底轴驱动液压翻板闸门概要: 底轴驱动液压翻板闸门是一种新型可调控溢流闸门,它主要由土建结构、圆柱形底轴、固定在底轴上的门叶、支承底轴的若干固定支铰座、底侧止水、闸墩侧墙密封件及启闭机驱动连接拐臂等组成。闸门的启、闭操作由布置在两侧启闭机室内的液压启闭机控制。 1主要工作原理水压力通过悬臂式门叶结构传递到圆柱形底横轴,底横轴作用力可分解为水平力、垂直力和力矩。水平力、垂直力通过固定支铰座传递给土建结构,力矩(扭矩)由底横轴传递给液压启闭机或锁定装置。闸门启闭运行时,液压启闭机通过拐臂驱动底横轴转动,同时使门叶以底横轴中心为圆心作扇形转动实现闸门的开启和关闭。闸门局部开度(或转角)取决于锁定装置的锁定位置或液压启闭机活塞杆持住位置,闸门的开度范围为垂直与水平之间(0°~90°)的任意位置或角度。闸门全部关闭时门顶可溢流以达到景观效果。2使用条件及优缺点分析底轴驱动翻板闸门适合于闸孔较宽(10~100m)而水位差比较小(1~7m)的城市景观工程,或山区河道洪水急涨,要求快速开闸泄洪的工程[2]。由于可以将孔口设计的比较宽,可以省去数孔中间闸墩,所以不仅结构简单,而且可以节省土建投资。该闸门能够实现双向挡水及立门蓄水或防洪,卧门行洪排涝;闸门启闭灵活快速、开度无级可调且调度方便;启闭设备隐蔽,门顶过水形成人工瀑布,大,卧门时无碍通航。该闸型的主要缺点:总造价相对较高;要求闸基不存在大的不均匀沉陷;不便设置检修闸门,闸门检修较困难。 3基本结构要求(1)底横轴底横轴作为门叶悬臂梁的纵向固端和闸门启闭驱动轴是闸门最重要结构之一,主要承受门叶水压力作用产生的扭转(矩)和弯曲(矩)。横轴为圆形钢管截面,管径较小时可选用定型标准无缝钢管加工,管径较大时可采用钢板卷制焊接结构。由于底横轴整体较长,在厂内分段制造加工,分段长度根据支承间距、加工及运输条件确定,一般长约6~10m,在工地现场进行组装。拼接方式为焊接和高强螺栓连接两种。底横轴的制造、安装时应保证同心度,轴外表尽可能进行精加工。一般跨度较大时底横轴在中间一分为二,采取柔性连接,不仅有效减少闸底板变形变位的影响,还可有效避免启闭机不同步带来的问题。底横轴的截面尺寸应按承受门叶水压力作用、门叶重量、门顶水重及底横轴自重产生的扭矩和弯矩初选、复核和确定,确定截面尺寸时注意留有余地。(2)底轴铰座铰座主要承受门叶水压力作用、门叶重量、门顶水重及底横轴自重产生的推力及启闭时摩擦阻力,并将其传递到土建结构。通常铰座的布置间隔约6~10m,底轴与铰座之间采用低摩擦系数的自润滑球轴承,铰座材料一般使用铸钢。铰座与土建结构固定采用锚栓,使用二期砼浇筑。(3)密封止水与传统闸门比较,底横轴旋转钢闸门的止水要复杂得多。因此,止水设计应作为设计工作的重点。止水主要包含门叶与侧墙止水、穿墙套管与底横轴止水、底轴与门叶止水、底轴与闸底坎止水等,而且有单向和双向止水之分。门叶与侧墙通常用P型橡皮止水,外加弹簧钢板调节橡皮压缩;门叶与底轴之间常用I型橡皮止水带配钢压板,橡皮压缩量不超过5mm,否则底轴旋转时,橡皮容易翻转,并会增加启闭的摩阻力。底轴与穿墙套管的止水应加强设计,尽量做到滴水不漏。止水材料要求耐磨性能好。(4)闸门顶部破水及措施门顶过流的底横轴旋转钢闸门,由于门顶过流形成连续的水面瀑布,门体背面容易产生负压,门顶易产生气蚀。通常在门顶设置破水器(板)和孔,破水器高度应根据门顶溢流水深确定(一般门顶溢流水深≦0.5m)。如泰州市水生态环境整治工程、黄山湖边枢纽花山坝工程和上海市苏州河河口水闸门顶均设了破水器(板)和孔。(5)闸门锁定方式闸门的锁定基本依靠对驱动拐臂的固定来实现闸门位置的锁定。目前有两种锁定方式:一是在拐臂上布置液压推杆,液压推杆将活塞杆推入墙体的定位孔锁定住闸门,此种锁定型式的缺点在于推杆缸体直径有限,抵抗锁定剪力较小,如苏州工业园区金鸡湖游艇码头闸就是采用这种锁定;二是在拐臂上设置挡板,并根据拐臂的转动轨迹,用升降式锁定钢梁与拐臂上的挡板接触锁定闸门,如泰州市水生态环境整治工程。(6)防腐底横轴旋转钢闸门跨度较大,上、下游不便设置检修闸门。通常闸门检修时需要做上、下游围堰,代价较大,因此闸门的防腐十分重要。目前主要防腐措施有3种:一是喷锌加涂料防腐,喷锌厚度不小于0.2mm,应采用耐磨性能较好涂料,如氯化橡胶防锈漆等,厚度不小于0.4mm;二是泥砂较多,流速较高的河流闸门,面板采用复合不锈钢板材料制造,不锈钢层不小于3mm。如黄山湖边枢纽地处于新安江水库上游新安江上,泥砂较多,闸门面板采用了复合不锈钢板材料;三是采用防腐涂料加阴极保护,如泰州市生态景观工程和上海市苏州河河口水闸均安装了阴极保护装置。