专利名称：护镜门的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用在水利工程中的适用于大孔口跨度的闸门形式-护镜门，包括活动门体、活动小门、支承传力装置以及活动门体的操作设备。
背景技术：
在水利工程中，活动门体的作用是用于挡水，是最为主要、最直接的挡水建筑物，承受因活动门体的阻挡而在前、后两侧形成水位差而产生的水压力荷载，是最终能实现工程建设预定功能的关键性设备。
在已建成的工程中，对于修建在大孔口跨度河道上的挡水建筑物，通常有两种，一种是最为常见、也最为简单的，将大孔口跨度分隔成多孔口、小跨度，设置多个活动门体，根据工程运行的需要，操作一个或者同时操作多个活动门体，以实现工程的预定功能，这样做的优点是以大化小，减少了复杂性，便于实施，同时增加了工程运用的灵活性，缺点是投入的设备数量增加了，配套的土建工程量增加了，同时增加的分隔设施对河流的过流能力造成了影响，为维持原河道的过流能力，势必要扩大挡水建筑物处的河道宽度，改变了河流的长时间以来形成的自然形态，易带来河岸冲刷、淤积等问题，尤其是在由通航要求的河流上，分隔成多孔口后会对通航能力造成影响。另一种是仍维持大孔口跨度，此时的活动门体通常采用平面式、或者扇形、或者鼓形等几种。平面式，是小孔口跨度中最为常用的型式，其受力类似简支梁，在挡水状态，其支承跨度范围内沿水流方向每个受力截面上同时存在着弯矩、剪力两种内力，随着孔口跨度的加大，其内力值也大幅度扩大，假定孔口支承跨度扩大1倍，其受力截面上的剪力值同样扩大1倍，而弯矩值将扩大至原来的4倍，因此随着孔口跨度的增加，使得活动门体的外形尺寸较大，活动门体的自身重量大大增加。据相关统计资料，采用平面式，活动门体沿水流方向的厚度尺寸将是孔口支承跨度的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载加大，使受力截面尚应考虑自重荷载的影响，另一方面又使得操作活动门体的操作机械的容量加大，增加了配套设施的投入、制造难度。采用扇形或者鼓形闸门，同样，也存在着活动门体的外形尺寸大、自重大，并且活动门体的结构复杂、制造工艺要求高、所需的配套的土建基础建筑的尺寸较大，另一方面，还存在着泥沙淤积对活动门体操作的影响不易解决，所有这些都将导致投入的扩大。再者，对于小孔口跨度的活动门体，其操作机械按常规布置一般放置在横跨孔口的排架梁上，而作为操作机械的直接支承构件的排架梁，当孔口跨度扩大后，其自身的设计、施工难度也大为增加，也必将引起投入的加大。因此，对于大孔口跨度的挡水建筑物，必须从活动门体的受力型式、结构型式、操作机械的设置等方面入手，进行必要的创新。
发明内容
本发明的目的在于提供一种闸门形式-护镜门，它可在大跨度孔口宽度下，避免在河道中间设置多个水工建筑物，尽可能小地减少对河流本身产生影响，在不影响河流自身泄流能力条件下设置挡水建筑物，同时又可以根据工程的运行要求，对挡水建筑物的高度进行调节。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案一种护镜门，包括活动门体、支承传力装置、两个设置于活动门体两侧的侧水封和与活动门体相连接的操作设备，所述活动门体两端通过支承传力装置与河岸土建基础建筑相连，所述活动门体两侧通过侧水封与河岸液密封配合，所述支承传力装置为设于活动门体两端拱脚处的支铰装置，所述活动门体为通过操作设备操作可沿支铰装置轴转动的弧形门体。
作为本发明技术方案的一种优选方式，所述活动门体为半圆弧拱形门体。由于水压力荷载作用在承载物体上时产生的是均布荷载，其作用方向始终与承载物体的表面垂直，因此为适应大跨度的孔口宽度，将活动门体外形采用圆弧拱形，根据拱本身的力学特性，在承受径向的均布荷载作用下，每个受力截面上内力仅为沿拱轴线方向的轴向力，而不存在弯矩以及剪力等内力，并且沿弧长方向上每个受力截面上的荷载相等，从而使得受力截面上的每个部分都能参与承载，可以充分发挥所有材料的性能，而不像平面闸门，受力截面上仅有部分参与承载，例如，跨中截面的弯矩最大剪力为零，但根据梁的计算理论假定，每个受力截面上的弯矩主要由前后的翼缘板承受，剪力主要由腹板承受，因此跨中截面上只有前后翼缘板参与承载，而腹板却未能参与承载，同样，在两端支承处剪力最大而弯矩为零，因此只有腹板参与支承截面的承载，而前后翼缘板却未能参与承载，尽管可以采用变截面梁(变高度、变翼缘)，针对不同位置处荷载的特点加以布置截面构件，但往往因材料的变宽度裁切、变厚度拼接或者挖孔等措施而带来的材料消耗以及制造时焊接工作量的增加，仍然无法实现截面上所有材料性能的充分发挥，这就是拱形闸门节省材料的原因所在。根据相关工程实例的统计，对于同一孔口跨度和水头的闸门，拱形闸门比平面闸门约节省材料30％左右。所述护镜门在关闭状态下，半圆拱结构的活动门体本身承受的水压力荷载通过两端拱脚处的支铰装置直接传递给土建基础建筑。若需开启活动门体，在操作设备的驱动下，活动门体绕两端拱脚处的支铰轴转动，向水面翻起，直至设定的开启角。活动门体开启后，河流呈自然状态，可以满足宣泄水流的要求。
作为本发明的一种改进，所述活动门沿弧长方向设有一个或多个与活动门体水密封的活动小门。它可根据工程的运行使用要求保证上游侧水位可调节。即活动门体和活动小门共同构成挡水建筑物。活动门体是活动小门的基础支承。在需要时，将该活动小门升高或者降低，上游侧水位将根据调整后的设备高度进行变化。同时，挡水状态下能从活动小门的顶部过流，使上游侧的水流动起来，既改变了水质。又可形成景观瀑布，增加了观赏性。
作为活动小门的一种优选方式，所述动门小门的数量为二至六扇，相邻两扇活动小门之间设有固定于活动门体的支承立柱。每扇活动小门均可单独操作。活动小门的荷载通过支承立柱传递到活动门体。
作为本发明的又一改进，所述活动门体沿弧长方向上部分或全部截面为中空的箱型结构。这样不但可加强拱形结构本身的刚度，而且在操作活动门体时，可兼作浮箱，以减少所需的启闭机械的容量，降低成本。
作为本发明的再一改进，所述活动门体上部设有人行通道，供两岸交通使用，人行通道的支撑立柱兼做活动小门的支撑导向柱。
作为本发明的再一改进，所述支铰装置采用关节轴承。由于孔口跨度较大，为降低制造厂至施工现场的运输成本，以及便于活动门体的就位吊装，活动门体采取分节制造、运至现场后再拼接成整体的施工方法，其必然存在着制造误差、安装误差，再者，活动门体沿弧长方向为一细长形结构，随着环境温度的变化，结构会产生变形。为避免因此种种而存在的不利影响，活动门体两端拱脚处与土建基础建筑连接的支铰采用关节轴承，使得活动门体在操作时可沿水平方向转动，在关闭挡水受载后又可以绕垂直方向有一微小的偏转，不至于因制造误差、安装误差、温度变形、承载后的变形等等所产生的附加荷载在拱脚处产生附加应力，给设备的正常运行带来不利隐患。
作为本发明的再一改进，除了两端拱脚处的支铰装置采用关节轴承外，还将活动门体跨中处沿水流方向的截面高度加以减小，使其与其它截面相比成为一弱化截面，呈现出铰性质结构的特性，从而使得整个活动门体沿弧长方向上为三铰拱结构。
作为活动门体操作设备的一种优选方式，所述操作设备为设有锁锭机构和绳索的卷扬式启闭机，所述河岸上设有两个闸墩排架柱，闸墩排架柱顶部设有机房，所述启闭机设置于所述机房内，所述活动门体上对称设置有两个通过绳索与所述启闭机相连接的吊耳梁。它避免了在孔口上方设置横跨孔口宽度的排架梁。
作为活动门体操作设备的一种改进，所述排架柱的形状为圆弧拱形，所述排架柱表面设有一个或数个导向滑轮。由于整个活动门体为半圆拱形，为免除操作活动门体过程中绳索产生斜向分力，从半圆弧拱形的活动门体上设有启闭吊架，其从孔口中间沿河宽方向向两侧伸展，直至可以与卷扬机的绳索相连而不致产生斜向分力。将通常采用的直立式排架柱改为圆弧拱形，并在圆弧拱形排架柱的表面间断设有导向滑轮，使得操作活动门体时尽可能大地加大操作力臂，减小操作机械的容量。
本发明护镜门技术方案，采用拱形结构可节省大量的结构设备的工程量，对于同一孔口跨度和水头的闸门，拱形闸门比平面闸门约节省材料30％左右，同时降低了设备的制造难度。其次，减小了操作机械的容量，也就是间接的节省了操作机械的工程量，再者，避免了在河道中间设置建筑物，一方面减少了土建基础的工程量，另一方面减少的施工的难度。工程的投入减少了、难度降低了、建设工期缩短了，早日发挥工程的效益。
图1为处于关闭状态的护镜门图2为处于开启状态的护镜门图3为护镜门平面结构示意4为活动小门处于最低位置时活动门体A-A截面示意5为活动小门处于最低位置时活动门体A-A截面示意图具体实施方式
如图1、图2、图3所示，一种护镜门，包括半圆弧拱形活动门体1，所述活动门体1上部为人行通道9，所述活动门体1沿弧长方向上部分或全部截面为中空的箱型结构。所述活动门体1中部还设有一沿水流方向的截面高度小于活动门体1其它部分的弱化截面；两侧水封14和底止水12，所述侧水封14设置于活动门体1两侧，所述底止水12设置于活动门体1底部。所述活动门体1通过底止水12以及侧水封14形成封水结构；支铰装置2，所述支铰装置2选用关节轴承，所述活动门体1两端通过支承传力装置与河岸土建基础建筑相连；活动门体1的操作设备，所述操作设备为设有锁锭机构的卷扬式启闭机3，所述河岸上设有两个闸墩排架柱，所述排架柱的形状为圆弧拱形，所述排架柱表面设有一个或数个的导向滑轮5。所述启闭机设置于所述闸墩排架柱顶部，所述活动门体1上对称设置有两个通过绳索4与所述启闭机相连接的吊耳梁13。所述活动门为体通过所述操作设备操作沿活动门体1两端绕拱脚处的支铰装置2轴转动；六扇活动小门7，设于所述活动门体1弧长方向上。相邻两扇活动小门7之间设有固定于活动门体1的支承立柱8支承。如图4、图5所示，所述活动门体1与活动小门7通过止水11形成封水结构。所述活动小7的操作采用液压缸10，每扇活动小门布置两根油缸。考虑到液压缸的检修和活动门体的结构和空间，油缸的布置采用倒挂式，缸体安装在活动小门上，活塞杆吊头铰接在门顶人行通道9的梁系上。活动小门7的操作系统保证每扇活动小门的两只油缸的同步，防止升降过程中的卡阻。
为保证活动门体在操作过程中的平稳性，必须使两吊耳梁13之间保持同步，其不同步性应保持在一较小的范围内。通常对于小孔口跨度，采用卷扬机时两吊点之间采用刚性同步轴一实现同步，在此两吊点之间的同步采用电气变频同步系统，即两吊点分别有独立的驱动机构操作，以其中一套为基准，在操作过程中通过检测装置检测两吊点各自的行程并进行比对，当两吊点的行程差超过设定值时，PLC控制变频器，使变频器调整另一套驱动机构种电动机的转速，加快或者减慢，实行纠偏，以使得两吊点的行程差保持在设定值的范围内，达到两吊点同步的目的。
活动门体在操作机械的操作下绕水平方向的铰轴转动至预定角度时，通过操作机械上预设的锁锭机构加以锁定。锁定机构设有检测装置，当锁定机构投入使用时整个操作系统的总电源应保证是切断的，并且在锁定机构解除前系统将不能恢复通电，以防止误操作从而给设备的安全运行带来隐患。
权利要求
1.一种护镜门，包括活动门体、支承传力装置、与活动门体相连接的操作设备，所述活动门体两端通过支承传力装置与河岸土建基础建筑相连，其特征在于还包括两个设置于活动门体两侧的侧水封，所述活动门体两侧通过侧水封与河岸液密封配合，所述支承传力装置为设于活动门体两端拱脚处的支铰装置，所述活动门体为通过操作设备操作可沿支铰装置轴转动的弧形门体。
2.根据权利要求1所述的护镜门，其特征在于所述活动门体为半圆弧拱形门体。
3.根据权利要求1或2所述的护镜门，其特征在于所述活动门沿弧长方向设有一个或多个与活动门体密封配合的活动小门。
4.根据权利要求3所述的护镜门，其特征在于所述活动小门的数量为二至六扇，相邻两扇活动小门之间设有固定于活动门体的支承立柱。
5.根据权利要求1或2所述的护镜门，其特征在于所述活动门体沿弧长方向部分或全部截面为中空的箱型结构。
6.根据权利要求1或2所述的护镜门，其特征在于所述活动门体上部设有通道。
7.根据权利要求1或2所述的护镜门，其特征在于所述支铰装置为关节轴承。
8.根据权利要求1或2所述的护镜门，其特征在于所述活动门体中部设有一弱化截面。
9.根据权利要求1或2所述的护镜门，其特征在于所述操作设备为设有锁锭机构和绳索的卷扬式启闭机，所述河岸上设有两个闸墩排架柱，所述启闭机设置于所述闸墩排架柱顶部，所述活动门体上对称设置有两个通过绳索与所述启闭机相连接的吊耳梁。
10.根据权利要求9所述的护镜门，其特征在于所述排架柱的形状为圆弧拱形，所述排架柱表面设有一个或数个导向滑轮。
全文摘要
一种护镜门，包括活动门体、支承传力装置、活动门体的操作设备、两个设置于活动门体两侧的侧水封，所述活动门体两端通过支承传力装置与河岸土建基础建筑相连，所述活动门体两侧通过侧水封与河岸液密封配合，所述支承传力装置为支铰装置，所述活动门为体通过所述操作设备操作可沿活动门体两端绕拱脚处的支铰装置轴转动的圆弧拱形门体。本发明护镜门技术方案，采用拱形结构可节省大量的结构设备的工程量，同时降低了设备的制造难度。其次，减小了操作机械的容量，也就是间接的节省了操作机械的工程量，再者，避免了在河道中间设置建筑物，一方面减少了土建基础的工程量，另一方面减少施工的难度。
文档编号E02B7/42GK1876965SQ20051002663
公开日2006年12月13日 申请日期2005年6月9日 优先权日2005年6月9日
发明者张政伟, 陈星 , 徐平, 林玉叶 申请人:上海勘测设计研究院