小湾拱坝放空底孔闸门设计研究.pdf

水电 2006 国际研讨会 126 小湾拱坝放空底孔闸门设计研究 余俊阳易春罗文强曹以南 中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院 摘要: 小湾拱坝放空底孔闸门孔口尺寸大、设计水头高,综合指标居世界前列。本文探讨、研究了放空底孔工作门、事故检修门的设计要素、难点,比较、确定了闸门结构型式、支承型式、止水方式。并通过闸门水弹性试验、门槽水力学试验研究计算、闸门结构三维有限元分析研究计算验证了闸门的设计方案。本文研究成果对今后高水头大型弧门、链轮闸门设计具有指导意义。 关键词: 放空底孔;弧形闸门;链轮闸门;止水;充压水封;链轮支承;支铰;水力学 1 概述 小湾水电站是一个以发电为主兼有防洪、灌溉、养殖和旅游等综合利用效益的大型工程, 水库具有不完全多年调节能力,系澜沧江中下游河段的“龙头水库”。拦河建筑物为混凝土双曲拱坝,最大坝高292m。水库库容为 ×10 8 m 3,电站装机容量 4200MW(6×700MW)。在坝体两侧对称布置两条放空底孔,用于电站建设期导流和电站建成后的水库放空。放空底孔进口段设有一扇事故检修门,出口处设有一扇工作门。 放空底孔事故检修门 底孔事故检修闸门为平面闸门,孔口尺寸(宽×高,下同)为5m×12m,门槽倾斜度(水平:垂直)6:1,底坎高程为▽10 ,坝顶高程为▽ 。闸门挡水水头 160m,采用上游止水,链轮支承。 门叶为主横梁结构,为便于运输,门叶结构分四节制造,节间采用高强螺栓连接,安排 20∽30%的铰制螺栓定位。 小湾链轮门呈窄高体型,跨端剪应力为控制因素之一,故门叶主横梁与纵隔板等高连接, 以提高门叶的抗震性及均衡主梁应力分布。 由于门槽是斜门槽且规范规定“工作闸门和事故闸门下游倾角应不小于30°”,致使底节门叶底主梁上所承受荷载远大于其他主梁。为使底主梁满足允许应力要求,底主梁结构采用双腹梁。其余各节门叶均布置三根单腹板主梁。 闸门采用整挂式链轮支承,单个链轮最大计算荷载达 5000kN ,链轮及轨道材质拟采用马氏体沉淀钢,并进行调质处理。 为确保闸门在 160m 水头下能够长期有效封水,考虑闸门在运行过程中水封可能的磨损, 闸门顶、侧水封设置两道。主水封为可补偿磨损的充压式山形水封,闸门关闭后,引门前库水充压。第二道为实心P 形水封。 为适应闸门结构、链轮及水封的布置, 门槽设计成异型断面, , 错距200mm, 水电 2006 国际研讨会 127 斜坡比1:12。为保证链轮门轨道共面度的要求,链轮门门槽设计成主、侧、反轨一体,刚度很大的“Π”型整体式门槽。同时考虑机加工能力、满足运输及工地吊装的限制,每节门槽取为6m 长。门槽节间连接采用铰制螺栓定位,高强螺栓联接的方式。 闸门106m 水头动水下门,采用旁通阀充水平压后静水启门,由坝顶 6000kN 门机通过拉杆操作。闸门投入运行后,为避免闸门在启闭过程中链条受高速水流的冲击与杂物的卡阻, 设置了链轮保护装置。闸门采用拉杆与坝顶门机联结,不采用自动抓梁,其主要目的就是进一步提高闸门升降操作的可靠性,将闸门的关闭和开启历时缩短到 6 min 左右(闸门不挡水时,悬挂于门楣顶上),使事故闸门对其下游设施的保护功能得到加强。 放空底孔工作门 底孔工作门孔口尺寸为5m×7m,底槛高程▽10 80.