钢吊架在导流洞封堵中的应用

姚祖祥

【摘 要】水利工程导流洞封堵闸门常规设计为钢筋混凝土排架柱、启闭机室和启闭机，在盘县鱼洞坝水利工程中，通过计算、论证分析，优化设计，采用钢吊架配20t电动葫芦成功将15.43t封堵闸门关闭到位，节省工程投资，同时也保证工程质量与安全。

【关键词】封堵闸门；钢吊架；封堵；鱼洞坝水库

鱼洞坝封堵闸门的孔口尺寸为3m×4.2m（宽×高），最高挡水设计水头为47m，最大下闸水头为3.4m，动水启门调整的最大启门水头不超过6m。

闸门型式为潜孔式平面滑动钢闸门，面板设在下游面，顶侧止水布置在下游侧，主梁采用多主梁布置，主支撑采用滑块支撑，为使闸门启闭平稳，在门体上设有四个简支式侧轮。

门体主材为Q235B碳素结构钢，该闸门重15.43t。门槽埋件主材为Q235B碳素结构钢，门槽埋件重8.18t。閘门的运行方式为低水头下动水启闭，闸门下闸调整就位后不再启门。闸门先用吊车吊至门槽，因来水量约为4.0m3/s，1664.5m以下库容量约为4000m3，用吊车下闸吊车撤离时间不够，存在吊车被淹没的风险。采用电动葫芦启闭降低安全风险。闸门用25t吊车吊至门槽内，用锁定梁锁住，吊车撤离，然后使用20t电动葫芦固定于事先制作好的吊架上，选用电动葫芦下闸。

1、吊架制作材料选用

吊架用于支撑电动葫芦，吊起闸门的作用，应具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠的承受闸门自重及施工过程中各种荷载，吊架除了要满足受力条件外，还应满足加工、运输方便。钢材具有强度高，易于加工制作等特点，初步拟定梁使用工字钢，柱及底座使用槽钢。

2、吊架设计

2.1应力计算

2.1.1吊架尺寸

门槽宽度1380㎜，吊架净宽1500㎜，高度3000㎜，采取斜拉槽钢进行加固，详细尺寸如图1所示：

2.1.2受力计算

自重：P=（15.43+1.366）×9.8=164.6kN，考虑可能一次性难以关闭，有可能重复启闭，计算时取200kN进行计算，简图如图2所示。

2.1.2.1钢梁的剪力图及弯矩图如图3所示：

2.1.2.2应力计算

计算C点弯矩得：

Mmax=PL/4=200000×1500÷4=75000000N.mm

计算AC段及CB段的剪力Q1、Q2得：

Q1=Q2=RA=P/2=100000N

弯曲正应力强度条件选择截面：

按照弯曲正应力强度条件，得梁的抗弯截面模量为：

WZ≥Mmax/[ó]=75000000÷160=468750㎜3=468.75㎝3

从型钢表中查得№28a工字钢的抗弯截面模量为Wz=598.15㎝3

从型钢表中查得№25a槽钢的抗弯截面模量为Wz=269.597㎝3，如选用槽钢应为两件蓬焊后使用。

2.2按剪应力强度条件校核

工字钢的校核

从型钢表中差得：Iz/Sz.max=246.2mm ，腹板厚t=8.5mm

根据公式：？max=QmaxSz.max/（Izt）=Qmax/（Iz/Szmaxt ）

=100000÷（246.2×8.5）=47.8Mpa<[τ]

经计算，№28a工字钢能满足要求，№25a槽钢两件蓬焊后能满足要求，由此选定横梁使用№28a工字钢，支座及立柱选用№25a槽钢两件蓬焊，斜拉杆选用№16a槽钢两件蓬焊。

2.3吊架结构设计

吊架除了要满足受力条件外，还应满足加工、运输方便，经过应力计算，选定横梁使用№28a工字钢，支座及立柱选用№25a槽钢两件蓬焊，斜拉杆选用№16a槽钢两件蓬焊。具体型式如图4所示：

3、经济评价

3.1采用混凝土排架和卷扬启闭机投资需15.0万元。

3.2 №28a工字钢、№25a槽钢、№16a槽钢共计重量1.366t，20t电动葫芦1台，总计投资3.5万元，且电动葫芦还可重复使用，节约投资11.5万元。

工程实践表明，鱼洞坝水库工程在导流洞封堵施工过程中采取的上述设计优化和施工措施是可行的，切实有效地保证了工程建设的进度和工程的安全并取得了显著的经济效益。