摘要：鲁古河水电站位于县城东南面，属新丰江上游支游——陈坑坝河中下游，坝址位于丰城镇涧下管理区，距县城十二公里，距马头镇8公里。电站工程包括大坝、引水隧洞、电站厂房等。是以发电为主，兼顾灌溉和防洪的综合开发利用、中型水利水电工程。总装机容量8000kW，大坝为混凝土双曲拱坝，坝高69.0m。本文通过针对古河水电站工程进水闸口的计算复核，提出了针对性的更改方案。
关键词：古河水电站；新丰县；进水口闸门；复核
一、设计资料
1、闸门型式：潜孔式平面钢闸门
2、孔口尺寸：2.2m×2.2m
3、闸门尺寸：宽×高=3.0m×2.3m
4、计算工况：
①水库校核洪水位：293.90m
②水库设计洪水位：292.86m
门槽底坎面高程：254.858m
5、启闭方式：动水启闭
①校核工况：启闭水头39.042m（外侧293.90m、内侧254.858m）
②设计工况：启闭水头38.002m（外侧292.86m、内侧254.858m）
6、结构材料：A3钢
7、止水橡皮：顶、侧止水用P45-A型橡皮，底止水用条形橡皮Ⅰ110-16
8、行走支承：滚轮支承
9、侧止水间距：2.32m
二、闸门结构稳定性复核验算
（Ⅰ）校核洪水位工况
水库校核洪水位：293.90m
进水口侧无水，即为底坎面高程：254.858m
校核工况下考虑钢材的抗弯容许应力[σ]有15%的提升幅度，按照规范相关要求验算，结果表明，在校核洪水位工况下原设计图纸的面板厚度满足要求。
验算结果表明，在校核洪水位工况下原设计图纸的主梁截面、边梁截面满足要求。
闸门支承采用简支滚轮型式，经验算，校核洪水位工况下除滚轮最大接触应力外，其余均满足要求。
（Ⅱ）设计洪水位工况
按照规范相关要求验算，结果表明，设计洪水位工况下原设计图纸的面板厚度在不考虑腐蚀裕度的情况下，面板厚度满足要求。
闸门支承采用简支滚轮型式，经验算，设计洪水位工况下除滚轮最大接触应力外，其余均满足要求。
三、闸门启闭力复核验算
闸门采用动水启闭型式，验算正常蓄水位的工况。
隧洞进水口工作闸门在校核洪水位、设计洪水位工况下运行，门叶面板、主梁、边梁结构强度及允许挠度等均满足要求，根据闸门现状，需进行防腐工作。
根据《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-2013)关于启闭力的说明，闭门力计算结果为负值时，可以依靠自重闭门。计算起门力，考虑吊杆重量，起门力为58.6t。
根据对闸门的启闭力重新复核计算，闸门在动水状态下的最大启门力不能满足要求。经与原设备厂家的多次技术沟通，难以通过更换电机、钢丝绳和调速器等简单的改造达到设计额定容量，结合设备厂家建议，对启闭设备进行整套更换为QPQ1×63设备，更换后启闭设备的外形尺寸只是略有增大，不影响设备安装和操作。
四、闸门修复设计
1、方案一：
主轮修复
（1）对四个闸门主轮拆除后，外缘除锈采用包裹一层不锈钢，来达到增加主轮直径。增加厚度为：
考虑P45- 6型止水橡胶3mm的设计压缩量，理论滚轮边缘到现状滚轮边缘的距离为225-192-45+3=-9mm。
则主轮直径由现在的450mm，增加至450+18=468mm，小于门槽宽度480-6（主轨止水面板厚）=474mm。
（2）主轮外缘包裹不锈钢一层，厚度9mm，宽度与主轮原外缘相同，为100mm，并在主轮外缘与新贴的不锈钢层配钻8个φ10螺丝孔（弧形间距为176.715mm），孔深至原主轮外缘以下25mm，紧固螺栓并焊接磨平，结合面二侧满焊并磨平。
2、方案二：
纠正主轮位置
考虑P型止水橡胶3mm的设计压缩量，主轮孔中到水封座面的距离为225+3-45=183mm。
因此，主轮中心位置尺寸，应由标注的“至下游翼缘”的192改为183。“至上游翼缘”的数据由180改为189。
其他依原设计图重做门叶。
3、方案三（加配重的建议）：
闸门理论计算闭门力为负值，根据实际情况可以考虑加3t配重。
用启闭机将闸门吊起，配重从下往上层增加，保证按对称线分布，过程中确保重心平衡。
五、更改后的启闭机梁结构稳定计算
启闭室平面尺寸为：5.4m*7m。启闭架结构为支撑在砼井筒上的两条梁L2，井筒外尺寸为：5.4m*5.4m，井筒壁厚500mm厚，启闭梁尺寸为300*700mm，梁净跨4.4m。启闭梁采用C20砼，箍筋配Ⅰ级钢筋，主筋配Ⅱ钢筋，钢筋保护层厚度为25mm，梁端下配2φ22，上3φ22（一根弯起筋）；跨中下3φ22（一根弯起筋），上2φ22。支座端部400mm范围内配箍筋φ8@100及弯起钢筋1φ22弯起角度为45度，端部以外箍筋配φ8@200。
查启闭机参数，更换后启闭机重量G=12.70KN，起门力Q取600KN，由启闭机安装特点，起门力、启闭机重在单梁上折成两个对称的集中力，取混凝土重24KN/m3，g=5.04KN/m。梁的计算参数：a，a’=25mm，纵向筋22：，，，箍筋，。
经过计算，梁满足启闭机更换后的荷载要求，梁上由起门力产生的荷载更趋近为局部均布荷载， 这样荷载效应组合的弯矩设计值会比理论计算较低，更为有利。不过结构构件的端面截面弯矩设计值计算考虑进弯起筋，如果不考虑，设计值将有所降低。为更安全考虑，建议在现状梁板之上做高20cm的钢筋混凝土反梁（至两边边墙）加大L2梁的理论截面面积，其上再做长310cm，厚20cm混凝土基座。
反梁配置3B22，用锚筋B16锚固（伸入原梁约18cm），间距20cm。这样结构构件的截面弯矩设计值约为290KN.m，且L2梁上的荷载将更趋近均布荷载。另外拆除旧混凝土台层，设B14@200钢筋网如L2梁加固平面图中部分所示。
参考文献：
[1]刘燕，陈琳.丹江口水电站进水口闸门控制系统的设计与应用.科技创新与应用，2014,30
[2]陈伏高，臧剑.水电站机组进水口闸门控制的设计与实现，可编程控制器与工厂自动化，2015,7
论文作者:姜顺坤
论文发表刊物:《科技中国》2017年7期
论文发表时间:2017/11/1
标签：闸门论文; 洪水位论文; 启闭论文; 工况论文; 荷载论文; 外缘论文; 截面论文; 《科技中国》2017年7期论文;