金清老港通航排水闸检修浮动闸门设计

设计施工水利规划与设计2013年第6期金清老港通航排水闸检修浮动闸门设计张晴谢立华周军(浙江省水利水电勘测设计院浙江杭州310002)【摘要】浮动闸门因其不需要特别的启闭设备和门槽等特点，广泛应用于船坞上用作工作闸门。此外，浮动闸门还可以用在船闸、溢洪道和水闸上作为检修闸门。本文依托工程实际，对通航排水闸检修浮动闸门的设计进行简要介绍。【关键词】检修闸门浮动闸门浮箱闸门稳性【DOI编码】1O．3969／j．issn．1672-2469．2013．06．025【中图分类号】TV663【文献标识码】B【文章编号】1672—2469(2013)06—0080—031浮动闸门的特点2浮动闸门工作原理浮动闸门在国内外水利水电工程中的应用已日趋成熟，国内比较有代表性的有富春江水电站溢洪道检修浮动闸门、中运河浮动闸门，国外有委内瑞拉古里水电站溢洪道检修浮动闸门、美国帕克儿水电站溢洪道检修浮动闸门、荷兰新沃特伟赫河阻浪浮动闸门。此外，浮动闸门在船舶工程中作为干船坞坞门应用也较广泛。浮动闸门主要有以下特点：(1)不需要专设启闭设备。对于大孔口和有通航要求的通航闸，过大或过高的建筑及启闭设施都是不合理、不经济的。浮动闸门可以在水中自由沉浮，运输方便；(2)不需要在闸墩上开挖门槽，有利于水的流态，避免产生漩涡和气蚀；(3)门叶刚度较大，可以封闭大面积的孔口。浮动闸门为中空结构，结构型式介于普通钢闸门与船舶之间。一般来说，闸门厚度比普通钢闸门大很多，因此刚度较大；(4)运行及自身检修比较麻烦。浮动闸门具有充排水系统、水泵系统等多个系统，运行时需要多人协作完成。此外，浮动闸门拖运到现场需要拖船，闸门自身检修需要卧倒。因此，浮动闸门操作费时费力；(5)浮动闸门对吃水深度有一定要求，且不能在动水中运行，应用范围受到一定的限制。·80·金清老港通航排水闸位于金清老港堵坝中段，是下游渔港防淤排沙的控制性建筑物。通航排水闸为开敞式结构，闸孔净宽25m，闸底板顶高程．3．9m，闸室项高程为6．5m，闸室段长48．4m。闸室中设置三角门作为工作闸门，左右两侧翼墙内部设置弧形三角门门库，闸室段上、下游布置检修浮动闸门。检修浮动闸门平时悬浮于位于内河闸墩后的开敞式门库中，浮动闸门可以随着水位的变化自动升降，需要工作时，解锁后通过拖船拖运到孔口位置就位，充水下门。三角闸门检修完毕，闸室内充水平压后，浮动闸门通过水泵系统排水启门。浮动闸门自身需要检修时，通过死水压载舱内的充排水系统，使闸门失稳卧倒后进行。从闸门的运行工况来看，浮动闸门受倾斜力矩作用偏离其平衡位置，当倾斜力矩消除后能自行恢复初始平衡位置的能力非常重要，这就是浮动闸门的稳性问题。稳性计算采用下列公式：GM=KB+BM—KG—gm式中：GM为初稳性高(见图1)；KB为计算水线以下闸门排开水体的重心高度，即浮心高度；BM为计算水线的稳性半径，=I／；为计算水线平面的惯性矩；为计算水线以下浮动作者简介：张晴(1982年一)，男，工程师。设计施工水利规划与设计2013年第6期闸门的排水体积；KG为重心高度；gm为浮动闸门内部水体自由液面修正值，gm=i／V；i为浮动闸门内部自由液面的惯性矩。图1浮动闸门稳性示意图初稳性高度值的大小是浮动闸门稳定性好坏的综合体现，此值越大，当闸门倾斜时，产生的回复力矩值越大，闸门的抗倾斜能力越强，浮箱闸门越稳定。浮动闸门稳定分为横向稳定和纵向稳定，横向即垂直于—轴方向，纵向即垂直于y—y轴方向。参考船舶使用经验，不同用途的船舶，对初稳性要求不同。浮动闸门初横稳性高应满足GMx≥0．3m，浮动闸门初纵稳性高应满足GMr^r≥1．0m是比较合适的。本闸门初横稳性高为0．42m，初纵稳性高为15．17m。3浮动闸门结构特点浮动闸门从外形来分，可以分为箱形、桶形和比重计形。桶形和比重计形的设计思路来源于船舶，下小上大的体型使浮动闸门的稳定性提高，但不规则的体型给计算和制造都增加了难度，特别是其制作、安装平台需与f-j／,~型式吻合，这无疑提高了对安装平台的要求，而且亦增加了制作费用。本工程使用箱形浮动闸门，其稳定性、安全性完全满足要求，而且其结构计算、制作和安装亦大为简化。本工程浮动闸门的设计，参考交通部JTJ253—87《干船坞设计规范》第3篇坞门及灌水排水系统。浮动闸门除顶甲板和底甲板外，中间另布置有中甲板一、中甲板二，将浮箱分隔为上、中、下三个空间。下层为固定压载舱，其中包括混凝土压载舱和死水压载舱；中层为调节水压舱；上层为机舱和调节水压舱。中层调节水压舱和上层调节水压舱相连。浮动闸门分舱如图2所示：)：二臻辘、、l’，．一一一，娟、●r■帆，一一P举唾缝二曩镛带永搓艇～=；《=：：=●’■二：：～：=嚣二--^I一一一t一一’l』；馨齄～8壹竞瓣承爨筑盘～一～～一一～～一一■一一’～．—