下卧式闸门消能防冲水力学问题研究

苏州河河口水闸采用水下卧倒门,运行时门顶溢流。闸门门顶溢流是典型的湍流流动问题,局部流速大,且流态复杂,对河床的冲刷能力大。采用解析计算、数值模拟与物理模型试验相对照的方法。对苏州河河口水闸的消能防冲水动力学问题进行专题研究,揭示不同工况下水闸运行对上下游河床的冲刷及工程区的局部流动规律,研究最大流速及其出现位置,确定消能防冲的保护范围,进而为水闸工程设计及工程方案优化提供科学依据。     

苏州河河口水闸工程综述

根据苏州河河口水闸所处地理位置的特殊性、水闸结构的复杂性,以及水闸施工期要求不断流、不断航、工期短等特点,对该水闸总体内容(工程概况、总体方案、主要构筑物与设备等)进行阐述。介绍了该工程设计过程中采用的超常规的设计思路,如由底轴旋转直接驱动翻板闸门,场外制作、现场拼装的总体结构及施工方案,格构式U形地下连续墙基坑围护措施,水下设备30年免维修设计等。本工程解决了百余米重载超长轴的结构形式、节间连接、支承方式、两岸百余米间启闭设备的同步控制等技术难题。     

苏州河河口水闸工程综述

根据苏州河河口水闸所处地理位置的特殊性、水闸结构的复杂性，以及水闸施工期要求不断流、不断航、工期短等特点，对该水闸总体内容(工程概况、总体方案、主要构筑物与设备等)进行阐述。介绍了该工程设计过程中采用的超常规的设计思路，如由底轴旋转直接驱动翻板闸门，场外制作、现场拼装的总体结构及施工方案，格构式U形地下连续墙基坑围护措施，水下设备30年免维修设计等。本工程解决了百余米重载超长轴的结构形式、节间连接、支承方式、两岸百余米间启闭设备的同步控制等技术难题。     

苏州河河口水闸底轴驱动式翻板闸门设计

苏州河河口水闸工程采用一扇单孔净宽100m的翻板闸门作为挡水结构,防御千年一遇高潮。根据工程的具体条件,通过门型选择、结构研究和试验并采取了相应的技术措施,翻板闸门门叶采用纵向悬臂梁受力结构,以底轴作为悬臂梁的固端,由启闭设备直接驱动底轴旋转来启闭闸门,使闸门孔口的宽度不再受梁高的制约,致使单扇闸门的宽度达百米之巨。该门型的研究成果是对挡水闸门设计的一种突破,已获国家实用新型专利。     

苏州河河口水闸闸门轴变形监测系统

上海市苏州河河口水闸闸门轴变形监测系统采用真空激光准直系统,监测闸门轴变形时只考虑径向变形,在垂直于闸门轴轴线方向选择7个典型断面,监测各断面中心在平行和垂直于门叶方向上相对于两轴端的变形。真空激光准直系统和闸门同时安装,可自动化监控。监测结果表明,各项功能及技术指标达到设计要求。     

平原区水闸闸下消能防冲与闸门控制运行

针对平原区水闸闸下消能防冲与闸门控制运行的特点,基于水力学理论分析,导出了消力池最大深度的计算公式。以沙颍河郑埠口水利枢纽工程为例,确定消力池的设计方案。根据消能防冲应满足的水流条件,由系列模型试验资料绘制了闸门控制运行曲线图,继而依据该图制定了满足消能防冲要求的闸门控制运行方式。应用结果表明,采用该消力池方案设计并按此闸门控制方式运行,能很好地满足消能防冲要求。     

苏州河河口水闸液压启闭机设计与同步控制

苏州河河口水闸是一座集挡潮、防汛、调水、调节水位、通航等多种功能于一身的超大型挡潮闸,液压启闭机由4套液压缸、2套主系统和2套应急操作系统组成。启闭机分别布置在水闸南北两岸机房内,相距约107m,且水上无任何建筑物连接,经方案比选,采用电液比例流量阀方案,实现了两岸液压启闭机动作的同步。     

苏州河河口水闸工程设计特色

在简要介绍苏州河河口水闸工程设计背景及工程概况的基础上,指出其设计特色体现在:闸址选择满足城市风貌和交通规划要求,工程标准和工程规模体现经济性和安全性的协调统一,闸门门型满足灵活启闭、双向挡水和协调环境的苛刻要求,总体结构布置满足不断流、不断航等施工要求,施工方案满足中心城狭小空间施工要求和环境保护要求,通过科学论证工程效益,提出合理可行的环境保护技术措施。     

苏州河河口水闸抗波浪振动控制方法

苏州河河口设置大型翻板闸门,单跨跨度为100m达到世界之最。在台风风浪作用下诱发的振动有可能影响其结构的安全性。基于连续系统模态的理论分析,获得翻板闸门液固耦舍下的振动模态,对比结构模型试验验证了该解的合理性;根据结构的具体特征建立了该结构扭转振动控制机理,根据文圣常提出的风浪谱,仿真求解结构控制前后的振动响应,结果表明,文中提出的控制方法能大幅度地降低振动幅度,从而提高结构的安全性能。     

苏州河河口水闸翻板闸门底轴支承材料选择

从苏州河河底泥沙多、水质差的环境特点出发,为选择苏州河河口水闸翻板闸门底轴支承材料,进行了几种非金属材料及部分高分子材料的选择比较,通过对材料的物理性能参数比较,选择具有良好工程业绩和性价比的国产"华一"MGA材料制作底轴支承部件。介绍对"华一"材料进行热温抗老化性检测、耐酸碱性试验、载荷与摩擦性测试、抗泥沙性能试验的情况,结果表明该材料性能适应苏州河河口水环境条件。     

苏州河河口水闸差异沉降控制方案

针对苏州河河口水闸闸底板差异沉降小于1.5 cm的设计要求,建立水闸整体三维有限元模型,并进行多方案数值模拟,寻找控制差异沉降的有效方法。通过对中闸墩桩基的敏感性分析,发现增加中桩或减少边桩控制沉降效果甚微,桩长、桩基分布及桩底持力层才是关键因素。综合考虑,最终方案确定为边闸墩基础采用40根直径为60cm的钢管桩,中闸墩基础加宽,采用4排共24根直径为60cm的钢管桩。     

苏州河河口水闸平面二维水流数值模拟

应用基于浅水方程的平面二维水流数学模型模拟水闸方案实施前后工程区流场的变化,为确定工程区的流场计算边界条件,建立苏州河和黄浦江流域的大模型和局部小模型,并对这2个模型进行率定。计算了包括K100G1.0等4种方案下各控制点的潮位过程线和流速过程线,以及控制断面的流量过程线,比较了不同底板高程和不同口门宽度对流场的影响。计算结果表明水闸方案K100G1.0是可行的。     

苏州河河口水闸监控系统

上海市苏州河河口水闸具有防洪、挡潮和瀑布三重功能,由计算机系统实现自动监控。监控系统包括计算机监控系统、液压启闭机现地控制系统、辅助设备控制系统、水上交通安全控制系统、图像监视系统、火灾自动报警系统和通信系统。文章介绍了水闸监控系统的结构及主要功能。     

苏州河河口水闸工程监测

简要介绍苏州河河口水闸概况。主要介绍针对该水闸特点所设计选择的监测项目以及各项目的施测情况,这些项目包括:闸墩变形情况、闸门轴变形情况、闸底板垂直位移、闸门轴应力、钢筋应力、渗压、土压力,以及水闸运行时的水位、气温。介绍了监测仪器的布置情况、仪器设备选型以及对水闸信息管理系统的要求。监测结果表明,本工程设计实施的监测成果较真实地反映了水闸的运行状态。