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1、倾斜泄水底孔检修闸门的设计论文集:2005年第1期 作者：雷亚梅发布时间:2005/3/1 0:0倾斜泄水底孔检修闸门的设计西北水电设计研究院金属结构室雷亚梅-概况Taleghan Dam & HPP Project业主为德黑兰地区水组织，是遵循ICB （INTERNATI ONAL COMPETITIVE BIDDING ）程序、使用 FIDIC 合同条款（1999 版）的 EPC/Turnke y Projecto工程建设的主要任务是控制和调节Taleghan河流地表水、灌溉及市政生活供水、 水力发电等。塔里干工程场址位于ALBORZ山脉南部，东经51o10至50o37,北纬36o5至36
2、吃5之 间的塔里干山谷，距伊朗首都德黑兰约135公里，可通过100km长的塔里干-加兹温高速公 路抵达坝址。CWHEC作为工程的总承包商承建的Taleghan Dam & HPP Project组成部份主 要包括：粘土心墙土石拦河坝、泄水底孔（导流洞改建）、自由溢洪道、输水隧洞及地下式 厂房。电站装机容量2X8.9MW，多年平均发电量60GWh。二泄水底孔闸门形式塔里干水电站泄水底孔为一孔，主要功能是在必要的情况下，迅速降低库水位，调节下 泄流量，并满足下游的要求。根据底孔的功能、运行和检修要求，进水口设一扇平面检修闸 门，地下闸室设一扇高压平面滑动工作闸门和一扇平面事故检修闸门。进口布置为岸
3、坡式喇 叭形进水口，与水平线之间的夹角为40。，为减少开挖量及浇注量，在高程1759.00处，倾 角由40变为30。如图1，为底孔进口闸门门槽布置图。三底孔进口检修闸门的基本参数及其结构设计图1底孔进口闸门门槽布置图底孔检修闸门孔口尺寸（为 倾斜尺寸）5.2 X 5.2m，设计水头 70m。封水方式为下游止水，封 水尺寸为5.7X5.35m，支承方式 为悬臂轮式支承，支承跨距为5. 75 m，平压方式为门顶充水阀形 式，提门水头按3 m水头差考 虑，闸门采用单吊点。为了方便工地安装，满足运 输单元的要求，将闸门分为2节， 运至工地后再拼成整体。由于闸 门挡水水头较大，因此闸门结构 采用双主梁形
4、式，主梁支撑于边梁上，面板和水封均设在下游侧，支承采用轮式支承。两节 之间采用节间封水。四主轮的结构特点和支承轨道的选择由于底孔进口倾斜非常大，且只有下游轨道支撑，孔口以上为完全敞开形式。相当于闸 门在启吊过程中，完全趴在主轨，没有其它依靠。对于闸门支承的选择，在国内，检修闸门 的主支承一般采用滑动支撑，但由于泄水进口水工体型倾斜布置的特点，若采用滑块和不锈 钢轨头的形式，那么从底坎到检修平台不锈钢轨头需144m，一是浪费材料，二是滑道式支 承摩阻力大，增加了启闭机的容量，从而增大费用，比较而言，主支承采用轮式支撑，在孔 口处使用铸钢件，在孔口以上部位则可以采用简单轨道形式，且轮式支撑的摩阻力
5、较小，启 闭机的容量也相对可以减小。根据土建体型图，不需要设置反向滑块装置和反轨装置，若设侧轮装置，则又需要有侧 轨埋件，水工专业也需要专门浇注一期和二期混凝土。为减少浇注量和工程量，且保证闸门 的运行安全，经过多次比较研究，在主轮端部设置轮缘，作为导向措施，因此可不设侧轮装 置。轮缘有单轮缘形式和双轮缘形式，因为闸门两侧主轮对称制作，因此只需单轮缘形式即 可起到限制闸门侧向位移的效果，即在主轮的外端部设置凸缘，见图2为主轮的结构简图。确定了主轮的形式后，对于轨道埋件的选择，根据设计标准计算出在设计水头下主轨的 结构形式，见图3,材料选用40Mn2。当闸门提出孔口，在门楣以上的轨道上运行时，由
6、于 上下游水压力相同，在满足强度的条件下，轨道选用工字钢如图4。还有一个问题，就是在高程1759m处，轨道的倾角由40变为30，在此处有一个尖拐 点。为了保证闸门的运行安全，在轨道上不能有尖拐点，因此在1759m高程处，轨道需圆 弧过渡，以满足闸门启闭的要求。如图5,圆弧的半径为28575mm。图2.主轮结构简图图3.孔口部位的埋件简图图4.门楣以上部位的埋件简图值得一提的是，检修闸门的所有埋件都是用钢筋和一期混凝土中的锚板焊接为一体，见 图3和图4。钢筋焊接在混凝土中预埋的锚板上，这样施工起来既能保证焊接的准确性，又 满足了施工的方便性。五充水方式的选择进水口的倾角太大，当闸门入槽挡水后，
7、由于常规的充水阀在倾斜的状态下，水浮力对 阀体的影响，不能使常规的充水阀自动关闭， 必须施加一定的压力。所以在设计充水阀时， 采用螺旋弹簧来开启和关闭阀体。如图6。当闸门下落到底坎时，将闸门和充水阀相 连在一起的吊耳轴件2不能正常关闭到件1吊 耳板的长圆孔的最低位置，此时，被压缩的弹 簧件5要恢复原状，于是向两端伸展，由于弹 簧的上部被闸门上的固定件即件3、件4、件 5挡死，无法移动，于是弹簧推动充水阀压板 （件7）向下方移动，在弹簧的弹力作用下， 充水阀阀体也跟着下移直至橡皮密封圈件8 与阀座均匀接触，达到密封的目的。当闸门开启时，启闭机起吊闸门，克服水 压力和弹簧的弹力向上移动使充水阀阀体
8、离 开阀座，吊耳轴接触吊耳板上长圆孔的顶部， 上游水由此沿充水管流向下游，平压后闸门被 整个提起。这样就可以实现充水阀完全关闭和 开启的过程。在充水阀的设计过程中，需要保证穿轴件 9和弹簧件7的强度，其他和常规计算相同。六锁锭方式的选择由于水工体型的特殊性，闸门锁锭的方式 可以用两种方式，一是按常规设计，检修闸门 锁锭在检修平台1789m处，那么检修闸门在 每次工作时，都需利用临时钢架把检修平台从 垂直方向转为倾斜30。的状态再缓慢移动至轨 道上。二是检修闸门在不使用的情况下，直接锁 锭在倾斜的轨道埋件上，不需要提出门槽外。第 一种方式操作起来比较麻烦和复杂，同时浪费时 间，第二种方式操作方便
9、，运行可靠，因此在施 工设计中，我们直接将闸门锁锭在轨道埋件上， 即在斜坡上预留两个锁锭槽，闸门上安装锁锭 梁，到锁锭槽处用锁锭梁穿在闸门上，插入槽内， 如图7。七启闭操作的选择111啊图5拐点处的轨道圆弧过渡简图u=.J1iiiri1iill1 F 通过计算，检修闸门选用的启闭设备是QP1X8 00kN-固定式卷扬机。由于在高程1759m以上门槽和 水平线间的夹角为30，闸门需要倾斜放入门槽，为 了入槽方便准确，启闭机需要有导向滑轮。如图8。根据招标文件，启闭机是双吊点，单卷筒形式。经与启闭机厂豕多次研究协商，决定在 启闭机的下端设导向滑轮，使钢丝绳由垂直方向转变为30。的倾斜方向。吊具的作用是一端 和启闭机的双吊点相连，另一端和闸门的单吊点相连，导向滑轮组固定在启闭机室的横梁上。在起吊过程中，由于起升斜长150m，钢丝绳受 重力影响下垂，为保证钢丝绳运行的安全性，在岸 坡面沿钢丝绳运动方向布置了两列马鞍型支撑托 架。如图9。八结束语图9支撑托架简图闸门的支承、轨道、锁锭、充水阀设计都是闸门设 计中非常重要的组成部分，直接影响闸门的安全可 靠运行。对于设计遇到的这些问题，我们不仅应该 考虑常规设计方法的可行性，也要根据闸门的特点 及运行条件，进行具体的分析和实验研究，选择相 应的处理方法。
