專利名稱：護(hù)鏡門的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用在水利工程中的適用于大孔口跨度的閘門形式—護(hù)鏡門，包括活動(dòng)門體、活動(dòng)小門、支承傳力裝置以及活動(dòng)門體的操作設(shè)備。
背景技術(shù)：
在水利工程中，活動(dòng)門體的作用是用于擋水，是最為主要、最直接的擋水建筑物，承受因活動(dòng)門體的阻擋而在前、后兩側(cè)形成水位差而產(chǎn)生的水壓力荷載，是最終能實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)預(yù)定功能的關(guān)鍵性設(shè)備。
在已建成的工程中，對(duì)于修建在大孔口跨度河道上的擋水建筑物，通常有兩種，一種是最為常見、也最為簡單的，將大孔口跨度分隔成多孔口、小跨度，設(shè)置多個(gè)活動(dòng)門體，根據(jù)工程運(yùn)行的需要，操作一個(gè)或者同時(shí)操作多個(gè)活動(dòng)門體，以實(shí)現(xiàn)工程的預(yù)定功能，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是以大化小，減少了復(fù)雜性，便于實(shí)施，同時(shí)增加了工程運(yùn)用的靈活性，缺點(diǎn)是投入的設(shè)備數(shù)量增加了，配套的土建工程量增加了，同時(shí)增加的分隔設(shè)施對(duì)河流的過流能力造成了影響，為維持原河道的過流能力，勢必要擴(kuò)大擋水建筑物處的河道寬度，改變了河流的長時(shí)間以來形成的自然形態(tài)，易帶來河岸沖刷、淤積等問題，尤其是在由通航要求的河流上，分隔成多孔口后會(huì)對(duì)通航能力造成影響。另一種是仍維持大孔口跨度，此時(shí)的活動(dòng)門體通常采用平面式、或者扇形、或者鼓形等幾種。平面式，是小孔口跨度中最為常用的型式，其受力類似簡支梁，在擋水狀態(tài)，其支承跨度范圍內(nèi)沿水流方向每個(gè)受力截面上同時(shí)存在著彎矩、剪力兩種內(nèi)力，隨著孔口跨度的加大，其內(nèi)力值也大幅度擴(kuò)大，假定孔口支承跨度擴(kuò)大1倍，其受力截面上的剪力值同樣擴(kuò)大1倍，而彎矩值將擴(kuò)大至原來的4倍，因此隨著孔口跨度的增加，使得活動(dòng)門體的外形尺寸較大，活動(dòng)門體的自身重量大大增加。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，采用平面式，活動(dòng)門體沿水流方向的厚度尺寸將是孔口支承跨度的0.1倍左右。自身重量的增加一方面使得垂直方向上的自重荷載加大，使受力截面尚應(yīng)考慮自重荷載的影響，另一方面又使得操作活動(dòng)門體的操作機(jī)械的容量加大，增加了配套設(shè)施的投入、制造難度。采用扇形或者鼓形閘門，同樣，也存在著活動(dòng)門體的外形尺寸大、自重大，并且活動(dòng)門體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造工藝要求高、所需的配套的土建基礎(chǔ)建筑的尺寸較大，另一方面，還存在著泥沙淤積對(duì)活動(dòng)門體操作的影響不易解決，所有這些都將導(dǎo)致投入的擴(kuò)大。再者，對(duì)于小孔口跨度的活動(dòng)門體，其操作機(jī)械按常規(guī)布置一般放置在橫跨孔口的排架梁上，而作為操作機(jī)械的直接支承構(gòu)件的排架梁，當(dāng)孔口跨度擴(kuò)大后，其自身的設(shè)計(jì)、施工難度也大為增加，也必將引起投入的加大。因此，對(duì)于大孔口跨度的擋水建筑物，必須從活動(dòng)門體的受力型式、結(jié)構(gòu)型式、操作機(jī)械的設(shè)置等方面入手，進(jìn)行必要的創(chuàng)新。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種閘門形式—護(hù)鏡門，它可在大跨度孔口寬度下，避免在河道中間設(shè)置多個(gè)水工建筑物，盡可能小地減少對(duì)河流本身產(chǎn)生影響，在不影響河流自身泄流能力條件下設(shè)置擋水建筑物，同時(shí)又可以根據(jù)工程的運(yùn)行要求，對(duì)擋水建筑物的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種護(hù)鏡門，包括活動(dòng)門體、支承傳力裝置、兩個(gè)設(shè)置于活動(dòng)門體兩側(cè)的側(cè)水封和與活動(dòng)門體相連接的操作設(shè)備，所述活動(dòng)門體兩端通過支承傳力裝置與河岸土建基礎(chǔ)建筑相連，所述活動(dòng)門體兩側(cè)通過側(cè)水封與河岸液密封配合，所述支承傳力裝置為設(shè)于活動(dòng)門體兩端拱腳處的支鉸裝置，所述活動(dòng)門體為通過操作設(shè)備操作可沿支鉸裝置軸轉(zhuǎn)動(dòng)的弧形門體。
作為本實(shí)用新型技術(shù)方案的一種優(yōu)選方式，所述活動(dòng)門體為半圓弧拱形門體。由于水壓力荷載作用在承載物體上時(shí)產(chǎn)生的是均布荷載，其作用方向始終與承載物體的表面垂直，因此為適應(yīng)大跨度的孔口寬度，將活動(dòng)門體外形采用圓弧拱形，根據(jù)拱本身的力學(xué)特性，在承受徑向的均布荷載作用下，每個(gè)受力截面上內(nèi)力僅為沿拱軸線方向的軸向力，而不存在彎矩以及剪力等內(nèi)力，并且沿弧長方向上每個(gè)受力截面上的荷載相等，從而使得受力截面上的每個(gè)部分都能參與承載，可以充分發(fā)揮所有材料的性能，而不像平面閘門，受力截面上僅有部分參與承載，例如，跨中截面的彎矩最大剪力為零，但根據(jù)梁的計(jì)算理論假定，每個(gè)受力截面上的彎矩主要由前后的翼緣板承受，剪力主要由腹板承受，因此跨中截面上只有前后翼緣板參與承載，而腹板卻未能參與承載，同樣，在兩端支承處剪力最大而彎矩為零，因此只有腹板參與支承截面的承載，而前后翼緣板卻未能參與承載，盡管可以采用變截面梁(變高度、變翼緣)，針對(duì)不同位置處荷載的特點(diǎn)加以布置截面構(gòu)件，但往往因材料的變寬度裁切、變厚度拼接或者挖孔等措施而帶來的材料消耗以及制造時(shí)焊接工作量的增加，仍然無法實(shí)現(xiàn)截面上所有材料性能的充分發(fā)揮，這就是拱形閘門節(jié)省材料的原因所在。根據(jù)相關(guān)工程實(shí)例的統(tǒng)計(jì)，對(duì)于同一孔口跨度和水頭的閘門，拱形閘門比平面閘門約節(jié)省材料30％左右。所述護(hù)鏡門在關(guān)閉狀態(tài)下，半圓拱結(jié)構(gòu)的活動(dòng)門體本身承受的水壓力荷載通過兩端拱腳處的支鉸裝置直接傳遞給土建基礎(chǔ)建筑。若需開啟活動(dòng)門體，在操作設(shè)備的驅(qū)動(dòng)下，活動(dòng)門體繞兩端拱腳處的支鉸軸轉(zhuǎn)動(dòng)，向水面翻起，直至設(shè)定的開啟角。活動(dòng)門體開啟后，河流呈自然狀態(tài)，可以滿足宣泄水流的要求。
作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述活動(dòng)門沿弧長方向設(shè)有一個(gè)或多個(gè)與活動(dòng)門體水密封的活動(dòng)小門。它可根據(jù)工程的運(yùn)行使用要求保證上游側(cè)水位可調(diào)節(jié)。即活動(dòng)門體和活動(dòng)小門共同構(gòu)成擋水建筑物?；顒?dòng)門體是活動(dòng)小門的基礎(chǔ)支承。在需要時(shí)，將該活動(dòng)小門升高或者降低，上游側(cè)水位將根據(jù)調(diào)整后的設(shè)備高度進(jìn)行變化。同時(shí)，擋水狀態(tài)下能從活動(dòng)小門的頂部過流，使上游側(cè)的水流動(dòng)起來，既改變了水質(zhì)。又可形成景觀瀑布，增加了觀賞性。
作為活動(dòng)小門的一種優(yōu)選方式，所述動(dòng)門小門的數(shù)量為二至六扇，相鄰兩扇活動(dòng)小門之間設(shè)有固定于活動(dòng)門體的支承立柱。每扇活動(dòng)小門均可單獨(dú)操作。活動(dòng)小門的荷載通過支承立柱傳遞到活動(dòng)門體。
作為本實(shí)用新型的又一改進(jìn)，所述活動(dòng)門體沿弧長方向上部分或全部截面為中空的箱型結(jié)構(gòu)。這樣不但可加強(qiáng)拱形結(jié)構(gòu)本身的剛度，而且在操作活動(dòng)門體時(shí)，可兼作浮箱，以減少所需的啟閉機(jī)械的容量，降低成本。
作為本實(shí)用新型的再一改進(jìn)，所述活動(dòng)門體上部設(shè)有人行通道，供兩岸交通使用，人行通道的支撐立柱兼做活動(dòng)小門的支撐導(dǎo)向柱。
作為本實(shí)用新型的再一改進(jìn)，所述支鉸裝置采用關(guān)節(jié)軸承。由于孔口跨度較大，為降低制造廠至施工現(xiàn)場的運(yùn)輸成本，以及便于活動(dòng)門體的就位吊裝，活動(dòng)門體采取分節(jié)制造、運(yùn)至現(xiàn)場后再拼接成整體的施工方法，其必然存在著制造誤差、安裝誤差，再者，活動(dòng)門體沿弧長方向?yàn)橐患?xì)長形結(jié)構(gòu)，隨著環(huán)境溫度的變化，結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生變形。為避免因此種種而存在的不利影響，活動(dòng)門體兩端拱腳處與土建基礎(chǔ)建筑連接的支鉸采用關(guān)節(jié)軸承，使得活動(dòng)門體在操作時(shí)可沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)，在關(guān)閉擋水受載后又可以繞垂直方向有一微小的偏轉(zhuǎn)，不至于因制造誤差、安裝誤差、溫度變形、承載后的變形等等所產(chǎn)生的附加荷載在拱腳處產(chǎn)生附加應(yīng)力，給設(shè)備的正常運(yùn)行帶來不利隱患。
作為本實(shí)用新型的再一改進(jìn)，除了兩端拱腳處的支鉸裝置采用關(guān)節(jié)軸承外，還將活動(dòng)門體跨中處沿水流方向的截面高度加以減小，使其與其它截面相比成為一弱化截面，呈現(xiàn)出鉸性質(zhì)結(jié)構(gòu)的特性，從而使得整個(gè)活動(dòng)門體沿弧長方向上為三鉸拱結(jié)構(gòu)。
作為活動(dòng)門體操作設(shè)備的一種優(yōu)選方式，所述操作設(shè)備為設(shè)有鎖錠機(jī)構(gòu)和繩索的卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，所述河岸上設(shè)有兩個(gè)閘墩排架柱，閘墩排架柱頂部設(shè)有機(jī)房，所述啟閉機(jī)設(shè)置于所述機(jī)房內(nèi)，所述活動(dòng)門體上對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)通過繩索與所述啟閉機(jī)相連接的吊耳梁。它避免了在孔口上方設(shè)置橫跨孔口寬度的排架梁。
作為活動(dòng)門體操作設(shè)備的一種改進(jìn)，所述排架柱的形狀為圓弧拱形，所述排架柱表面設(shè)有一個(gè)或數(shù)個(gè)導(dǎo)向滑輪。由于整個(gè)活動(dòng)門體為半圓拱形，為免除操作活動(dòng)門體過程中繩索產(chǎn)生斜向分力，從半圓弧拱形的活動(dòng)門體上設(shè)有啟閉吊架，其從孔口中間沿河寬方向向兩側(cè)伸展，直至可以與卷揚(yáng)機(jī)的繩索相連而不致產(chǎn)生斜向分力。將通常采用的直立式排架柱改為圓弧拱形，并在圓弧拱形排架柱的表面間斷設(shè)有導(dǎo)向滑輪，使得操作活動(dòng)門體時(shí)盡可能大地加大操作力臂，減小操作機(jī)械的容量。
本實(shí)用新型護(hù)鏡門技術(shù)方案，采用拱形結(jié)構(gòu)可節(jié)省大量的結(jié)構(gòu)設(shè)備的工程量，對(duì)于同一孔口跨度和水頭的閘門，拱形閘門比平面閘門約節(jié)省材料30％左右，同時(shí)降低了設(shè)備的制造難度。其次，減小了操作機(jī)械的容量，也就是間接的節(jié)省了操作機(jī)械的工程量，再者，避免了在河道中間設(shè)置建筑物，一方面減少了土建基礎(chǔ)的工程量，另一方面減少的施工的難度。工程的投入減少了、難度降低了、建設(shè)工期縮短了，早日發(fā)揮工程的效益。


圖1為處于關(guān)閉狀態(tài)的護(hù)鏡門圖2為處于開啟狀態(tài)的護(hù)鏡門圖3為護(hù)鏡門平面結(jié)構(gòu)示意圖圖4為活動(dòng)小門處于最低位置時(shí)活動(dòng)門體A-A截面示意圖圖5為活動(dòng)小門處于最低位置時(shí)活動(dòng)門體A-A截面示意圖具體實(shí)施方式
如圖1、圖2、圖3所示，一種護(hù)鏡門，包括半圓弧拱形活動(dòng)門體1，所述活動(dòng)門體1上部為人行通道9，所述活動(dòng)門體1沿弧長方向上部分或全部截面為中空的箱型結(jié)構(gòu)。所述活動(dòng)門體1中部還設(shè)有一沿水流方向的截面高度小于活動(dòng)門體1其它部分的弱化截面；兩側(cè)水封14和底止水12，所述側(cè)水封14設(shè)置于活動(dòng)門體1兩側(cè)，所述底止水12設(shè)置于活動(dòng)門體1底部。所述活動(dòng)門體1通過底止水12以及側(cè)水封14形成封水結(jié)構(gòu)；支鉸裝置2，所述支鉸裝置2選用關(guān)節(jié)軸承，所述活動(dòng)門體1兩端通過支承傳力裝置與河岸土建基礎(chǔ)建筑相連；
活動(dòng)門體1的操作設(shè)備，所述操作設(shè)備為設(shè)有鎖錠機(jī)構(gòu)的卷揚(yáng)式啟閉機(jī)3，所述河岸上設(shè)有兩個(gè)閘墩排架柱，所述排架柱的形狀為圓弧拱形，所述排架柱表面設(shè)有一個(gè)或數(shù)個(gè)的導(dǎo)向滑輪5。所述啟閉機(jī)設(shè)置于所述閘墩排架柱頂部，所述活動(dòng)門體1上對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)通過繩索4與所述啟閉機(jī)相連接的吊耳梁13。所述活動(dòng)門為體通過所述操作設(shè)備操作沿活動(dòng)門體1兩端繞拱腳處的支鉸裝置2軸轉(zhuǎn)動(dòng)；六扇活動(dòng)小門7，設(shè)于所述活動(dòng)門體1弧長方向上。相鄰兩扇活動(dòng)小門7之間設(shè)有固定于活動(dòng)門體1的支承立柱8支承。如圖4、圖5所示，所述活動(dòng)門體1與活動(dòng)小門7通過止水11形成封水結(jié)構(gòu)。所述活動(dòng)小7的操作采用液壓缸10，每扇活動(dòng)小門布置兩根油缸。考慮到液壓缸的檢修和活動(dòng)門體的結(jié)構(gòu)和空間，油缸的布置采用倒掛式，缸體安裝在活動(dòng)小門上，活塞桿吊頭鉸接在門頂人行通道9的梁系上。活動(dòng)小門7的操作系統(tǒng)保證每扇活動(dòng)小門的兩只油缸的同步，防止升降過程中的卡阻。
為保證活動(dòng)門體在操作過程中的平穩(wěn)性，必須使兩吊耳梁13之間保持同步，其不同步性應(yīng)保持在一較小的范圍內(nèi)。通常對(duì)于小孔口跨度，采用卷揚(yáng)機(jī)時(shí)兩吊點(diǎn)之間采用剛性同步軸一實(shí)現(xiàn)同步，在此兩吊點(diǎn)之間的同步采用電氣變頻同步系統(tǒng)，即兩吊點(diǎn)分別有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)操作，以其中一套為基準(zhǔn)，在操作過程中通過檢測裝置檢測兩吊點(diǎn)各自的行程并進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)兩吊點(diǎn)的行程差超過設(shè)定值時(shí)，PLC控制變頻器，使變頻器調(diào)整另一套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，加快或者減慢，實(shí)行糾偏，以使得兩吊點(diǎn)的行程差保持在設(shè)定值的范圍內(nèi)，達(dá)到兩吊點(diǎn)同步的目的。
活動(dòng)門體在操作機(jī)械的操作下繞水平方向的鉸軸轉(zhuǎn)動(dòng)至預(yù)定角度時(shí)，通過操作機(jī)械上預(yù)設(shè)的鎖錠機(jī)構(gòu)加以鎖定。鎖定機(jī)構(gòu)設(shè)有檢測裝置，當(dāng)鎖定機(jī)構(gòu)投入使用時(shí)整個(gè)操作系統(tǒng)的總電源應(yīng)保證是切斷的，并且在鎖定機(jī)構(gòu)解除前系統(tǒng)將不能恢復(fù)通電，以防止誤操作從而給設(shè)備的安全運(yùn)行帶來隱患。
權(quán)利要求1.一種護(hù)鏡門，包括活動(dòng)門體、支承傳力裝置、與活動(dòng)門體相連接的操作設(shè)備，所述活動(dòng)門體兩端通過支承傳力裝置與河岸土建基礎(chǔ)建筑相連，其特征在于還包括兩個(gè)設(shè)置于活動(dòng)門體兩側(cè)的側(cè)水封，所述活動(dòng)門體兩側(cè)通過側(cè)水封與河岸液密封配合，所述支承傳力裝置為設(shè)于活動(dòng)門體兩端拱腳處的支鉸裝置，所述活動(dòng)門體為通過操作設(shè)備操作可沿支鉸裝置軸轉(zhuǎn)動(dòng)的弧形門體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的護(hù)鏡門，其特征在于所述活動(dòng)門體為半圓弧拱形門體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的護(hù)鏡門，其特征在于所述活動(dòng)門沿弧長方向設(shè)有一個(gè)或多個(gè)與活動(dòng)門體密封配合的活動(dòng)小門。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的護(hù)鏡門，其特征在于所述活動(dòng)小門的數(shù)量為二至六扇，相鄰兩扇活動(dòng)小門之間設(shè)有固定于活動(dòng)門體的支承立柱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的護(hù)鏡門，其特征在于所述活動(dòng)門體沿弧長方向部分或全部截面為中空的箱型結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的護(hù)鏡門，其特征在于所述活動(dòng)門體上部設(shè)有通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的護(hù)鏡門，其特征在于所述支鉸裝置為關(guān)節(jié)軸承。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的護(hù)鏡門，其特征在于所述活動(dòng)門體中部設(shè)有一沿水流方向的截面高度小于活動(dòng)門體其它部分的弱化截面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的護(hù)鏡門，其特征在于所述操作設(shè)備為設(shè)有鎖錠機(jī)構(gòu)的卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，所述河岸上設(shè)有兩個(gè)閘墩排架柱，所述啟閉機(jī)設(shè)置于所述閘墩排架柱頂部，所述活動(dòng)門體上對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)通過繩索與所述啟閉機(jī)相連接的吊耳梁。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的護(hù)鏡門，其特征在于所述排架柱的形狀為圓弧拱形，所述排架柱表面設(shè)有一個(gè)或數(shù)個(gè)繩索的導(dǎo)向滑輪。
專利摘要一種護(hù)鏡門，包括活動(dòng)門體、支承傳力裝置、活動(dòng)門體的操作設(shè)備、兩個(gè)設(shè)置于活動(dòng)門體兩側(cè)的側(cè)水封，所述活動(dòng)門體兩端通過支承傳力裝置與河岸土建基礎(chǔ)建筑相連，所述活動(dòng)門體兩側(cè)通過側(cè)水封與河岸液密封配合，所述支承傳力裝置為支鉸裝置，所述活動(dòng)門為體通過所述操作設(shè)備操作可沿活動(dòng)門體兩端繞拱腳處的支鉸裝置軸轉(zhuǎn)動(dòng)的圓弧拱形門體。本實(shí)用新型護(hù)鏡門技術(shù)方案，采用拱形結(jié)構(gòu)可節(jié)省大量的結(jié)構(gòu)設(shè)備的工程量，同時(shí)降低了設(shè)備的制造難度。其次，減小了操作機(jī)械的容量，也就是間接的節(jié)省了操作機(jī)械的工程量，再者，避免了在河道中間設(shè)置建筑物，一方面減少了土建基礎(chǔ)的工程量，另一方面減少了施工的難度。
文檔編號(hào)E02B7/42GK2811390SQ200520042358
公開日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2005年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月9日
發(fā)明者張政偉, 陳星 , 徐平, 林玉葉 申請(qǐng)人:上海勘測設(shè)計(jì)研究院