弧形闸门是水利水电工程中广泛应用的门型之一。常用于水工建筑物上作为工作闸门。
优点:结构简单、所需闸墩的高度和厚度较小、没有影响水流流态的门槽、启闭力小、操作方便、埋件少等。
缺点:所需闸墩较长、无互换性、不能提出孔口以上进行检修、总水压力集中于支座处、对土建结构不利等。
弧形闸门形式:露顶式和潜孔式两种。
露顶式弧门结构特点:门顶露出上游水位以上,没有顶止水,只有侧止水和底止水,面板曲率半径R一般取门高的1.0~1.5倍。
潜孔式弧门结构特点:有顶止水,顶止水与门楣接触,它与侧止水、底止水形成封闭的“□”型止水。面板曲率半径可取门高的 1.1~1.2倍。
弧门支铰一般布置在下游侧,其高程要考虑到不受水流和漂浮物冲击的影响。
PZHM系列平面弧形钢闸门外形安装尺寸
洞口尺寸宽×高mm |
B |
h |
B1 |
B2 |
B3 |
H |
S |
S1 |
C1 |
C2 |
C3 |
C4 |
C5 |
h1 |
Φ1 |
材料 |
适用水头 |
配启闭机(t) |
重量(kg) |
0.8×0.8 |
800 |
800 |
930 |
1000 |
1190 |
1200 |
200 |
800 |
150 |
12 |
90 |
80 |
50 |
20 |
25 |
HT250 |
4m |
1 |
190 |
1×1 |
1000 |
1000 |
1140 |
1210 |
1400 |
1470 |
300 |
870 |
180 |
13 |
105 |
90 |
50 |
20 |
25 |
HT250 |
6m |
2 |
320 |
1.5×1.5 |
1500 |
1500 |
1640 |
1720 |
1920 |
2280 |
300 |
560 |
180 |
17 |
105 |
170 |
55 |
25 |
28 |
HT250 |
10m |
3 |
980 |
2×2 |
2000 |
2000 |
2180 |
2602 |
2460 |
2800 |
300 |
733 |
185 |
18 |
105 |
180 |
60 |
30 |
30 |
HT250 |
10m |
5 |
2100 |
2.5×2.5 |
2500 |
2500 |
2720 |
2800 |
3000 |
3400 |
300 |
933 |
185 |
20 |
130 |
170 |
75 |
30 |
30 |
HT250 |
12m |
8-10 |
3150 |
3×3 |
3000 |
3000 |
3220 |
3300 |
3500 |
4000 |
300 |
1133 |
200 |
20 |
130 |
210 |
75 |
30 |
35 |
HT300 |
12m |
12-15 |
5690 |
3.5×3.5 |
3500 |
3500 |
3720 |
3800 |
4000 |
4500 |
300 |
1300 |
210 |
23 |
135 |
290 |
75 |
30 |
40 |
HT300 |
13m |
20-25 |
7820 |
4×4 |
4000 |
4000 |
4250 |
4330 |
4530 |
5000 |
300 |
1467 |
210 |
25 |
150 |
290 |
90 |
30 |
40 |
HT300 |
13m |
25-30 |
12200 |
4.5×4.5 |
4500 |
4500 |
4750 |
4830 |
5030 |
5500 |
300 |
1633 |
210 |
27 |
150 |
290 |
90 |
30 |
45 |
HT300 |
14m |
30-40 |
15600 |
5×5 |
5000 |
5000 |
5300 |
5380 |
5580 |
6000 |
300 |
1800 |
230 |
30 |
175 |
320 |
100 |
35 |
45 |
HT300 |
14m |
40-50 |
22100 |
5.5×5.5 |
5500 |
5500 |
5800 |
5880 |
6080 |
6500 |
300 |
1967 |
230 |
33 |
175 |
320 |
100 |
35 |
50 |
HT300 |
15m |
50-60 |
26730 |
6×6 |
6000 |
6000 |
6380 |
6500 |
6700 |
7200 |
300 |
2200 |
300 |
10 |
230 |
410 |
140 |
35 |
50 |
HT300 |
15m |
60-80 |
36600 |
注:1.根据用户要求可加平板橡胶止水、铜板止水。
2.闸门孔口为长方形,而孔口宽度B与高度h均为标准值(可从表中查出),可按下面方法查出对应技术数据。
3.对于其他型号规格闸门,可按用户要求设计生产非标准产品。
弧形闸门组成:主要由门叶、支臂和支铰等三大部分组成。
闸门结构要求:有足够的强度和整体刚度,有良好的工艺性,方便制造、运输、安装、防锈蚀和检修,并尽可能节省钢材。
弧门按主梁布置方式,可分为主横梁式和主纵粱式。
弧门按梁系的连接形式,又分为同层连接(等高连接)和层叠连接(非等高连接)等形式。
目前常选用形式:主横梁同层布置、主纵梁同层布置和主纵梁层叠布置三种。露顶式弧形闸门
1-门叶;2-支臂;3-支铰;4-启闭钢绳主横梁同层布置
1-面板;2-水平次梁;3-隔板;4-主横梁;5-支臂;6-支铰
结构特点:
①水平次梁、垂直次梁(大隔板)和主横梁共同组成梁格。梁格的长短边比例一般为1.5~3.0,且长边与主梁的轴线方向相同。
②面板支承在梁格上并与梁格焊接成整体。
③支臂与主横梁用螺栓连接而构成刚性框架。
结构优点:整体刚性好,结构简单,适用于宽高比比较大的孔口。
主纵梁层叠布置
主纵梁层叠布置
1-面板;2-水平次梁;3-垂直次梁;4-主纵梁;5-支臂;6-支铰
构造:水平次梁与垂直次梁组成梁格,面板支承在梁格上且与梁格焊成整体。梁格与两条主纵梁相连,主纵梁再与支臂以螺栓连接而组成主框架。
结构特点:便于分段,安装拼门简便,但梁系的连接高度增大了,且整体刚性不如同层布置好。这种结构形式适用于宽高比比较小的场合。
主纵梁同层布置主纵梁同层布置
1-面板;2-垂直次梁;3-主纵梁; 4-横梁;5-支臂;6-支铰
构造:两根主纵梁与多根垂直次梁平行且前端(与面板连接端)平齐,并与面板焊成整体。横梁支承在垂直次梁上,其后端与主纵梁齐平。主纵梁与支臂用螺栓连接而成为主框架,
特点:面板直接参与主纵梁的工作,降低了梁格的高度而增加了整体刚度。但纵梁的制造加工要求较高,安装拼门较困难。适用于宽高比比较小的弧门。
主横梁式弧形闸门的支臂与主横梁组成框架型式
主横梁式弧形闸门的支臂与主横梁组成框架型式有(图6-5):
I型框架结构、Ⅱ型框架、Ⅲ型框架结构。
主横梁式弧门的主框架型式
I型框架结构
优点:结构简单,且由于主横梁的悬臂部分的负弯矩而减小了跨中的正弯矩,从而用钢较省。
缺点:需要特定的土建支承条件,如露顶式弧门要增设支承闸墩或支承横梁,这就增加了土建工程量。
在潜孔式孔口上则提供了天然的支承条件,因而应用较多。
Ⅱ型框架,斜支臂支承在闸墩的牛褪上。
优点:具有I型框架的优点,又不增设支承结构。
缺点:斜支臂在工作中产生侧向推力,支臂和支铰的几何关系较为复杂,给制造和安装增加了一定的难度。
应用:多用于大跨度弧门。
Ⅲ型框架结构简单,制造安装方便,但由于跨中弯矩较大,因而用钢材较多,只在闸孔空间受到限制时应用。
主横梁式弧形闸门多采用双主梁布置,每侧支臂的肢数与主横梁数相同。双主梁为等荷布置,两根主横梁之间的距离要满足制造、运输和安装的要求。
支臂与主横梁的连接要求:具有足够的强度、刚度和可靠性。
连接的方法:焊接和螺栓连接两种,见图6-6。焊接连接由于其不可拆性及其安装定位不方便而一般不再使用。螺栓连接则无上述不足,而且利用抗剪板承受连接部分的横向剪力,使得螺栓只承受弯矩产生的拉力,可大大减小螺栓尺寸且工作安全可靠。
弧门支臂与主横梁连接形式
1-主横梁;2-支臂;3-抗剪板;4-连接螺栓
6.2弧门制造的准备工作
孤形闸门制作场地包括:零部件制作场地、门叶拼焊场地和总体预组装场地。
特殊性(与平面钢闸门相比):它的面板、大隔板、边梁等呈弧形。
场地布置要求:
①零部件的制作场地应安排在车间内。应将钢板、型钢的矫正,放样下料,刨边加工,面板卷弧,零部件的对装、焊接,零部件的矫正等工序布置成流水作业线。
②车间要有足够大的放大样平台。平台表面要水平且光滑平整,结构上要有足够的强度和刚度。
③门叶拼装和总体预组装场地可视弧门大小而定,较小的弧门,场地布置在厂内则比较方便,对于大型弧门则一般布置在露天。
④由于弧形闸门的特殊性,拼焊台要根据曲率半径搭设成弧形的,总体预组装台要考虑门叶、支臂、支铰的组合等。
6.2.1场地布置
孤形闸门制作场地包括:零部件制作场地、门叶拼焊场地和总体预组装场地。
特殊性(与平面钢闸门相比):它的面板、大隔板、边梁等呈弧形。
场地布置要求:
①零部件的制作场地应安排在车间内。应将钢板、型钢的矫正,放样下料,刨边加工,面板卷弧,零部件的对装、焊接,零部件的矫正等工序布置成流水作业线。
②车间要有足够大的放大样平台。平台表面要水平且光滑平整,结构上要有足够的强度和刚度。
③门叶拼装和总体预组装场地可视弧门大小而定,较小的弧门,场地布置在厂内则比较方便,对于大型弧门则一般布置在露天。
④由于弧形闸门的特殊性,拼焊台要根据曲率半径搭设成弧形的,总体预组装台要考虑门叶、支臂、支铰的组合等。
弧形闸门安装
1.埋件安装 弧形闸门的埋件包括底槛、侧止水座板、侧轮导板、门楣、铰座基础螺栓架或铰座钢梁及铰座。除铰座基础螺栓架采用一期混凝土预埋外其余均采用二期混凝土埋设。
2.弧门预组装 由于运输条件的限制大型弧门需分件运至工地。为减少现场吊装工作量在吊装前对主要构件进行预组装或拼装成整体后吊装。
3.弧门安装 露顶式弧门可采用现场已有起吊设备、移动式起重机或其它简易设备吊装。潜孔式弧门采用预埋锚钩措施,用滑轮组、卷扬机分件或整体吊装。支臂及门叶现场焊接时,应采取分层焊接、强制变形并配合锤击及控制焊接温度等措施,减少变形。