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底軸驅動液壓翻板閘門概要: 底軸驅動液壓翻板閘門是一種新型可調控溢流閘門,它主要由土建結構、圓柱形底軸、固定在底軸上的門葉、支承底軸的若干固定支鉸座、底側止水、閘墩側墻密封件及啟閉機驅動連接拐臂等組成。閘門的啟、閉操作由布置在兩側啟閉機室內的液壓啟閉機控制。 1主要工作原理水壓力通過懸臂式門葉結構傳遞到圓柱形底橫軸,底橫軸作用力可分解為水平力、垂直力和力矩。水平力、垂直力通過固定支鉸座傳遞給土建結構,力矩(扭矩)由底橫軸傳遞給液壓啟閉機或鎖定裝置。閘門啟閉運行時,液壓啟閉機通過拐臂驅動底橫軸轉動,同時使門葉以底橫軸中心為圓心作扇形轉動實現閘門的開啟和關閉。閘門局部開度(或轉角)取決于鎖定裝置的鎖定位置或液壓啟閉機活塞桿持住位置,閘門的開度范圍為垂直與水平之間(0°~90°)的任意位置或角度。閘門全部關閉時門頂可溢流以達到景觀效果。2使用條件及優缺點分析底軸驅動翻板閘門適合于閘孔較寬(10~100m)而水位差比較小(1~7m)的城市景觀工程,或山區河道洪水急漲,要求快速開閘泄洪的工程[2]。由于可以將孔口設計的比較寬,可以省去數孔中間閘墩,所以不僅結構簡單,而且可以節省土建投資。該閘門能夠實現雙向擋水及立門蓄水或防洪,臥門行洪排澇;閘門啟閉靈活快速、開度無級可調且調度方便;啟閉設備隱蔽,門頂過水形成人工瀑布,大,臥門時無礙通航。該閘型的主要缺點:總造價相對較高;要求閘基不存在大的不均勻沉陷;不便設置檢修閘門,閘門檢修較困難。 3基本結構要求(1)底橫軸底橫軸作為門葉懸臂梁的縱向固端和閘門啟閉驅動軸是閘門最重要結構之一,主要承受門葉水壓力作用產生的扭轉(矩)和彎曲(矩)。橫軸為圓形鋼管截面,管徑較小時可選用定型標準無縫鋼管加工,管徑較大時可采用鋼板卷制焊接結構。由于底橫軸整體較長,在廠內分段制造加工,分段長度根據支承間距、加工及運輸條件確定,一般長約6~10m,在工地現場進行組裝。拼接方式為焊接和高強螺栓連接兩種。底橫軸的制造、安裝時應保證同心度,軸外表盡可能進行精加工。一般跨度較大時底橫軸在中間一分為二,采取柔性連接,不僅有效減少閘底板變形變位的影響,還可有效避免啟閉機不同步帶來的問題。底橫軸的截面尺寸應按承受門葉水壓力作用、門葉重量、門頂水重及底橫軸自重產生的扭矩和彎矩初選、復核和確定,確定截面尺寸時注意留有余地。(2)底軸鉸座鉸座主要承受門葉水壓力作用、門葉重量、門頂水重及底橫軸自重產生的推力及啟閉時摩擦阻力,并將其傳遞到土建結構。通常鉸座的布置間隔約6~10m,底軸與鉸座之間采用低摩擦系數的自潤滑球軸承,鉸座材料一般使用鑄鋼。鉸座與土建結構固定采用錨栓,使用二期砼澆筑。(3)密封止水與傳統閘門比較,底橫軸旋轉鋼閘門的止水要復雜得多。因此,止水設計應作為設計工作的重點。止水主要包含門葉與側墻止水、穿墻套管與底橫軸止水、底軸與門葉止水、底軸與閘底坎止水等,而且有單向和雙向止水之分。門葉與側墻通常用P型橡皮止水,外加彈簧鋼板調節橡皮壓縮;門葉與底軸之間常用I型橡皮止水帶配鋼壓板,橡皮壓縮量不超過5mm,否則底軸旋轉時,橡皮容易翻轉,并會增加啟閉的摩阻力。底軸與穿墻套管的止水應加強設計,盡量做到滴水不漏。止水材料要求耐磨性能好。(4)閘門頂部破水及措施門頂過流的底橫軸旋轉鋼閘門,由于門頂過流形成連續的水面瀑布,門體背面容易產生負壓,門頂易產生氣蝕。通常在門頂設置破水器(板)和孔,破水器高度應根據門頂溢流水深確定(一般門頂溢流水深≦0.5m)。如泰州市水生態環境整治工程、黃山湖邊樞紐花山壩工程和上海市蘇州河河口水閘門頂均設了破水器(板)和孔。(5)閘門鎖定方式閘門的鎖定基本依靠對驅動拐臂的固定來實現閘門位置的鎖定。目前有兩種鎖定方式:一是在拐臂上布置液壓推桿,液壓推桿將活塞桿推入墻體的定位孔鎖定住閘門,此種鎖定型式的缺點在于推桿缸體直徑有限,抵抗鎖定剪力較小,如蘇州工業園區金雞湖游艇碼頭閘就是采用這種鎖定;二是在拐臂上設置擋板,并根據拐臂的轉動軌跡,用升降式鎖定鋼梁與拐臂上的擋板接觸鎖定閘門,如泰州市水生態環境整治工程。(6)防腐底橫軸旋轉鋼閘門跨度較大,上、下游不便設置檢修閘門。通常閘門檢修時需要做上、下游圍堰,代價較大,因此閘門的防腐十分重要。目前主要防腐措施有3種:一是噴鋅加涂料防腐,噴鋅厚度不小于0.2mm,應采用耐磨性能較好涂料,如氯化橡膠防銹漆等,厚度不小于0.4mm;二是泥砂較多,流速較高的河流閘門,面板采用復合不銹鋼板材料制造,不銹鋼層不小于3mm。如黃山湖邊樞紐地處于新安江水庫上游新安江上,泥砂較多,閘門面板采用了復合不銹鋼板材料;三是采用防腐涂料加陰極保護,如泰州市生態景觀工程和上海市蘇州河河口水閘均安裝了陰極保護裝置。