水工钢结构第七章平面钢闸门.ppt
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第七章平面钢闸门闸门闸门-水工建筑物的重要组成部分之一,它的作用是用于水工建筑物的重要组成部分之一,它的作用是用于封封闭水工建筑物的孔口,闭水工建筑物的孔口,并能够按照需要并能够按照需要全部或者局部开放这些全部或者局部开放这些孔口,孔口,以调节上下游水位,泄放流量,放运船只,排除沉沙,以调节上下游水位,泄放流量,放运船只,排除沉沙,冰块及其他漂浮物。
冰块及其他漂浮物。
第一节概述一一闸门的类型闸门的类型闸门的类型较多,一般可按闸门的工作性质、设置部位及闸门的类型较多,一般可按闸门的工作性质、设置部位及结构形式等加以分类。
结构形式等加以分类。
11按闸门的工作性质可分为:
按闸门的工作性质可分为:
l工作闸门:
正常运行时使用的闸门,一般在动水条工作闸门:
正常运行时使用的闸门,一般在动水条件下操作。
件下操作。
l事故闸门:
在发生事故时,能够在动水中关闭,事事故闸门:
在发生事故时,能够在动水中关闭,事故消除后在静水中开启。
故消除后在静水中开启。
l检修闸门:
用于检修期间挡水的闸门,在静水中启闭。
检修闸门:
用于检修期间挡水的闸门,在静水中启闭。
l施工期导流闸门:
用于封闭施工导流孔的闸门,一般施工期导流闸门:
用于封闭施工导流孔的闸门,一般在动水中关闭。
在动水中关闭。
22、按闸门设置的部位可分为:
、按闸门设置的部位可分为:
露顶式闸门:
露顶式闸门:
设置在开敞式泄水孔口,当闸门关闭孔口挡水时,设置在开敞式泄水孔口,当闸门关闭孔口挡水时,其门叶顶部高于挡水水位,并需设置三边止水。
其门叶顶部高于挡水水位,并需设置三边止水。
潜孔式闸门:
潜孔式闸门:
设置在潜没式泄水孔口,当闸门关闭孔口挡水式,设置在潜没式泄水孔口,当闸门关闭孔口挡水式,其门叶顶部低于挡水水位,需要设置顶部、两侧和底缘四边止水。
其门叶顶部低于挡水水位,需要设置顶部、两侧和底缘四边止水。
露顶式闸门露顶式闸门潜孔式闸门潜孔式闸门33、按闸门的结构型式和构造特征可分为:
、按闸门的结构型式和构造特征可分为:
平面门叶钢闸门:
平面门叶钢闸门:
系指挡水面板形状为平面的一类钢闸门。
系指挡水面板形状为平面的一类钢闸门。
根据门叶结构的运移方式又可分为:
直升式平面闸门、升卧式根据门叶结构的运移方式又可分为:
直升式平面闸门、升卧式平面闸门、横拉式平面闸门(船闸中采用)、绕竖轴转动的平平面闸门、横拉式平面闸门(船闸中采用)、绕竖轴转动的平面形闸门(如船闸中的人字门和一字门)及绕横轴转动的平面面形闸门(如船闸中的人字门和一字门)及绕横轴转动的平面形闸门(如翻版闸门、舌瓣闸门和盖板闸门)等。
形闸门(如翻版闸门、舌瓣闸门和盖板闸门)等。
直升式直升式横拉式横拉式人字门人字门弧形闸门:
弧形闸门:
系指挡水面板形状为圆弧形的一类钢闸门。
又系指挡水面板形状为圆弧形的一类钢闸门。
又可分为绕横轴转动的弧形闸门、绕竖轴转动的立轴式弧形闸门可分为绕横轴转动的弧形闸门、绕竖轴转动的立轴式弧形闸门等。
等。
横轴式横轴式竖轴式竖轴式(3)(3)人字人字形闸门:
形闸门:
人字人字形形闸闸门门是一种钢筋混凝土半固定式蓄水是一种钢筋混凝土半固定式蓄水闸门闸门,由于支架为人字形状由于支架为人字形状,故称人字闸。
故称人字闸。
三、闸门结构设计的基本要求三、闸门结构设计的基本要求1、闸门结构的计算方法、闸门结构的计算方法水利水电工程钢闸门设计规范水利水电工程钢闸门设计规范(SL74-95)规定钢闸门)规定钢闸门结构采用容许应力法进行结构验算结构采用容许应力法进行结构验算2、结构分析方法、结构分析方法按平面体系设计法:
可采用手算,简单易行,但不太精确。
按平面体系设计法:
可采用手算,简单易行,但不太精确。
按空间体系设计法:
可采用有限元法(按空间体系设计法:
可采用有限元法(FEMfiniteelementmethod)分析,较合理)分析,较合理。
平面钢闸门的工程实例平面钢闸门的工程实例平面链轮式钢闸门平面链轮式钢闸门人字形钢闸门人字形钢闸门弧形钢闸门弧形钢闸门拱形闸门拱形闸门第二节第二节平面钢闸门的组成和结构布置平面钢闸门的组成和结构布置一、平面钢闸门的组成一、平面钢闸门的组成l门叶结构门叶结构:
用来封闭和开启孔口用来封闭和开启孔口的活动挡水结构的活动挡水结构l埋固构件埋固构件:
埋置在土建结构中,埋置在土建结构中,把门叶的荷载传递给土建结构把门叶的荷载传递给土建结构l启闭机械启闭机械:
控制门叶在孔口中的控制门叶在孔口中的位置位置
(一)门叶结构的组成
(一)门叶结构的组成:
承重结构承重结构、行走支承行走支承、止水止水、吊具吊具11、平面钢闸门的、平面钢闸门的门叶门叶结构结构平面钢闸门的平面钢闸门的门叶门叶结构,一般由钢面板、梁格及纵、结构,一般由钢面板、梁格及纵、横向联结系组成。
横向联结系组成。
面板面板是用来挡水,直接承受水压并传给梁格。
面板通常设在闸门的是用来挡水,直接承受水压并传给梁格。
面板通常设在闸门的上游面,这样可以避免梁格和行走支承浸没于水中而积聚污物,也可上游面,这样可以避免梁格和行走支承浸没于水中而积聚污物,也可以减小因门底过水而产生的振动。
以减小因门底过水而产生的振动。
梁格梁格由互相正交的梁系(主梁、边梁由互相正交的梁系(主梁、边梁、水平次梁、竖立次梁等)所组成,用水平次梁、竖立次梁等)所组成,用来支承面板并将面板传来的全部水压力传给支承边梁,然后通过设置在边梁上来支承面板并将面板传来的全部水压力传给支承边梁,然后通过设置在边梁上的行走支承把闸门上的水压力传给闸墩。
的行走支承把闸门上的水压力传给闸墩。
横向联结系(又称竖向联结系)横向联结系(又称竖向联结系)布置在垂直于闸门跨度方向的竖布置在垂直于闸门跨度方向的竖直平面内,以保证闸门横截面的刚度直平面内,以保证闸门横截面的刚度,使门顶和门底不致产生过大,使门顶和门底不致产生过大的变形。
其主要承受由顶梁、底梁和水平次梁传来的水压力并传给主的变形。
其主要承受由顶梁、底梁和水平次梁传来的水压力并传给主梁。
其形式主要有实腹隔板式和桁架式。
梁。
其形式主要有实腹隔板式和桁架式。
纵向联结系(又称门背联结系或起重桁架)纵向联结系(又称门背联结系或起重桁架)布置在闸门下游面主梁(或布置在闸门下游面主梁(或主桁架)的下翼缘(或下弦杆)之间的纵向竖直平面内,承受闸门部分自重和主桁架)的下翼缘(或下弦杆)之间的纵向竖直平面内,承受闸门部分自重和其它竖向荷载,并可增强闸门纵向竖平面的刚度;当闸门受双向水头时还能保其它竖向荷载,并可增强闸门纵向竖平面的刚度;当闸门受双向水头时还能保证主梁的整体稳定性。
证主梁的整体稳定性。
2、行走支承(又称支承移动部件)、行走支承(又称支承移动部件)应保证既能将闸门所受的全部水平应保证既能将闸门所受的全部水平荷载安全地传递给闸墩,又应保证闸门荷载安全地传递给闸墩,又应保证闸门能沿门槽上下顺利移动,并减小闸门移能沿门槽上下顺利移动,并减小闸门移动时的摩擦阻力。
动时的摩擦阻力。
行走支承包括主行走支承(主轮或行走支承包括主行走支承(主轮或主滑块)、侧向支承(侧轮)及反向支主滑块)、侧向支承(侧轮)及反向支承(反轮)装置三部分。
承(反轮)装置三部分。
3、止水、止水为了防止闸门漏水而固定在门叶周边的橡胶止水。
为了防止闸门漏水而固定在门叶周边的橡胶止水。
4、吊具、吊具用来连接闸门启闭机的牵引构件。
用来连接闸门启闭机的牵引构件。
行走支承的类型行走支承的类型(a)滑道式滑道式(b)滚轮式滚轮式
(二)
(二)埋固构件埋固构件主轮或主滑道的轨道,简称主轨;主轮或主滑道的轨道,简称主轨;侧轮和反轮的轨道,简称侧轨和反轨;侧轮和反轮的轨道,简称侧轨和反轨;止水埋件,顶止水埋件简称门楣,底止水埋件简称底坎;止水埋件,顶止水埋件简称门楣,底止水埋件简称底坎;门槽护角、护面和底槛,用以保护混凝土不受漂浮物的撞门槽护角、护面和底槛,用以保护混凝土不受漂浮物的撞击、泥砂磨损和气蚀剥落。
击、泥砂磨损和气蚀剥落。
水平水压力水平水压力面板面板水平次梁水平次梁竖立次梁竖立次梁主梁主梁边梁边梁主轮(或主滑块)主轮(或主滑块)主轨道主轨道(齐平连接时)(齐平连接时)混凝土闸墩混凝土闸墩闸门的传力路径闸门的传力路径(三)闸门的启闭机械(三)闸门的启闭机械常用的闸门启闭机有常用的闸门启闭机有卷扬式、螺杆式和液压式卷扬式、螺杆式和液压式三种。
它们三种。
它们又可分为固定式和移动式两类。
启闭机的型号和选用详见水又可分为固定式和移动式两类。
启闭机的型号和选用详见水电站机电设计手册(金属结构电站机电设计手册(金属结构二)的介绍。
二)的介绍。
二、平面钢闸门的结构布置二、平面钢闸门的结构布置布置内容:
布置内容:
确定闸门上需要设置的构件、每种构件需要的确定闸门上需要设置的构件、每种构件需要的数目以及每个构件的所在位置。
应统筹考虑、全面安排并数目以及每个构件的所在位置。
应统筹考虑、全面安排并进行必要的方案比较后最终确定。
进行必要的方案比较后最终确定。
(一)主梁的布置
(一)主梁的布置11主梁的数目主梁的数目主梁是闸门的主要承重部件。
主梁的数目主要取决于闸主梁是闸门的主要承重部件。
主梁的数目主要取决于闸门的尺寸和水头的大小。
平面闸门按主梁的数目可分为双主门的尺寸和水头的大小。
平面闸门按主梁的数目可分为双主梁式和多主梁式。
梁式和多主梁式。
建议当闸门的跨高比建议当闸门的跨高比L/H1.2时,采用双主梁;时,采用双主梁;而当闸门的跨高比而当闸门的跨高比L/H1.0时,采用多主梁。
在大跨度的时,采用多主梁。
在大跨度的露顶式闸门中常采用双主梁。
露顶式闸门中常采用双主梁。
22、主梁的位置、主梁的位置主梁宜按等荷载要求布置,可使每根主梁所需的截面尺寸主梁宜按等荷载要求布置,可使每根主梁所需的截面尺寸相同,便于制造;相同,便于制造;主梁间距应适应制造、运输和安装的条件;主梁间距应适应制造、运输和安装的条件;主梁间距应满足行走支承布置的要求;主梁间距应满足行走支承布置的要求;底主梁到底止水距离应符合底缘布置的要求。
底主梁到底止水距离应符合底缘布置的要求。
对于实腹式主梁的工作闸门和事故闸门,一般应使底主梁对于实腹式主梁的工作闸门和事故闸门,一般应使底主梁的下翼缘到底止水边缘连线的倾角的下翼缘到底止水边缘连线的倾角不应小于不应小于3030。
,以免以免启门时启门时水流冲击底主梁和在底主梁下方产生负压,而水流冲击底主梁和在底主梁下方产生负压,而导致闸门振动导致闸门振动;当闸门支承在非水平底槛上时,该角度可适当增减,当不能当闸门支承在非水平底槛上时,该角度可适当增减,当不能满足满足3030。
要求时,应对门底部采取补气措施。
部分利用水柱闭要求时,应对门底部采取补气措施。
部分利用水柱闭门的平面闸门,其上游倾角不应小于门的平面闸门,其上游倾角不应小于4545。
,宜采用,宜采用6060。
闸门底部边缘的布置要求闸门底部边缘的布置要求双主梁式闸门双主梁式闸门的主梁位置应的主梁位置应对称于静水压力合力对称于静水压力合力P的作用线的作用线,在满足上述底缘布置要求的前提下,两主梁的间距在满足上述底缘布置要求的前提下,两主梁的间距b宜尽量大宜尽量大些,并注意上主梁到门顶的距离些,并注意上主梁到门顶的距离C不宜太大,一般不超过不宜太大,一般不超过0.45H,且不宜大于,且不宜大于3.6米。
米。
双主梁闸门的主梁布置图双主梁闸门的主梁布置图多主梁式闸门的主梁位置多主梁式闸门的主梁位置:
按主梁的数目分成按主梁的数目分成面积相等面积相等的的几等份,然后将主梁布置在各等分面积的形心处。
几等份,然后将主梁布置在各等分面积的形心处。
露顶门:
露顶门:
潜孔式闸门:
潜孔式闸门:
式中式中a-a-水面至门顶止水的距离;水面至门顶止水的距离;主梁的位置主梁的位置(a)露顶闸门露顶闸门(b)潜孔闸门潜孔闸门
(二)梁格的布置型式
(二)梁格的布置型式梁格的布置应考虑钢面板厚度的经济合理性和梁格制造省工等梁格的布置应考虑钢面板厚度的经济合理性和梁格制造省工等要求,尽量使面板各区格的计算厚度接近相等,并使面板和梁要求,尽量使面板各区格的计算厚
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- 水工 钢结构 第七 平面 闸门
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