金属结构设计论文 本文简介：
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金属结构设计论文 本文内容：
1.
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**市松华坝水库溢洪道金属结构
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更新设计
张宇
（云南水利水电建设工程技术开发有限公司?
650051）
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摘要：**市松华坝水库扩建于1990年完成，至今已经运行了21年。根据云南省水利水电勘测设计研究院2006年做出的安全评价，需要对溢洪道表孔金属结构进行改造设计。该闸门已于2009年5月改造完成。
关键词：松华坝水库??
表孔金属结构??
改造设计
1.???
基本概况
云南省**市松华坝水库金属结构由高位输水隧洞金属结构、低位输水隧洞金属结构、泄洪隧洞金属结构、溢洪道表孔金属结构组成，共有闸门7扇，拦污栅1扇，启闭设备7台套。
松华坝水库扩建于1990年完成，至今已经运行了21年。2006年云南省水利水电勘测设计研究院对该水库进行了安全鉴定，做出了以下安全评价：
1）高位输水隧洞进口平面检修闸门、低位输水隧洞进口平面检修闸门、泄洪隧洞事故检修闸门及工作门的强度、刚度、稳定性都满足现行规范的要求，是安全的，只需除锈、养护即可；
2）溢洪道表孔弧形工作门的闸门部分强度、刚度、稳定性都满足现行规范的要求，是安全的，只需除锈、养护即可；其启闭机由于设备老化，左右油缸的不同步误差较大、系统漏油严重，虽多次更换了油封圈等配件，仍不能正常工作，且油管材料采用的是Q235钢，长期暴露在空气中已经大量锈蚀；在操作过程中由于油缸及输油管道产生较大振动，使闸门出现卡阻不能做全行程的启闭。
溢洪道表孔工作门是水库防汛工作中重要的泄洪设施，启闭设备存在的问题给水库防汛工作带来了安全隐患。根据安全鉴定的意见，应对溢洪道表孔工作门的整套液压启闭设备进行更换。
我院受松华坝水库管理处的委托，对溢洪道表孔金属结构进行了改造设计。业主方通过招标，选择了国内较专业的液压启闭机制造厂和土建施工单位对本工程项目进行改造施工。
2.???
设计内容及改造项目
溢洪道表孔工作门底槛高程1965.5m，共设置三孔三扇弧形工作门，孔口尺寸为8m×7m，设计水头7m，主要承担汛期泄洪任务，启闭设备采用一泵站一电气柜控制三扇闸门的型式。
根据安全鉴**论及现场实际情况，对溢洪道表孔金属结构改造完成了以下工作：
（1）更换整套液压启闭机及其电气控制系统，主要包括：油泵站、油箱及相关阀组1套，电动机组2套(工作时互为备用)
，电气设备1套（包括进口PLC控制装置，通信接口：RS485，数值式高度指示，上下位置行程开关，过负荷保护），油缸6支、埋件6套。
（2）对三扇门叶及支臂进行检修、维护、重新喷涂防锈漆，更换吊耳以及新增3对侧轮；
（3）配备两台容量为100kW的柴油发电机作为备用电源，保证非常时期泄洪大坝安全可靠；
（4）拆除原有液压启闭机及油管、控制系统、油压机支铰及其埋件；
（5）新换液压启闭机和控制系统的安装，以及有关的液压管道、基础埋件、各种电缆及埋管等附属设施的安装及调试。
（6）在施工过程中，由于闸门使用年限较长，为保证此次改造安装定位尺寸准确，我院建议对原闸门的实际安装尺寸进行了复测。根据复测结果对3号闸孔（以靠近启闭机房从左至右分别为1、2、3号孔）的闸门的安装尺寸做出了局部调整，以右支铰（靠近启闭机房为左）中心为基准，将3号闸门的左支铰固定铰座底板加垫σ=10mm的钢板，使左右支铰轴基本同心。其他两孔按原设计施工。
3.???
设计原则
《水利水电工程启闭机设计规范》（SL41-1993）
《水利水电工程启闭机制造、安装及验收规范》（SL381-2007)
4.???
更新的液压启闭机的主要技术要求
1)???????
主要技术参数
型式：摆动式单作用弧形闸门液压启闭机
启门力：2×400KN
有效工作行程：～4300mm
最大工作行程：～4500mm
启门时油缸活塞速度：0.4～0.7m/min
闭门时油缸活塞速度：0.4～0.7m/min
缸内闭门腔工作油压：≤20MPa
数量：3套
2)???????
设备内容
每套包括：油缸、缸旁阀组、机架、泵站阀组、各种压力滤油器和回油滤油器、电气设备1套（包括PLC控制装置，通信接口：RS485，数值式高度指示，上下位置行程开关，保护装置各1套）、控制柜1套。并提供足够的油管与附件、备件。
3)???????
为保证工作可靠，溢洪道表孔3套弧形工作闸门液压启闭机共用1个油箱，
3套油泵电动机组，互相连通，互为备用，任意一台泵工作，都可以启动液压启闭机。其它配置不变。
4)???????
设计计算依据
启闭机设计计算应符合《水利水电工程启闭机设计规范》(SL41-93)(本章简称(SL41-93))的规定。
液压缸的设计必须达到或超过使用的特性说明或《全美流体动力协会》或《连接工业协会》的标准，液压缸按单活塞杆式、双作用重载条件设计。液压缸必须达到ASME的《锅炉与压力容器》规范的第八部分“不加热的压力容器”的要求，并打上代号。
5)???????
原则上不对土建作大的改动，仅在溢洪道平台上增加油管及信号线沟。将油管及信号线置于油管沟中，油箱、油管均采用不锈钢。
6)???????
主要零件材料
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缸体材料宜选用GB699中35钢，其法兰材料宜采用GB699中35钢或45钢；
缸盖材料应不低于GB11352中ZG310-570或GB699中35钢；
活塞杆材料应不低于GB11352中ZG310-570或GB699中45钢；
导向套材料宜选用GB1176中ZGuSn5Pb5Zn5、ZCuAl10Fe3青铜或聚四氟乙稀。
5.???
闸门维修要求
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门叶、支臂除锈
2)???????
门叶、支臂及其附件的防腐油漆的涂刷
防腐要求及方法：
a、????????????
闸门在涂装前必须先进行表面预处理，包括脱脂净化和喷射或抛射处理两道工序，其基体金属的表面清净度等级不得低于GB8923中规定的Sa2
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级。
b、???????????
闸门门叶除锈并喷涂一道环氧富锌防锈底油漆，油漆膜厚度不小于120μｍ（在安装焊缝两侧100mm范围内不刷漆）。在闸门和埋件安装调试完成后喷涂超厚浆型环氧沥青防锈漆，涂层厚度不小200μm。
涂漆技术条件:
a、????????????
涂料牌号、涂层道数、每道漆膜厚度及漆膜总厚度必须符合施工图和本标书的规定。
b、???????????
油漆的质量和调制应符合SDZ014的规定。
c、????????????
涂装的技术要求遵照SDZ014的有关规定执行。
d、???????????
漆膜的外观检查：湿膜不得有曳尾、缩孔、缩边、起泡、喷丝、发白失光、浮色、流挂、渗色、咬底、皱皮、桔皮等弊病；干膜不得有白化、针孔、细裂龟裂、回粘、片落剥落脱皮等弊病。
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漆膜性能的检验：漆膜的干透性、粘手性、硬度、粘附力及弹性按SDZ014检验，并应符合该标准的规定。
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漆膜有厚度用测厚仪测量。每10m2不少于三处。厚度误差不得超过要求厚度的±20%。
3)???????
更换吊耳、增加侧轮。
6.???
现场服务
1）在施工单位进场时，我院相关设计人员与施工单位进行了设计交底；
2）在施工单位改造过程中，由于需要复测原闸门的实际安装尺寸，我院派出了5人次到现场参与确定测量点。
7.???
结语
松华坝水库溢洪道表孔金属结构改造已于2009年6月改造完成，更新完成后，业主方、设计方、设备制造方和土建施工方联合进行运行试验，闸门在全行程的开启和关闭过程中，左右油缸基本同步，油缸及输油管道无明显振动、运行噪声很小，泵站系统、油缸及油管无漏油现象，闸门可做全行程的正常启闭，符合现行规范要求，基本能满足设计要求和工程安全运行的要求。该改造工程已于2011年3月经有关部门验收合格。
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