CN102418329B

CN102418329B - 大型水工弧门快速安装方法

Info

Publication number: CN102418329B
Application number: CN 201110247308
Authority: CN
Inventors: 吴高见; 郑久存; 申茂夏; 杜相如; 吴前锋; 孙林智; 尹克祥; 梁涛
Original assignee: Sinohydro Bureau 5 Co Ltd
Current assignee: Sinohydro Bureau 11 Co Ltd; Sinohydro Bureau 5 Co Ltd
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2011-08-24
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2031-08-24
Also published as: CN102418329A

Abstract

本发明公开了一种大型水工弧门快速安装方法，涉及一种水利水电金属结构安装方法，先完成闸墩和支铰座基础的混凝土施工，完成支铰座基础螺栓的安装，其特征在于：横跨闸墩架设承重箱型梁，在承重箱型梁上与支铰座基础对应的位置设置用于支铰座、支臂安装调整及承担其全部重量的钢丝绳和导链，安装支铰座时将固定支铰座上的联接螺栓孔直径加大2mm，按图纸及技术规范将支铰座调整就位后进行支臂和门叶的安装，待闸墩预应力锚索张拉完毕，根据图纸要求对支铰座得里程及同心度进行复测，如有变化再进行微量调整。本发明不受闸墩锚索张拉施工影响，这样可显著缩短施工工期，大大了节约施工成本，非常具有实用性。

Description

大型水工弧门快速安装方法

技术领域

本发明涉及一种水利水电金属结构安装方法，尤其涉及一种大型水工弧门快速安装方法。

背景技术

水利水电工程施工中，根据闸坝结构设计常采用预应力闸墩结构，施工方法为:先进行闸墩混凝土浇筑并预置主、次锚索，待混凝土达到张拉设计强度后再进行锚索张拉。此类闸坝的大型弧门传统安装方法为：待土建闸坝支铰座基础牛腿混凝土进行预应力锚索张拉后才进行弧门支铰座的安装工作，支铰座就位、调整、验收完毕再进行支铰座二期混凝土浇筑，支铰座二期混凝土强度达到设计要求后再进行支铰、支臂和门叶的安装工作。由此可见，此工序过程较长，在实际施工中往往不能满足节点工期要求。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种大型水工弧门快速安装方法，不受闸墩锚索张拉施工影响，这样可显著缩短施工工期，大大了节约施工成本，非常具有实用性。

本发明的技术方案是：一种大型水工弧门快速安装方法，先完成闸墩和支铰座基础的混凝土施工，完成支铰座基础螺栓的安装，横跨闸墩架设承重箱型梁，在承重箱型梁上与支铰座基础对应的位置设置用于支铰座、支臂安装调整及承担其全部重量的钢丝绳和导链，支铰座的安装过程如下：（1）将抗剪板与支铰座基础的牛腿墩上预埋的基础板按照图纸要求进行定位焊接；（2）将支铰座吊装就位，按照图纸要求调整出里程、高程、支铰轴中心相对孔口中心相对位置以及支铰座的倾斜度；（3）支铰座得固定铰下端与抗剪板之间用楔子板塞实，楔子板与抗剪板暂时点焊，其全部重量通过钢丝绳和导链传至承重箱型梁，安装支铰座时将固定支铰座上的联接螺栓孔直径加大2mm，按图纸及技术规范将支铰座调整就位后进行支臂和门叶的安装，待闸墩预应力锚索张拉完毕，根据图纸要求对支铰座得里程及同心度进行复测，如有变化再进行微量调整。

作为优选，所述支臂的安装方法为：将支臂吊装就位后，支臂上端与支铰座的活动铰螺连，支臂斜杆上方焊接两个吊耳板，采用两个导链通过钢丝绳将支臂倾斜上端的自重力传递至承重箱型梁。

作为优选，所述门叶的安装方法为：

（1）吊装底节门叶于底槛上，调整门叶中心与孔口中心、主横梁中心与支臂中心重合，使面板两侧水封螺孔中心与侧轨等距，以及面板外缘对支铰中心的曲率半径符合要求后，将底节门叶与下支臂用型钢固定牢固；

（2）将提前预埋在侧止水座板上游侧的基础预埋板上焊接立劲板贴实顶住门叶面板；

（3）按照门叶拼装时作出的标志，分别吊装其他门叶。

作为优选，闸墩预应力锚索张拉过程分别以25%δ、50%δ、75%δ、100%δ和110%δ分阶段进行，在张拉过程采用全站仪监测和架设百分表监测的双监测法。

作为优选，所述全站仪检测法为：在全长闸墩边缘的上游、中间、下游位置和支铰座牛腿靠孔口中心边缘上钻孔，插入固定棱镜专用定位柱，将棱镜插入柱子中进行监测，在拦河坝的上游围堰和下游围堰各架设一台全站仪进行全面监测，同时上游围堰并负责监测支铰轴的高程、里程参数变化情况并做详细记录。

作为优选，所述架设百分表检测法为：一个支铰座采用四个百分表进行监测，百分表监测位置分别位于固定铰后端、固定铰大筋板上两个、轴上一个。

作为优选，堰顶高程位置单独设立有钢立柱，立柱上设置有排架，百分表架设于钢立柱上。

作为优选，待闸墩预应力锚索张拉完毕后支铰座的微调整方法为：将复测有偏移的固定铰的纵排螺栓背帽整体向偏移方向微退螺帽相应扣数的螺纹，将固定铰后面的调整螺帽拧紧；固定铰靠孔口中心纵排螺栓的调整螺帽向偏移的反方向微退螺帽相应扣数的螺纹，将固定铰前面的背帽拧紧，按此方法逐个调整，直至达到图纸和规范设计要求，将楔子板与抗剪板之间满焊。

本发明的有益效果是：本发明是一种支铰自由状态下的安装方法，所说的自由状态是指支铰不受闸墩张拉影响,类似弧门厂内整体拼装。此方法不受闸墩锚索张拉施工影响，不必等土建闸坝支铰座基础牛腿混凝土进行预应力锚索张拉后才进行弧门支铰座的安装工作，而是在闸墩混凝土施工完成、支铰基础板及基础螺栓安装完成的基础上，即可进行弧门的安装，安装时将固定支铰座上的联接螺栓孔直径加大2mm,保证闸墩预应力锚索张拉产生微量位移变形后，支铰座仍处于可调整活动状态，且支铰座基础混凝土不受力，待闸墩预应力锚索张拉完毕，再根据图纸要求对支铰座的里程、支铰座轴同心度进行复测，如有变化再进行微量调整。这样可显著缩短施工工期，大大节约了施工成本，非常具有实用性。

附图说明

图1是本发明的吊装装置的结构示意图；

图2是本发明的弧门安装示意图；

图3是承重箱型梁的受力简图；

图4是百分表的架设位置图。

具体实施方式

作为本发明的一种实施方式，如图1和图2所示，首先完成闸墩1和支铰座基础2的混凝土施工，完成支铰座基础2螺栓的安装，为了保证闸墩1预应力锚索张拉产生微量位移变形后支铰座6处于可调整活动状态和支铰座6处混凝土不受力，待闸墩1预应力锚索张拉完毕，再根据图纸要求对支铰座6的里程、支铰座6轴同心度进行微量调整，因此，在支铰座6上方横跨坝顶需布置一根承重箱型梁3。在安装过程中将支臂7和支铰座6的自重力传递至该承重箱型梁3。

一、承重箱型梁3的设计计算

在本实施例中，假设弧门的支铰座6自重23吨、左右支臂7单重68吨。采用简支梁结构，跨度13米，受力点距离两边支座均为0.85米。对该承重箱型梁3的结构进行受力分析和设计如下：

受力分析：下支臂与门叶8连接后将部分自重传至底节门叶上，按照最不利因素考虑，单边支臂7传一半自重（34吨）至支铰座6，加之支铰座6自重（23吨），累计自重力57吨，安全系数取1.14（考虑门叶8安装重叠的冲击以及向上游侧的牵引力），理论自重传递力为65吨。

结构设计：承重箱型梁3采用三根45a工字钢并列焊接制作成箱型梁，箱型梁受力简图如图3所示，

受力计算：

解:①求梁的支座反力

由

Figure 2011102473082100002DEST_PATH_IMAGE001

得:RB×13-0.85×65-(13-0.85)×65=0

解得: RB=65吨

由

Figure 2011102473082100002DEST_PATH_IMAGE002

得: RA-65-65+ RB=0

解得: RA=65吨;

② 内力计算:

梁的最大剪力计算: Qmax=P=650kn

由型钢规格表查得,45a工字钢主要参数：

h=450mm, d=11.5mm

Figure 2011102473082100002DEST_PATH_IMAGE003

则:

max=

Figure 2011102473082100002DEST_PATH_IMAGE005

=

Figure 2011102473082100002DEST_PATH_IMAGE006

=48.81MPa?

=

Figure 2011102473082100002DEST_PATH_IMAGE008

③梁的弯矩计算：

取n-n左段 M=650kn×6.5m-650kn×(6.5-0.85)=552.5kn·m

Ⅲ45a箱形梁并排组合在一起抗弯截面模量系数,经计算:

W=

Figure 2011102473082100002DEST_PATH_IMAGE010

4299㎝3

查型钢表得知：45a工字钢的自重：

q=

Figure 2011102473082100002DEST_PATH_IMAGE012

自重引起梁跨中的最大弯矩：

（Mmax）q=

Figure 2011102473082100002DEST_PATH_IMAGE014

载荷和自重同时引起梁内的最大正应力：

梁的最大挠度：

y｜max=

设计手册梁挠度：

y｜max=

Figure 2011102473082100002DEST_PATH_IMAGE018

经校核，承重箱型梁3结构满足受力要求。

承重箱型梁3由于设计时按最不利因素考虑支臂自重传递的自重力比较大，安全系数取值较大，承重箱型梁3的实际挠度变形经监测在10mm以内。

二、支铰座6的安装

首先将抗剪板与支铰座基础2牛腿墩上的预埋基础板按照图纸要求进行定位焊接，然后将支铰座6吊装就位，按照图纸要求调整出里程、高程、支铰轴中心相对孔口中心相对位置以及支铰座6的倾斜度，固定铰下端与抗剪板之间用楔子板塞实，楔子板与抗剪板暂时点焊，其全部重量通过钢丝绳4和导链5传至承重箱梁3。

三、支臂7的安装

下支臂吊装就位后，支臂7上端与支铰座6的活动铰螺连，支臂7裤衩（即支臂7的斜杆）上方焊接两个吊耳板，在本实施例中，采用2个20吨的导链5通过钢丝绳4将支臂7倾斜上端的自重力传递至承重箱型梁3上。

四、门叶8的安装

先吊装底节门叶于底槛9上，调整门叶8中心与孔口中心、主横梁中心与支臂7中心重合，使面板两侧水封螺孔中心与侧轨等距，以及面板外缘对支铰中心的曲率半径符合要求后，将底节门叶与下支臂用型钢固定牢靠，使其有足够的刚性与稳定性，同时将提前预埋在侧止水座板上游侧的基础预埋板上焊接立劲板贴实顶住门叶面板，以防止其倾覆，同时起到减少门叶8向上游侧的倾斜牵引力作用，确保支铰座6受到的向上游分力降低到最小。陆续按照门叶8拼装时作出的标志，分别吊装其它门叶8。

五、闸墩1预应力锚索张拉过程监测

闸墩1预应力锚索张拉过程分别以25%δ、50%δ、75%δ、100%δ和110%δ分阶段进行，在张拉过程采用双监测方法：

第一种方法采用全站仪监测，在全长闸墩边缘的上游、中间、下游位置和支铰座6牛腿靠孔口中心边缘上钻孔，插入固定棱镜专用定位柱，将棱镜插入柱子中进行监测，在拦河坝的上游围堰和下游围堰各架设一台全站仪进行全面监测，同时上游围堰并负责监测支铰轴的高程、里程参数变化情况并做详细记录；

第二种方法采用架设百分表监测，一个支铰座6采用四个百分表进行监测，百分表监测位置分别位于固定铰后端、固定铰大筋板上两个、轴上一个。如图4所示的A、B、C、D四个位置。考虑预应力锚索在张拉时，闸墩1、闸墩牛腿和整套弧门都处于相对运动状态，因此百分表只能架设在一根由堰顶高程位置（不和闸体发生同变的部位即门孔过水底板砼）单独耸立的钢立柱上，由于从门槽底部至支铰座6位置较高，其钢立柱必须经过压杆稳定性计算和柔度计算，同时考虑风力的影响因素。立柱上可做排架，便于百分表延伸到需要监测的位置。

六、闸墩1预应力锚索张拉完毕后支铰座6微调整

经闸墩1预应力锚索张拉完毕测量，本实施例中，假设土建闸墩1微变量最大实际为2mm。以水流方向左侧闸墩1支铰座6为例，而安装的支铰座6里程、高程未变，但整体向闸墩1方向左侧扭转，扭转距离超规范为0.5mm，即支铰轴左侧（靠墙边）向下游方向偏移0.5mm，轴右侧（靠孔口中心）向上游侧偏移0.5mm。调整方法：将靠墙固定铰左侧的纵排螺栓背帽整体向上游微退螺帽半扣螺纹，固定铰后面的调整螺帽拧紧；而固定铰靠孔口中心纵排螺栓的调整螺帽向下游微退螺帽半扣螺纹，固定铰前面的背帽拧紧。按此方法顺序，直至达到图纸和规范设计要求，楔子板与抗剪板之间满焊，支铰座6调整完毕。

其余安装与常规大型弧门安装方法相同。

Claims

1.一种大型水工弧门快速安装方法，先完成闸墩和支铰座基础的混凝土施工，完成支铰座基础螺栓的安装，其特征在于：横跨闸墩架设承重箱型梁，在承重箱型梁上与支铰座基础对应的位置设置用于支铰座、支臂安装调整及承担其全部重量的钢丝绳和导链，支铰座的安装过程如下：（1）将抗剪板与支铰座基础的牛腿墩上预埋的基础板按照图纸要求进行定位焊接；（2）将支铰座吊装就位，按照图纸要求调整出里程、高程、支铰轴中心相对孔口中心相对位置以及支铰座的倾斜度；（3）支铰座得固定铰下端与抗剪板之间用楔子板塞实，楔子板与抗剪板暂时点焊，其全部重量通过钢丝绳和导链传至承重箱型梁，安装支铰座时将固定支铰座上的联接螺栓孔直径加大2mm，按图纸及技术规范将支铰座调整就位后进行支臂和门叶的安装，待闸墩预应力锚索张拉完毕，根据图纸要求对支铰座得里程及同心度进行复测，如有变化再进行微量调整。

2.根据权利要求1所述的大型水工弧门快速安装方法，其特征在于：所述支臂的安装方法为：将支臂吊装就位后，支臂上端与支铰座的活动铰螺连，支臂斜杆上方焊接两个吊耳板，采用两个导链通过钢丝绳将支臂倾斜上端的自重力传递至承重箱型梁。

3.根据权利要求1或2所述的大型水工弧门快速安装方法，其特征在于：所述门叶的安装方法为：

（3）按照门叶拼装时作出的标志，分别吊装其他门叶。

4.根据权利要求3所述的大型水工弧门快速安装方法，其特征在于：闸墩预应力锚索张拉过程分别以25%δ、50%δ、75%δ、100%δ和110%δ分阶段进行，在张拉过程采用全站仪监测和架设百分表监测的双监测法。

5.根据权利要求4所述的大型水工弧门快速安装方法，其特征在于：所述全站仪检测法为：在全长闸墩边缘的上游、中间、下游位置和支铰座牛腿靠孔口中心边缘上钻孔，插入固定棱镜专用定位柱，将棱镜插入柱子中进行监测，在拦河坝的上游围堰和下游围堰各架设一台全站仪进行全面监测，同时上游围堰并负责监测支铰轴的高程、里程参数变化情况并做详细记录。

6.根据权利要求4所述的大型水工弧门快速安装方法，其特征在于：所述架设百分表检测法为：一个支铰座采用四个百分表进行监测，百分表监测位置分别位于固定铰后端、固定铰大筋板上两个、轴上一个。

7.根据权利要求6所述的大型水工弧门快速安装方法，其特征在于：堰顶高程位置单独设立有钢立柱，立柱上设置有排架，百分表架设于钢立柱上。

8.根据权利要求3所述的大型水工弧门快速安装方法，其特征在于：待闸墩预应力锚索张拉完毕后支铰座的微调整方法为：将复测有偏移的固定铰的纵排螺栓背帽整体向偏移方向微退螺帽相应扣数的螺纹，将固定铰后面的调整螺帽拧紧；固定铰靠孔口中心纵排螺栓的调整螺帽向偏移的反方向微退螺帽相应扣数的螺纹，将固定铰前面的背帽拧紧，按此方法逐个调整，直至达到图纸和规范设计要求，将楔子板与抗剪板之间满焊。