关键词： 桥街 电站 设计 解决方案
概述
桥街水电站位于保山市腾冲县芒棒镇，是龙江—瑞丽江干流龙江一级～腾龙桥河段龙头水库及相关梯级水电站开发方案中位于龙文桥电站下游的第二级电站，电站装机容量2×21.5MW，设计水头22.00m，设计发电引用流量222.3m3/s，是以发电为单一任务的径流河床式电站，电站采用贯流式机组。
桥街电站金属结构由泄洪冲砂孔金属结构、取水口金属结构、电站尾水金属结构、生态放水金属结构组成。
一、取水口检修闸门的特点：
发电取水口检修门孔口尺寸（宽X高）8.17mX12.75m，底槛最低点高程1238.365m，正常蓄水位1278.0m,校核水位1278.60，强度水头40.235m。主梁为实腹式焊接组合梁，侧水封采用p型橡塑水封，底水封为板型水封。闸门采用叠梁形式，分为底节、中节、上节三种结构。闸门位于进水口流道下坡段。底节门叶边梁呈斜口状，与底坎倾角一致。由于闸门跨度较大，每节高度相对偏小，故门叶采用双吊耳，吊耳中心距5.4m。发电取水口检修门与泄洪冲砂孔检修门共用一台2X400kN的单向门机，两套闸门各配置一个液压抓梁，检修门各节闸门顶梁上均设置了定位销。闸门的启门方式为顶节闸门启门充水平压后,中节、下节闸门静水启闭。
二、门槽的特点：
门槽宽1200mm,深800mm，宽深比1.5，在合宜宽深比范围内。为了保证水流的平顺，尽可能减少不必要的紊流，门槽底槛和门楣、底节门叶均倾斜设置，倾角18.43度，与水工建筑物流道保持了一致，减少了水流在流道内的紊乱，对门槽混凝土的冲刷影响起到了一定程度的减轻作用。
需要指出的是，并不是所有处于斜坡段的闸门底枕都应按斜坡形式布置。对于下游止水的闸门，若闸门处于流道上坡段，闸门边梁和底枕均倾斜布置，由于重力作用，闸门会向坡脚滑动，一是影响水封的封水效果，二是闸门吊耳中心与启闭机起吊中心线偏离，卷扬机的钢丝绳能适应变形，对卷扬机使用影响不大，但这样的情况，螺杆机还需承受额外水平力，对螺杆机使用有不良影响，也增加了不安全因素。三是主滑块偏离主轨工作面，主滑块不能有效发挥相应的支承传力作用。四是反向滑块本身不是主要受力件，却由于闸门的滑动需承受额外受力。若处于上坡段上游止水闸门，由于闸门的滑动，水封压缩量可能会大于设计值，主支承仍然可能偏离主轨，影响使用。故而对于上坡段布置的闸门，无论止水形式是上游止水还是下游止水，底枕水平布置更合理。为了保证孔口段与流道坡度一致。底枕与底坎交汇处会产生一个空间交角，底侧水封布置时应避开交汇处，或延伸底坎段，或在底枕段焊接一块斜板增加一个斜坡，使水封工作面完全处于同一平面。最好在于水工与金结初期配合阶段协商好，尽量避免将闸室布置在斜坡段。
从考虑节约生产制造时间和埋件受力条件考虑，铸件生产比较费时，故主反轨，底槛，门楣，护轨全部采用焊接件，材料为Q345。主轨全长21.1m，采用Q345厚钢板焊接，迎水面设置了凸台，与门叶的主支承装置接触，承受来自门叶传来的水压力。主轨装置上设置了不锈钢水封座板，与门叶上的橡塑水封贴合，保证闸门的封水效果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆反轨断面为工字型焊接件，全长21.596m。门楣底板与水工建筑物倾角保持一致，为135度。
门槽旁边设置了检修门门库，平时闸门放在门库内，当机组需要检修时，门机提门阻断水流。
为保证闸门安全运行，不产生负压，门后设置了直径700mm的通气孔。
三、设计中遇到的问题及解决方案：
1、对于大孔口高水头闸门，设计中往往出现强度满足，而刚度不够的问题。甚至根据设计规范的要求，挠度能达到设计规范要求，但实际的挠变却比较大，虽然满足了规范要求，但闸门的封水效果并不理想。设计中，闸门采用简支结构，挠变最大的部分发生在跨中，故而在设计中采用了下游止水的形式，水压作用于门叶上，而挠变顺水游方向形变，设置在下游的门楣刚好能阻止门叶的变形，让水封与门楣更加贴合，从而保证了止水效果。
2、前期阶段估算工程量偏小
对于电站工程，很多项目都是在可研批复后就进入施工阶段，金属结构的估量往往依据过往的经验，在没有丰富经验的情况下容易出现估量偏差不足或偏大。对于水电站项目，越早建成，越早投运，就越早创造经济效益。本着从减少时间和投资的影响，闸门采用了变截面设计，有效减少了闸门的工程量，同时也可保证闸门的安全和使用功能。另外，闸门采用主次梁设计，有效减少了面板厚度，减少了面板的工程量。
对于该闸门，若采用主轮设计的方式，每个主轮约1.15吨，每节布置四个支承，闸门共7节，主轮将会占用32.2吨的工程量，笔者考虑使用高强度的工程复合材料滑块。随着科技的进步，工程复合材料的屈服强度越来越大，膨胀系数小，摩擦系数小，净水润滑的条件下摩擦系数约为0.04~0.06，对启闭力的影响越来越接近滚动支承，同时滑道具有更轻的重量更小的体积。每节滑块仅83kg。本工程采用滑道可节约29.9吨钢材，优化了闸门的工程量。需要注意的是，本套闸门为检修闸门，分节下水闭门。因闸门前后水压基本一致，故对闭门力的影响比较小。若对于动水闭门的事故闸门或工作闸门，虽然采用滑道减轻了闸门重量，但需要的闭门力相应变大，需要设置加重块，对闸门的工程量优化效果不太明显。
3、因为闸门采用顶节提门充水平压的方式，并考虑门机的容量限制，顶节闸门不能做的过大。本设计中，顶节闸门封水高度仅1.15m，启门力578KN,这样保证了启闭力不超过启闭机容量的同时且有一定的安全裕度，同时也保证了顶节闸门正常启门为门后充水。
4、次梁应力偏大
设计过程中，因生产厂家因买不到Q345型钢，但工期不能滞后，经几方协商后变更，次梁采用了Q345钢板焊接。焊接的次梁可自由设计断面大小，但由于有焊缝，故生产中仍然需要对焊缝探伤检查。
四、总结
对于孔口跨度较大的潜没式大型闸门，采用下游止水能取得较好的止水效果，复合材料的运用和变截面设计对工程量的优化能取得较好效果。对于闸室斜坡段布置的闸门，处于上坡段，底枕水平布置更合理，下坡段布置的闸门，底枕可水平布置或倾斜布置。如无必要，闸室应尽量布置在水平段。对于单向门机，控制同规格多孔闸门的使用效果较好，但不同规格的闸门重心不一致，可能存在起吊过程中闸门轻度歪斜的可能，需要人工辅助入槽，从使用方便和节约投资的角度，双向门机更合适吊装同一轴线不同规格的闸门。本工程检修闸门设计符合规范，满足安全使用要求。目前，桥街电站已建成发电。
论文作者:刘德辉
论文发表刊物:《科学与技术》2019年21期
论文发表时间:2020/4/17
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