通航孔工作闸门结构及调度运行方案设计

2016-04-06黄丽玲

水利规划与设计 2016年2期

关键词：闸门

黄丽玲

（安徽省水利水电勘测设计院，安徽合肥230088）

通航孔工作闸门结构及调度运行方案设计

黄丽玲

（安徽省水利水电勘测设计院，安徽合肥230088）

摘要：通航孔作为一种较为简易的通航建筑物，由于无法设置输水闸门，上下游输水平压过程只能依靠对上下闸首工作闸门的调度运行实现。该闸门外型尺寸较大且有双向蓄水要求，为确保蓄水期可靠挡水及船只的过闸安全，优化了闸门设计，提出了闸门提至检修平台锁定后方可过船和分级输水平压的方案，对将来通航的安全提供了有效的保障。

关键词：闸门；止水；液压锁定梁

1　工程概况

新建的黄湾闸位于西河与入凤凰颈闸站引河交汇口下游，主要任务是在引江济巢期间控制西河水位，增加引江灌溉和巢湖水体交换的规模与有效水量，同时兼顾西河航运。

该闸由闸室（含通航孔）、两岸连接建筑物、防渗排水设施、消能防冲设施等建筑物组成。采用开敞式水闸型式，共5孔，中孔布置通航孔，分为上、下闸首，闸室长60.0m，孔口净宽12.0m，最大通航水级3.0m。下闸首两侧各布置2孔非通航孔，单孔净宽9.0m。

2　黄湾闸规划设计参数

黄湾闸规划设计参数见表1。

表1　黄湾闸特征设计参数表

3　通航孔工作闸门设计

3.1 闸门型式选择

黄湾闸需考虑双向蓄水并兼顾通航，通航孔闸门应具有双向挡水的要求，因此，平开的人字闸门不能满足要求。横拉式闸门虽然工程整体外型较美观，但因非通航孔闸门与下闸首工作闸门并排布置，无法设置门库，亦无法满足要求。综合比较，选用直升式钢闸门，工程造价较低，操作、运行方便，止水可靠。通航孔工作闸门开启后采用液压锁定梁自动将闸门锁定在检修平台上，可以保证过往船只的安全通行。

3.2 主要参数

孔口净宽：12.0m；孔数：上、下闸首各1孔；底槛高程：4.5m；检修平台高程：16.3m；启闭机台高程：27.1m；正向设计水位：凤凰颈侧11.0m，黄雒侧7.5m；反向设计水位：凤凰颈侧7.5m，黄雒侧10.5m；运行条件：动水启闭。

3.3 结构设计

门型采用露顶式平面定轮钢闸门，考虑一定的风浪超高，闸门高度定为7.0m，门顶高程为11.5m，闸门挡水总水压力P=2400.0kN。（见图1）

图1　闸门结构布置图

门叶采用实腹式变截面主横梁焊接构件，主材为Q235。门叶尺寸（宽×高）12.15m×7.0m，门叶分为2节，单节门高3.5m。每节门叶均为双主梁结构，主梁跨中梁高1.0m，支端、顶梁梁高0.6m，梁高改变的位置距离支座1 /5跨度处。为满足面板固端约束条件，主梁区格间布置一道水平次梁。纵向梁系除边柱框架外，另布有5道纵梁，最大间距1.9m。边柱兼作主滚轮的支承构架，采用双腹板梁，梁高0.6m。闸门面板布置在凤凰颈侧，底缘前倾角α=90°，后倾角Β=35.3°，满足规范要求。

闸门设双向止水，不设顶止水件，侧止水采用一道L型止水橡皮加一道P型止水橡皮，底止水采用楔形止水橡皮，均布置在面板侧。闸门支承跨度12.36m，采用8只Φ700mm悬臂式铸钢滚轮，滚轮踏面宽度150mm，主滚轮兼作反向限位装置。滚轮轴径Φ170mm，材质为40Gr锻钢，轴衬采用铜基镶嵌自润滑材料。闸门侧向限位采用Φ400mm悬臂式铸钢滚轮，分别布置在顶、底主梁翼缘侧两端。

闸门宽高比大于1，选用QP-2×400kN-12.5m双吊点手电两用卷扬式启闭机，启门容量2×400kN，工作行程12.5m，吊点间距7.2m。

4　设计要点及调度运行方案

4.1 闸门分节

若采用整体式闸门，门体尺寸较大，给制作、运输和安装都带来很大的麻烦。利用闸门分节技术，将闸门均分为上下两节。每节闸门都是完全独立的单元，在厂内制作完成后运输到现场，分别吊装至孔口后，利用销轴进行连接。两节门体单独受力，节间不传递扭矩，上、下节门体滚轮踏面便于调整至同一平面内，与轨道面接触良好。同时在节间位置加装中缝止水橡皮止水，现场安装非常方便。

4.2 闸门入槽

因过船需要，闸门启闭频繁，每次开启都必须提升至检修平台以上位置锁定（见图2）。卷扬式启闭机钢丝绳为柔性连接，闸门出槽后水平位置容易发生偏移。为方便闸门关闭时顺利入槽，在上部门槽轨道上、下游两个方向正面和侧面分别按1∶10作了一段长为500mm的喇叭口，可起到导向作用，闸门关闭时顺着喇叭口斜面向下滑行，能尽快回归到门槽内，实现安全闭门。4.3 液压锁定梁设计

图2　闸门挡水和锁定状态位置图

下闸首通航孔与非通航孔并排布置，通航孔闸门因为过船安全要求需锁定，非通航孔除蓄水期外，其余时间均开闸引水，闸门开启状态居多。为避免启闭机钢丝绳长时间拉伸产生断裂，闸门开启时亦需要锁定在检修平台上。相邻的两孔闸门门槽位置挨得很近，利用常规的液压推杆平推带动锁定梁移动的方式，无法满足5孔闸门锁定的空间布置要求。

经分析，采用液压推杆斜推加两根连杆方式，在上游门槽混凝土面远端找一个点与液压推杆缸体端部铰接，推杆部位与锁定梁上支座连接，再在下游门槽混凝土面远端和门槽宽度中间位置混凝土面各找一点，设置两根连杆与锁定梁支座连接。在液压推杆运动过程中，利用两根连杆运行轨迹改变锁定梁运动方向，达到将锁定梁自动推进和拉出门槽的目的，有效解决了多孔口闸门自动锁定的问题（见图3）。