CN114855715A - 超大规模潜孔弧形闸门的布置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超大规模潜孔弧形闸门的布置方法，潜孔弧形闸门采用双吊点直支臂球面滑动圆柱铰结构，移动式检修吊采取长、短腿门式结构，短腿作用在坝面交通桥下游的混凝土大梁上，长腿作用在潜孔弧形闸门的支铰混凝土结构上方；潜孔弧形闸门的顶部主止水组件设置在胸墙预埋件上；潜孔弧形闸门的侧止水组件设置在门叶边梁腹板上；潜孔弧形闸门的底止水组件设置在门叶底梁腹板上。本发明优点在于门叶（闸门面板）无螺孔薄弱环节，优化了水工布置及潜孔弧形闸门结构支铰预埋件型式，满足了多孔超大规模潜孔弧形闸门永久检修维护和临时吊装设施，节省了工程投资，提高了泄水建筑物的安全性及设备使用年限。

Description

超大规模潜孔弧形闸门的布置方法

技术领域

本发明涉及水利水电工程泄水建筑物，尤其是涉及一种超大规模潜孔弧形闸门的布置方法。

背景技术

超大型潜孔弧形闸门，闸孔尺寸（宽×高×水头）超过5000m³,闸孔宽度达15m以上。由于水压力荷载大，导致闸门结构变形及自重、支铰荷载增大；同时启闭机容量、支座荷载及液压机自重均亦大。因此，采用常规布置对闸门及水工建筑物闸墩结构的影响很大，主要体现在以下几个方面：

常规潜孔弧形闸门孔口尺寸比较小，闸门整体刚度大，整体及局部变形小，安装精度容易保证，不影响闸门的止水效果。但对于超大规模潜孔弧形闸门，尤其闸孔宽度达到15米，其整体及四周局部变形控制是主要因素，并且其止水布置型式受其变形影响很大。

常规潜孔弧形闸门止水结构是：顶部主止水采用压盖止水，即主止水布置在闸门上，胸墙上布置止水座板。但对于超大规模的潜孔弧形闸门，压盖式止水导致闸门闭门时压盖止水处浮脱力大，进而导致启闭机闭门力大，甚至导致闸门上浮。顶部辅助防射水止水，是采用转轮与闸门面板接触起导向限位作用，这就导致闸门启闭过程中导向轮对闸门面板防腐涂层产生破坏。侧止水布置常规采用闸门面板上设沉孔，螺栓连接，因而导致螺孔处刺水，久之蚀穿。底止水常规贴近闸门面板下游，闸门面板上游侧设沉孔用过螺栓连接；但对于超大规模潜孔弧门闸门底部变形相对较大、底坎处流道底面斜向下方（非水平）、底坎安装制作安装精度等问题，导致闸门底部漏水，加之面板螺孔处刺水及蚀穿等。

常规潜孔弧形闸门支铰二期预埋件采用支铰大梁形式，该支铰大梁仅为保证安装精度及传递承压荷载作用，支铰荷载需要大梁后的一期混凝土承担；但对于超大规模的潜孔弧形闸门设置支铰大梁形式，涉及支铰大梁工程量大，支铰大梁占用支铰一期混凝土结构尺寸而导致混凝土结构大，因此整体不经济。

超大规模潜孔弧形闸门设备自重大、安装吊装、检修维护困难，尤其多孔潜孔弧形闸门，无法采用临时起吊设备施工。

发明内容

本发明目的在于提供一种超大规模潜孔弧形闸门的布置方法，实现闸门运行安全度高，安装、运输、检修维护方便，制造成本低，使用寿命长。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述超大规模潜孔弧形闸门的布置方法，包括：

潜孔弧形闸门采用双吊点直支臂球面滑动圆柱铰结构，移动式检修吊采取长、短腿门式结构，短腿作用在坝面交通桥下游的混凝土大梁上，长腿作用在潜孔弧形闸门的支铰混凝土结构上方；潜孔弧形闸门的支铰部位设置一期预埋锚板与锚栓焊接形式，二期预埋件采用板式焊接钢结构，所述板式焊接钢结构斜下方设置抗剪结构，二期结构采用环氧砂浆垫层，所述环氧砂浆垫层下部设置等高一期混凝土结构承担其切向荷载；所述二期预埋件与一期预埋件采用工地焊接，即所述支铰安装精度合格后再焊接，保证其安装精度；二期预埋件与支铰间采用高强螺栓连接；

潜孔弧形闸门的顶部主止水组件设置在胸墙预埋件上，所述顶部主止水组件包括P型橡皮止水带、焊接在所述胸墙预埋件上的第一承载挡板、L形防翻转压板；所述P型橡皮止水带的尾部位于所述第一承载挡板一侧，第一承载挡板承担该处水压力荷载；所述L形防翻转压板贴覆在P型橡皮止水带外表面，防止P型橡皮止水带的头部受水压力作用而翻转；L形防翻转压板和P型橡皮止水带通过螺栓与胸墙预埋件连接固定；潜孔弧形闸门的门叶上游侧设置顶止水座板，依靠水压力作用使P型橡皮止水带的头部压紧所述顶止水座板；

潜孔弧形闸门的侧止水组件设置在门叶边梁腹板上，包括背部贴在所述门叶边梁腹板上并通过螺栓连接固定的方头P型橡皮止水带，所述方头P型橡皮止水带头部与侧墙导轨预留压缩量，安装时调整所述侧墙导轨的安装精度，保证方头P型橡皮止水带头部的所述预留压缩量；门叶边梁腹板上位于方头P型橡皮止水带尾部焊接第二承载挡板，所述第二承载挡板与封水压板等高，承担封水宽度范围内的水压力荷载； 方头P型橡皮止水带和封水压板通过螺栓与门叶边梁腹板连接固定；该布置形式避免了常规在闸门面板上开设连接沉头螺孔，保证了闸门面板强度及避免了螺孔处蚀穿破坏；

潜孔弧形闸门的底止水组件设置在门叶底梁腹板上，所述底止水组件作用在宽顶堰后下斜段，所述底止水组件包括橡皮止水条、底封水压板、底止水连接板；所述橡皮止水条和所述底封水压板通过螺栓与所述底止水连接板固定连接，底止水连接板与门叶底梁腹板和门叶面板底缘焊接；为保证底止水的密封效果，橡皮止水条垂直堰面布置。

可选择地，所述胸墙预埋件上还设置有防射水止水组件，包括L形弹性橡胶板、辅助P型橡皮止水带、通过转轴转动连接在胸墙预埋件上的拐臂；所述拐臂的内侧立面贴覆在所述L形弹性橡胶板外立面上，L形弹性橡胶板横面通过螺栓与胸墙预埋件固定连接，所述辅助P型橡皮止水带贴覆在拐臂的外侧立面上，并通过压板和螺栓与拐臂和L形弹性橡胶板固定连接。

进一步地，所述拐臂上设置有限位块，所述限位块用于控制所述辅助P型橡皮止水带头部与所述门叶上游侧之间的压缩量。

辅助P型橡皮止水带初始状态依靠L形弹性橡胶板弹性的作用使其靠近弧形闸门面板，挡水工作状态依靠水压力作用沿着转轴转动使辅助P型橡皮止水带贴紧闸门面板，依靠限位块控制其压缩量，避免过度压缩导致启闭时磨损辅助P型橡皮止水带。

本发明优点在于门叶（闸门面板）无螺孔薄弱环节，优化了水工布置及潜孔弧形闸门结构支铰预埋件型式，满足了多孔超大规模潜孔弧形闸门永久检修维护和临时吊装设施，节省了工程投资，提高了泄水建筑物的安全性及设备使用年限。

附图说明

图1是本发明的整体布置结构示意图。

图2是图1的A-O-A向剖视结构示意图。

图3是本发明所述支铰及支铰预埋件的结构示意图。

图4是图3的B-B向剖视结构示意图。

图5是图1的D部放大结构示意图。

图6是图1的F部放大结构示意图。

图7是图2的E部放大结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明所述超大规模潜孔弧形闸门的布置方法，包括：

如图1、2所示，潜孔弧形闸门采用双吊点直支臂球面滑动圆柱铰结构，上、下直支臂1的开叉角度尽量大，即顶部和底部纵向悬臂高度尽量小，同时纵梁间距调小、纵梁高度调大，保证顶、底部变形小于2mm；采用直支臂形式，便于布置左右支臂之间的连接系，并且直支臂采用实腹式箱梁结构、连接系采用实腹式工字梁结构，控制闸门的整体变形小于2mm；直支臂距流道中心线的距离、液压启闭机距闸墩侧墙的距离均综合考虑，控制主框架的主梁跨中与支座处内力接近，达到控制变形的同时充分发挥材料性能。

弧形闸门空载调试时，支铰预埋件需承担其自重荷载，自重荷载的分力分为切向荷载和法向荷载，法向荷载由螺栓承拉承担，切向荷载需要二期预埋件板式焊接钢结构斜下方设置的抗剪结构承担，以及与环氧砂浆垫层下部设置等高一期混凝土结构承担其切向荷载。

如图1所示，移动式检修吊2采取长、短腿门式结构，短腿2.1作用在坝面交通桥下游的混凝土大梁3上，长腿2.2作用在潜孔弧形闸门的支铰混凝土结构4上方。

采取长、短腿门式结构的原理是：由于潜孔式弧形闸门设计挡水水头较高，上游胸墙起挡水作用，闸后明流；因此闸后下游导墙只需满足支铰、起吊设备液压机布置及闸墩承载和导墙作用即可。

多孔泄水建筑物的潜孔弧形闸门在安装、检修维护时的吊装，均无法采用临时起吊设备，也就是说，临时起吊设备需要的容量大、悬臂长、自重大，需要交通桥等不经济。因此，本发明创新地设置长、短腿移动式检修吊，短腿作用在坝面交通桥下游的混凝土大梁上，长腿作用在支铰混凝土支撑结构的上方，为弧形闸门及其启闭设备的安装、检修、吊运及维护管理提供了便利条件；检修吊采用长、短腿门式布置形式不仅节省了工程投资，而且提供了吊装及检修空间。

如图3、4所示，潜孔弧形闸门的支铰5部位设置一期预埋锚板6与锚栓7焊接形式，二期预埋件采用板式焊接钢结构8，板式焊接钢结构8斜下方设置抗剪结构，二期结构采用环氧砂浆垫层9，厚度≤250mm，环氧砂浆垫层9下部设置等高一期混凝土结构10承担其切向荷载；二期预埋件与一期预埋件采用工地焊接，即支铰5安装精度合格后再焊接，保证其安装精度；二期预埋件与支铰5间采用高强螺栓连接。

常规潜孔弧形闸门支铰二期预埋件多采用支铰大梁形式，而且设置的支铰大梁仅为保证安装精度及传递支铰荷载至支铰处一期混凝土结构，因此超大的支铰荷载需要大体积一期混凝土断面。因此，对于超大规模的潜孔弧形闸门，若采取设置支铰大梁形式将导致支铰大梁投资增高，且支铰处需要为设置支铰大梁预留二期混凝土空间，进一步导致一期混凝土结构投资随之增高。

如图5所示，由于闸孔宽度大，为避免顶部止水产生较大浮脱力，潜孔弧形闸门的顶部主止水组件设置在胸墙11内预埋件12上，顶部主止水组件包括P型橡皮止水带13、焊接在胸墙预埋件12上的第一承载挡板14、L形防翻转压板15；P型橡皮止水带13的尾部位于第一承载挡板14一侧，第一承载挡板14承担该处水压力荷载；L形防翻转压板15贴覆在P型橡皮止水带13外表面，防止P型橡皮止水带13的头部受水压力作用而翻转；L形防翻转压板15和P型橡皮止水带13通过螺栓与胸墙预埋件12连接固定；潜孔弧形闸门的门叶16上游侧设置顶止水座板17，依靠水压力作用使P型橡皮止水带13的头部压紧顶止水座板17。

由于超大规模的弧形闸门孔口宽度比较大，胸墙二期预埋件及门叶主止水座加工制作及安装精度难以保证，因此采用工地焊接形式，现场根据胸墙二期预埋件的安装情况及弧形闸门的安装情况，上、下调整胸墙止水结构的高度，保证P型橡皮止水带13头部压缩量控制在5mm以内。

有益地或示例性地，作为一实施例，如图5所示，胸墙预埋件12上还设置有防射水止水组件，包括L形弹性橡胶板18、辅助P型橡皮止水带19、通过转轴20转动连接在胸墙预埋件上的拐臂21；拐臂21的内侧立面贴覆在L形弹性橡胶板18外立面上，L形弹性橡胶板18横面通过螺栓与胸墙预埋件12固定连接，辅助P型橡皮止水带19贴覆在拐臂21的外侧立面上，并通过压板和螺栓与拐臂21和L形弹性橡胶板18固定连接。

有益地或示例性地，作为一实施例，如图5所示，所述拐臂21上设置有限位块22，限位块22用于控制辅助P型橡皮止水带19头部与门叶16上游侧之间的压缩量。

辅助P型橡皮止水带19初始状态依靠L形弹性橡胶板18弹性的作用使其靠近弧形闸门面板，挡水工作状态依靠水压力作用沿着转轴20转动使辅助P型橡皮止水带19贴紧闸门面板，依靠限位块22控制其压缩量在5mm以内，避免过度压缩导致启闭时磨损辅助P型橡皮止水带19。

如图6所示，潜孔弧形闸门的底止水组件设置在门叶面板底缘16.1和门叶底梁腹板23上，底止水组件作用在宽顶堰24后下斜段，底止水组件包括橡皮止水条25、底封水压板26、底止水连接板27；橡皮止水条25和底封水压板26通过螺栓与底止水连接板27固定连接，底止水连接板27与门叶底缘面板16.1和底梁腹板23焊接。

为保证底止水的密封效果，橡皮止水条25垂直堰面布置，预留压缩量Δ=5-10mm。该布置形式既保证了底止水预压缩量、减少闸门底部变形影响，又保证了底止水密封效果。同时，避免了常规潜孔弧形闸门底止水布置在闸门面板背水面侧，通过底部面板开设沉孔连接紧固件形式破坏闸门面板底缘结构，解决了螺孔处容易产生气蚀破坏的问题。

如图7所示，潜孔弧形闸门的侧止水组件设置在门叶边梁腹板28上，包括背部贴在门叶边梁腹板28上并通过螺栓连接固定的方头P型橡皮止水带29，方头P型橡皮止水带29头部与侧墙导轨30预留压缩量Δ=3mm，安装时调整侧墙导轨30的安装精度，保证方头P型橡皮止水带29头部的预留压缩量。

门叶边梁腹板28上位于方头P型橡皮止水带29尾部焊接第二承载挡板31，第二承载挡板31与封水压板32等高，承担封水宽度范围内的水压力荷载； 方头P型橡皮止水带29和封水压板32通过螺栓与门叶边梁腹板28连接固定。

该布置形式避免了常规在闸门面板上开设连接沉孔，保证了闸门面板强度及避免沉孔处蚀穿破坏。

Claims (3)

1.一种超大规模潜孔弧形闸门的布置方法，其特征是：

所述潜孔弧形闸门采用双吊点直支臂球面滑动圆柱铰结构，移动式检修吊采取长、短腿门式结构，所述短腿作用在坝面交通桥下游的混凝土大梁上，所述长腿作用在潜孔弧形闸门的支铰混凝土结构上方；潜孔弧形闸门的支铰部位设置一期预埋锚板与锚栓焊接形式，二期预埋件采用板式焊接钢结构，所述板式焊接钢结构斜下方设置抗剪结构，二期结构采用环氧砂浆垫层，所述环氧砂浆垫层下部设置等高一期混凝土结构承担其切向荷载；所述二期预埋件与一期预埋件采用工地焊接，即所述支铰安装精度合格后再焊接，二期预埋件与支铰间采用高强螺栓连接；

潜孔弧形闸门的顶部主止水组件设置在胸墙预埋件上，所述顶部主止水组件包括P型橡皮止水带、焊接在所述胸墙预埋件上的第一承载挡板、L形防翻转压板；所述P型橡皮止水带的尾部位于所述第一承载挡板一侧，第一承载挡板承担该处水压力荷载；所述L形防翻转压板贴覆在P型橡皮止水带外表面，防止P型橡皮止水带的头部受水压力作用而翻转；L形防翻转压板和P型橡皮止水带通过螺栓与胸墙预埋件连接固定；潜孔弧形闸门的门叶上游侧设置顶止水座板，依靠水压力作用使P型橡皮止水带的头部压紧所述顶止水座板；

潜孔弧形闸门的侧止水组件设置在门叶边梁腹板上，包括背部贴在所述门叶边梁腹板上并通过螺栓连接固定的方头P型橡皮止水带，所述方头P型橡皮止水带头部与侧墙导轨之间预留压缩量，安装时调整所述侧墙导轨的安装精度，保证方头P型橡皮止水带头部的所述预留压缩量；门叶边梁腹板上位于方头P型橡皮止水带尾部焊接第二承载挡板，所述第二承载挡板与封水压板等高，承担封水宽度范围内的水压力荷载； 方头P型橡皮止水带和封水压板通过螺栓与门叶边梁腹板连接固定；

潜孔弧形闸门的底止水组件设置在门叶底梁腹板上，所述底止水组件作用在宽顶堰面后下斜段；底止水组件包括橡皮止水条、底封水压板、底止水连接板；所述橡皮止水条和所述底封水压板通过螺栓与所述底止水连接板固定连接，底止水连接板与门叶底梁腹板和门叶面板底缘焊接。

2.根据权利要求1所述超大规模潜孔弧形闸门的布置方法构，其特征是：所述胸墙预埋件上还设置有防射水止水组件，包括L形弹性橡胶板、辅助P型橡皮止水带、通过转轴转动连接在胸墙预埋件上的拐臂；所述拐臂的内侧立面贴覆在所述L形弹性橡胶板外立面上，L形弹性橡胶板横面通过螺栓与胸墙预埋件固定连接，所述辅助P型橡皮止水带贴覆在拐臂的外侧立面上，并通过压板和螺栓与拐臂和L形弹性橡胶板固定连接。

3.根据权利要求2所述超大规模潜孔弧形闸门的布置方法构，其特征是：所述拐臂上设置有限位块，所述限位块用于控制所述辅助P型橡皮止水带头部与所述门叶上游侧之间的压缩量。

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