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淤沙压力对闸门开启的影响

作者:日高阀门 来源:http://freebeezz.com/ 发布于:2016-9-24 9:26:20
淤沙压力对闸门开启的影响
通过理论推导得出翻板闸门正常情况和非常情况下的受力平衡方程, 进而推求出在非常情况下影响翻板闸门正常开启翻转的闸前临界淤沙高度公式。
1 正常情况
即当闸前水位达到翻板闸门的启门水位范围时, 闸门能正常开启, 推求翻板闸门的运转平衡公式, 由图2 计算作用于闸门上各力对受力中心的合力矩∑M:
式中: P1为静水压力, kN; γ′为浑水容重, 在一般情况下, 取,kg/m3; h为门顶水头,m; L为闸门高度, m; b为闸门宽度, m;Ps为淤沙压力,kN。
式中: γn为泥沙的浮容重, kN/ m3 ; hn为闸前淤沙高度, m; φn为淤沙的内摩擦角 G为闸门自重, kN; Gw 为门顶水头水重,kN;θ为翻板闸门与竖直面的夹角, (°) ; F1为动滚轮受到的摩擦力; F2为定滚轮受到的摩擦力; f1、f2分别为动滚轮和定滚轮摩擦因数; R 动滚轮半径, m; L1为静水压力受力中心至定滚轮中心的距离, m; L2为淤沙压力受力中心至定滚轮中心的距离, m; L3为翻板闸门重心至定滚轮中心的距离, m; L4为动滚轮摩擦力至定滚轮中心的距离, m; Lwx为门顶水头重心至定滚轮中心的距离,m。
2 非常情况
即闸前水位达到翻板闸门的最大启门水位时, 由于淤沙压力过大, 闸门不能正常开启, 推求翻板闸门受力达到极限平衡时闸前的临界淤沙高度公式, 计算作用于闸门上各力对定滚轮中心求矩∑M:
∑M = P′1 L1+GL3 sinθ+ GwLwx sinθ-PsL2 - F1L4 - F2R=0 (6)
式中: P′1为最高启门水位对应的静水总压力。
将式(4)、式(5)代入式(6)得P′1(L 1 - f R) + G(L3 - f R) sinθ+ Gw (Lw x - f R) sinθ-f (G + Gw)L4 cosθ= Ps (L2 + fR)(7)
将式(3) 代入式(7) 得至此可推导出水力自控翻板闸门在非常情况下的闸前临界淤沙高度hn, 当闸前淤沙高度大于hn 时, 闸门无法正常开启, 因此需控制翻板闸门闸前的淤沙高度, 以保证闸门在洪水到来时能正常运转, 发挥翻板闸门的优势。
5 算例
以某水电站工程复合运动式水力自控翻板闸门为例。门高L= 4 m, 门宽b= 8 m, 闸门关闭时与竖直面的夹角θ= 10°, 河流含沙量S= 2.0 kg / m3, 泥沙内摩擦角φn =20°, 泥沙浮容重γn = 13. 5 kN/m3, 滚轮摩擦因数f 1 = f 2 =0.3, 启门水位一般位于门顶以上0. 05~ 0. 10 m 左右, 此处取最大值h= 0.10 m。
经计算P1 = 659.90 kN, L1 = 0.166 m, L2 = m, G= 190.54kN, L3 = 0.543 m, Gw = 1.04 kN, L4= 0.74 m。
代入式(7) 并试算得出临界淤沙高度hn = 0. 91 m。
可见当翻板闸门闸前的泥沙淤积到0. 91 m 时, 将超出最大启门水位对应的启门力, 进而阻止了闸门的正常开启。
闸门参数
淤沙压力对闸门开启的影响
关键词:闸门
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