CN1807765A - 叶形单轴旋浮闸门 - Google Patents

Abstract

本发明的一种叶形单轴旋浮闸门，涉及江河口的一种大跨度闸门；特别涉及闸门上建筑高度有限制的单向挡潮的大型闸门，现有船式浮箱门闸、单球绞浮体三角门闸、一字门闸，尚未见大型叶形闸门，本发明的基本构想是在广阔的江河口，由两扇闸门的门体构成一个中孔和两个边孔，中孔为主通航孔，两边孔为副通航孔；门体套接在门轴上；和门轴的轴墩、底板、桩基及门体充排水、沉浮、旋转和驱动机电设备部分组合成一扇叶形单轴旋浮闸门。

Description

叶形单轴旋浮闸门

技术领域：

本发明的一种叶形单轴旋浮闸门，涉及江河口的一种大跨度闸门；特别涉及闸上建筑高度有限制的单向挡潮的大型闸门。

背景技术：

现有船式浮箱门闸、单球绞浮体三角门闸、一字门闸、等，尚未见大型、叶形、单轴、旋浮闸门。

发明内容：

本发明的目的是提出一种叶形单轴旋浮闸门的整体设计方案，其构想的实施方案是：

在广阔的江河口，由两扇闸门构成一中孔和两个边孔，中孔为主通航孔，两边孔为副通航孔；

一种叶式单轴旋浮闸门的整体设计是由门体、门轴、轴墩、底板、墩桩及对门体充排水，实现沉浮和旋转的机电设备六大部分组合而成。

闸门门体为挡潮闸主要挡水结构，本门体采用横卧、叶形、空腹箱型的钢架结构，闸门门体的上平面结构呈纺锤形，门体中部套在立轴上，空箱内布置纵、横钢桁架支撑；门体从竖向看近似为矩形，单扇闸门高度为20m以上，全长可达200m以上，门体上平面的宽度达8～22m，门体中间竖向设计有铸钢轴套，套接在门轴上，门体两端头最小宽度为8.1m。闸门门体连接在门轴上，并通过门轴将所承受的荷载通过中墩、墩桩和桩基传递到闸址地基上。

本闸门结构主要由金属结构和水工结构两部分组成，金属结构主要为空箱门体及门体与门轴的连接套部分，水工结构主要由钢壳(或钢筋砼)浮运沉井式的闸墩、固定于闸墩上的门轴、预制浮运空箱式砼底板、钢管桩桩基础或PHC管桩桩基础、上、下游联接翼墙、上、下游防冲护坦等部分组成。

门体中部套接在门轴上，呈以门轴支撑的“双悬臂梁”形状，闸门体开门时，类似浮船一样，呈沿水流方向停靠状；门体的两端搁置于承墩台上，呈简单支撑状态；关门时，门体绕门轴旋转，“双悬臂梁”架结构的门体沿门轴下滑，通过底板搁置于边墩、轴墩和支墩上。为使闸门保持良好的受力条件，闸门门体内、外通过闸阀调节水位。

门体内设纵向的主、次、横梁桁架，自上而下共分为5层，沿长度方向每10m左、右分为一个带有充、排水孔、进人孔的隔间，单扇门叶共分为100个隔间。其中6～10个隔间单独封闭，用于布置充、排水设备、水力机械、沉浮和旋转动力机械及喷冲系统等附属设备。

门体面焊接钢板，门体以门轴作为支撑旋转轴，门体近似为对称的双悬臂梁形状，根据悬臂梁内力分布特点，门体设置为两头窄，中间宽的纺锤形结构，门体主要起挡水作用。

闸门的关键技术是门体与门轴结构的钢铁连接部分和闸门体支撑体系的设计。门体与门轴的连接部位采用整体铸件连接，铸件作为门轴的内外模板，采用低合金高强度铸钢材料，铸件在专业工厂内整体浇铸而成，然后船运至现场定位。同时，在岸上分段制作门体门叶，浮运至现场在局部围堰内进行门体各部分连接和铸件内钢筋砼的浇筑。

附图说明：

附图1是叶式单轴旋浮闸门的整体设计俯视构想示意简图。

附图2是叶式单轴旋浮闸门的整体安装、基础构想示意简图。

附图3是叶式单轴旋浮闸门的门体启、闭状态构想示意简图。

图中：门体1、门轴2、进人孔3、桁架4、门体面5、支撑架6、机电设备间7、进排水孔8、底板9、轴墩10、边墩11、支墩12、承墩13、桩基础14、翼墙15。

具体实施方式：

闸门门体套装连接在一根圆柱型的门轴上；门体重量压在门轴上，并以门轴为中心旋、浮。门轴通过轴墩、墩桩将重力传至地基土中。

在闸址处，闸门的中心贯通孔套装在门轴上，门轴底端为固定在沉井墩台上支座，门轴高22m，空心立柱外径取15m、内径取12m；相应的壁厚分别取1m、2m，采用C60高强度混凝土浇铸而成，门轴的最大轴力、弯矩、应力均位于立轴与闸墩的连接截面处；最大水平位移位于门轴顶部。预应力钢筋采用1×7标准型钢绞线，布置ΦJ15.2型钢绞线660根，外包20mm厚的钢板。

闸墩结构采用钢壳沉井式两扇门形成了一个主孔、两个边孔和五个闸墩台，墩下设桩基础，闸墩由轴墩、两个边墩、两个支撑墩组合而成。轴墩主要承受门轴和底板传递过来的载荷，轴墩外型尺寸为60m×40m×28m，闸墩的上部为固定于中闸墩上的门轴，下部为闸墩基础，门体结构重量和门轴自身的重量通过门轴、轴墩、桩基础、一直压到土质较好的第三砂层地基土上。在轴墩基础范围内布桩187根直径1200mm、长30m，壁厚150mm的管桩；其结构采用隔墙和隔板分成上、下40个仓，闸墩边壁厚度最大1m～3m，隔墙和隔板的厚度均为1m，钢筋混凝土厚2.5米；为安装搁置底板，轴墩两侧的平面尺寸呈对称结构。

边墩主要承受墙后土压力和底板传递过来的载荷，支撑墩主要承受门体传递过来的载荷。边墩的外型尺寸为40m×12m×8m，其结构采用隔墙和隔板分成上、下20个仓，闸墩的尺寸需要调整使其位于迎土侧，在边墩基础范围内布桩70根直径1200mm、长30米壁厚150mm的墩桩；墩桩可以是钢管桩，也可以是PHC管桩。机电设备间(7)位于门体两端距门轴中心70～80m处。

底板是闸门下防冲挡的基础，也是连接两个闸边墩的通道，是沉放和搁置门体的基础，是左、右岸的交通连接；底板主要承受门体载荷及闸门闭合时的冲刷载荷。底板采用空箱钢壳混凝土结构。其断面呈矩形中空，每节底板长百米左右，考虑到检修车辆和人员的通行，中空的底板管段分仓不设横隔墙，只布置纵向隔墙，主隔墙厚2m，次隔墙厚1m。底板厚2.5m，面板厚1.0m，侧壁厚2.0m。管段两侧设封头止水板，待与闸墩拼接后再割除封头板，连通通道。边墩通过陆上暗埋端连接至地面形成实际意义上的车行通道。

底板下的地基处理：上、下游翼墙结构主要起衔接闸门主体与上下游防汛墙结构的作用，根据两岸河底设计高程不同，翼墙挡土高度亦不同，位于浦西深泓处，A型挡墙高26.0m，墙顶宽7.5m，底板厚2.0m，外侧壁墙厚1.5m，内隔墙厚0.8m，初步拟定墙底设置4排φ1200mm、长40m的PHC管桩基础。浦东侧B型挡墙高20.0m，结构同A型，墙顶宽5.0m，初步确定墙底设置3排φ1200mm，长25m的PHC管桩基础。在0.55m低水位时，挡土墙标准段长度为15m。由于河床深泓偏左，故而两扇闸门不完全相同，同一扇闸门的对立轴也不完全相同

本发明在有灾害性的高潮位到来时，将两扇闸门浮起旋转90度合拢后充水沉放形成480m宽的挡潮体系。正常情况下，挡潮闸的两扇闸门竖卧于江中，方向与水流平行，类似普通水闸的两个闸墩，闸门隔间内充水压重，根据高低确定充水量，为使闸门保持良好的受力条件，闸门内外通过闸阀连通，保持门体内外水位一致。

当要求关闭挡潮闸时，将闸门空箱隔间内的水经排水泵排入河道，闸门渐渐浮于水中。通过闸门内的电气喷水推进器装置将两扇门分别沿门轴旋转90度，使闸门横断整个江面的宽度，最后向闸门空箱内充水使闸门下沉至底板位置，实现挡水作用。高潮位过后，闸门空箱内水被抽空，闸门上浮反向旋转90度并充水沉降至原位。闸门旋转时间为15分钟，单扇闸门的阻力矩为318086kN，假设推进器装置在门体两端距门轴中心75m处，每端推力为2121kN，所需推进器功率为280kW，选两端各6台，功率均为50kW的电气喷水推进器。

水闸的起闭时机及过程是一个复杂的过程，为精确控制挡潮闸的运行，需建立中央监控系统和计算机决策辅助控制系统，统一自动监管、分析、遥控、以保证闸门灵活而又安全地运行。

Claims (3)

1.一种叶形单轴旋浮闸门，其特征是由门体(1)、门轴(2)、轴墩(10)、边墩(11)、支墩(12)、底板(9)、墩桩(14)及机械电器设备间(7)组合而成；空心柱形的门轴(2)套接在呈叶形的门体(1)的贯通孔内，门轴(2)固定于闸轴墩上，中空的格构底板(9)搁置在闸轴墩(10)、边墩(11)和支墩(12)上，闸墩下设计有桩基础(14)。

2.如权利要求1的一种叶形单轴旋浮闸门，其特征是闸门门体(1)外型的顶面近似呈纺棰形；立面呈近似矩形的空箱体结构，门体中部贯通门体底部有铸钢结构的贯通孔，门轴(2)套接在闸门门体(1)上的贯通孔中。

3.如权利要求1的一种叶形单轴旋浮闸门，其特征是所述的闸轴(2)呈圆柱套筒形，其上外部套接门体(1)，其下部与闸墩采用C60高强度混凝土浇注为一个整体，门轴(2)的内、外周浇铸钢套，混凝土部分采用预应力结构；门轴(2)中空部分是闸门与底板中交通通道的进出口。