某水库枢纽金属结构的布置及设计分析

某水库枢纽金属结构的布置及设计分析

摘要：随着我国经济的发展，水库枢纽建设也日益增多。本文介绍了某水库枢纽金属结构的布置与设计，其供水系统、导流灌溉洞系统和泄洪系的金属结构布置紧凑，设计多样。

关键词：水库枢纽；金属结构；布置；设计

中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：

一、工程概况

该水库距支流河口343 km，坝址距市区180km。水库总库容4.59亿8m3，设计日供水90万m3。枢纽工程金属结构主要有：导流灌溉隧洞系统、泄洪系统、取水系统等，有各类闸门、拦污栅48扇，各类闸门埋件、拦污栅埋件19套，各类启闭机5台套，总工程量1 222t。

二、导流灌溉隧洞系统

1、导流灌溉隧洞金属结构布置

导流灌溉隧洞分上层和中层灌溉进口及底层导流放空进口3层布置，每层洞口各设分层取水平板调度闸门各1扇，如图1。

图1 导流灌溉隧洞进口金属结构布置

2、闸门及启闭设备设计

1)基本参数：检修平台高程324.50 m，启闭平台高程334.50 m；

2)上层灌溉洞进口调度门：进水口底高程308.50 m，进水口顶高程312.50 m。孔口尺寸4.0x4.0-11.19 m(宽x高-水头)。闸门型式为平板滚轮式钢闸门，总水压力p=1 530 kn，动水启闭。闸门采用5

根主梁，按等荷载布置。拉杆长l=3.0 m，共4节。闸门起吊时用拉杆分节在平台上锁定操作。利用边梁作吊点，吊点距4.1m，启门力fq=534 kn，闭门力fw=-57 kn；3)中层灌溉洞进口调度门：进水口底高程295.00 m，进水口顶高程299100 m。孔口尺寸

4.0x4.0-24.69 m(宽x高-水头)。闸门型式为平板滚轮式钢闸门，总水压力p=3 750 kn，静水启闭。拉杆长l=3.0 m，共9节，用拉杆锁定在操作平台上。闸门选定双吊点，吊点距4.1 m。启门力

fq=806 kn，需利用水柱压力461 kn下门；4)底层灌溉洞进口工作门：进水口底高程280.00 m，进水口顶高程284.00 m。孔口尺寸4.0x4.0-39.69 m(宽x高-水头)。闸门型式为平板滚轮式钢闸门，总水压力p=6 300 kn，静水启闭。拉杆长l=3.0 m，共14节，用拉杆锁定在操作平台上。闸门选定双吊点，吊点距4.1 m。启门力fq=1 398 kn，需利用水柱压力895kn下门；5)启闭机：3层平板调度闸门统一使用移动台车式卷扬启闭机分别由拉杆锁定控制启闭。台车轨距8.5 m，跨距3.4 m，行走速度3 m/min，启吊速度1.47 m /min。启闭机容量2x630 kn，扬程12 m。轨道选用qu100重轨，轨长15 m，轨道两侧设防撞缓冲装置；6)出口弧形工作闸门：

3.3x3.3-40.19 m(宽x高-水头)，闸门出口底槛高程279.50 m，启闭台高程290.30 m，检修平台高程283.8 m。弧形闸门采用主横梁双框架圆柱铰结构，总水压力p=5.89 kn,总水压力作用线与水平夹角α=3

4.040。闸门弧门半径r=6.0 m，支铰高程=284.00 m。闸门动水启闭，启门力fq=420 kn，闭门力fw=280.4 kn，需加重13t。

闸门采用摇摆式液压弧形闸门启闭机摇摆夹角α=8.790，启闭机型号qhsy-800/160-4.5(一孔一站)。泵房设在启闭平台上,液压系统由液压泵、油箱、闸阀组、电气控制柜等部件组成，分别放置在独立工作间内。液压油在-30℃下不凝结，10℃以上启动使用，冬季无需放油。

三、泄洪系统系统

1、泄洪系统金属结构布置

泄洪系统由鞍部泄洪和溢洪道控制泄洪组成。溢洪道为单孔，设弧形工作闸门，固定卷扬式启闭机启闭。工作门前设一道检修门，用单向门式启闭机启闭。在溢洪道右侧设门库一座，左侧设液压泵房一处。堰顶高程310.00 m，溢流堰宽度12 m，检修桥面高程324.50 m。

2、闸门及设备设计及选型

泄洪道工作门选用12x8.5-8 m (宽x高-水头)弧型闸门单孔。闸门底坎高程310.00 m，支铰高程314.50 m。闸门采双主横梁斜支臂关节轴承铰结构，弧门半径r=10 m，正常挡水高度h=8.0 m，风浪超高a=0.5 m。弧形闸门总水压力p=2 640 kn，总水压力作用线与水平线夹角α=9.6130，刚度比k=7.6。闸门启门力fq=680 kn，闭门力fw=-125 kn，能靠自重闭门。启闭机采用2x400 kn固定卷扬弧门启闭机。闸门操作条件为动水启闭，允许避开振动区作局部开启，闸门不承受冰压力。

溢洪道检修门选用6x9.4-8.97 m(宽x高-水头)平面滑动式钢闸

门。闸门分3节，闸门总水压力p=2 4.4 kn，闸门滑动支撑选用钢基铜复合材料滑道，最大摩擦系数取f=0.18。操作条件为上节静水闭，动水开启，其余2节皆为静水启闭。进行节间充水平压，各节闸门均由坝顶门机进行启闭操作。启闭设备选用2x250 kn单向门机，轨距3.5 m，轮距9.2 m，吊点距6.32 m，门机有效工作高度4.5 m。检修桥上铺设p50轨道通入检修门门库。门库在溢洪道右岸岩洞中，下卧式门库。

四、取水系统

按工程要求取水塔进口为3层。每个进水口分设拦污栅检修槽和拦污栅槽两道栅槽，栅槽后各设上、中、下分层取水调度闸门，闸门呈阶梯状布置。拦污栅共3扇沿孔通常布置，调度闸门每层2孔共3层。闸门采用平板定轮式钢闸门，上层闸门动水启静水闭，可局部开启也可在隧洞出口蝶阀关闭情况下充水平压启闭，平压时间26 h。中层、下层闸门按最大水头差4m控制启闭，闸门和拦污栅均由拉杆锁定在门槽上，启吊由门机主副吊控制自动抓梁对拦污栅分节起吊，如图2。

1)基本参数：兴利水位318.00 m，设计水位319.69 m，校核水位323.26 m，操作平台高程324.50 m；2)拦污栅：拦污栅底高程292.00 m，拦污栅顶高程324100 m。孔口尺寸4 mx32 m(宽x高)，3孔4扇其中一扇作为检修备用。栅体按高度方向分7节，每节4 m。栅体结构按4 m水头差计算，由双主梁和两侧边梁构成平面承力框架，上设栅条。栅条中心距100 mm，拦污栅启吊由自动抓梁分节启