老口航运枢纽工程泄水闸坝下游浮箱式叠梁检修闸门设计.pdf
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1、广西水利水电 GUANGXI WATER RESOURCES&HYDROPOWER ENGINEERING 2023(3)1工程概况郁江老口航运枢纽工程位于郁江上游广西壮族自治区南宁市区,在左、右江汇合口下游4.7 km,是郁江综合利用规划十个梯级中的第七个梯级,是一座以航运、防洪为主,结合发电,兼顾改善南宁市水环境等效益的水资源综合利用工程。老口坝址控制集水面积为72 368 km2。郁江老口航运枢纽工程由一线船闸、电站、泄水闸坝、接头坝、副坝、鱼道等部分组成。泄水闸为13孔宽22 m的平底闸;船闸等级为级,通航标准为21000 t级顶推船队及1000 t级货船;电站总装机容量为530 MW
2、,多年平均发电量6.4亿kWh,装机利用小时数4265 h;电站以2回110 kV出线接入220 kV石西变向南宁市区电网供电,线路长约为28 km。枢纽工程的金属结构设备主要有:泄水闸坝的闸门及启闭设备,电站的闸门及启闭设备,二副坝的拍门,鱼道的闸门及启闭设备,船闸的闸门及启闭设备等。主体工程施工分为一期施工和二期施工:一期左、右两岸同时施工,右岸施工右4孔泄水闸坝、发电厂房、右岸砼重力坝及右岸接头土坝,左岸施工船闸、门库段、左岸接头土坝;二期施工左9孔泄水闸坝及左岸砼重力坝,利用已建好的右4孔泄水闸坝导流,同时利用二期围堰蓄水发电和船闸通航。泄水闸坝设有13个闸孔,孔口尺寸(宽高)为22
3、m14 m,堰顶高程61.5 m,每个闸孔均设有1扇弧形闸门及1台QHLY-23600 kN液压启闭机;为满足弧形工作闸门检修要求,在每孔工作闸门上、下游侧设有检修门槽,上游侧13孔共设1扇平面滑动钢叠梁闸门及1台2500 kN/200 kN双向门式起重机(带回转吊);下游侧13孔共设1扇浮箱叠梁闸门及其相应启闭设备。2门型选择根据本工程特点,布置平面滑动钢闸门比较困难,且土建投资较大,而浮箱叠梁钢闸门由于投资少,移动方便等优点,被广泛地用于工作闸门的检修门,特别是用于孔口较大的检修门上。由于本工程泄水闸坝孔口较宽(22 m),设计时,我们考虑了二种门型:有充水设施的浮箱叠梁钢闸门、无充水设施
4、的浮箱叠梁钢闸门。有充水设施的浮箱叠梁钢闸门的启闭(沉浮)是靠门体内的排灌水设备充泄水来完成的,不需设专门的启闭设备进行操作,门体设边水舱、中央水舱、调水舱以及机舱,并需配置水泵系统、充水系统、进气系统、充排水系统、通风系统以及其它辅助设备等,结构复杂。闸门对门收稿日期2022-12-24作者简介梁献(1978-),女,广西南宁人,广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司高级工程师,学士,主要从事金属结构设计研究等工作。机电技术 老口航运枢纽工程泄水闸坝下游浮箱式叠梁检修闸门设计梁献(广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司,南宁530023)摘要老口航运枢纽是一座以航运、防洪为主,结合发电,兼顾
5、改善南宁市水环境等效益的水资源综合利用工程。泄水闸坝设有13个闸孔,孔口宽度达22 m,根据本工程特点,下游检修闸门采用浮箱叠梁钢闸门,本文对浮箱叠梁钢闸门的设计特点、设计过程进行了详细介绍,分析了其优缺点。关键词浮箱叠梁检修钢闸门;浮力;漂浮;拖运;稳定性中图分类号TV34文献标识码A文章编号1003-1510(2023)03-0068-0468广西水利水电 GUANGXI WATER RESOURCES&HYDROPOWER ENGINEERING 2023(3)体自重、体型、体积和门体的密闭性要求严格,且闸门需整体制造,因门体较高,不能自航,运输困难,只能采用驳船牵引整体浮运。操作也很繁
6、琐,人需要到闸门上去操作,当门充水浮起来时,还会发生门体突然上跳的可能,危及人身安全。而无充水设施的浮箱叠梁钢闸门由上、下两部分组成,上部结构是一个浮箱体,下部结构是一个板梁结构,这种上箱下梁式的结构既经济省材,启闭操作又灵活方便。因此,下游检修闸门采用上箱下梁式浮箱叠梁钢闸门。3闸门主要参数下游检修闸门孔口尺寸(宽高)为22 m8.5m,底槛高程58.5 m,闸门以下游检修水位67 m作为设计水位,相应设计水头8.5 m。闸门的设计总水压力为8 005.3 kN。闸门主要参数见表1。表1泄水闸坝下游检修闸门主要参数表名称闸门型式闸门承重材料孔口尺寸(宽高)闸门尺寸(宽高厚)止水宽度止水高度设
7、计水位支承跨度底槛高程闸门门叶重量闸门埋件重量启闭机型式及容量操作条件平压方式吊点型式最大运输单元尺寸运输单元最大重量特征及参数露顶平面浮箱叠梁式钢闸门Q23522 m8.5 m23 m9.2 m2 m22.16 m9.2 m67 m22.6 m58.5 m166.4 t6.7t4台HS-B200kN12 m型移动式手动葫芦静水启闭临时设备充水双吊点23 m2.4 m2 m40.5t4浮式叠梁钢闸门设计布置原则和步骤浮箱式检修闸门的关键技术是稳性、浮心、稳心与重心之间的关系问题,要保持浮门处于正浮状态,必须控制浮门的重心、浮心、稳心及稳心(初稳)高度的关系。浮箱式检修闸门稳性与闸门的总体布置、
8、线形的确定、梁格布置、分舱设计等密切相关。4.1浮式叠梁钢闸门设计布置原则(1)单节浮式叠梁钢闸门的自重应小于其自身产生的浮力,否则,叠梁无法浮动拖运;另一方面,要求满足检修中最大工作水线下挡水,整扇浮式叠梁闸门的总重量应大于最大工作水线下的总浮力,否则,孔口关闭不了。(2)单节浮式叠梁钢闸门的最大吃水深度(轻载水线时),应满足最低水位工况下拖运过程中不触礁条件,以保证闸门拖运安全。(3)鉴于闸门多孔使用,启闭设备一般待到使用时才安装上去,因此,启闭设备宜轻不宜重。4.2浮式叠梁钢闸门设计步骤(1)选择和确定启闭设备及其容量,相应就确定了单节叠梁闸门的自重上限。(2)根据检修设计水位确定闸门最
9、大挡水高度及超高,同时拟定单节高度和分节数量。(3)进行单节门叶结构布置:按常规布置主、次梁位置,根据刚度条件和经验确定叠梁主梁高度,并进行强度复核,初步确定面板、主、次梁的截面形式和尺寸,结合浮式叠梁的结构特点,补充布置一些辅助构件(上、下节的定位装置,便于拖运吊钩等),进而估算单节叠梁的自重和重心位置。最后选定的叠梁结构必须详细、不漏项,自重、重心计算正确。(4)计算浮箱体的容积和单节叠梁的浮力,包括轻载水线下的浮力和全淹没下的浮力。(5)调整水密箱的体积达到调整叠梁的浮力,并满足单节叠梁在轻载水线下有较好的稳定性(稳心高、重心低、浮心高,重心浮心在同一垂线上)和整扇叠梁闸门叠砌后的总重量
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