弧形钢闸门改造设计要点浅论—以怀柔水库西溢洪道闸为例-论文.pdf

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1、设计施工水利规划与设计2014年第9期弧形钢闸门改造设计要点，白I'浅，●论L以怀柔水库西溢洪道闸为例丁峰关金良刘月刚(北京市水利规划设计研究院北京100048)【摘要】弧形钢闸门是常见的闸门型式之一。近年来北京地区针对弧形钢闸门的改造设计工程较多，为梳理改造设计中的设计要点。本文以怀柔水库西溢洪道闸为例，详细阐述了弧形钢闸门改造设计过程中的主框架、支铰、止水和启闭机选型设计，经改造设计后的闸门系统运行状况良好，可为同类工程提供参考。【关键词】弧形钢闸门改造设计要点【DOI编码】10．3969~．issn．1672．2469．2014．0

2、9．026【中图分类号】TV222【文献标识码】B【文章编号】1672—2469(2014)09．0086．04引言头6．Om，门高6．3m；闸门采用2×lOOkN固定卷扬式启闭机启闭。1991年水库防洪标准提高闸门是水工建筑物中重要的挡泄水设备之后，启闭机安装高程和闸门提升门底高程增加，一。平面钢闸门、弧形钢闸门、人字闸门是最为西溢洪道最大泄量增至Q=149lm。／s(2000年一常见的3种闸门型式。其中弧形钢闸门以其结构遇洪水)，但闸门及启闭设备没有更新。怀柔水简单、启闭力较小、流态较好等突出优势而被广库西溢洪道闸室布置见图1。泛应用

3、在水利工程中。以北京市的水利工程为例，弧形钢闸门的应用有20余处，但是这些闸门大部分修建较早，当初遵循的技术标准与现在有很大出入。近年来随着水利行业的飞速发展，较多数量的弧形钢闸门由于防洪标准的提高或因锈蚀严重导致的功能丧失等原因，不得不进行重新改造设计，因此有必要对弧形钢闸门这一类的闸型改造设计过程中的设计要点进行梳理。本文以怀柔水库西溢洪道闸为例，对其中的改造设计部分要点进行详细说明，从而为同类工程设计提供参考。1工程概况怀柔水库西溢洪道闸建于1964年，防洪标图1怀柔水库西溢洪道闸室布置图准为百年设计，千年校核。闸室段全长750m，

4、怀柔水库西溢洪道闸自建成运行以来，一最大泄量O=880m／S(300年一遇洪水)，闸直对怀河下游的防洪安全及潮白河的削峰错峰门共设2孔，每孔净宽12m，闸门底槛高程发挥着重大作用。2002年12月水利部水工金属56．Om，支铰高程60．Om，正常蓄水位62．Om；闸门型式采用露顶式斜支臂弧形钢闸门，设计水作者简介：丁峰(1980年一)，男，工程师。·86·设计施工水利规划与设计2014年第9期结构质量检验中心对怀柔水库西溢洪道闸门及改造后工作闸门型式仍采用斜支臂弧形钢启闭机进行安全检测，主要检测结论如下：闸门，共2扇，闸门设计标准不变，孔

5、口尺寸为(1)闸门支臂、面板、主梁、次梁等构件12m×6．3m一6．0m(宽×高一设计水头)。外观检测局部锈蚀严重。改造前闸门主体及埋件材料为旧标准材料(2)次梁、主梁、纵梁腹板等构件最小蚀A3，本次改造为全面提升闸门整体性能，主体余厚度小于6mm。材料选用Q345B，埋件主体材料为复合不锈钢板。(3)闸门无损探伤检验中，闸门焊缝质量闸门面板外缘半径7．5m，闸门重20t／扇，闸门不合格，多处出现裂纹和超标缺陷。埋件2．4t／扇，闸门运行方式为动水启闭。闸(4)闸门材料大部分检测为沸腾钢，部分门特性参数见表1。构件S含量超标。3．1整体结

6、构设计(5)固定卷扬启闭机属淘汰机型，能耗高，由于闸门宽高比较大，闸门主框架采用双主效率低，性能差，启闭机缺少必要的自动控制性横梁式结构。主梁形式采用实腹式组合梁，两主能。梁布置并未严格按照总水压力作用线对称布置，检测报告表明，闸门需更换或补强的构件而是将上主梁稍偏离总水压力作用线一点，这已超过30％，大修不经济且难以根除如焊缝内部主要考虑到门重对支臂的影响导致上支臂增载，缺陷等隐患，而且闸门使用年限远超过其折旧年下支臂受力减载的原因。总水压力作用线距底坎限为20年，按照相关规范规定，闸门及埋件应弧长2．2m，上、下支臂距离总水压力作用线

7、分报废更新。固定卷扬式启闭机应进行维修改造，别为1．6m和1．4m。闸门结构布置图如图2所示：更换电机，增设负载控制器、锁定装置、高度显示器及限位装置。2改造原则现状启闭机房外观及使用功能良好，为节省投资，本次工程不予拆除。另外为确保怀柔水库的正常运行及安全度汛，最大限度压缩现场施工工期，争取汛前投入使用，西溢洪道闸闸门和埋图2闸门结构布置图件全部拆除进行更新改造，闸门固定铰座保留，启闭机更换。～3改造设计要点表1闸门特性表鏊姜名称技术特性名称技术特性}孔口型式露顶式弧形钢总水压力(kN)2472闸门孔口尺寸(宽×⋯一；一⋯⋯警⋯一焉—一

8、蔫^高)(m)12×6-3孔口／闸门数量2孔，2扇图3闸门门叶结构图设计水头(闸门重量(单扇)m)6．0(20t)原闸门面板厚度为8mm，本次闸门面板设计荷载跨度(m)12．O埋件重量((单扇