弧形閘門是水利水電工程中廣泛應用的門型之一。常用于水工建筑物上作為工作閘門。
優點:結構簡單、所需閘墩的高度和厚度較小、沒有影響水流流態的門槽、啟閉力小、操作方便、埋件少等。
缺點:所需閘墩較長、無互換性、不能提出孔口以上進行檢修、總水壓力集中于支座處、對土建結構不利等。
弧形閘門形式:露頂式和潛孔式兩種。
露頂式弧門結構特點:門頂露出上游水位以上,沒有頂止水,只有側止水和底止水,面板曲率半徑R一般取門高的1.0~1.5倍。
潛孔式弧門結構特點:有頂止水,頂止水與門楣接觸,它與側止水、底止水形成封閉的“□”型止水。面板曲率半徑可取門高的 1.1~1.2倍。
弧門支鉸一般布置在下游側,其高程要考慮到不受水流和漂浮物沖擊的影響。
PZHM系列平面弧形鋼閘門外形安裝尺寸
洞口尺寸寬×高mm |
B |
h |
B1 |
B2 |
B3 |
H |
S |
S1 |
C1 |
C2 |
C3 |
C4 |
C5 |
h1 |
Φ1 |
材料 |
適用水頭 |
配啟閉機(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.根據用戶要求可加平板橡膠止水、銅板止水。
2.閘門孔口為長方形,而孔口寬度B與高度h均為標準值(可從表中查出),可按下面方法查出對應技術數據。
3.對于其他型號規格閘門,可按用戶要求設計生產非標準產品。
弧形閘門組成:主要由門葉、支臂和支鉸等三大部分組成。
閘門結構要求:有足夠的強度和整體剛度,有良好的工藝性,方便制造、運輸、安裝、防銹蝕和檢修,并盡可能節省鋼材。
弧門按主梁布置方式,可分為主橫梁式和主縱粱式。
弧門按梁系的連接形式,又分為同層連接(等高連接)和層疊連接(非等高連接)等形式。
目前常選用形式:主橫梁同層布置、主縱梁同層布置和主縱梁層疊布置三種。露頂式弧形閘門
1-門葉;2-支臂;3-支鉸;4-啟閉鋼繩主橫梁同層布置
1-面板;2-水平次梁;3-隔板;4-主橫梁;5-支臂;6-支鉸
結構特點:
①水平次梁、垂直次梁(大隔板)和主橫梁共同組成梁格。梁格的長短邊比例一般為1.5~3.0,且長邊與主梁的軸線方向相同。
②面板支承在梁格上并與梁格焊接成整體。
③支臂與主橫梁用螺栓連接而構成剛性框架。
結構優點:整體剛性好,結構簡單,適用于寬高比比較大的孔口。
主縱梁層疊布置
主縱梁層疊布置
1-面板;2-水平次梁;3-垂直次梁;4-主縱梁;5-支臂;6-支鉸
構造:水平次梁與垂直次梁組成梁格,面板支承在梁格上且與梁格焊成整體。梁格與兩條主縱梁相連,主縱梁再與支臂以螺栓連接而組成主框架。
結構特點:便于分段,安裝拼門簡便,但梁系的連接高度增大了,且整體剛性不如同層布置好。這種結構形式適用于寬高比比較小的場合。
主縱梁同層布置主縱梁同層布置
1-面板;2-垂直次梁;3-主縱梁; 4-橫梁;5-支臂;6-支鉸
構造:兩根主縱梁與多根垂直次梁平行且前端(與面板連接端)平齊,并與面板焊成整體。橫梁支承在垂直次梁上,其后端與主縱梁齊平。主縱梁與支臂用螺栓連接而成為主框架,
特點:面板直接參與主縱梁的工作,降低了梁格的高度而增加了整體剛度。但縱梁的制造加工要求較高,安裝拼門較困難。適用于寬高比比較小的弧門。
主橫梁式弧形閘門的支臂與主橫梁組成框架型式
主橫梁式弧形閘門的支臂與主橫梁組成框架型式有(圖6-5):
I型框架結構、Ⅱ型框架、Ⅲ型框架結構。
主橫梁式弧門的主框架型式
I型框架結構
優點:結構簡單,且由于主橫梁的懸臂部分的負彎矩而減小了跨中的正彎矩,從而用鋼較省。
缺點:需要特定的土建支承條件,如露頂式弧門要增設支承閘墩或支承橫梁,這就增加了土建工程量。
在潛孔式孔口上則提供了天然的支承條件,因而應用較多。
Ⅱ型框架,斜支臂支承在閘墩的牛褪上。
優點:具有I型框架的優點,又不增設支承結構。
缺點:斜支臂在工作中產生側向推力,支臂和支鉸的幾何關系較為復雜,給制造和安裝增加了一定的難度。
應用:多用于大跨度弧門。
Ⅲ型框架結構簡單,制造安裝方便,但由于跨中彎矩較大,因而用鋼材較多,只在閘孔空間受到限制時應用。
主橫梁式弧形閘門多采用雙主梁布置,每側支臂的肢數與主橫梁數相同。雙主梁為等荷布置,兩根主橫梁之間的距離要滿足制造、運輸和安裝的要求。
支臂與主橫梁的連接要求:具有足夠的強度、剛度和可靠性。
連接的方法:焊接和螺栓連接兩種,見圖6-6。焊接連接由于其不可拆性及其安裝定位不方便而一般不再使用。螺栓連接則無上述不足,而且利用抗剪板承受連接部分的橫向剪力,使得螺栓只承受彎矩產生的拉力,可大大減小螺栓尺寸且工作安全可靠。
弧門支臂與主橫梁連接形式
1-主橫梁;2-支臂;3-抗剪板;4-連接螺栓
6.2弧門制造的準備工作
孤形閘門制作場地包括:零部件制作場地、門葉拼焊場地和總體預組裝場地。
特殊性(與平面鋼閘門相比):它的面板、大隔板、邊梁等呈弧形。
場地布置要求:
①零部件的制作場地應安排在車間內。應將鋼板、型鋼的矯正,放樣下料,刨邊加工,面板卷弧,零部件的對裝、焊接,零部件的矯正等工序布置成流水作業線。
②車間要有足夠大的放大樣平臺。平臺表面要水平且光滑平整,結構上要有足夠的強度和剛度。
③門葉拼裝和總體預組裝場地可視弧門大小而定,較小的弧門,場地布置在廠內則比較方便,對于大型弧門則一般布置在露天。
④由于弧形閘門的特殊性,拼焊臺要根據曲率半徑搭設成弧形的,總體預組裝臺要考慮門葉、支臂、支鉸的組合等。
6.2.1場地布置
孤形閘門制作場地包括:零部件制作場地、門葉拼焊場地和總體預組裝場地。
特殊性(與平面鋼閘門相比):它的面板、大隔板、邊梁等呈弧形。
場地布置要求:
①零部件的制作場地應安排在車間內。應將鋼板、型鋼的矯正,放樣下料,刨邊加工,面板卷弧,零部件的對裝、焊接,零部件的矯正等工序布置成流水作業線。
②車間要有足夠大的放大樣平臺。平臺表面要水平且光滑平整,結構上要有足夠的強度和剛度。
③門葉拼裝和總體預組裝場地可視弧門大小而定,較小的弧門,場地布置在廠內則比較方便,對于大型弧門則一般布置在露天。
④由于弧形閘門的特殊性,拼焊臺要根據曲率半徑搭設成弧形的,總體預組裝臺要考慮門葉、支臂、支鉸的組合等。
弧形閘門安裝
1.埋件安裝 弧形閘門的埋件包括底檻、側止水座板、側輪導板、門楣、鉸座基礎螺栓架或鉸座鋼梁及鉸座。除鉸座基礎螺栓架采用一期混凝土預埋外其余均采用二期混凝土埋設。
2.弧門預組裝 由于運輸條件的限制大型弧門需分件運至工地。為減少現場吊裝工作量在吊裝前對主要構件進行預組裝;蚱囱b成整體后吊裝。
3.弧門安裝 露頂式弧門可采用現場已有起吊設備、移動式起重機或其它簡易設備吊裝。潛孔式弧門采用預埋錨鉤措施,用滑輪組、卷揚機分件或整體吊裝。支臂及門葉現場焊接時,應采取分層焊接、強制變形并配合錘擊及控制焊接溫度等措施,減少變形。