CN109778792A - 潜孔式上游止水事故检修门加高式门楣 - Google Patents

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顾功开
翁永红
王汉辉
郭艳阳
胡剑杰
刘科
王永权
潘洪月
魏岚
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本发明涉及水利水电工程技术领域，特别是涉及一种潜孔式上游止水事故检修门加高式门楣。潜孔式上游止水事故检修门加高式门楣，安装在上游胸墙底端；所述门楣包括门楣面板、止水座板、底板、面板横梁、筋板；所述门楣面板与底板成锐角焊接；所述止水座板安装在门楣面板下部；所述面板横梁垂直布置在门楣面板上；所述筋板通过三面焊接将门楣面板、底板、面板横梁固结成一体；所述门楣的高度大于孔口高度。本发明作为上游胸墙护角承受高速水流冲击荷载，并与事故检修门顶止水配合作用，防止闭门过程中大量水体射向门顶，降低事故检修门闭门过程中的门体振动，降低门槽及中孔流道附近区域的脉动压力强度，改善中孔流道流态。

Description

潜孔式上游止水事故检修门加高式门楣
技术领域
本发明涉及水利水电工程技术领域，特别是涉及一种潜孔式上游止水事故检修门加高式门楣。
背景技术
大型水电站大坝泄洪中孔(或称深孔，见图1)通常在中孔进口设置潜孔式上游止水事故检修门，通过坝顶门机操作。在出口设置弧形工作闸门，通过液压启闭机操作。通常情况下，弧形工作闸门通过液压启闭机操作开启泄洪，泄洪完成后通过液压启闭机关闭。如果弧形工作门在开启或关闭过程中出现事故，不能正常启闭，则需要进口事故检修门在坝顶门机的操作下动水闭门以截断水流，为检修弧形工作闸门及液压启闭机创造条件。事故检修门闭门过程中，门槽补气不足的问题尤为突出，容易造成闸门振动剧烈，这在一定程度上影响了事故检修门的运行安全。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种潜孔式上游止水事故检修门加高式门楣。本发明可以降低事故检修门闭门过程中的门体振动，改善中孔流道流态，制造安装方便。
如图2所示，对于止水布置在上游侧的事故检修门，水力学试验结果表明，潜孔式上游止水事故检修门从闸门底缘进入孔口至闸门全关过程中，中孔流道中大量高压水体从事故检修门上游面板与上游胸墙之间的缝隙(宽约100mm)处越过门顶后扩散和飞溅，遮断位于事故检修门下游面板与门槽之间的补气通道，造成事故检修门下游补气不足。由于中孔流道在闭门过程中补气不足，事故检修门下游流道顶部区域会形成极不稳定的负压空腔区B区域，负压空腔区附近脉动压力强度大；且由于射流水体流速极高，在事故检修门上游面板附近会出现瞬时负压区A区域，该区域伴有横轴旋涡出现。闭门过程中水体的射流及冲击形成的负压情况，严重影响了门体、门槽的运行安全以及事故检修门的动水闭门。
如图3所示，为解决事故检修门闭门过程中门槽补气不足的问题，现工程实际中是在事故检修门门槽下游2m左右顶部位置布置一根直径2～3m的通气管，使泄洪孔口流道顶部B区域有通畅的通气渠道，从而改善泄洪孔口的流态以及门槽区域附近的压力特性。但是，事故检修门与上游胸墙之间仍存在一定的间隙，导致闭门过程中水体仍可以越过门顶流向下游且水流流速较高，如此事故检修门上游面板部分区域A区域仍会出现瞬时极值负压，且此时下游面板以及底缘被水幕封住，无法通气，极值负压维持时间较长，影响事故检修门顺利关闭。
潜孔式上游止水事故检修门加高式门楣，其特征在于：门楣安装在上游胸墙底端；所述门楣包括门楣面板、止水座板、底板、面板横梁、筋板；所述门楣面板与底板成锐角焊接；所述止水座板安装在门楣面板下部；所述面板横梁垂直布置在门楣面板上；所述筋板通过三面焊接将门楣面板、底板、面板横梁固结成一体；所述门楣的高度大于孔口高度H。
进一步的，所述门楣面板与事故检修门顶止水之间间隙维持在1cm左右。
本发明所提供的加高式门楣，作为上游胸墙护角承受高速水流冲击荷载，并与事故检修门顶止水配合作用，防止闭门过程中大量水体射向门顶，本发明所述的门楣结构简单、整体性好。
本发明的门楣面板主要用于安装闸门顶止水座板，并作为事故检修门入槽以及事故检修门顶止水落位的导向结构；加高式门楣面板与事故检修门顶止水配合作用，减小闸门闭门过程中上游面板与上游胸墙之间的间隙；底板承受门楣结构所受的高速水流冲击荷载；止水座板作为事故检修门顶止水橡皮支承座，闸门关闭后与顶止水橡皮紧密贴合实现水密；筋板与面板横梁、门楣面板焊接，将门楣结构固结为一体，用于增强门楣整体结构强度、刚度。
增设本发明所述的加高式门楣与增设通气管相比，具有以下突出优点：
1、增设所述的加高式门楣可以降低事故检修门闭门过程中的门体振动，降低门槽及流道附近区域的脉动压力强度，改善中孔流道流态，效果优于增设通气管；
2、所述的加高式门楣安装区域仅为上游胸墙底端局部位置，相比于通气管直通坝顶的安装范围，其制造、安装工艺简单；
3、所述的加高式门楣使用材料少，经济成本相比于通气管极低。
附图说明
图1为大型水电站泄洪中孔断面示意图，水平箭头方向为流向。
图2为未设通气管的潜孔式上游止水事故检修门闭门过程示意图，水平箭头方向为流向，垂直箭头方向为补气方向。
图3为增设通气管条件下事故检修门闭门过程示意图，水平箭头方向为流向，垂直箭头方向为补气方向。
图4为增设本发明条件下事故检修门闭门过程示意图，水平箭头方向为流向，垂直箭头方向为补气方向。
图5为本发明的结构示意剖面图。
图6为本发明的结构正视示意图。
图中：1-事故检修门，2-坝顶门机，3-弧形工作闸门，4-液压启闭机，5-门槽，6-上游胸墙，7-补气通道，8-中孔流道，9-通气管，10-加高式门楣，1.1-事故检修门顶止水，10.1-门楣面板，10.2-止水座板，10.3-底板，10.4-面板横梁，10.5-筋板，H为孔口高度。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已，同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
参照图5与图6所示，一种潜孔式上游止水事故检修门加高式门楣，包括门楣面板10.1、止水座板10.2、底板10.3、面板横梁10.4和筋板10.5；所述门楣面板10.1与底板10.3作为门楣10的主要结构，两者以一定的角度顶接焊接在一起；所述门楣面板10.1兼作潜孔式上游止水事故检修门1入门槽5以及事故检修门顶止水1.1落位的导向结构；所述止水座板10.2安装在门楣面板10.1表面，止水座板10.2安装位置根据事故检修门顶止水1.1位置确定；所述面板横梁10.4垂直布置在门楣面板10.1背面，面板横梁10.4与门楣面板10.1顶接焊接，面板横梁10.4主要用于增强门楣面板10.1的结构强度、刚度，布置间距及结构尺寸根据门楣面板10.1承受的扬压力确定；所述筋板10.5通过三面焊接将门楣面板10.1、面板横梁10.4固结成一体。所述加高式门楣10为焊接结构件，其他连接方法并不构成对本发明的限定。
参照图4所示，所述的潜孔式上游止水事故检修门加高式门楣10根据事故检修门顶止水1.1的布置要求安装在上游胸墙6底端；所述门楣面板10.1朝向门槽5一侧，门楣面板10.1上部与上游胸墙6一期混凝土相连接，下部表面安装止水座板10.2，门楣面板10.1表面方向与事故检修门1启闭运行方向一致；所述底板10.3底面与流道8进口顶面相齐。所述门楣10的高度大于泄洪中孔孔口高度H。
参照图4所示，所述的潜孔式上游止水事故检修门1底缘开始进入中孔流道8中直至事故检修门1关闭完成整个过程中，本发明的加高式门楣10的面板10.1始终与事故检修门顶止水1.1之间的间隙一直控制在1cm左右，加高式门楣10保证了事故检修门1刚进入泄洪中孔流道8的孔口时，事故检修门顶止水1.1已到达所述门楣面板10.1顶部位置，且基本与门楣面板10.1贴合，有效封堵大量水体从事故检修门1上游面板与上游胸墙6之间射出，确保闸门下游面板与门槽5之间的补气通道7畅通，基本消除事故检修门上游面板部分区域出现极值负压造成的闸门振动现象，有效改善中孔流道8流态，降低门槽及中孔流道的脉动压力强度。
本发明能产生显著的经济效果。以潜孔式上游止水事故检修门挡水水头80m(正常蓄水位与底坎高程之差)，通气管直径2m，10个泄洪中孔孔口(现有工程中，乌东德水电站布置6孔泄洪中孔，三峡水利枢纽布置22孔泄洪中孔。故按多数工程折中取值，取10孔、孔口尺寸6m×8m进行计算)计算为例：
1)采用本发明所述的加高式门楣，单孔工程量约为20t，每吨制造安装费用约为1.0万元，10孔合计费用为10×20×1.0＝200万；
2)采用通气管，通气管长度取100m，单孔工程量约为60t，单孔制造安装费用约为1.5万元，10孔合计费用为10×60×1.5＝900万。采用通气管结构直接经济成本约为采用加高式门楣结构的4.5倍，并且通气管结构的安装工期长、安装难度大，间接经济成本也高于安装加高式门楣结构。
本发明未具体说明的部分，均为现有技术或本专业普通技术人员应知的部分。以上所述仅为本发明的较佳实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.潜孔式上游止水事故检修门加高式门楣，其特征在于：门楣(10)安装在上游胸墙(6)底端；所述门楣(10)包括门楣面板(10.1)、止水座板(10.2)、底板(10.3)、面板横梁(10.4)、筋板(10.5)；所述门楣面板(10.1)与底板(10.3)成锐角焊接；所述止水座板(10.2)安装在门楣面板(10.1)下部；所述面板横梁(10.4)垂直布置在门楣面板(10.1)上；所述筋板(10.5)通过三面焊接将门楣面板(10.1)、底板(10.3)、面板横梁(10.4)固结成一体；
所述门楣(10)的高度大于孔口高度H。
2.根据权利要求1所述的潜孔式上游止水事故检修门加高式门楣，其特征在于：所述门楣面板(10.1)与事故检修门顶止水(1.1)之间间隙维持在1cm左右。
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