一种特高水头平面滑动事故闸门槽结构

摘要

本发明公开了一种特高水头平面滑动事故闸门槽结构，包括位于两个闸墩（1）之间底部的底槛（2）；底槛（2）两端与门槽（3）连接；底槛（2）上方设有泄水孔（4），泄水孔（4）上方的两个闸墩（1）之间经上游胸墙（5）和下游胸墙（6）连接；所述门槽距底槛1.5～2倍孔口高度范围内为全钢衬结构；门槽的所有转角处均为圆角结构；下游胸墙的上游面从上至下设有三级向上游偏移的斜面台阶。本发明改善了门槽水力学条件，减少门槽空化空蚀发生；可使水柱力持续作用在闸门上，有利于闸门安全闭门。采用整体钢衬结构，防止门槽内发生空化空蚀现象。主轨上部外缘迎水面开L型缺口，可有效减小闸门水封下滑的磨损量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种特高水头平面滑动事故闸门槽结构，属于水利水电工程金属结构技术领域。

背景技术

平面滑动事故闸门一般采用水柱动水闭门，因水柱形成与门槽体型相关，考虑闭门安全性，通常用于流速较低的进水口事故或快速闸门。近年来，由于用于泄水闸孔的平面定轮和平面链轮闸门规模越来越大，水压力也越来越大，而平面定轮和平面链轮闸门通常采用上游止水型式，这使闸门在挡水状态时上游胸墙承受水压力很大，胸墙厚度较大，土建增加投资较多。因此目前也有采用下游止水平面滑动事故闸门作为泄水闸孔事故闸门，但按传统Ⅱ型门槽及水柱闭门门槽体型，存在门槽水力学复杂易发生空化空蚀，水柱可能不能有效形成无法闭门，闸门闭门过程中门槽内涌动的高速水流淘刷门槽门楣二期混凝土与门槽底槛二期混凝土被高速水流冲刷严重破坏等问题，所以现有技术还是不够完善。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种特高水头平面滑动事故闸门槽结构，以解决现有传统Ⅱ型门槽及水柱闭门门槽力学复杂易发生空化空蚀，水柱可能不能有效形成无法闭门，闸门闭门过程中门槽内涌动的高速水流淘刷门槽门楣二期混凝土与门槽底槛二期混凝土被高速水流冲刷严重破坏等问题，从而克服现有技术的不足。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的一种特高水头平面滑动事故闸门槽结构，包括位于两个闸墩之间底部的底槛；底槛两端与门槽连接；底槛上方设有泄水孔，泄水孔上方的两个闸墩之间经上游胸墙和下游胸墙连接；所述门槽距底槛1.5～2倍孔口高度范围内为全钢衬结构；门槽的所有转角处均为圆角结构；下游胸墙的上游面从上至下设有三级向上游偏移的斜面台阶。

前述结构中，所述三级向上游偏移的斜面台阶，第一级斜面台阶的偏移距离Δ1≥500mm，斜面台阶与水平面夹角α=30～75°，优先取45°或60°；第二级斜面台阶的偏移距离Δ2≥200～300mm，斜面台阶与水平面夹角β=30～75°，优先取45°或60°；第三级斜面台阶的偏移距离Δ3≥50～100mm，斜面台阶与水平面夹角γ=30～75°，优先取45°或60°。

前述结构中，所述门槽位于泄水孔段的截面形状近似一个带翻边的U型，门槽宽度W与深度D关系为：W/D=1.55～2.0；门槽位于上游侧的翻边为外直角，外直角的倒圆半径R1＝50～200mm，优先取80mm或100mm；门槽底部设有两个内直角，内直角的倒圆半径R2＝50～200mm，优先取80mm或100mm；门槽下游侧的外转角R3低于外直角一段距离Δ＝0.05～0.08 W；外转角的倒圆半径R3＝0.1D，优先取50mm或100mm；外转角的角度大于90︒，使门槽下游侧形成一段斜翻边，斜翻边的水平长度X＝Δ/（0.05～0.1）。

前述结构中，所述上游胸墙的截面形状近似于反L型，反L型的底端与门槽之间的距离L与门槽宽度W之间的关系为：L/W≥0.3，且L不小于500mm。

前述结构中，所述下游胸墙在第三级斜面台阶处设有门楣，门楣包括上门楣和下门楣；第三级斜面台阶是下门楣向上游偏移距离Δ3构成的第三级斜面台阶。

前述结构中，所述门槽下游侧底部设有主轨；门槽上游侧底部设有反轨；位于闸墩侧底部设有侧轨；主轨、反轨和侧轨低于底槛上表面50～200mm且与底槛两端焊接固定；主轨、反轨和侧轨在距底槛高度为1.5～2倍泄水孔高度范围内由多根主轨、反轨和侧轨现场对接焊形成整体钢衬结构；门楣两端上部略低于整体钢衬结构顶部并与两个闸墩上的主轨焊接固定；主轨上部外缘迎水面设有L型缺口；L型缺口的高度h为50～200mm。

前述结构中，所述下门楣的高度H1是泄水孔高度H的0.2～0.6倍，且不小于500mm；上门楣的高度H2是泄水孔高度H的0.2～0.6倍，且不小于500mm；上门楣底部距第一级斜面台阶的高度H3是泄水孔高度H的0.5～1倍。

前述结构中，所述底槛的俯视形状与门槽对应，底槛两端面分别与主轨、反轨、侧轨焊接固定，底槛上游伸出反轨迎水面外缘100mm以上，底槛下游伸出主轨背水面外缘100mm以上；底槛上游及下游两端均为台阶结构；台阶结构由底槛顶板与角钢焊接而成。

前述结构中，所述下游胸墙设有通气孔，通气孔截面为长圆孔，通气孔底部为喇叭口，通气孔上部转90°弯至水平向。

前述结构中，所述门槽上部的上、下游两侧均设有检修平台，两侧的检修平台外缘分别距主轨和反轨外缘的距离h`不小于100mm，优选200mm。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、特高水头平面滑动事故闸门门槽距底槛1.5～2倍孔口高度范围内采用全钢衬结构，采用上游迎水面外部与门槽内部倒圆角结构的改进Ⅱ型门槽，使门槽内水流顺畅流动，改善门槽水力学条件，减少门槽空化空蚀发生，上游胸墙到门槽预留足够净空，门槽下游胸墙采用从上至下设置三级向上游倒斜竖向平面台阶结构，三级范围内相同高度的上级水体较下级水体体积大，保证有足够水体补充，使水柱力持续作用在闸门上，有利于闸门安全闭门。

2、主轨、反轨及侧轨底部略低于底槛50～200mm，底槛外形与门槽对应，便于底槛外缘端面与主轨、反轨、侧轨焊接形成整体钢衬结构。

3、底槛上游及下游两端为台阶结构，台阶由底槛顶板与角钢焊接形成，预留底槛与土建一期钢衬结构的搭接面便于后期封板定位及焊接固定。

4、下游胸墙设置通气孔底部为喇叭口，上部转90°弯至水平向，便于排除下部气体并减小风速。

5、通气孔截面为长圆孔，便于排除下部气体，减小了通气孔在下游胸墙水流向厚度，并节省投资。

6、主轨上部外缘迎水面开L型缺口，使闸门在上部轨道下滑过程中，侧水封不与轨道接触，有效减小了闸门水封下滑的磨损量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A－A剖视图；

图3是图1中第一级斜面台阶的局部放大图；

图4是图1中第二级斜面台阶的局部放大图；

图5是图1中第三级斜面台阶的局部放大图；

图6是图1中检修平台边缘处的局部放大图；

图7是图2中门槽的截面示意图；

图8是图1的B－B剖视图；

图9是图1的C－C剖视图；

图10是图1中标号15处的局部放大图。

图中标记为：1-闸墩、2-底槛、3-门槽、4-泄水孔、5-上游胸墙、6-下游胸墙、7-第一级斜面台阶、8-第二级斜面台阶、9-第三级斜面台阶、10-上门楣、11-下门楣、12-主轨、13-反轨、14-侧轨、15-底槛顶板、16-角钢、17-通气孔、18-长圆孔、19-喇叭口、20-检修平台、21-L型缺口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。

本发明的一种特高水头平面滑动事故闸门槽结构，如图1和图2所示，包括位于两个闸墩1之间底部的底槛2；底槛2两端与门槽3连接；底槛2上方设有泄水孔4（见图1），泄水孔4上方的两个闸墩1之间经上游胸墙5和下游胸墙6连接（见图1）；所述门槽3距底槛1.5～2倍孔口高度范围内为全钢衬结构。

如图7所示，门槽3的所有转角处均为圆角结构；门槽3下游侧底部设有主轨12；门槽3上游侧底部设有反轨13；位于闸墩侧底部设有侧轨14；主轨12、反轨13和侧轨14低于底槛2上表面50～200mm且与底槛2两端焊接固定；主轨12、反轨13和侧轨14在距底槛2高度为1.5～2倍泄水孔高度范围内由多根主轨12、反轨13和侧轨14现场对接焊形成整体钢衬结构；门楣两端上部略低于整体钢衬结构顶部并与两个闸墩1上的主轨12焊接固定。

如图1所示，下门楣11的高度H1是泄水孔4高度H的0.2～0.6倍，且不小于500mm；上门楣10的高度H2是泄水孔4高度H的0.2～0.6倍，且不小于500mm；上门楣10底部距第一级斜面台阶的高度H3是泄水孔4高度H的0.5～1倍。

如图1所示，下游胸墙6在第三级斜面台阶处设有门楣，门楣包括上门楣10和下门楣11如图5所示，第三级斜面台阶是下门楣11向上游偏移距离Δ3构成的第三级斜面台阶。

如图1所示，下游胸墙6的上游面从上至下设有三级向上游偏移的斜面台阶。第一级斜面台阶7如图3所示，下游胸墙6的偏移距离Δ1≥500mm，斜面台阶与水平面夹角α=30～75°，优先取45°或60°。

第二级斜面台阶8如图4所示，下游胸墙6上游面的上门楣10偏移距离Δ2≥200～300mm，斜面台阶与水平面夹角β=30～75°，优先取45°或60°。

第三级斜面台阶9如图5所示，下门楣11的偏移距离Δ3≥50～100mm，斜面台阶与水平面夹角γ=30～75°，优先取45°或60°。

门槽3如图7所示，门槽3位于泄水孔4段的截面形状近似一个带翻边的U型，门槽宽度W与深度D关系为：W/D=1.55～2.0；门槽3位于上游侧的翻边为外直角，外直角的倒圆半径R1＝50～200mm，优先取80mm或100mm；门槽3底部设有两个内直角，内直角的倒圆半径R2＝50～200mm，优先取80mm或100mm；门槽3下游侧的外转角R3低于外直角一段距离Δ＝（0.05～0.08）W；外转角的倒圆半径R3＝0.1D，优先取50mm或100mm；外转角的角度大于90︒，使门槽3下游侧形成一段斜翻边，斜翻边的水平长度X＝Δ/（0.05～0.1）。

如图1所示，上游胸墙5的截面形状近似于反L型，反L型的底端与门槽3之间的距离L（见图8）与门槽宽度W之间的关系为：L/W≥0.3，且L不小于500mm。

如图9所示，主轨12上部外缘迎水面设有L型缺口21；L型缺口的高度h为50～200mm。

如图2所示，底槛2的俯视形状与门槽3对应，底槛2两端面分别与主轨12、反轨13、侧轨14焊接固定，底槛2上游伸出反轨13迎水面外缘100mm以上，底槛2下游伸出主轨12背水面外缘100mm以上；

如图10所示，底槛2上游及下游两端均为台阶结构；台阶结构由底槛顶板15与角钢16焊接而成。

如图1所示，下游胸墙6设有通气孔17，通气孔17底部为喇叭口19，通气孔17上部转90°弯至水平向。

如图8和图9所示，通气孔17截面为长圆孔18。

如图1和图5所示，所述门槽3上部的上、下游两侧均设有检修平台20。

如图6所示，两侧的检修平台20外缘分别距主轨12和反轨13外缘的距离h`不小于100mm，优选200mm。

实施例

本例的特高水头平面滑动事故闸门槽包括上游胸墙5、门槽3及下游胸墙6。

门槽宽度W与门槽深度D关系为：W/D=1.55～2.0；门槽3两侧的高度不同，其高度差△与门槽宽度W的关系为：△/W=0.05～0.08；高度差△与斜坡长度X关系为△/X=0.05～0.1；门槽3上游迎水面外部倒圆角，圆角半径R1=50～200mm,优先取80mm或100mm；门槽3内部倒圆角，圆角半径R2=50～200mm,优先取80mm或100mm；门槽3下游迎水面外部倒圆角，圆角R3与门槽深度D关系为：R3=0.1D，优先取50mm或100mm；上游胸墙5底部距门槽3之间的距离L与门槽宽度W关系为：L/W≥0.3，但不小于500mm；下游胸墙6上部第一级竖向平面向上游倒斜距离△1不小于500mm，斜面与水平面夹角α取30～75°，优先取45°或60°；下游胸墙6上部第二级竖向平面向上游倒斜距离△2＝200～300mm，斜面与水平面夹角β取30～75°，优先取45°或60°；下游胸墙6上部第三级竖向平面向上游倒斜距离△3取50～100mm，斜面与水平面夹角γ取30～75°，优先取45°或60°。

门槽3由主轨12、反轨13、侧轨14、门楣及底槛2组成。主轨12、反轨13、侧轨14底部略低于底槛2上表面50～200mm且与底槛2焊接牢固；主轨12、反轨13、侧轨14在距底槛2距离1.5～2倍孔口高度H范围内采用现场对接坡口焊接形成整体钢衬结构；门楣上部略低于整体钢衬结构顶部并与主轨12左右两侧焊接牢固；门楣为由上门楣10及下门楣11组成的向下游倒斜的两级竖向台阶钢衬结构；下门楣11高度H1取0.2～0.6H，但不小于500mm；上门楣10向下游倒斜距离△2－△3，上门楣10高度H2取0.2～0.6H，但不小于500mm；上门楣10外缘以上至第一级竖向平面向上游倒斜处的高度H3取0.5～1.0H；底槛2外形与门槽3对应，底槛2外缘端面分别与主轨12、反轨13、侧轨14焊接固定，底槛2上游伸出反轨13迎水面外缘100mm以上，底槛2下游伸出主轨12背水面外缘100mm以上；底槛2上游及下游两端为台阶结构；台阶结构由底槛顶板15与角钢16焊接形成；下游胸墙6设置通气孔17，通气孔17截面为长圆孔18；通气孔17底部为喇叭口19，上部转90°弯至水平向；门槽3上部检修平台20外缘分别至主轨12和反轨13外缘距离h`不小于100mm，建议取200mm；主轨12上部外缘迎水面开L型缺口21；L型缺口21高度h取50～200mm。