山东水设
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山东水设“十大闸门工程系列”|山东省寿光市弥河寒桥拦河闸大跨度大宽高比平面钢闸门

作者:水机与市政设计院        发布时间:2024年06月21日

工程概况

寿光市弥河寒桥拦河闸建于寿光市境内大型河流弥河上,拦蓄库容1270万m³。全闸共13孔,每孔净宽16.0 m,总长228.4m,工程等别为Ⅱ等,工程规模大(2)型。闸室上游侧设一道检修闸门和一道工作闸门,工作闸门为16×4.5—4.2m露顶式平面钢闸门,检修闸门为16×1.1×4—4.2 m叠梁式平面钢闸门;工作闸门采用柱塞式液压启闭机;检修闸门采用移动式单轨双吊点启闭机,它由启闭机和自动挂脱梁组成,实现检修闸门的启闭和吊运。

该闸总体设计思路新颖,改变了以往传统设计方法和闸室布置方式。总体设计在满足水力学条件和水工结构设计和要求下,注重建筑空间处理和建筑造型设计。闸室布置、启闭设置和检修设置、公路桥和桥头建筑等单体建筑物,不仅满足各自的功能需求,且各具建筑特色。各单体建筑整体布局紧凑,建筑风格协调、统一,遥相呼应,在周边水环境的映衬下,更显美丽壮观。

(寿光市寒桥拦河闸工程闸门及启闭机布置)

技术特点

1、采用16×4.5m平面钢闸门液压启闭布置型式,取消了机架桥及机房,有利于水闸抗震。液压启闭机导向装置、单轨吊梁支架和灯柱设计成一体的建筑小品,与两岸桥梁及桥头堡遥相呼应,使整体建筑更显紧凑,统一匀称。

(寿光寒桥拦河闸16m跨平面闸门吊装)

2、系统研究了大跨度、大宽高比平面闸门的结构设计特点,研究了闸门底缘结构型式、主支承机构和新型自润滑轴承结构,为该门型及其他型式水闸工程的闸门的结构设计建立了参考模式;其中闸门支承机构确保闸门多主轮支承踏面的共面受力;新型自润滑轴承结构首次将滑道复合材料专利技术应用于大跨度平面定轮闸门,很好地适应了大跨度闸门变形特点,保证闸门主支承滚轮的线接触状态,避免产生较大的边缘应力。

(寿光寒桥拦河闸工程大跨度闸门)

3、首次从理论上分析大跨度、大宽高比平面闸门的整体及各构件受力变形特征,证实其在任何启吊工况下竖向位移都很小特点,闸门刚度仍以横向位移控制,不应以宽高比限制闸门跨度、启闭型式和双吊点同步要求。

(寿光寒桥拦河闸工作闸门静应力、应变检测)

4、通过空间有限元分析计算与原型观测结果比对,研究认为,在闸门结构布置完全相同的情况下,平面体系计算方法对上、下主横梁的荷载分配与空间有限元计算方法有差异,空间有限元计算方法荷载分配结果更加均匀,两种计算方法荷载分配结果相差10%左右;平面体系计算方法所得到的闸门上、下主梁跨中应力与位移均大于空间有限元法计算结果,上、下主梁跨中应力与位移计算结果存在较大差异(20%~30%左右)。同时,在把闸门这一复杂空间结构简化到平面体系计算过程中,现行《水利水电工程钢闸门设计规范》关于面板参与主梁翼缘工作的有效宽度计算与空间有限元法存在较大差别。

5、2005年项目获得山东省优秀工程勘察设计一等奖;“大跨度大宽高比平面闸门及启闭系统设计研究”获2004年度山东省科技进步三等奖。