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    探究平面定輪鋼閘門不同底緣型式對啟閉力的影響
    ——以北排渠出口排澇站事故閘門為例

    2022-01-07 07:52:38饒超群廣州市宏濤水務(wù)勘測設(shè)計有限公司
    珠江水運 2021年23期
    關(guān)鍵詞:三者槽鋼型式

    ◎饒超群 廣州市宏濤水務(wù)勘測設(shè)計有限公司

    1.工程背景

    北排渠出口排澇站位于廣州市白云區(qū)人和鎮(zhèn),內(nèi)涌為機場第二高速邊北排渠,外江為東南排渠。泵站型式為潛水軸流濕式泵站,選用3臺900ZQB100D(+3°),單臺電機功率185KW,設(shè)計排澇流量9.00m3/s,主要由交通箱涵段、進水段、清污橋段、進水斜坡段、配電房管理房段、潛水泵房段、出水流道段、出水消力池段組成。其中出水流道段設(shè)置3扇事故閘門,用于拍門發(fā)生故障無法正常關(guān)閉時快速下門,切斷水流。事故閘門為潛孔式閘門,閘孔孔口尺寸為2.85m×2.00m(寬×高),閘門尺寸為3.30m×2.30m(寬×高),底檻高程4.55m。閘門型式采用平面定輪鋼閘門,閘門面板厚度為8mm,門體全部由Q235B鋼焊制,采用多梁格結(jié)構(gòu)布置,主橫梁采用36C工字鋼,邊梁頂梁底梁采用36C槽鋼,橫隔梁采用36a工字鋼,行走支撐、反向支撐采用φ500定滑輪,側(cè)向采用φ150懸臂輪,下游頂止水和側(cè)止水型式為P型止水,下游底止水型式為Ⅰ型止水,采用液壓啟閉機操作。

    圖1 事故閘縱剖面圖

    顯然,平面定輪鋼閘門在啟閉過程中,其底緣型式會對啟閉力影響顯著,而不當(dāng)?shù)牡拙壴O(shè)計則會使啟閉力極大增加?;诖?,此次研究力求通過計算分析,進行不同底緣型式的對比研究,以獲取事故閘門最佳的底緣型式設(shè)計方案。

    2.事故閘門底緣型式及其對啟閉力的影響

    本次事故閘門底緣選用三種底緣型式進行對比,見圖2。

    圖2 事故閘門底緣型式

    2.1 后傾角底緣

    采用20#角鋼、三角肋板與底梁36C槽鋼焊接形成后傾角33°底緣。

    2.2 平底式底緣

    采用底梁36C槽鋼直接作為底緣,形成平底式底緣。

    2.3 前傾角底緣

    采用20#角鋼、三角肋板與底梁36C槽鋼焊接形成前傾角33°底緣。

    經(jīng)過啟閉力公式計算,得到三種不同底緣條件下得啟閉力大小,見表1。

    表1 不同底緣型式對應(yīng)荷載結(jié)果

    3.底緣形式初步探討

    綜合分析:(1)后傾角底緣型式,閘門的下吸力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他兩種底緣型式;上托力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他兩種底緣型式;閉門力為負(fù)值,不需要額外加重或外力即可關(guān)閉閘門;閉門力比其他兩種底緣型式略大。(2)平底底緣型式,閘門的下吸力在三者中數(shù)值最??;上托力在三者中數(shù)值最大;閉門力為正值,需要額外加重或外力才能關(guān)閉閘門;閉門力在三者中數(shù)值最大;啟門力在三者中數(shù)值最小。(3)前傾底緣型式,閘門的下吸力在三者中數(shù)值居中;上托力在三者中數(shù)值居中;閉門力為正值,需要額外加重或外力才能關(guān)閉閘門;閉門力在三者中數(shù)值居中;啟門力在三者中數(shù)值居中。

    由于防洪事故閘門需要快速啟閉,因此優(yōu)先選擇不靠額外加重或外力即可關(guān)閉閘門的底緣型式。各底緣型式優(yōu)先級由高到低依次為:后傾角底緣、前傾角底緣、平底底緣。

    4.結(jié)論

    (1)閘門底緣型式的改變對啟閉力影響顯著。后傾角底緣型式能明顯降低閘門下吸力,明顯增大閘門上托力,進而減小閉門力和增大啟門力。從降低閉門力方便關(guān)閉閘門的角度考量,各底緣型式優(yōu)先級由高到低依次為:后傾角底緣、前傾角底緣、平底底緣。

    (2)對于無法靠自重關(guān)閉的防洪事故閘門而言,后傾角底緣方案為最優(yōu)。

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