一种辅助弧形闸门支铰安装装置及安装方法

摘要

本发明公开了一种辅助弧形闸门支铰安装装置及安装方法，它包括固定支铰，固定支铰与活动支铰通过销轴铰接，所述活动支铰的活动底板的侧面焊接有两个一号吊耳，一号吊耳通过一号钢丝绳与吊车的挂钩相连，一号钢丝绳之间设置有一号手动葫芦；所述固定支铰的固定底板侧面焊接有二号吊耳，二号吊耳通过二号钢丝绳与吊车的挂钩相连，二号钢丝绳之间设置有二号手动葫芦，固定支铰的固定底板通过螺栓组固定安装在二期混凝土上。此辅助安装工具通过工艺支铰座对支铰螺栓的准确定位，解决了支铰安装精度控制问题，有利于实现支铰装置的整体安装，不仅成本低、效率高、大大减少安装占用起吊设备的时间。

说明书

技术领域

本发明涉及水利水电工程中弧形闸门支铰安装技术领域，尤其是一种辅助弧形闸门支铰安装装置及方法。

背景技术

弧形闸门是现代水利水电工程中使用较多的门型之一，由于弧形闸门支铰一般布置弧形面板的曲率中心，故作用在面板上的全部水压力通过铰轴中心。启门时只需克服闸门自重以及止轴的摩阻力对轴心的阻力矩，因而弧形闸门启闭省力、迅速、运转可靠。更为弧形闸门不需要门槽，水道连续，水流流态良好，是众多的闸门中最为经济的一种门型，因而弧形闸门被广泛采用。

而弧形闸门安装的关键是对旋转中心精度进行控制，所以弧形支铰的安装质量尤为重要，弧形闸门支铰安装的好坏直接影响到弧形闸门的运行质量，如果支铰的同心度、同轴度得不到保证，将影响闸门运行的平稳性，加快支铰座及轴的磨损，以及水封的磨损，严重的会造成闸门启闭时发生振动，由于支铰为大型铸造件，重量一般为数吨，对于大型弧形闸门，其固定支铰和活动支脚重量为15吨以上，而且固定支铰底座上的螺纹孔与一期混凝土中的螺杆埋件之间的精度在2mm左右，传统的方法是借助固定支铰对螺杆埋件进行定位，然后再进行后续的安装，采用此种工艺过程进行定位安装，安装难度大，安装效率低，在安装过程中存在着不安全隐患。

在“葛洲坝水利枢纽预锚式弧形闸门支铰的布置及施工”，张建新，《水电站机电技术》，第4期，第62-64页，1992年08月，中公开了一种弧形闸门固定支铰吊装就位装置，但是此吊装施工只针对固定支铰的安装，在安装过程中先安装固定支铰，等固定支铰安装完成之后在进行其他零部件的安装，而在后续的安装过程中需要进一步的通过销轴将活动支铰再铰接到固定支铰上，但是对于大型闸门支铰，重量较大在后续安装过程中存在定位不准，安装困难的问题，从而影响后续的安装精度和质量，严重影响安装效率。

在CN102730544A中公开了一种弧形闸门固定支铰吊装就位装置及方法，介绍了一种吊装固定支铰的辅助工装和方法，但是只适用于固定支铰的施工，对于即有固定支铰又有活动支铰的安装还没有合适的方法。

基于上述分析，需要开发设计新型弧形闸门支铰辅助安装工具，进行固定支铰和活动支铰的同时安装。

发明内容

本发明的目的是针对上述缺陷提供一种辅助弧形闸门支铰安装装置及安装方法，此辅助安装工具通过工艺支铰对支铰螺栓的准确定位，解决了固定支铰安装精度控制问题，有利于实现支铰装置的整体安装，不仅成本低、效率高、大大减少安装占用起吊设备的时间，所以资源的耗费大大降低，生产制造成本大幅降低。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种辅助弧形闸门支铰安装装置，它包括固定支铰，固定支铰与活动支铰通过销轴铰接，所述活动支铰的活动底板的侧面焊接有两个一号吊耳，一号吊耳通过一号钢丝绳与吊车的挂钩相连，一号钢丝绳之间设置有一号手动葫芦；所述固定支铰的固定底板侧面焊接有二号吊耳，二号吊耳通过二号钢丝绳与吊车的挂钩相连，二号钢丝绳之间设置有二号手动葫芦，固定支铰的固定底板通过螺栓组固定安装在二期混凝土上，螺栓组预埋在二期混凝土内部，二期混凝土与一期混凝土浇筑凝固。

所述固定支铰包括固定底板，固定底板上焊接有两个腹板，腹板与固定底板之间焊接有加强板，固定底板上加工有多个底部螺纹孔与螺栓组相配合。

所述活动支铰包括活动底板，活动底板上焊接有套筒底座，套筒底座的端部焊接有套筒，活动底板上加工有多个顶部螺纹孔。

所述活动支铰的套筒和固定支铰的销轴之间采用间隙配合。

它还包括工艺支铰，所述工艺支铰包括工艺支铰座，工艺支铰座上焊接有工艺支铰腹板，所述工艺支铰腹板的侧面焊接有筋板，在工艺支铰腹板的中心线上加工有支铰中心孔，所述工艺支铰座上加工有工艺支铰螺纹孔，在两块工艺支铰座之间焊接有铰座支撑板。

所述工艺支铰座的长度尺寸A、宽度尺寸B以及厚度尺寸C分别和固定底板的尺寸相等，所述支铰中心孔与工艺支铰座的竖直高度值D与固定支铰上的销轴孔设计偏差控制在±0.5mm以内，所述工艺支铰座上的工艺支铰螺纹孔按照施工图上固定支铰的底部螺纹孔布置，其孔径比施工图中螺栓组的直径大1mm，制造公差在0~0.5mm，多个螺纹孔相对位置公差控制在±0.5mm以内，所述工艺支铰座的平面度控制在1mm以内，所述筋板与工艺支铰座的垂直度控制在0~0.5mm。

采用弧形闸门支铰辅助安装工具的安装方法，包括以下步骤：

步骤一，制作工艺支铰，按照工艺支铰的设计图纸以及尺寸要求制作工艺支铰，其中共需要加工两套工艺支铰，分别对应弧形闸门两侧的支铰。

步骤二，支铰螺栓组的定位安装，当大坝混凝土浇注到需要安装支铰螺栓组相应高程后，根据测放的支铰安装控制点线确定支铰螺栓组安装位置，让支铰螺栓组穿过工艺支铰座的工艺支铰螺纹孔，实际模拟固定支铰的安装，在工艺支铰座的四个角装上背母和螺母，其它位置的背母和螺母必须松开，待工艺支铰的位置调整好之后再上紧，多次调整工艺支铰直到安装部位的高程、里程、仰角、左右支铰同心度等各项数据符合要求为止。

步骤三，左右两侧的工艺支铰调整完成之后，对工艺支铰座上的螺栓组进行定位，紧固螺母和背母，并做好测量记录，待验收合格之后将螺栓组与一期锚板焊接，在螺栓组焊接过程中，先将四个角的螺栓定位焊，再焊中间各螺栓，采用分层、多道、间隔对称施焊，控制好焊接变形，所有螺栓焊接完成之后对工艺支铰进行复测，合格之后，将工艺支铰座的背面四个角的螺母进行定位，进而对工艺支铰的水流方向进行精确定位，定位完成之后拆除两个工艺支铰。

步骤四，固定支铰和活动支铰的整体吊装安装，安装之前固定支铰和活动支铰用销轴进行连接使其连接成整体，并将其他的零部件装配到位，采用工字钢或者槽钢将固定支铰和活动支铰连接为整体，将相对位置准确定位并支撑牢固，同时在活动支铰的活动底板的侧面焊接有两个一号吊耳，在固定支铰的固定底板侧面焊接有二号吊耳，采用两对称的一号钢丝绳和二号钢丝绳将吊耳和吊车的吊钩相连，将固定支铰和活动支铰吊装到相应位置，通过调节一号手动葫芦和二号手动葫芦改变钢丝绳的长度调节安装角度，使固定支铰的固定底板与螺栓组的位置相对应，使固定支铰的里程、高程、跨度、倾斜度以及轴孔的同心度满足要求。

步骤五，按照设计要求的力矩拧紧固定底板与螺栓组相固定安装的螺母，复测固定支铰的各项尺寸以及与垫板的间隙，待固定支铰安装完成之后进行二期混凝土的浇筑，浇筑过程中严禁将模板加固筋连接在螺栓组上，浇筑过程中严格控制浇筑速度，并防止混凝土对固定支铰产生较大冲击，二期混凝土浇筑完成并凝固后对闸门固定支铰和活动支铰进行砼后复测。

本发明有如下有益效果：

1、在吊装过程中为了保证吊装的安全性可操作性，在活动支铰和固定支铰的侧面顶部预先焊接有吊耳，通过吊车将钢丝绳与吊耳相连，进行吊装，同时通过钢丝绳上的手动葫芦进行位置的精确调节，能够保证固定支铰与预埋螺栓组之间的固定安装。

2、在吊装之前将活动支铰和固定支铰进行固定连接，能够方便进行吊装作业，通过将其固定之后在进行安装保证了，有效的避免了采用传统的分体安装方法所带来的不便，避免了后期活动支铰安装过程中所存在的安装不便的缺陷。

3、弧形闸门支铰的安装采用活动支铰和固定支铰整体吊装的方法，即固定支铰固定预埋螺栓；将活动支铰、固定支铰和销轴装配为整件进行吊装，改变了支铰要在高空进行穿轴的工序，既保证了支铰的装配精度；又简化了吊装工作量；减少了高空作业的时间，加快了闸门安装速度。

4、在预埋件螺栓组的安装过程，采用工艺支铰替代传统的固定支铰进行定位，能够简化螺栓组的定位，同时避免了采用传统的固定支铰进行螺栓组定位的缺陷，提高了安装效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的固定支铰和活动支铰整体吊装结构示意图。

图2为本发明的活动支铰和固定支铰之间的连接示意图。

图3为本发明的工艺支铰安装完成之后的结构图。

图4为本发明的工艺支铰安装过程中的测量位置放线控制俯视图。

图5为本发明的工艺支铰安装过程中的测量位置放线控制左视图。

图6为本发明的工艺支铰主视图。

图7为本发明的工艺支铰右视图。

图8为本发明的工艺支铰附视图。

图中：吊车1、一号钢丝绳2、一号手动葫芦3、一号吊耳4、活动支铰5、固定支铰6、螺栓组7、二期混凝土8、二号吊耳9、二号手动葫芦10、二号钢丝绳11、一期混凝土12、工艺支铰13、一期锚板14、闸门底座15；

套筒底座501、套筒502、活动底板503、顶部螺纹孔504；

固定底板601、底部螺纹孔602、加强板603、销轴604、腹板605；

工艺支铰座1301、工艺支铰腹板1302、筋板1303、铰座支撑板1304、工艺支铰螺纹孔1305、支铰中心孔1306。

A：工艺支铰座的长度尺寸；

B：工艺支铰座的宽度尺寸；

C：工艺支铰座的厚度尺寸；

D：支铰中心孔与工艺支铰座的竖直高度值；

E：水流方向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

如图1-8所示，一种辅助弧形闸门支铰安装装置，它包括固定支铰6，固定支铰6与活动支铰5通过销轴604铰接，所述活动支铰5的活动底板503的侧面焊接有两个一号吊耳4，一号吊耳4通过一号钢丝绳2与吊车1的挂钩相连，一号钢丝绳2之间设置有一号手动葫芦3；所述固定支铰6的固定底板601侧面焊接有二号吊耳9，二号吊耳9通过二号钢丝绳11与吊车1的挂钩相连，二号钢丝绳11之间设置有二号手动葫芦10，固定支铰6的固定底板601通过螺栓组7固定安装在二期混凝土8上，螺栓组7预埋在二期混凝土8内部，二期混凝土8与一期混凝土12浇筑凝固。

进一步的，所述固定支铰6包括固定底板601，固定底板601上焊接有两个腹板605，腹板605与固定底板601之间焊接有加强板603，固定底板601上加工有多个底部螺纹孔602与螺栓组7相配合。

进一步的，所述活动支铰5包括活动底板503，活动底板503上焊接有套筒底座501，套筒底座501的端部焊接有套筒502，活动底板503上加工有多个顶部螺纹孔504。

进一步的，所述活动支铰5的套筒502和固定支铰6的销轴604之间采用间隙配合。

更进一步的，由于预埋锚固螺栓组7的位置精度很大程度上影响了后续，固定支铰6的位置精度，而固定支铰6的位置精度将影响着弧形闸门的安装精度，进而影响整个闸门的使用寿命，但是传统的螺栓组7定位的方法通常采用固定支铰6进行定位，采用上述方法进行定位安装吊装及固定铰座的定位均复杂，占用起吊时间长，成本高，且安装精度差，验收不合格，重新调整；而且因为螺栓组7在一期混凝土12浇注时进行，这个时候没有达到制造厂家提交固定支铰的时间，因此施工方需提前定制固定支铰和活动支铰，并且需将制造厂预装配好的固定支铰和活动支铰再拆分成活动铰链与固定铰座两部分，在安装现场用固定铰座来对螺栓组定位，螺栓组定位安装固定后，再将固定铰座与活动铰链连接，此工艺安装支铰螺栓组7的精度可以保证，但现场活动铰链与固定铰座安装工序较为繁琐，需在固定铰座轴孔与活动铰链轴孔调整完后，一般轴孔配合公差为H7g6，进行现场穿轴工作，现场穿轴难度很大。

基于此需要在活动支铰5和固定支铰6完工之前，制造工艺支铰13进而替代传统的采用固定支铰6对螺栓组7进行定位的方法，因此，设计了简易工艺支铰13。

进一步的，所述工艺支铰13，所述工艺支铰13包括工艺支铰座1301，工艺支铰座1301上焊接有工艺支铰腹板1302，所述工艺支铰腹板1302的侧面焊接有筋板1303，在工艺支铰腹板1302的中心线上加工有支铰中心孔1306，所述工艺支铰座1301上加工有工艺支铰螺纹孔1305，在两块工艺支铰座1301之间焊接有铰座支撑板1304。

进一步的，所述工艺支铰座1301的长度尺寸A、宽度尺寸B以及厚度尺寸C分别和固定底板601的尺寸相等，所述支铰中心孔1306与工艺支铰座1301的竖直高度值D与固定支铰6上的销轴孔设计偏差控制在±0.5mm以内，所述工艺支铰座1301上的工艺支铰螺纹孔1305按照施工图上固定支铰6的底部螺纹孔602布置，其孔径比施工图中螺栓组7的直径大1mm，制造公差在0~0.5mm，多个螺纹孔相对位置公差控制在±0.5mm以内，所述工艺支铰座1301的平面度控制在1mm以内，所述筋板1303与工艺支铰座1301的垂直度控制在0~0.5mm。通过在加工过程中保证工艺支铰13的尺寸精度，为后续的螺栓组7的定位安装提供了保证。

实施例2：

为了提高活动支铰5和固定支铰6的安装效率和安装精度，配合使用工艺支铰13对其进行安装，包括以下步骤：

步骤一，制作工艺支铰13，按照工艺支铰13的设计图纸以及尺寸要求制作工艺支铰13，其中共需要加工两套工艺支铰13，分别对应弧形闸门两侧的支铰。

步骤二，支铰螺栓组7的定位安装，当大坝混凝土浇注到需要安装支铰螺栓组7相应高程后，根据测放的支铰安装控制点线确定支铰螺栓组7安装位置，让支铰螺栓组7穿过工艺支铰座1301的工艺支铰螺纹孔1305，实际模拟固定支铰6的安装，在工艺支铰座1301的四个角装上背母和螺母，其它位置的背母和螺母必须松开，待工艺支铰13的位置调整好之后再上紧，多次调整工艺支铰13直到安装部位的高程、里程、仰角、左右支铰同心度等各项数据符合要求为止。

步骤三，左右两侧的工艺支铰13调整完成之后，对工艺支铰座1301上的螺栓组7进行定位，紧固螺母和背母，并做好测量记录，待验收合格之后将螺栓组7与一期锚板14焊接，在螺栓组7焊接过程中，先将四个角的螺栓定位焊，再焊中间各螺栓，采用分层、多道、间隔对称施焊，控制好焊接变形，所有螺栓焊接完成之后对工艺支铰13进行复测，合格之后，将工艺支铰座1301的背面四个角的螺母进行定位，进而对工艺支铰13的水流方向进行精确定位，定位完成之后拆除两个工艺支铰13。

步骤四，固定支铰6和活动支铰5的整体吊装安装，安装之前固定支铰6和活动支铰5用销轴604进行连接使其连接成整体，并将其他的零部件装配到位，采用工字钢或者槽钢将固定支铰6和活动支铰5连接为整体，将相对位置准确定位并支撑牢固，同时在活动支铰5的活动底板503的侧面焊接有两个一号吊耳4，在固定支铰6的固定底板601侧面焊接有二号吊耳9，采用两对称的一号钢丝绳2和二号钢丝绳11将吊耳和吊车1的吊钩相连，将固定支铰6和活动支铰5吊装到相应位置，通过调节一号手动葫芦3和二号手动葫芦10改变钢丝绳的长度调节安装角度，使固定支铰6的固定底板601与螺栓组7的位置相对应，使固定支铰6的里程、高程、跨度、倾斜度以及轴孔的同心度满足要求。

步骤五，按照设计要求的力矩拧紧固定底板601与螺栓组7相固定安装的螺母，复测固定支铰6的各项尺寸以及与垫板的间隙，待固定支铰6安装完成之后进行二期混凝土8的浇筑，浇筑过程中严禁将模板加固筋连接在螺栓组7上，浇筑过程中严格控制浇筑速度，并防止混凝土对固定支铰6产生较大冲击，二期混凝土8浇筑完成并凝固后对闸门固定支铰6和活动支铰5进行砼后复测。

弧形闸门固定支铰6和活动支铰5的安装采用工艺支铰和整体吊装的方法，即采用工艺支铰13固定预埋螺栓组7；将活动支铰5、固定支铰6和销轴装配为整件进行吊装，改变了支铰要在高空进行穿轴的工序，既保证了支铰的装配精度；又简化了吊装工作量；减少了高空作业的时间，加快了闸门安装速度。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。