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钢坝的设计使用寿命可达50~60年,当前国际上长寿命的钢性闸门为近百年。国内早的福建小溪电站为1958年建成至今仍在使用,同样的钢结构在解放前就开始使用一直运用至今的案例到处都有。而权威部门根据室内测试资料和工程实践初步判定橡胶坝的使用寿命10~15年就必须更换一次坝袋。至今国内条橡胶坝的寿命未超过15年,上世纪我国东北地区建的许多橡胶坝已拆除,2005年位于广西东笋电站建的橡胶坝也已拆除改建钢性闸门。一次钢坝的投资等于四次橡胶坝的投资(中间坝袋要换需要大量建设辅助工作不算)。
闸门主支承的优化设计
在闸门主支承选型时,考虑到闸门孔口大,总水压力达到3967KN,闸门为事故检修门,平时使用很少,在需要使用时又要有很高的可靠度。传统的设计一般采用铸钢滚轮,经实践证明,滚轮制造难度大、造价高,需经常维护,使用年代长后易发生锈蚀后卡死。在本次设计中闸门下游侧设置四块高分子复合材料滑块,型号为增强四氟NL150CHI型滑块,按等荷载布置,并按构造要求适当调整滑块位置。该滑道材料摩擦系数小,在清水中对不锈钢为0.13-0.05,抗压强度高,达到120-180Mpa。
采用该滑块有免维护,造价低等特点。为防止闸门在闸槽中移动时被卡住或碰撞,以确保闸门能顺利启闭,上游面设置四个铸铁滑块,闸门两侧面各设两个Φ200mm侧轮。
冬季冰冻问题 橡胶坝根据《设计规范》和实际使用情况,冬季一旦结冰就必须做好刨冰工作,否则将对橡胶坝的使用造成致命的损坏,而刨冰工作完全依靠人工完成,既耗时又耗力,且给管理带来极大的不便。到春天解冻时,冰凌不能在橡胶坝上溢流,结实而锋利的冰块很可能把橡胶坝划破。
到了冬季,将钢坝倾斜一定角度,此时若结冰,冰层可以沿着斜角向上延伸,从而有效的释放水结冰的膨胀力,这样钢坝不会受到任何破坏,另由于钢材本身的坚硬特性,每年春天的凌汛可以在坝顶泄洪,钢坝可以轻松的度过冬季。
本工程在发电引水隧洞进水口设置一扇事故检修闸门。孔口尺寸为3.6m×3.6m;在隧洞出口的压力钢管两岔管处各设一个1.75米直径的蝶阀。设一放空洞兼作冲砂用,管径为φ1米,进口设计一扇检修闸门,出口处设-φ1.0m的闸阀。厂房尾水两孔共用一扇尾水钢闸门。本文就发电引水隧洞进水口事故检修闸门的优化设计作一介绍。
2.事故检修闸门的优化设计
2.1闸门主体结构优化
事故检修闸门为深孔式平面焊接钢闸门。闸门孔口尺寸为3.8m×3.8m,底坎高程212m,设计水头28m,总水压力3967KN,门重12.2t,采用单吊点。该闸门是目前抚州市已建中、小型工程中总水压力大的平面钢闸门。设计中考虑该闸门为事故检修用,平时使用很少,经优化比较,决定把闸门面板布置在下游面,顶、侧止水也布置在下游面,这样避免顶梁和边梁腹板受压,减少了顶梁和边梁腹板的厚度。闸门门体宽4.6m,高3.97m,厚0.9m,止水净宽3.9m,止水净高3.85m,面板厚14mm,闸门整体制造。闸门结构布置为4根主梁,主梁腹板直接焊接于面板上,不设下翼缘,大主梁高h=0.872m,3根工字钢作为水平次梁。
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