偏心铰式弧形闸门启闭力试验研究.pdfVIP

第27卷第5期 长 江 科 学 院 院 报 Vo1．27 No．5 2010年 5月 JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstitute Mav ．20l0 文章编号：1001—5485(2010)05—0044—05 偏心铰式弧形闸门启闭力试验研究 陈 端 ，王忠亮。，陈秀玲 (1．长江科学院水力学研究所，武汉 430010；2．中国科学院研究生院，北京 100085； 3．中国水利投资集团公司建设管理部，北京 100053；4．中国华水水电开发总公司项 目管理部，北京 100054) 摘要：偏心铰式弧形闸门在启闭过程中其受力状态与常规闸门有所不同，受力条件较为复杂 ，准确计算闸门启闭力 难度较大。设计人员在确定该类闸门的启闭机容量时尚无统一的规范可循。以水布垭放空洞工作闸门为研究实 例，通过水工模型全程模拟了偏心铰闸门启闭的运行状况，利用脉动压力和拉压传感器测量无摩擦情况下的闸门 启闭力，在此基础上，分析计算了原型闸门运行时所受止水摩擦力后的闸门启闭力，重点研究了偏心铰闸门运行时 启闭力的变化特征，并将试验和计算成果绘制成启闭力曲线，为设计人员选取启闭机容量提供了依据。原型闸门 在投入运行后经过了超高设计水头的考验，各项指标均满足要求，闸门运行正常。 关 键 词：偏心铰式弧形闸门；启闭力；模型试验 中图分类号：TV66 文献标识码：A 体受重力、动水压力、止水摩擦力、启门力及支铰反 力共同作用。启门过程的受力示意见图1。 1 概 述 常规的弧形闸门在启闭过程中闸门门叶始终围 绕固定的轴心转动。而偏心铰式弧形闸门启闭门 时，由偏心操作机构带动轴心后撤，然后进行运行操 作，待启闭门完毕后，轴心再前推压紧止水，完成启 闭门过程。在启闭过程中，闸门受力条件较为复杂， 受力状态和施力对象均有较大变化，常规的闸门受 力计算公式难以准确衡量偏心铰闸门启闭过程的受 力状态，为该类型闸门启闭机容量的选择带来一定 襻謦龌 的难度。 本文以水布垭放空洞偏心铰弧形闸门(设计水 图1 闸门开启过程中受力情况简图 Fig．1 Schematicdrawingoftheforcesactingon 头152．2m)为研究对象，通过 1／25大比例尺水工 agateduringoperation 模型对闸门启闭力进行了较为深入的研究，对各种 由于闸门为匀速开启，受力体系应满足力矩平 典型闸门操作工况进行了模拟，测试了偏心铰闸门 衡和力的平衡。 启闭力的变化特征。受现有研究手段的限制，模型 (1)力矩平衡。由转动过程中的力矩平衡条 中无法直接模拟和量测摩擦力，因此本研究的思路 件 ，对 闸门支铰 O有∑ (O)=0，即 为首先通过模型量测在无摩擦 (或摩擦力极小)情 Fqrq=GrG+ f+ pf 。 (1) 况下的闸门启闭力，然后再分析计算原型闸门运行 式中：F 为启门力(kN)；G为重力(kN)；r，r。为启 时所受止水摩擦力后的闸门启闭力变化特征。 门力和重力