摘 要：勝利水庫本次除險加固需增加興利庫容，將原翻轉(zhuǎn)閘門的薄壁堰拆除，溢洪道堰頂加高1m后，防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到50a一遇設(shè)計，500a一遇校核。除險加固后，可增加直接經(jīng)濟效益360萬元。有效保護下游近2000hm2耕地、林地和2萬口人生命財產(chǎn)不受洪水威脅，對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的發(fā)展起到積極的促進作用。

關(guān)鍵詞：水庫；除險加固；溢洪道；閘門；設(shè)計

中圖分類號：TU2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）12-0222-01

勝利水庫本次除險加固目的是增加興利庫容，溢洪道總長49m，需加高1m。中部現(xiàn)為寬21m的翻轉(zhuǎn)閘門，兩側(cè)為薄壁堰準(zhǔn)備拆除。中部設(shè)8孔平板閘門，兩側(cè)各采用2孔凈寬為6.2m的實用堰，堰頂高程342.6m，堰高2.5m。

1 水面曲線及溢洪道邊墻高度的確定

1.1 計算收縮斷面水深

通過試算得收縮斷面水深：hc=2.95m。

1.2 計算水面曲線

陡槽段分為3段，第1段長5m，第2段長10m，前兩段為扭面，第3段為矩形槽，長19.5m，I均為0.1，以下為挑流反弧段，為計算簡便，前兩段取平均槽寬。先判斷水面曲線的類型，采用分段法計算各段的水力要素。

1.3 摻氣高度計算

1.4 確定溢洪道邊墻高度

H=h+hB+△，△=0.7m。

2 平板閘門設(shè)計

2.1 梁格的布置

本閘門橫梁的位置按照承受等分水壓力荷載來確定，閘門凈寬為B=5.0m，閘門高度H為2.7m，對于露頂式閘門，因B/H=5.0/2.7=1.85，可以采用多橫梁式布置，閘門擋水高度為2.5m。

面板的布置按橫縱梁之間焊縫距離取a=91cm，各中縱梁采用等間距布置，分為5份，間距b=103cm，下主梁到底梁的距離為25cm。

閘門采用雙吊點啟閉機，各縱梁截面均采用實腹式。頂?shù)讬M梁及縱橫梁格均采用齊平連接，其面板均為四邊固定的彈性薄板。

2.2 平面鋼閘門設(shè)計

2.2.1 通過對靜水壓力的計算可知

所需面板厚δ=6mm。因閘門為露頂式閘門，面板可以安放在門體的上游面。

2.2.2 橫梁

橫梁的計算跨度為5.4m，其跨中最大彎矩

Mmax=1/8qL20 =1/8×14.4×5.42=52.5kN·m

其端面截面最大剪力Qmax按下式計算

Qmax=1/2qL0=1/2×14.4×5.4=38.9kN

采用3號鋼材，選擇鋼板焊成的組合梁作為實腹橫梁，本閘門的橫梁荷載較大，故梁高應(yīng)接近h2，經(jīng)計算取h=540mm。腹板厚度選用10mm，高度hf選用512mm，選定的橫梁截面為對稱翼緣的等截面工字梁，因面板鋪設(shè)于上游面，其受壓翼緣與面板連接，故不需驗算受壓翼緣的整體穩(wěn)定性。

同時，橫梁腹板的高厚比符合設(shè)計要求不需驗算穩(wěn)定性，也無需設(shè)置加勁肋。

2.2.3 縱梁

2.2.3.1 中縱梁

在采用實腹橫梁的多橫梁式閘門，它的高度可取與橫梁的高度相同，翼緣板均為10×120（mm），腹板為10×520mm。

2.2.3.2 邊縱梁

邊縱梁為雙腹板式，用于支持橫梁之閘的滾輪，它的截面高度也采用與橫梁端部截面的高度相同，其腹板和翼緣板的厚度也與橫梁相同。其上下絕緣板均為12×120（mm），左右腹板均為10×540（mm），并在軸孔外的腹板兩邊各增設(shè)加強板10×200×200（mm）。

2.3 滾輪和軌道

本閘門共設(shè)4只滾輪，邊縱梁承受各橫梁端部傳來的荷載，它的支承反力就是作用于滾輪的荷載，設(shè)Q頂、Q中1、Q中2，Q底為各橫梁部傳來的荷載，R上和R下為縱梁的上下支承反力，也就是作用于兩滾輪的荷載，滾輪的設(shè)計荷載取48kN，選取滾輪的直徑D=45cm，b=12cm，滾輪軸采用45號鋼，按簡支軸計算其所需直徑d為4.6cm，取5cm。

膠木軸套的承壓應(yīng)力：δcg=6.3（MPa）<[δp]=30MPa

因為滾輪的設(shè)計荷載小于100kN，所以軌道截面可按構(gòu)造布置，采用鋼板焊成的T形截面，側(cè)輪直徑為150mm，輪緣寬度為50mm，側(cè)軌采用焊成的T形截面。

吊頭：吊耳軸采用3號鋼，吊耳軸直徑按下列公式選用，取較大值，d=12.5cm；吊耳板尺寸23.5MPa<[δk]。

2.4 啟閉力的計算

本閘門的門體重量經(jīng)初算為：G=K支K材K高×H1.43×B0.88=2.95t

它所承受的總水壓力為：P=1/2×γHS2×5.3=1/2×10×2.52×5.3=166kN

取膠木軸套與鋼軸的滑動摩擦系數(shù)f1=0.2，r=d/2，R=D/2，滾輪的滑動摩擦系數(shù)f=0.1，則滾輪的摩擦阻力Tzd為4.4kN。

止水橡皮帶與鋼板的滑動摩擦系數(shù)f3=0.65，作用在止水范圍內(nèi)的水壓力Pzs取為止水的總長度乘以止水作用的寬度再乘以平均水頭，則止水的摩擦阻力為：Tzs=f3×Pzs=0.65×（2.55×2+5.3）×0.035×1.25=0.30t=3.0kN

由于滾軸和止水兩項摩擦阻力為0.44+0.30=0.74t，小于門重?？梢钥块T重關(guān)閉閘門，不需另加閉門力。

選擇雙吊點啟閉機，啟閉機型號為LQ-2×5，啟門力10t，啟門高度6m，電動機型號為Y112M-4，功率為4kW，自重0.4t。

3 結(jié)語

溢洪道是水利樞紐的主要泄水建筑物，通過對原有溢洪道進行改造，使溢洪道達到正常的設(shè)計要求。勝利水庫的溢洪道為低堰，根據(jù)工程的特點溢洪道采用了凹型復(fù)合實用堰。

通過對閘門的承水壓力和穩(wěn)定的安全計算，確保用閘門控制維持水位342.0m不變，若來水量大于閘門全開時的泄量時，閘門全部提起敞開泄水，且兩側(cè)溢流堰開始泄洪。既符合理論要求，又安全可靠。對大壩的穩(wěn)定分析和溢洪道的泄流研究具有非常重要的作用。

參考文獻

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[2] 談松曦.水閘設(shè)計[M].北京：水利電力出版社，1986：1-l0.

[3] 張紹芳.堰閘水力設(shè)計[M].1版.北京：水利電力出版社，1987.

作者簡介：宋景剛（1968-），男，遼寧朝陽人，高級工程師；李淑慧（1970-），女，遼寧朝陽人，高級工程師。