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新河县前进水工机械厂
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弧形钢闸门具有圆弧形的挡水门叶，当启闭闸门时，闸门绕一固定支铰的水平轴转动。
弧形面的闸门。其支臂的支承铰位于圆心，启闭时闸门绕支承铰转动。弧形闸门由转动门体、埋设构件及启闭设备三部分组成。弧形闸门不设门槽，启闭力较小，水力学条件好，广泛用于各种类型的水道上作为工作闸门运行。 弧形钢闸门的分类 ①按门顶以上水位的深度分为露顶式和潜孔式。水库水位不超过门顶称露顶式弧形闸门（也称表孔弧形闸门）。水库水位高于门顶称潜孔式弧形闸门(也称深孔弧形闸门或高压弧门)。②按传力支臂形式分为斜支臂式和直支臂式。前者多用于宽高比较大的孔口。后者多用于宽高比较小的孔口。③按支承铰轴的形式分为圆柱铰、圆锥铰、球形铰和双圆柱铰式弧形闸门。④按门叶结构分为主纵梁式和主横梁式弧形闸门等（受背水压的称反向弧门）。 弧形闸门的 门体结构 弧形闸门的本体由门叶、支臂、支承铰和止水装置四部分组成。门叶是近似平面体系的弧形受压面，由弧形面板和主次梁的梁格体系构成。门叶梁格布置有主横梁系与主纵梁系两种形式。主横梁系多用于露顶式或宽高比较大的弧形闸门；主纵梁系常用于高水头宽高比较小的潜孔式弧形闸门。弧形闸门的支臂支撑门叶并传递径向合力于支铰轴上。特窄的弧形闸门也有做成一个支臂框架的，称为独支臂弧形闸门。支臂有直支臂和斜支臂之分,后者多用于孔口宽度大的露顶式弧形闸门。每侧支臂多由两根承压构件（柱）组成。对高度较大的，每侧也有用三根承压构件的。支承铰由连接支臂的铰链、固定轴和固定铰座组成。铰座牢固地与建筑物上的埋设构件联接，并传力于基础上。支铰要转动灵活，其安装位置应高出下游水面。支承铰的形式有圆柱铰和圆锥铰等。圆柱铰构造比较简单，制造、安装也较方便，应用普遍；圆锥铰多用于大跨度（宽）露顶式弧形闸门上。 弧形闸门支臂的制造 双主横梁斜支臂弧门应用广泛。下面以这种支臂为例，介绍制造方法。6.5.1斜支臂的结构 支臂分为上下两肢（大型弧门有分为三肢的），其夹角为2θ，如图6-2l所示。两肢之间，用竖杆、斜杆、连接板等连成刚性的整体。支臂与主横梁连接端有顶板，用螺栓与主横梁的后翼板连接，采用抗剪板承受斜支臂在接触面上的剪力，如图6-22所示。 抗剪板与顶板端都要求接触良好，不允许有间隙，所以，应进行刨削加工。支臂的另一端用底板与支铰以螺栓连接。顶板与主横梁、底板与支铰之间的结合面要求紧密，也必须刨削加工。螺栓孔应该配钻，以保证装配质量。 支臂的上下两肢一般设计成箱形结构(小型弧门支臂亦有工字断面结构的)。各肢又有内外之分；靠孔中心的翼缘板为内翼缘板，靠闸墩侧的为外翼缘板；对每条支臂而言，有2θ角，2θ夹角内边的为内腹板，外边的为外腹扳(工形截面只有一个腹板)；对夹板而言，靠中心的为内夹板，靠闸墩的为外夹板，按规范要求夹板要弯成f角。 竖杆一般设计成焊接工字型断面结构，斜杆常用型钢制作，如工字钢等。抗剪板安装 1－主梁；2－支臂；3－连接螺栓；4－抗剪板；5－接触面刨平并接触良好6.5.2放大样下料 斜支臂弧门是一复杂的空间几何体系，各零件的几何尺寸，可以用几何计算方法求出，但在下料时，都必须经过放大样，求出与设计相*的各零件的几何尺寸和形状。 用放大样求出的只是各零件的设计尺寸，下料的几何尺寸还要加上焊接收缩量ΔL1、火焰校正收缩量ΔL2、加工余量ΔL3，则零件下料的实际尺寸Lˊ为式中 L——为设计尺寸。L=L+ΔL1+ΔL2+ΔL3 当零件数量较多、几何形状复杂时，可制作样板下料。6.5.3部件组装 每条支臂包括上下肢、竖杆、斜杆等部件。各部件单独拼装、焊接、矫正，合格方可进入支臂的组装。这样可减少支臂组装的工作量和工期，同时减少组装后的焊接量，从而避免大量焊接造成的变形。 支臂上下肢的制作，视其大小和长短，可分段制造，也可整条制造。大型弧门的支臂，长达10～20m，重达30～60t，考虑到运输条件的限制及安装中技术上的要求，有的将支臂分成两段或三段制作(例如，在工厂可将支臂组装成直支臂和角形支臂，详见第八章第二节)，到安装现场再拼接。若运输条件允许，支臂也可不分段而整体制造，但先不装顶板和底扳，两端预留调整修切余量，待弧门大组装时，根据曲率半径的要求进行修切。 箱形断面支臂的拼对方法与普通箱形梁的拼对方法相同(见第四章第四节)。要注意：腹板、冀缘板有内外的区别，顶板端有倾斜方向的问题。6.5.4支臂预组装 组成支臂的各个零部件制造完成后，在厂内应进行支臂的预组装，同时还要与门叶进行总体预装配。全部合格后，才能把支臂拆开运到工地，在安装前进行正式组装与焊接。 支臂在工地上进行组装的方法与工厂预组装基本相同，同时组装后才能进行焊接。为避免重复，故将支臂的组装与焊接的内容在第八章第二节中进行阐述。6.6弧形闸门厂内总体预组装 根据有关规范要求，弧门出厂前，要进行总体预组装，将已制造合格的门叶、支臂、支铰等，按设计要求组装为一体，但它们之间并不连接，组装合格后，仍将它们分开。 预组装的目的： ①zui后确定支臂的总长，将端部预留的多余部分切去； ②确定各节门叶之间、门叶与支臂之间、支臂与支铰之间的连接关系及配合情况； ③对组装成整体的弧门进行各项技术指标的检查，不合格处要处理，对检查数据作出记录； ④对合格的整扇弧门，标出控制点、控制线并焊定位板等，为弧门的工地再组装提供方便。弧门厂内总体预组装的步骤和方法 ⑴在总组装台上测放出控制线和控制点 包括支铰中心线、支臂中心线、整体中心线、面板外缘与底坎的交线等，并在各支墩及预埋底板上测出相对高程，作出标记点。 ⑵吊装左右两支铰(可不带铰座) ①调整两支铰位置、跨距、两支铰孔的同心度和倾斜度，如图6-23。 ②根据测放出的中心线和高程点，挂转动中心钢丝线(调整支铰、测量面板曲率半径的基准线)。 支铰中心(转动中心) 位置的确定方法(图6-24)：根据面板外缘曲率半径R即可确定支铰中心高程▽及距离a值。③调整支铰相对于整体中心线的距离L1(图6-11)，其误差不超过±1mm。 ④调整支铰仰角2θ。 ⑤调整两支铰孔的同心度和倾斜度(图6-25)。 ⑥两支铰跨距、仰角、孔中心调整合格，用点焊固定在支墩上测定铰链的仰角2θ ⑶吊装左右支臂 ①吊立支臂于支墩上，初调支臂的中心、水平、高程、垂直等，焊完拉杆(有花篮螺丝)后才能摘钩，如图6-28。 ②调整下肢中心高程及中心位置，并调整上肢中心与下肢中心在同一铅垂面内 支臂调整与固定 图3-29 支臂调整1－上肢；2－角铁；3－拉紧器； 1－上肢；2－支臂垂直中心； 3－下肢；4－下肢；5－垫铁；6－支墩 4－下肢水平中心；5－调整板；6－支墩；7－废机油；8－锤球；9－油桶 ③调整支臂端部与支铰底板的连接(可与支臂的调整同时进行) 调整要求： a.要检查支臂端部与支铰顶板(注：此时支臂底板由于配钻连在支铰顶板上未拆下)接合的间隙，各部分均要求顶紧，局部间隙过大，作堆焊处理，过长的余量要进行修切； b.要求调整支臂中心与支铰中心相吻合，如图6-30。 ④检查有关几何尺寸，包括开口尺寸、左右支臂跨距、对角线长，两支臂的垂直度等⑤支臂固定 a.对支臂进行加固性固定：下肢与支墩之间点焊挡板，上肢除螺丝拉杆外，增加不带螺丝的斜拉杆，两上肢之间点焊支撑。 b.端部与底板(点焊在支铰顶板上配钻孔的支臂底板)可进行点焊，四周边每边点焊三段，每段长100mm左右。 ⑷组装大型弧门的门叶 双主梁弧门分为上下两节或数节。 ①在下节门分缝处的大隔板上焊接吊耳(两个，吊装前)。吊耳的位置，要考虑下节门叶吊起时的直立位置与组装位置基本吻合立下节门叶1－吊耳板；2－下节门叶；3－角钢；4－调整螺丝；5－角钢；6－下肢；7－挡板；8－底垫板 ②立下节门叶 立下节门叶时注意： a.面板底缘与预埋底板上的定位挡板靠拢； b.门叶中心与底板上放出的中心重合、下主横梁的后翼缘顶板与下肢端靠拢； c.在门叶与支臂之间焊上调整螺丝，拉住门叶，用经纬仪配合调整门叶的中心的垂直度，合格后，在地面底板上点焊挡板，将门叶面板底缘的两边挡住，摘去吊钩。 d.利用双螺母调整支臂端部与顶板之间的间隙。用长钢卷尺检测面板的曲率半径，如图6-34，注意钢尺与弧门中心线要平行，测量读数加上修正值，就是曲率半径的真实值。由于支臂长度有修切余量，按设计半径R加支臂两端顶板和底板的焊接收缩量，将支臂多余的长度切去，并在支臂端切出单边坡口。弧门曲率半径测量 图6-35 就位挡板1－面板；2－支臂中心；3－弧门中心； 1－上节门；2－就位挡板；4－支铰中心 3－下节门 e.调整门叶与支臂端部靠拢，检查间隙，要求顶紧。测量面板曲率半径(测量门叶两端上中下三点)，面板外表面曲率半径按设计半径R加4mm控制(焊接支臂两端顶板和底板的收缩值)，合格后，在支臂端部与门叶之间焊上临时固定挡板以加固。 f.在下节门叶两端顶部及两边梁顶部点焊就位挡板，如图6-35所示，呈倒八字形。 ③在上节门叶上端面板的适当位置焊两块吊耳，如图6-36所示。 ④立上节门叶 吊上节门叶于下节门上，进行调整。调整的内容包括： ①上下两节门的中心线对齐，且同在一垂直面内； ②面板接缝、边梁腹板接缝、隔板接缝等不能错牙； ③上节门叶的曲率半径仍按R＋4mm控制，支臂长度余量仍切去，其方法与下肢相同； 吊立上节门叶 ④两节门叶对接缝的间隙要控制在允许范围之内。调整好后，点焊挡板进行固定。 ⑸检查组装质量 包括几何形状、几何尺寸、间隙大小等，作出记录。用经纬仪定出面板左右侧水封孔的垂直中心线，如图6-37。 ⑹对拆开的部件进行编号，打钢印，并设置定位板和组装标记。在面板上定两侧水封孔中心线 ⑺将弧门各部件拆开，程序与组装相反。面板朝上平放门叶，钻所有的水封孔，可用磁力电钻进行。 ⑻按设计要求，进行表面防腐处理。 弧门的水封、侧轮等到安装现场再进行安装。 弧形闸门的 埋设构件 包括侧止水座、底坎止水座、顶止水装置和支铰座承重构件，一般均埋入混凝土相关部位表面以内，起止水严密和承重作用。中、小型及承受总水压力不大的弧门止水装置用一般橡皮，潜孔式高压力弧形闸门用特制密封橡皮。露顶式弧形闸门的支铰座承重构件一般均埋入闸墩的悬伸牛腿内；潜孔式弧形闸门支铰座承重梁有的直接埋入大体积混凝土内，有的两端插入边墙内锚固。 弧形闸门的 启闭设备 弧形闸门启闭力小，起吊点的运动轨迹是弧线，露顶式或宽高比较大的弧门多用两个吊点，启闭设备多采用一门一机的布置。根据建筑物的结构，弧形闸门的启闭形式常采用：吊点设在门叶面板前，采用钢丝绳卷扬机或板链式启闭机；吊点设在门叶面板后的梁系或支臂上，可采用钢丝绳卷扬机和液压启闭机。弧形闸门液压启闭机的缸体一般作成可摇摆式，以达到布置紧凑，设备重量也可减轻。 弧形闸门的 现状 弧形闸门在世界各国得到广泛的应用。1949年以来，中国在水利工程上已经应用了各种孔口尺寸、各种类型的弧形闸门作为水道的工作闸门，在主要尺度方面都已进入了世界大型弧形闸门的行列。80年代以来，已开始采用偏心圆柱铰，对耐压高、伸缩率大的特种止水橡皮的试验研究也有进展。
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