洪闸、15孑L泄洪闸和右岸挡水坝弧形闸门采用双吊点后拉式液压启闭机操作，等组成，坝顶高程为221．50m。液压缸上端支铰中心高程为209．86m，每套液压启闭机设置1个独立的泵站，液压泵站布置在闸墩顶2弧形工作闸门及其启闭机的总体布置部221．50m高程的油泵房内。草街航电枢纽工程冲沙闸共5孔，堰顶设置5草街航电枢纽工程冲沙闸弧形工作闸门及启闭扇弧形工作闸门，工作闸门前设1道检修门槽

5、，5孔机布置图如图l所示。共用l扇平面滑动检修闸门。冲沙闸每孔宽l4．83弧形闸门结构布置m，闸门底坎高程178．0m，弧形闸门以正常蓄水位203．0rn为设计水位，闸门正常挡水高度为25．0m，弧形闸门的主要设计参数为：孑L口宽度，14．8考虑风浪超高0．5m，弧形闸门高度为25．5m。m；底坎高程，178．0131；闸门挡水水位，203．0m(正常嘉陵江洪水具有峰高量大的特点，草街航电枢蓄水位)；门顶高度，25．5nl；支铰高度，22．0m；面板纽工程坝前校核洪水位为219．18m，高出正常蓄水外缘曲率半

6、径，31．0m；总水作用力，54349kN(包位(203．00m)16．18m，坝后校核洪水位为217．69括风浪的作用力)；支铰形式，630ITlm球铰；吊点m，泄洪时要求闸门全开，闸门的底缘需高于校核洪形式，双吊点；吊点间距，13．4m。水位，则闸门开启高度大于40．00m。按可行性研究3．1结构形式阶段选定的后拉式液压启闭机布置方案，受液压启受枢纽总体布置方式及水力学条件的限制，冲闭机制造水平的限制，闸门全开至校核洪水水面线沙闸为窄高型孑L口，弧形闸门高度是宽度的1．72以上无法实现，采用接力式液压启闭

7、机方案在布置倍，采用主纵梁比较合理，但由于门宽较大，主纵梁上有干扰。根据枢纽总体布置以及消能计算分析和式弧形闸门制造困难，主横梁与主纵梁2方案在重量上差别不大；从制造运输分节和安装方面考虑，主收稿日期：2011—06—02横梁方案分节方便，在现场安装焊接易于控制精度。·6·华电技术第33卷o(聋0。。+。一星一。荨．∞l0+【】一兽世一一匡H辎图1草街航电枢纽工程冲沙闸弧形工作闸门及启闭机布置图因此，门叶采用了主横梁方案。双主梁弧形闸门上的是圆柱铰，其结构最简单，造价也最低；圆锥铰虽悬臂段太长，整体刚度差，运

8、输、吊装时易变形，闸门然受力明确，但结构复杂、自重大、加工困难、支铰不局部开启的工况下抗振性能较差，为此，采用了3个易安装，草街水库冲沙闸闸墩采用预应力锚索，这使主横梁与3个支臂结构的形式。圆锥铰的固定更为困难；球形铰与闸门主框架计算3．2支臂位置的确定假定的铰接条件相符，受力明确，以往很少采用是因3个支臂与3个主横梁在弧形闸门径向构成为国内不生产需进口，造价较高。近年来，国内自行上、中、下3个Ⅱ形