闸门异形双扉门极限启升中的倾斜问题处理

2015-02-10田应龙

水利建设与管理 2015年7期

田应龙

(辽宁省石佛寺水库管理局，辽宁沈阳 110129)

1 工程概况

石佛寺水库是辽河干流上唯一的一座大型控制性水利工程，坝址以上流域面积164786km2，其中省内流域面积16161km2，按100年一遇洪水标准设计，300年一遇校核，总库容1.85亿m3;主要永久性工程有拦河主坝、副坝、泄洪闸、水库范围内辽河支流改造工程、交叉建筑物及其他工程。

石佛寺水库泄洪闸布置在拦河主坝右端的主河道上，其轴线与拦河主坝的轴线平行，桩号0+168.95～0+417.45，泄洪闸两端与拦河主坝相连，泄洪闸总宽248.50m，净宽200.00m，共设 16 孔，泄洪闸闸室顺水流方向长23.5m，闸室底板高程41.00m，闸墩顶高程53.20m。泄洪闸工作闸门采用平面定轮双扉门，位于U.0+8.690轴线上，与坝轴线平行，孔口尺寸 12.5m ×10.0 ～9.6m，结构形式为焊接钢结构，设计水头 9.6m，吊点数量为双吊点，运用条件是动水启闭、调节流量，闸门重量72 t/扇(其中下扉门40t，上扉门32t)，闸门启闭采用2×630kN固定同轴式卷扬机。

2 启闭方式

泄洪闸双扉门启闭机布置为一门一机形式，采用2×630kN卷扬式启闭机，出槽检修时，上扉门启闭采用固定支架，起重量为2×200kN，扬程9m，电动葫芦起吊，采用方便拆卸和便于接电的形式。电动葫芦的上方应设有起吊吊耳，以便于用电动单梁起重机起吊并在各孔闸门上轮换使用。启闭机既能在启闭室内现地手动和自动控制，也能实现远程集中控制。启闭机布置及主要技术参数分别见图1、下表。

启闭机主要技术参数与机构工作级别表

图1 泄洪闸双扉门总布置

3 存在问题及分析

下扉门启吊中心桩号为U.0+8.690，上扉门启吊中心桩号为 U.0+9.840，下扉门起升到3.59m 时，开始顶背上扉门(此时门页整体结构重心线位置向上游发生偏移)，随着启门高度逐渐上升到2.2m时，出槽时的上扉门侧止水方头“P”形橡胶及滑块、反轨顶部、下扉门底部主轮、主轨受压磨损明显并伴有摩擦声和粉尘等现象。

根据力矩平衡原理公式:

式中 X1——上扉门重心线至上下扉门叠加后平衡支点距离;

X2——下扉门重心线至上下扉门叠加后平衡支点距离。

上扉门重力F1=32t，下扉门重力F2=40t

上扉门与下扉门重心线间距为L:L=9.84-8.69=1.15m

得 X1=0.639m，X2=0.511m。双扉门工况受力分析见图2。

图2 双扉门工况受力分析

由图2可知，上扉门顶部滑块挤压上游门槽反轨导板，下扉门底部主轮挤压门槽下游主轨，在门槽内由于受大小相等、方向相反的门槽主反轨的反作用力，门体始终处于平衡状态。当闸门逐渐通过顶部槽口时，由于反轨顶部设有导角，门叶失去门槽反轨的反向制约，门叶上缘部分逐渐向上游方向倾斜，轨迹呈线性方程。

4 解决措施

4.1 导轮滑道焊接

将上扉门反向滑块(长 500mm，宽 280mm，高44mm)及固定螺栓取消，在两块反向滑块垫板之间焊接一条3870mm×120mm×16mm的钢板作为导轮滑道，滑块部位的边梁有效厚度减少了28mm，为闸门前后移动提供了调整间隙，材料为Q235B，角焊缝高度为6mm，连续焊缝并涂漆防腐。由原来的两处滑块点接触变为120mm宽的面接触，消除由上部第一个滑块出槽后，导致门槽反轨直接与上扉门边梁侧水封垫板接触的不利影响。

4.2 导轮安装

在高程53.2m的上游门槽顶部，安装预置纠偏导轮，由原来的滑动摩擦改为滚动摩擦，导轮结构的底板与门槽埋件反轨顶部焊接。焊接前将埋件顶部钢板开45°坡口，焊缝高度不小于12mm，然后用10mm厚的橡胶垫板调节导轮踏面与上扉门反向滑块垫板之间的5mm间隙。具体参见图3。

4.3 安置摩擦润滑冷却水管

石佛寺水库原设计为滞洪水库，平时水位较低，启闭时止水橡胶始终处于无水润滑状态。为了降低止水橡胶的摩擦系数和受热变形，特在工作桥上布设一条供水主管线，距孔口上游边缘0.5m，平行于坝轴线;每孔两侧的反轨顶部止水位置安装润滑冷却分水管及控制阀，即一孔两阀，管材均为φ50mm聚乙烯管，并在左岸16号孔设置一台2寸潜水泵，在闸门起落时从反轨顶部喷水润滑冷却，从而有效提高了止水橡胶的使用寿命。