水工金属结构

注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.1水利水电工程学院2007年8月水工金属结构制作：周建旭2007年8月注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.2水利水电工程学院2007年8月(1)熟练掌握水工金属结构布置、选型和主要构造设计。(2)掌握水工钢闸门受力条件、运用方式。(3)掌握金属结构构件、强度、刚度及稳定计算。(4)掌握构件的连接计算、材料选用及构造要求。(5)掌握金属结构的防腐工程措施；了解金属结构的防冻工程措施。(6)了解金属结构的疲劳计算方法和构造要求。(7)了解金属结构制造安装及验收等有关技术要求。(8)了解启闭机和压力钢管设计、制造安装及验收等有关技术要求。注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.3水利水电工程学院2007年8月3.1水工金属结构布置、选型和主要构造设计水工金属结构泛指应用于水利水电工程中的各种永久性的钢结构和机械设备，其中最基本的应用最广泛的是水电站压力钢管、水工钢闸门、启闭机、拦污栅和充水阀等。注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.4水利水电工程学院2007年8月注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.5水利水电工程学院2007年8月压力钢管压力钢管管道线路应符合枢纽总体布置要求，并考虑具体条件，经技术经济比较后确定；管道条数的确定依据；管道顶部在最低压力线以下至少应有2m的裕度；钢管宜设过流保护装置；管道进口处应设充水阀或旁通充水管；管道转弯半径不宜小于3倍管径，位置相近的平面转弯和立面转弯宜合并；位置相近的弯管和渐缩管宜合并成渐缩弯管；渐变段长度不宜短于1倍管径；在压力管道最低点宜设排水设施。1．压力钢管的布置设计注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.6水利水电工程学院2007年8月2．压力钢管的选型设计压力钢管具有强度高、防渗性能好等许多优点，常用于大中型水电站。包括明钢管，坝内钢管，地下埋管。钢衬钢筋混凝土管是在钢筋混凝土管内衬以钢板构成，在内水压力作用下钢衬与外包钢筋混凝土联合受力，从而可减小钢衬的厚度，适用于大HD值管道情况。由于钢衬可以防渗，外包钢筋混凝土可按允许开裂设计，以充分发挥钢筋的作用。注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.7水利水电工程学院2007年8月3．压力钢管的构造设计压力钢管按其构造又分为无缝钢管、焊接管和箍管，其中焊接管应用最普遍。分段式明钢管布置镇墩、支墩和伸缩节。镇墩的布置:支墩的布置:伸缩节的布置:注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.8水利水电工程学院2007年8月水工钢闸门闸门的布置，应保持水流平顺，尽量避免出现门前横向流和漩涡、门后淹没出流和回流等现象。对重要的深底孔闸门或采取水力操作的闸门，应注意选择合理的水道布置和体形，使闸门及门槽段获得良好的水力条件；合理选择和设计闸门的门槽型式、底缘型式、胸墙相关尺寸以及通气孔面积等；设置通气孔及布置；闸门的平压设施；电站进水口应设有可靠的水位差观测设施。1．水工钢闸门的布置设计注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.9水利水电工程学院2007年8月当水工建筑物有泄洪和发电等要求时，孔口应布置在不同高程，并从有利于水流和运行条件等考虑，在平面上应尽量错开布置，不宜重叠；若深孔闸门设于泄洪管道出口时，对闸门的安装和运行比较方便，而若深孔闸门设于进口或中部时，可使泄水管道的有压段缩短，节省管道衬砌，但闸门的安装与施工干扰较多。溢洪道、泄水孔和施工导流孔中工作闸门检修闸门、事故闸门的布置和相关要求。注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.10水利水电工程学院2007年8月检修闸门或事故闸门的设置数量的确定。当机组或钢管要求闸门作事故保护时，坝后式电站的进水口应设置快速闸门和检修闸门；引水式电站，除在压力管道进口处设快速闸门外，宜在长引水道进口处设置事故闸门；河床式水电站的进水口，当机组有可靠防飞逸装置，只需设置事故闸门和检修闸门；对设于调压井中的事故闸门，应考虑涌浪对闸门的停放和下降的影响；快速闸门的关闭时间，应满足机组和钢管的保护要求，快速闸门下降速度，在接近底槛时，不宜大于5m/min。注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.11水利水电工程学院2007年8月抽水蓄能电站上池进水口宜设拦污栅、检修闸门（或事故闸门）；机组下游尾水系统较长时，除在尾水洞出口处设检修闸门与拦污栅外，尚宜在尾水肘形管段与尾水调压井之间设一道事故闸门（或检修闸门），当尾水系统较短时，可在尾水洞出口处设检修闸门（或事故闸门）与拦污栅；拦污栅设计应考虑双向水流作用下的水动力影响。贯流式机组电站的进水口宜设拦污栅、检修闸门（或事故闸门），尾水出口宜设事故闸门（或检修闸门）；拦污栅设计应采取减少水头损失的措施，同时尚应考虑水动力影响，必要时，可设清污机。闸门的布置和结构要求。注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.12水利水电工程学院2007年8月2．水工钢闸门的选型设计3．水工钢闸门的构造设计闸门的构造设计包括平面闸门的梁系型式选择和布置、弧形闸门的面板曲率半径和主梁以及主框架型式的选择和布置，以及零部件和埋件的构造设计。一般说来，平面闸门和弧形闸门普遍适用于高、中、低水头下的各类闸门，工作闸门、事故闸门和检修闸门；一般弧形闸门的启闭力小，无门槽，水流条件较好，但闸室尺寸较大，铰座传递荷载集中；平面闸门可提起来离开孔口，安装检修方便，坝内预留孔小，但启闭力大，门槽附近水流条件较差。注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.13水利水电工程学院2007年8月启闭机启闭机是开启和关闭闸门的重要机械设备，其布置应根据当地气候如日照、气温、雨量、雷雹、风沙等情况，考虑设置启闭机房的必要性，同时可与启闭机类型、运行与检修情况及上述闸门部件拼装、存放、检修场所等综合考虑；启闭机可设机罩、机房或机室．位于坝内或地下洞室内的机室，应考虑通风防潮设施；启闭机设置高程和机房尺寸，应分别满足闸门和启闭机维修的要求。启闭机房与拼装场地均应考虑一些对运行操作人员的安全与方便设施；设置机房时应与闸门通气孔分开，其平面尺寸除机器靠机房一侧应留有必要的检修、安装空间外，其余与墙壁之间应留有人行通道，其宽度不应小于0.8m；布置在室外的启闭机应加设活动机罩；电气设备应考虑防尘、防潮和防雨措施；机房及场地内的闸门井口边缘应设置防止杂物滚落井中的结构措施，以免影响闸门的操作。1．启闭机的布置设计注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.14水利水电工程学院2007年8月启闭机室、闸门检修室和检修平台，宜有足够的面积和高度。启闭机与机房墙面净距不少于800mm；各台启闭机之间净距不少于600mm；闸门检修室或检修平台在闸门检修时四边净距均不少于800mm；此外，尚应设置栏杆或盖板，以满足运行、维修及安全的要求；启闭机安装高程应满足安全运行要求，防止启闭机动力部分和电气设备被淹，并应便于闸门、门槽及启闭机部件等正常检修，此外，还应考虑与水接触部件的防腐问题。在严寒地区，且在冬季有运行要求的启闭机，其机房应有保温设施；在炎热地区，且夏季有运行要求的启闭机，其机房应有降温设施；在风沙严重地区，启闭机齿轮传动不宜采用开放式，或设置全封闭机房。选择工作油或润滑油的牌号应考虑工作地区的气温条件。快速闸门启闭机，应能就地操作和远方操作，并应配有可靠电源和准确的开度指示控制器；泄水系统及其他应急闸门的启闭机，应设备用动力,合理选择和布置可靠的备用电源的设置地点。为便于吊装，在检修室和启闭机室内，宜埋设必要的吊环和锚钩。注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.15水利水电工程学院2007年8月注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.16水利水电工程学院2007年8月2．启闭机的选型设计常用启闭机有螺杆式、固定卷扬式、台车式、门式和液压式等。螺杆式启闭机多用于需要加压力操作的闸门。小启闭力螺杆启闭机大多用于操作平面闸门，大启闭力螺杆启闭机多用于操作潜孔弧形闸门，但需设置可转动支座或设置导轨及铰接吊杆与闸门连接。注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.17水利水电工程学院2007年8月固定卷扬式启闭机的使用最广泛。用于操作靠自重或加重关闭和要求在短时间内全部开启的闸门，宜布置为一门一机。台车式和门式启闭机多用于操作孔数多，且不需要同时局部均匀开启的闸门。电站机组进水口快速闸门的启闭机选型，选用液压式卷扬式快速闸门启闭机。当多机组电站进水口设有检修闸门时，一般选用移动式启闭机，同时在枢纽总体布置条件允许的情况下，应尽量与溢洪、泄水系统检修闸门的启闭机协调共用。机组进水口多孔栏污栅的启闭机，可用门式启闭机在其上游侧设置副起升机构，也可用跨内副钩和主钩。若水工建筑物布置分散，无条件利用已有启闭机时，也可单独设置移动式启闭机。电站机组多孔尾水管检修闸门的启闭机一般采用移动式启闭机。注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.18水利水电工程学院2007年8月单向液压启闭机，宜用于操作潜孔平面闸门和潜孔弧形闸门。简易液压启闭机，可用于操作中、小型各类闸门。泄水系统多孔口工作闸门的启闭机一般选用一门一机的布置，当需短时间内全部开启或均匀泄水时，宜选用固定式启闭机；闸门操作运行方式和启闭时间允许时，可选用移动式启闭机。多孔泄水系统的事故、检修闸门的启闭机，一般选用移动式启闭机。当采用移动式启闭机操作多孔口闸门、操作过程吊杆装卸频繁的闸门、需要分节装拆的闸门或分节启闭的叠梁闸门，宜采用自动挂脱梁。其型式可根据工作条件选用机械式或液压式等。注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.19水利水电工程学院2007年8月3．启闭机的构造设计启闭机的机构包括起升机构、走行机构、回转机构、液压系统以及零部件等。启闭机主要承载结构的构造力求简单、受力明确、尽量降低应力集中的影响。焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接应满足构造设计要求。等等……注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.20水利水电工程学院2007年8月其他水工金属结构主要的拦污设备是进口处的拦污栅。为了减轻对进口拦污栅的压力，有时在离进水口几十米之外加设一道粗栅或拦污浮排。在污物较少地区，可设置一道拦污栅；在污物较多的地区，宜考虑排污设施，并宜考虑设两道拦污栅或采用连通式布置。此外尚应设置有效的清污设施及卸污设施；所有的拦污栅均宜设置可靠的清污平台。拦污栅的平面形状可以是平面的或多边形的。前者便于清污，后者可增大拦污栅处的过水断面。洞式及墙式进水口一般采用平面拦污栅，塔式及坝式进水口则两种均可能采用。拦污栅的总面积常按电站的引用流量及拟定的过栅流速反算得出。过栅流速以不超过1.Om/s为宜。1.拦污栅的布置、选型和结构设计注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.21水利水电工程学院2007年8月在满足保护机组的前提下，栅条的净距应适当加大，以便于清污和减小水头损失；拦污栅宜作成活动式，以便提出孔口维修、更换。拦污栅是否被污物堵塞及其堵塞程度可通过观察栅前栅后的压力差来判断。拦污栅的清污方法包括人工清污、清污机和拦污栅吊起清污等。注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.22水利水电工程学院2007年8月注册土木工程师(水利水电工程)执业资格专业考试培训教材多媒体课件A.23水利水电工程学院2007年8月2、充水阀的布置设计充水阀的作用是开启闸门前向引水道充水，平衡闸门前后水压