金属结构制造与安装第六章弧形钢闸门的制造.ppt

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1、6 弧形钢闸门的制造6 6 弧形钢闸门的制造弧形钢闸门的制造6.1概述概述 6.2弧门制造的准备工作弧门制造的准备工作6.3弧门主要零部件的制造弧门主要零部件的制造 6.4门叶的拼装与焊接门叶的拼装与焊接 6.5弧形闸门支臂的制造弧形闸门支臂的制造6.5弧形闸门厂内总体预组装弧形闸门厂内总体预组装6 弧形钢闸门的制造6.1概述概述 弧形闸门是水利水电工程中广泛应用的门型之一。常用于水工建筑物上作弧形闸门是水利水电工程中广泛应用的门型之一。常用于水工建筑物上作为工作闸门。为工作闸门。优点：结构简单、所需闸墩的高度和厚度较小、没有影响水流流态的门槽、优点：结构简单、所需闸墩的高度和厚度较小、没有影

2、响水流流态的门槽、启闭力小、操作方便、埋件少等。启闭力小、操作方便、埋件少等。缺点：所需闸墩较长、无互换性、不能提出孔口以上进行检修、总水压力缺点：所需闸墩较长、无互换性、不能提出孔口以上进行检修、总水压力集集 中于支座处、对土建结构不利等。中于支座处、对土建结构不利等。弧形闸门形式：露顶式和潜孔式两种。弧形闸门形式：露顶式和潜孔式两种。露顶式弧门结构特点：门顶露出上游水位以上，没有顶止水，只有侧止水露顶式弧门结构特点：门顶露出上游水位以上，没有顶止水，只有侧止水和和 底止水，面板曲率半径底止水，面板曲率半径R R一般取门高的一般取门高的1.01.01.51.5倍。倍。潜孔式弧门结构特点：有顶

3、止水，顶止水与门楣接触，它与侧止水、底止潜孔式弧门结构特点：有顶止水，顶止水与门楣接触，它与侧止水、底止水水 形成封闭的形成封闭的“”型止水。面板曲率半径可取门高型止水。面板曲率半径可取门高的的 1.11.11.21.2倍。倍。弧门支铰一般布置在下游侧，其高程要考虑到不受水流和漂浮物冲击的影弧门支铰一般布置在下游侧，其高程要考虑到不受水流和漂浮物冲击的影响。露顶式弧门如图响。露顶式弧门如图6-16-1所示。所示。6 弧形钢闸门的制造6.1概述（续概述（续1）弧形闸门组成：主要由门叶、支臂和支铰等三大部分组成。弧形闸门组成：主要由门叶、支臂和支铰等三大部分组成。闸门结构要求：有足够的强度和整体刚

4、度，有良好的工艺性，方便制造、闸门结构要求：有足够的强度和整体刚度，有良好的工艺性，方便制造、运输、安装、防锈蚀和检修，并尽可能节省钢材。运输、安装、防锈蚀和检修，并尽可能节省钢材。弧门按主梁布置方式，可分为弧门按主梁布置方式，可分为主横梁式和主纵粱式。主横梁式和主纵粱式。弧门按梁系的连接形式，又分弧门按梁系的连接形式，又分为同层连接（等高连接）和层叠连为同层连接（等高连接）和层叠连接（非等高连接）等形式。接（非等高连接）等形式。目前常选用形式：主横梁同层目前常选用形式：主横梁同层布置、主纵梁同层布置和主纵梁层布置、主纵梁同层布置和主纵梁层叠布置三种。叠布置三种。图图6-1 露顶式弧形闸门露顶

5、式弧形闸门1门叶；门叶；2支臂；支臂；3支铰；支铰；4启闭钢绳启闭钢绳6 弧形钢闸门的制造6.1概述（续概述（续2）主横梁同层布置的型式见图主横梁同层布置的型式见图6-26-2所示。所示。结构特点：结构特点：水平次梁、垂直次梁（大隔板）和主横梁共同组成梁格。梁格的长短边水平次梁、垂直次梁（大隔板）和主横梁共同组成梁格。梁格的长短边图图6-2 主横梁同层布置主横梁同层布置1面板；面板；2水平次梁；水平次梁；3隔板；隔板；4主横梁；主横梁；5支臂；支臂；6支铰支铰比例一般为比例一般为1.51.53.03.0，且长边与主梁的，且长边与主梁的轴线方向相同。轴线方向相同。面板支承在梁格上并与梁格焊接面板

6、支承在梁格上并与梁格焊接成整体。成整体。支臂与主横梁用螺栓连接而构成支臂与主横梁用螺栓连接而构成刚性框架。刚性框架。结构优点：整体刚性好，结构简单，结构优点：整体刚性好，结构简单，适用于宽高比比较大的孔口。适用于宽高比比较大的孔口。6 弧形钢闸门的制造主纵梁层叠布置主纵梁层叠布置 主纵梁层叠布置如图主纵梁层叠布置如图6-36-3所示。所示。构造：水平次梁与垂直次梁组成梁格，面板支承在梁格上且与梁格焊成整构造：水平次梁与垂直次梁组成梁格，面板支承在梁格上且与梁格焊成整体。梁格与两条主纵梁相连，主纵梁再与支臂以螺栓连接而组成主框架。体。梁格与两条主纵梁相连，主纵梁再与支臂以螺栓连接而组成主框架。结

7、构特点：便于分段，安装拼门简便，但梁系的连接高度增大了，且整体结构特点：便于分段，安装拼门简便，但梁系的连接高度增大了，且整体刚性不如同层布置好。这种结构形式适用于宽高比比较小的场合。刚性不如同层布置好。这种结构形式适用于宽高比比较小的场合。图图6-3 6-3 主纵梁层叠布置主纵梁层叠布置1 1面板；面板；2 2水平次梁；水平次梁；3 3垂直次梁；垂直次梁；4 4主纵梁；主纵梁；5 5支臂；支臂；6 6支铰支铰6 弧形钢闸门的制造主纵梁同层布置主纵梁同层布置 主纵梁同层布置如图主纵梁同层布置如图6-46-4所示。所示。构造：两根主纵梁与多根垂直次梁平行且前端（与面板连接端）平齐，并构造：两根主

8、纵梁与多根垂直次梁平行且前端（与面板连接端）平齐，并与面板焊成整体。横梁支承在垂直次梁上，其后端与主纵梁齐平。主纵梁与支与面板焊成整体。横梁支承在垂直次梁上，其后端与主纵梁齐平。主纵梁与支臂用螺栓连接而成为主框架，臂用螺栓连接而成为主框架，特点：面板直接参与主纵梁的工作，降低了梁格的高度而增加了整体刚度。特点：面板直接参与主纵梁的工作，降低了梁格的高度而增加了整体刚度。但纵梁的制造加工要求较高，安装拼门较困难。适用于宽高比比较小的弧门。但纵梁的制造加工要求较高，安装拼门较困难。适用于宽高比比较小的弧门。图图6-4 6-4 主纵梁同层布置主纵梁同层布置1 1面板；面板；2 2垂直次梁；垂直次梁；

9、3 3主纵梁；主纵梁；4 4横梁；横梁；5 5支臂；支臂；6 6支铰支铰6 弧形钢闸门的制造主横梁式弧形闸门的支臂与主横梁组成框架型式主横梁式弧形闸门的支臂与主横梁组成框架型式 主横梁式弧形闸门的支臂与主横梁组成框架型式有主横梁式弧形闸门的支臂与主横梁组成框架型式有(图图6-5)6-5)：I I型框架结构、型框架结构、型框架、型框架、型框架结构。型框架结构。I I型框架结构型框架结构 优点：结构简单，且由于主横梁的悬臂部分的负弯矩而减小了跨中的正弯矩，优点：结构简单，且由于主横梁的悬臂部分的负弯矩而减小了跨中的正弯矩，从而用钢较省。从而用钢较省。缺点：需要特定的土建支承条件，如露顶式弧门要增设

10、支承闸墩或支承横梁，缺点：需要特定的土建支承条件，如露顶式弧门要增设支承闸墩或支承横梁，这就增加了土建工程量。这就增加了土建工程量。在潜孔式孔口上则提供了天然的支承条件，因而应用较多。在潜孔式孔口上则提供了天然的支承条件，因而应用较多。图图6-5 主横梁式弧门的主框架型式主横梁式弧门的主框架型式6 弧形钢闸门的制造主横梁式弧形闸门的支臂与主横梁组成框架主横梁式弧形闸门的支臂与主横梁组成框架型式型式(续续1)1)型框架，斜支臂支承在闸墩的牛褪上。型框架，斜支臂支承在闸墩的牛褪上。优点：具有优点：具有I I型框架的优点，又不增设支承结构。型框架的优点，又不增设支承结构。缺点：斜支臂在工作中产生侧向

11、推力，支臂和支铰的几何关系较为复杂，缺点：斜支臂在工作中产生侧向推力，支臂和支铰的几何关系较为复杂，给制造和安装增加了一定的难度。给制造和安装增加了一定的难度。应用：多用于大跨度弧门。应用：多用于大跨度弧门。型框架结构简单，制造安装方便，但由于跨中弯矩较大，因而用钢材较型框架结构简单，制造安装方便，但由于跨中弯矩较大，因而用钢材较多，只在闸孔空间受到限制时应用。多，只在闸孔空间受到限制时应用。主横梁式弧形闸门多采用双主梁布置，每侧支臂的肢数与主横梁数相同。主横梁式弧形闸门多采用双主梁布置，每侧支臂的肢数与主横梁数相同。双主梁为等荷布置，两根主横梁之间的距离要满足制造、运输和安装的要求。双主梁为

12、等荷布置，两根主横梁之间的距离要满足制造、运输和安装的要求。6 弧形钢闸门的制造主横梁式弧形闸门的支臂与主横梁组成框架主横梁式弧形闸门的支臂与主横梁组成框架型式型式(续续2)2)支臂与主横梁的连接要求：具有足够的强度、刚度和可靠性。支臂与主横梁的连接要求：具有足够的强度、刚度和可靠性。连接的方法：焊接和螺栓连接两种，见图连接的方法：焊接和螺栓连接两种，见图6-66-6。焊接连接由于其不可拆性及。焊接连接由于其不可拆性及其安装定位不方便而一般不再使用。螺栓连接则无上述不足，而且利用抗剪板其安装定位不方便而一般不再使用。螺栓连接则无上述不足，而且利用抗剪板承受连接部分的横向剪力，使得螺栓只承受弯矩

13、产生的拉力，可大大减小螺栓承受连接部分的横向剪力，使得螺栓只承受弯矩产生的拉力，可大大减小螺栓尺寸且工作安全可靠。尺寸且工作安全可靠。图图6-6 弧门支臂与主横梁连接形式弧门支臂与主横梁连接形式 1主横梁；主横梁；2支臂；支臂；3抗剪板；抗剪板；4连接螺栓连接螺栓6 弧形钢闸门的制造6.2弧门制造的准备工作弧门制造的准备工作 弧形钢闸门施工准备工作：包括场地、设备及材料的准备；已加工好的零弧形钢闸门施工准备工作：包括场地、设备及材料的准备；已加工好的零部件要进行复检；弧形切割轨道的制作；放样平台、门叶拼装弧形台及总预组部件要进行复检；弧形切割轨道的制作；放样平台、门叶拼装弧形台及总预组装台的搭

14、设等。装台的搭设等。6 弧形钢闸门的制造6.2.16.2.1场地布置场地布置 孤形闸门制作场地包括：零部件制作场地、门叶拼焊场地和总体预组装场孤形闸门制作场地包括：零部件制作场地、门叶拼焊场地和总体预组装场地。地。特殊性特殊性(与平面钢闸门相比与平面钢闸门相比)：它的面板、大隔板、边梁等呈弧形。：它的面板、大隔板、边梁等呈弧形。场地布置要求：场地布置要求：零部件的制作场地应安排在车间内。应将钢板、型钢的矫正，放样下料，零部件的制作场地应安排在车间内。应将钢板、型钢的矫正，放样下料，刨边加工，面板卷弧，零部件的对装、焊接，零部件的矫正等工序布置成流水刨边加工，面板卷弧，零部件的对装、焊接，零部件

15、的矫正等工序布置成流水作业线。作业线。车间要有足够大的放大样平台。平台表面要水平且光滑平整，结构上要车间要有足够大的放大样平台。平台表面要水平且光滑平整，结构上要有足够的强度和刚度。有足够的强度和刚度。门叶拼装和总体预组装场地可视弧门大小而定，较小的弧门，场地布置门叶拼装和总体预组装场地可视弧门大小而定，较小的弧门，场地布置在厂内则比较方便，对于大型弧门则一般布置在露天。在厂内则比较方便，对于大型弧门则一般布置在露天。由于弧形闸门的特殊性，拼焊台要根据曲率半径搭设成弧形的，总体预由于弧形闸门的特殊性，拼焊台要根据曲率半径搭设成弧形的，总体预组装台要考虑门叶、支臂、支铰的组合等。组装台要考虑门叶

16、、支臂、支铰的组合等。6 弧形钢闸门的制造6.2.2门叶拼焊弧形台门叶拼焊弧形台(14讲讲)弧形闸门门叶制造一般采用卧式拼装法，即面板凹面朝上，梁系在其上的弧形闸门门叶制造一般采用卧式拼装法，即面板凹面朝上，梁系在其上的拼装方法。使用这种拼装方法，需要搭设弧形拼焊台。拼装方法。使用这种拼装方法，需要搭设弧形拼焊台。弧形台的曲率半径问题弧形台的曲率半径问题 问题：弧门制造焊接过程中，不仅存在纵向的和横向的收缩变形，而且还问题：弧门制造焊接过程中，不仅存在纵向的和横向的收缩变形，而且还存在沿径向的收缩变形，使孤门在拼装焊接之后，曲率半径发生变化。存在沿径向的收缩变形，使孤门在拼装焊接之后，曲率半径发生变化。解决措施：搭设弧形台考虑这一因素的影响，使制造出来的弧门的曲率半解决措施：搭设弧形台考虑这一因素的影响，使制造出来的弧门的曲率半径符合规范的要求。径符合规范的要求。分析：分析：弧门在拼装焊接后，其曲率半径都是减小的；弧门在拼装焊接后，其曲率半径都是减小的；减小量减小量RR的大小与弧形面板的弧长的大小与弧形面板的弧长S S及弧门的曲率及弧门的曲率半径半径R R有关。一般在面板弧长两端沿径向