三峡泄洪深孔弧形工作门结构及水封型式研究((2)
2013-11-19 01:05
导读：3孔弧门结构设计 泄洪深孔工作闸门选用弧形门，孔口尺寸7m×9m（宽×高），设计水位175m，底坎高程90m，设计水头85m，校核水头90.4m，设计总水压力66000kN，
3 孔弧门结构设计
泄洪深孔工作闸门选用弧形门，孔口尺寸7 m×9 m（宽×高），设计水位175 m，底坎高程90 m，设计水头85 m，校核水头90.4 m，设计总水压力66 000 kN，支铰高程依据水工模型试验的水面曲线定为103.0 m（至底坎13 m），面板曲率半径16 m（约孔口高的1.8倍）。深孔弧门的门体结构型式根据孔口尺寸为窄高型而采用主纵梁布置，并结合施工现场安装工期紧，数量多，以及安装条件的实际情况，从闸门结构运输单元划分、节间连接方式方面考虑，以尽量减少现场安装工作量和难度，主要工作均在工厂完成，确保闸门结构最终的质量，提高安装进度。因此闸门结构按纵向分为左右两块，节间用高强螺栓连接，且门叶与支臂、支臂与铰链间均采用螺栓连接，避免现场焊接引起的二次变形。
闸门由箱型主纵梁、小纵梁、小横梁、边梁及面板组成门叶梁系焊接结构，门叶结构采用焊后整体退火处理消除焊接应力及变形。门叶面板、左右门叶连接面进行机加工。支臂结构为箱型断面Q345D低合金钢板焊接结构，焊后整体退火处理消除焊接应力，板厚30 mm，断面轮廓尺寸1.0 m×1.2 m。并按有关设计规范进行强度稳定计算。上、下、左、右支臂支杆间由连系杆件连成整体。上支臂在裤衩处用法兰螺栓连接。左右门叶在工地安装后弧面拼缝用V型坡口水密焊。弧门支铰采用圆柱铰，铰座铰链均采用45#铸钢，支铰轴为40Cr锻钢，表面镀铬，轴瓦采用进口（DEVA）铜基镶嵌自润滑免维护轴承，轴承内径800 mm，内设密封圈。
4 孔闸门水力学设计
根据最终审定的深孔闸门布置方案，按照九五科研计划分别委托北京水科院和
长江科学院进行大比尺深孔闸门水力学及动力特性模型试验研究，为三峡深孔弧门的设计和安全运行提供依据和可靠保证。
（转载自中国科教评价网www.nseac.com ） 模型试验表明：各种泄流条件下，深孔闸门段未发现特殊流态，作用于孔壁与弧门面板上的时均压力随水位升高而增大，随流速增加而减少，符合一般规律。
流激振动试验结果表明：
①作用在弧形闸门上的动水荷载，主要为高速水流的压力脉动和止水漏水缝隙射流形成的动水荷载，该荷载不但对结构强度产生影响，且可能诱发闸门振动，1∶26模型试验进行两组库水位175.0 m及180.4 m和弧门开度0.1~0.9九种工况的脉动压力测试，压力大小与上游水位，闸门开度及测点位置有关，其随闸门开度的增加而增大，靠近侧止水的边柱及门的底缘处，脉动压力较大。
②全水弹性模型闸门在各种泄流条件下试验表明，在常规的不模拟侧止水条件下，作用在闸门上的脉动压力的优势频率都在6.0Hz以内频带上，按水弹性模型中的脉动压力频率比尺换算到原型，则作用在原型闸门上的脉动荷载能量大的频率分量分布在1.34Hz以内频带上。模态分析已知原型闸门的第一阶自振动频率为3.96Hz，闸门自振频率远离脉动荷载优势频率，因此，闸门不会与其发生共振，而6.0Hz（原型为1.34Hz）以上某些脉动压力频率分量能量较小，不足以对闸门产生明显动力放大作用。振动将以随机强迫振动为主。
③振动位移随上游库水位增加而增大，位移的最大均方根值为431.23 μm，出现在主纵梁与闸门底缘交接处，动应力最大均方根值为3.77 MPa，出现在弧门面板顶部中间位置。有限元计算假定弧门两侧边为自由边，而在设计中除了加强了边柱，底缘，支臂的刚度采取有效措施外，还在侧向限制了约束，即侧止水橡皮压缩量取值为5 mm，侧轮与轨板间隙按常规设计为5mm，因而弧门实际运行时振动位移及止水漏水缝隙射水的脉动影响将减小到最低程度。
（转载自http://www.ＮＳＥＡＣ.com中国科教评价网） 三峡深孔弧形门结构及止水布置型式，经国内外已建工程的运行经验调查、方案比较、科学试验并经国内同行业专家充分讨论审查，确定并完成了设计，现已全部制造安装到位，我们将特别关注其运行情况及原型观察，总结经验。
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