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正文內(nèi)容

水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范dlt_(編輯修改稿)

2024-10-17 15:14 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 海水鹽堿重,對(duì)農(nóng)作物有害,平時(shí)應(yīng)防止淡水大量流去,故閘門止水設(shè)計(jì),極為重要。 另外擋潮閘工作閘門,長期處于水下工作,應(yīng)注意閘門的防銹和防寄生物附著的措施。 一般排灌閘工作閘門也有類似擋潮閘的某些特點(diǎn),如雙向止水和較長期處于水下工作等。而排灌 閘的工作閘門,亦應(yīng)考慮雙向支承等問題。本規(guī)范僅就原則提示,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)中予以注意。 本條為原規(guī)范第 30 條部分內(nèi)容的修訂。 據(jù)調(diào)查,原條文的規(guī)定是合適的。 沿用原規(guī)范第 31 條。 據(jù)調(diào)查,原條文的規(guī)定是必要和合適的。 根據(jù)國內(nèi)調(diào)查,廣東鶴地水庫溢洪道弧門、浙江馬山閘弧門、河南白龜山水庫弧門、江蘇三河閘弧門,都處于沿庫、沿海、沿湖有較大風(fēng)浪和涌潮地區(qū),由于布置上的缺陷,前二者,在上游水位略低于前胸墻時(shí),胸墻底部和弧門露出水面以上部分,形成一個(gè)封閉的空腔,在較大風(fēng)浪和涌 潮作用下,空氣被壓縮,形成巨大的氣囊沖擊壓力,以致造成閘門支臂失穩(wěn)破壞。如鶴地水庫弧門的布置,如圖 所示。鶴地水庫弧門為 10 - ,在風(fēng)浪作用下形成封頂,造成氣囊沖擊力,致使上支臂失事,破壞時(shí)水位。而在后兩個(gè)工程上,在布置上進(jìn)行了改進(jìn),如在胸墻中開洞,拆除弧門頂止水等,未形成較大的氣浪沖擊壓力,閘門基本完好。根據(jù)正反兩方面的教訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn),所以在條文中提請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)注意,從布置上加以避免。 圖 鶴地水庫弧門的布置簡圖(單位: m) 采取措施一般有: (1)胸墻中開洞,以消除氣浪沖擊壓力的形成。 (2)預(yù)留少許調(diào)壓溝。 (3)設(shè)防沖木,也可以減少閘門沖擊力。 新增加條文。 近十幾年來,我國興建了相當(dāng)數(shù)量的抽水泵站。其金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要關(guān)鍵在于選擇合理的斷流裝置。當(dāng)要求在極短時(shí)間內(nèi)斷流時(shí) (幾秒到十幾秒 )常選用拍門,安裝于泵站出口;當(dāng)要求在 2min 內(nèi)斷流 時(shí),也可采用平面快速閘門,以保證水泵運(yùn)用安全。 在出口末端,尚要設(shè)一道事故閘門或檢修閘門,以便拍門或事故快速閘門的拆修和保養(yǎng)。拍門一般用油壓啟閉機(jī)操作,并要求有緩沖裝置。進(jìn)口布置和常規(guī)相似,設(shè)攔污柵和檢修閘門。 引水發(fā)電系統(tǒng) 沿用原規(guī)范第 32 條。 據(jù)調(diào)查和研究,原條文的規(guī)定是必要和合適的。 關(guān)于檢修閘門、事故閘門、快速閘門等設(shè)置與否,在什么條件下,如何設(shè)置,主要著眼于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。據(jù)國內(nèi) 14 省的初步調(diào)查,根據(jù)電站開發(fā)方式和總體布置,大致可分為三類: (1)壩后式電站。大多數(shù)都設(shè)有檢修閘門和快速事故閘門 (也有用蝴蝶閥代替 )兩道,運(yùn)行較好。但也有一些電站不設(shè)檢修閘門 (如湖南柘溪電站、雙牌電站等 )。據(jù)調(diào)查,不設(shè)檢修閘門對(duì)運(yùn)行檢修甚感不便,因在正常發(fā)電時(shí),快速閘門吊在孔口,處于戒備狀態(tài),不能維修,當(dāng)機(jī)組檢修時(shí),又要用它擋水,也不能檢修。因此要檢修它,只有停機(jī)。所以在條文中作了比較肯定的規(guī)定,認(rèn)為設(shè)檢修閘門仍屬必要。 (2)河床式電站。大多數(shù)為低水頭大流量、轉(zhuǎn)槳式機(jī)組,一般只設(shè)檢修閘門和事故閘門。如浙江的七里垅電站、廣西的西津電站、湖北的葛洲壩樞紐都是如此。據(jù) 調(diào)查,當(dāng)設(shè)有可靠的防飛逸裝置時(shí),可不必設(shè)快速閘門。 (3)引水式電站。布置形式很多,除了設(shè)快速閘門 (或蝴蝶閥 )以外,在進(jìn)水口處設(shè)事故閘門或檢修閘門的實(shí)例都有。從分析看,當(dāng)引水洞較長時(shí),設(shè)事故閘門較為有利,比較靈活可靠,一旦洞子出事,有事故閘門作為安全備用閘門。 近年來,采用快速閘門比較普遍 (用于代替蝴蝶閥作為機(jī)組保護(hù)之用 ),其優(yōu)點(diǎn)為造價(jià)低廉,保護(hù)可靠。所以在條文中推薦選用。至于蝴蝶閥,應(yīng)盡量少用,只有在某些特殊情況下 (如當(dāng)一管分叉安數(shù)臺(tái)機(jī)時(shí) ),不便于布置快速閘門時(shí),方采用蝴蝶閥。 沿用原規(guī)范第 33 條。 據(jù)調(diào)查,原條文的規(guī)定是合適的。 對(duì)經(jīng)常停放在調(diào)壓井門槽內(nèi)的閘門,由于水位的經(jīng)常波動(dòng)和導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)產(chǎn)生較大的涌浪,所以要注意閘門停放和下降的平穩(wěn)性。 據(jù)國內(nèi)調(diào)查,有些電站進(jìn)水口快速閘門設(shè)在調(diào)壓井內(nèi),曾發(fā)生過停放和快速下降過程中不穩(wěn)定現(xiàn)象,例如福建龍亭電站,曾發(fā)生閘門浮起情況,以致影響正常運(yùn)行;安砂電站在模型試驗(yàn)中,也發(fā)生有相當(dāng)?shù)纳贤辛?。分析其原因,系由于機(jī)組甩負(fù)荷,調(diào)壓井中產(chǎn)生較強(qiáng)烈的涌浪等,影響閘門穩(wěn)定。因此在條文中提出這個(gè)問題,引起注意。必要時(shí)可進(jìn)行專門研究 ,以保證安全運(yùn)行,達(dá)到保護(hù)機(jī)組的目的。 本條為原規(guī)范第 34 條的修訂。 本次修訂時(shí)增加了“應(yīng)配有準(zhǔn)確的開度指示控制器”。 快速閘門經(jīng)常用啟閉機(jī)懸掛于孔口頂部,因此要求有準(zhǔn)確的開度指示控制器,目前較先進(jìn)的為電子數(shù)字顯示指示器。 沿用原規(guī)范第 35 條。 據(jù)調(diào)查,原條文的規(guī)定是合適的。 據(jù)國內(nèi)調(diào)查,有些進(jìn)水口事故、檢修閘門,因?yàn)槌渌黄綁壕筒僮鏖l門,造成拉桿拉斷事故,如北京密云電站、湖北丹江口電站等。因此宜有監(jiān)視平壓設(shè)備,一般可采用水位差計(jì)或水位指示訊號(hào)。除 此以外,充水孔要有足夠面積,啟閉機(jī)要設(shè)小行程開關(guān),已在 中提及。 本條為原規(guī)范第 37 條的修訂。 本次修訂時(shí),增加了需設(shè)卸污平臺(tái)。由于攔污設(shè)施以攔、清、排為主,所以必要的卸污平臺(tái)是必不可少的。 新增加條文。 抽水蓄能電站,目前我國剛起步,只有廣州抽水蓄能、十三陵抽水蓄能等電站在建。在設(shè)計(jì)中亦只有浙江天荒坪、東北蒲石河、河北張河灣數(shù)座。但抽水蓄能電站今后必將為一種有發(fā)展前途的電站。關(guān)于抽水蓄能電站引水系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)布置和選型,目前僅參照國外建設(shè)經(jīng)驗(yàn)作一些原則規(guī)定 ;有待總結(jié)國內(nèi)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。 根據(jù)目前收集到美、英、日本、意、德等國部分抽水蓄能電站引水系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)布置情況 [計(jì)有 39座電站,詳見皮仙槎,“抽水蓄能電站水道系統(tǒng)閘門 (柵 )、啟閉機(jī)的合理配置”,水力發(fā)電學(xué)報(bào) 1989 年 2期 ],大體上可以得出以下結(jié)論: (1)上池進(jìn)口設(shè)攔污柵、檢修閘門或事故閘門。 (2)對(duì)短尾水洞,只在尾水洞出口處設(shè)檢修閘門 (或事故閘門 )和攔污柵。 對(duì)長尾水洞,除于尾水洞出口處設(shè)檢修閘門和攔污柵外,在尾水肘管至尾水調(diào)壓井之間,可設(shè)一道事故閘門 (或檢修閘門 ),其布置可設(shè) 在尾水管廠房內(nèi),亦可布置于廠房下游尾水廊道中單獨(dú)閘室或設(shè)于尾水調(diào)壓井中。 新增加條文。 關(guān)于貫流式機(jī)組電站,近十幾年來國內(nèi)亦陸續(xù)興建,其特點(diǎn)多屬低 (或超低 )水頭河床式電站。其機(jī)組本身對(duì)防飛逸裝置較可靠;對(duì)攔污柵要求較高,除滿足強(qiáng)度、剛度外,尚需研究機(jī)組在運(yùn)行中的振動(dòng)對(duì)攔污柵的影響;對(duì)波浪控制要求較高等。 根據(jù)國內(nèi)外 22個(gè)座貫流式機(jī)組電站的調(diào)查 (詳見李從眾,“燈泡式機(jī)組電站金屬結(jié)構(gòu)的布置,設(shè)計(jì)規(guī)范修訂專題總結(jié)” ),其金屬結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的布置大體為: 進(jìn)水口布置有攔污柵、檢修閘門 或事故閘門,必要時(shí),設(shè)清污機(jī)。 攔污柵設(shè)于最前面,一般選用傾斜式布置。攔污柵后面以設(shè)檢修閘門為好,亦可設(shè)事故閘門,事故閘門亦可考慮按部分水壓差關(guān)門 (如湖南馬跡塘電站考慮 3/16Qr)。 尾水管出口一般設(shè)尾水事故閘門或檢修閘門。但以事故閘門為好。 (用以代替進(jìn)口處的事故閘門,其優(yōu)點(diǎn)是孔口尺寸小,較經(jīng)濟(jì);事故下門過程中,對(duì)機(jī)組的水力作用較為穩(wěn)定等 )。 貫流式機(jī)組,電站水頭十分寶貴,所以對(duì)柵條型式、清污問題,都要十分仔細(xì)研究。 3 荷載 沿用原規(guī)范第 38 條。 原條文所規(guī)定的荷載劃分為兩類,是適合閘門工況的。 本條為原規(guī)范第 39 條的修訂。 本次修訂時(shí),增加了“水錘壓力和地震動(dòng)水壓力”兩項(xiàng)。 (1)作用在閘門上的水錘壓力,只有在水工特殊布置和特定條件下才有水錘作用在閘門上,一旦有水錘壓力作用在閘門上,設(shè)計(jì)荷載和校核荷載都要考慮,因此原規(guī)范只在校核荷載條件下列水錘壓力是不合適的。 (2)增加地震動(dòng)水壓力。 地震力對(duì)閘門結(jié)構(gòu)起作用的力為地震動(dòng)水壓力,對(duì)下游無水的淺孔式閘門,經(jīng)計(jì)算地震動(dòng)水壓力占靜水壓力的比值: 設(shè)計(jì)烈度 7 度 % 設(shè)計(jì)烈度 8 度 % 設(shè)計(jì)烈度 9 度 % 對(duì)下游有水且為門高的一半,地震動(dòng)水壓力占靜水壓力的比值: 設(shè)計(jì)烈度 7 度 % 設(shè)計(jì)烈度 8 度 % 設(shè)計(jì)烈度 9 度 % 深孔閘門相對(duì)于淺孔閘門來說,各設(shè)計(jì)烈度地震動(dòng)水壓力占靜水壓力的比值要小些。 根據(jù)國家地震基本烈度分布圖分析,受地震影響有一定的范圍,地震動(dòng)水壓力特別是對(duì)露頂式弧門支腿影響較大,故設(shè)計(jì)時(shí)不容忽視。 本條為原規(guī)范第 40 條的修訂。 本次修訂時(shí),增加 了“在校核水頭下的地震動(dòng)水壓力”荷載,其理由如上條所述。 本條為原規(guī)范第 41 條的修訂。 本次修訂時(shí),刪去了“地震動(dòng)水壓力”荷載,而將它列入 和 中去。 沿用原規(guī)范第 42 條的原則,在文意上更加明確。 經(jīng)調(diào)查和研究原條文的規(guī)定是合適的。但對(duì)閘門滾輪、吊耳等部件,因考慮了不均勻或超載系數(shù),不再考慮動(dòng)力系數(shù)。 (1)工程實(shí)踐證明,閘門在動(dòng)水操作中由于水流的作用,都有不同程度的振動(dòng)。在特定條件下,某些閘門曾產(chǎn)生較強(qiáng)烈的振動(dòng),少數(shù)閘門甚至有產(chǎn)生共振或動(dòng) 力夾穩(wěn)的現(xiàn)象 (如河南三義寨人民躍進(jìn)渠 12 8-7m 弧形門、江蘇樟山閘 10 - ,甘肅劉家峽泄水道 3 8- 70m 平面工作門等 )。因此,本規(guī)范原則上把動(dòng)力系數(shù)列入條文中,以便在設(shè)計(jì)中考慮閘門振動(dòng)的因素。 (2)由于閘門的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,水流動(dòng)力作用的性質(zhì)尚未完全摸清,流體與閘門結(jié)構(gòu)的相互作用不夠明確。當(dāng)前國內(nèi)外對(duì)閘門振動(dòng)的問題研究仍屬初步階段,因而尚不能具體制定出一套完整的動(dòng)力計(jì)算方法,并提供各種閘門的動(dòng)力系數(shù)。因此,規(guī)范中對(duì)各種閘門的動(dòng)力系數(shù)暫規(guī)定同一數(shù)值范圍。但可根據(jù)水流條件、閘門型式, 對(duì)不同部件有一變動(dòng)范圍來選取。 (3)這次修訂規(guī)范時(shí),對(duì)我國自 1958 年以來閘門振動(dòng)問題進(jìn)行的大量原型觀測資料以及模型試驗(yàn)和理論研究成果,進(jìn)行了綜合分析和調(diào)查研究。經(jīng)過專題會(huì)議討論,認(rèn)為工程中發(fā)現(xiàn)的閘門振動(dòng)現(xiàn)象,就其性質(zhì)而論,基本上屬于兩類:一類屬于自激振動(dòng) (如止水漏水引起的振動(dòng),低水頭弧形閘門小開度的振動(dòng)等 );另一類屬于強(qiáng)迫振動(dòng)。前者只在某些特定條件下產(chǎn)生,不應(yīng)包括在動(dòng)力系數(shù)所考慮的范圍以內(nèi)。規(guī)范中的動(dòng)力系數(shù)系指閘門可能承受的某些直接作用于門體并且作用時(shí)間較長的動(dòng)力荷載,例如水流及波浪對(duì)閘門的沖擊 ,水躍、漩滾對(duì)閘門的脈動(dòng)作用,以及在動(dòng)水操作中閘門槽的漩渦、止水漏水等其他不可預(yù)計(jì)的動(dòng)水脈動(dòng)作用力的影響,這些荷載對(duì)閘門的動(dòng)力影響,其性質(zhì)均屬于強(qiáng)迫振動(dòng)。因此,規(guī)范具體指明只對(duì)經(jīng)常進(jìn)行動(dòng)水操作的高水頭工作閘門以及經(jīng)常進(jìn)行局部開啟的工作閘門,才有必要在設(shè)計(jì)中采用動(dòng)力系數(shù)。 (4)原規(guī)范對(duì)動(dòng)力系數(shù)取值規(guī)定 ~ 。這次對(duì)現(xiàn)有研究成果的綜合分析表明,上述取值是合適的,規(guī)范的動(dòng)力系數(shù)仍采用 ~ 。其理由如下: 1)密云水庫潮河輸水洞出口 - 30m弧形門及西津溢流壩 14 12- 12m平面工作門動(dòng)力系數(shù)的原型觀測資料如下: ①密云水庫潮河輸水洞出口弧形閘門的動(dòng)力系數(shù)原型觀測資料,見表 。 表 密云水庫潮河輸水洞出口弧形閘門動(dòng)力系數(shù)原型觀測資料 部件 閘門相對(duì)開度 最大動(dòng)力系數(shù) 拉桿 支臂 (徑向 ) 支臂 (側(cè)向 ) 面板 (徑向 ) 面板 (側(cè)向 ) ②西津溢流壩工作門原型觀測資料,見表 。 表 西津溢流壩工作門原型觀測資料 閘門編號(hào) 閘門相對(duì)開度 K- 1 1~ 1 1~ 3 1~ 5 板梁式 — 板梁式 — — 桁架式 — — 其中密云觀測資料系原規(guī)范制定動(dòng)力系數(shù)的主要依據(jù)之一。 由上述兩項(xiàng)原型觀測資料可見,除個(gè)別部件外,閘門的梁系等主 要構(gòu)件的動(dòng)力系數(shù)均不超過 。因此,籠統(tǒng)地把拉桿的動(dòng)力系數(shù)規(guī)定為其上限,似欠妥當(dāng)。 應(yīng)該指出,上述觀測的動(dòng)力系數(shù)是某一閘門相對(duì)開度下的動(dòng)應(yīng)力與其靜應(yīng)力之比,亦即等價(jià)于在該相對(duì)開度下的脈動(dòng)壓力 (激振荷載 )和時(shí)均動(dòng)水壓力 (靜荷載 )之比。在某一開度下的靜荷載加上動(dòng)荷載甚至小于設(shè)計(jì)條件下 (閘門全關(guān) )的靜荷載,而規(guī)范中對(duì)動(dòng)力系數(shù)的取值,并不特定指明動(dòng)水操作的相對(duì)開度,而是將動(dòng)力系數(shù)乘以設(shè)計(jì)條件下的靜水壓力,因而對(duì)動(dòng)力系數(shù)不宜規(guī)定過大。 2)對(duì)強(qiáng)紊動(dòng)水流 (如水躍區(qū) )的動(dòng)水壓力脈動(dòng)的研究表明,固體邊界上 的動(dòng)水壓力脈動(dòng)的強(qiáng)度為: 式中 —— 動(dòng)力壓力脈動(dòng)值的均方差,即其強(qiáng)度; —— 泄流條件下的流速水頭; K' —— 壓力脈動(dòng)系數(shù),一般為 ~ ; —— 水的容重。 壓力脈動(dòng)的空間尺度 AR在水躍區(qū)約為水下固體邊界面積的 1/2。因此作用于固體邊界的總動(dòng)水壓力脈動(dòng)的 強(qiáng)度為: 式中 —— 閘門在動(dòng)水中的面積。 由于 式中 H0—— 泄水條件下的閘門工作水頭。 所以 由此可見,動(dòng)力系數(shù)的上限取用 是合適的。 至于其他如紊流邊界層、局部擾動(dòng)等產(chǎn)生的動(dòng)水壓力脈動(dòng),均大大小于強(qiáng)紊流區(qū)的脈動(dòng)。 3
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