金属结构制造与安装弧形钢闸门的制造.pptx

6 弧形钢闸门的制造6.1概述概述 弧形闸门是水利水电工程中广泛应用的门型之一。常用于水工建筑物上作为工作闸门。优点：结构简单、所需闸墩的高度和厚度较小、没有影响水流流态的门槽、启闭力小、操作方便、埋件少等。缺点：所需闸墩较长、无互换性、不能提出孔口以上进行检修、总水压力集 中于支座处、对土建结构不利等。弧形闸门形式：露顶式和潜孔式两种。露顶式弧门结构特点：门顶露出上游水位以上，没有顶止水，只有侧止水和 底止水，面板曲率半径R一般取门高的1.01.5倍。潜孔式弧门结构特点：有顶止水，顶止水与门楣接触，它与侧止水、底止水 形成封闭的“”型止水。面板曲率半径可取门高的 1.11.2倍。弧门支铰一般布置在下游侧，其高程要考虑到不受水流和漂浮物冲击的影响。露顶式弧门如图6-1所示。第1页/共52页6 弧形钢闸门的制造6.1概述（续概述（续1）弧形闸门组成：主要由门叶、支臂和支铰等三大部分组成。闸门结构要求：有足够的强度和整体刚度，有良好的工艺性，方便制造、运输、安装、防锈蚀和检修，并尽可能节省钢材。弧门按主梁布置方式，可分为主横梁式和主纵粱式。弧门按梁系的连接形式，又分为同层连接（等高连接）和层叠连接（非等高连接）等形式。目前常选用形式：主横梁同层布置、主纵梁同层布置和主纵梁层叠布置三种。图6-1露顶式弧形闸门1门叶；2支臂；3支铰；4启闭钢绳第2页/共52页6 弧形钢闸门的制造6.1概述（续概述（续2）主横梁同层布置的型式见图6-2所示。结构特点：水平次梁、垂直次梁（大隔板）和主横梁共同组成梁格。梁格的长短边图6-2主横梁同层布置1面板；2水平次梁；3隔板；4主横梁；5支臂；6支铰比例一般为1.53.0，且长边与主梁的轴线方向相同。面板支承在梁格上并与梁格焊接成整体。支臂与主横梁用螺栓连接而构成刚性框架。结构优点：整体刚性好，结构简单，适用于宽高比比较大的孔口。第3页/共52页6 弧形钢闸门的制造主纵梁层叠布置主纵梁层叠布置 主纵梁层叠布置如图6-3所示。构造：水平次梁与垂直次梁组成梁格，面板支承在梁格上且与梁格焊成整体。梁格与两条主纵梁相连，主纵梁再与支臂以螺栓连接而组成主框架。结构特点：便于分段，安装拼门简便，但梁系的连接高度增大了，且整体刚性不如同层布置好。这种结构形式适用于宽高比比较小的场合。图6-3 主纵梁层叠布置1面板；2水平次梁；3垂直次梁；4主纵梁；5支臂；6支铰第4页/共52页6 弧形钢闸门的制造主纵梁同层布置主纵梁同层布置 主纵梁同层布置如图6-4所示。构造：两根主纵梁与多根垂直次梁平行且前端（与面板连接端）平齐，并与面板焊成整体。横梁支承在垂直次梁上，其后端与主纵梁齐平。主纵梁与支臂用螺栓连接而成为主框架，特点：面板直接参与主纵梁的工作，降低了梁格的高度而增加了整体刚度。但纵梁的制造加工要求较高，安装拼门较困难。适用于宽高比比较小的弧门。图6-4 主纵梁同层布置1面板；2垂直次梁；3主纵梁；4横梁；5支臂；6支铰第5页/共52页6 弧形钢闸门的制造主横梁式弧形闸门的支臂与主横梁组成框架型式主横梁式弧形闸门的支臂与主横梁组成框架型式 主横梁式弧形闸门的支臂与主横梁组成框架型式有(图6-5)：I型框架结构、型框架、型框架结构。I型框架结构 优点：结构简单，且由于主横梁的悬臂部分的负弯矩而减小了跨中的正弯矩，从而用钢较省。缺点：需要特定的土建支承条件，如露顶式弧门要增设支承闸墩或支承横梁，这就增加了土建工程量。在潜孔式孔口上则提供了天然的支承条件，因而应用较多。图6-5主横梁式弧门的主框架型式第6页/共52页6 弧形钢闸门的制造主横梁式弧形闸门的支臂与主横梁组成框架主横梁式弧形闸门的支臂与主横梁组成框架型式型式(续续1)1)型框架，斜支臂支承在闸墩的牛褪上。优点：具有I型框架的优点，又不增设支承结构。缺点：斜支臂在工作中产生侧向推力，支臂和支铰的几何关系较为复杂，给制造和安装增加了一定的难度。应用：多用于大跨度弧门。型框架结构简单，制造安装方便，但由于跨中弯矩较大，因而用钢材较多，只在闸孔空间受到限制时应用。主横梁式弧形闸门多采用双主梁布置，每侧支臂的肢数与主横梁数相同。双主梁为等荷布置，两根主横梁之间的距离要满足制造、运输和安装的要求。第7页/共52页6 弧形钢闸门的制造主横梁式弧形闸门的支臂与主横梁组成框架主横梁式弧形闸门的支臂与主横梁组成框架型式型式(续续2)2)支臂与主横梁的连接要求：具有足够的强度、刚度和可靠性。连接的方法：焊接和螺栓连接两种，见图6-6。焊接连接由于其不可拆性及其安装定位不方便而一般不再使用。螺栓连接则无上述不足，而且利用抗剪板承受连接部分的横向剪力，使得螺栓只承受弯矩产生的拉力，可大大减小螺栓尺寸且工作安全可靠。图6-6弧门支臂与主横梁连接形式1主横梁；2支臂；3抗剪板；4连接螺栓第8页/共52页6 弧形钢闸门的制造6.2弧门制造的准备工作弧门制造的准备工作 弧形钢闸门施工准备工作：包括场地、设备及材料的准备；已加工好的零部件要进行复检；弧形切割轨道的制作；放样平台、门叶拼装弧形台及总预组装台的搭设等。第9页/共52页6 弧形钢闸门的制造场地布置场地布置 孤形闸门制作场地包括：零部件制作场地、门叶拼焊场地和总体预组装场地。特殊性(与平面钢闸门相比)：它的面板、大隔板、边梁等呈弧形。场地布置要求：零部件的制作场地应安排在车间内。应将钢板、型钢的矫正，放样下料，刨边加工，面板卷弧，零部件的对装、焊接，零部件的矫正等工序布置成流水作业线。车间要有足够大的放大样平台。平台表面要水平且光滑平整，结构上要有足够的强度和刚度。门叶拼装和总体预组装场地可视弧门大小而定，较小的弧门，场地布置在厂内则比较方便，对于大型弧门则一般布置在露天。由于弧形闸门的特殊性，拼焊台要根据曲率半径搭设成弧形的，总体预组装台要考虑门叶、支臂、支铰的组合等。第10页/共52页6 弧形钢闸门的制造门叶拼焊弧形台门叶拼焊弧形台(14讲讲)弧形闸门门叶制造一般采用卧式拼装法，即面板凹面朝上，梁系在其上的拼装方法。使用这种拼装方法，需要搭设弧形拼焊台。弧形台的曲率半径问题 问题：弧门制造焊接过程中，不仅存在纵向的和横向的收缩变形，而且还存在沿径向的收缩变形，使孤门在拼装焊接之后，曲率半径发生变化。解决措施：搭设弧形台考虑这一因素的影响，使制造出来的弧门的曲率半径符合规范的要求。分析：弧门在拼装焊接后，其曲率半径都是减小的；减小量R的大小与弧形面板的弧长S及弧门的曲率半径R有关。一般在面板弧长两端沿径向的收缩变形量约为面板弧长的0.410000.51000，如图6-7所示。图6-7门叶焊接径向变形第11页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧形台的曲率半径问题弧形台的曲率半径问题(续续1)1)弧形台曲率半径计算式 由于弧门焊接变形后的曲率半径小于变形前的曲率半径。为了使焊接后的曲率半径符合设计要求，则放样下料、拼焊台等的曲率半径均要放大，下面是求取放大的曲率半径R的计算式(图6-8)。图6-8放大样曲率半径R/的计算 设：AMA为所设计面板弧长；OAR为设计曲率半径；2为面板弧长所对的圆心角；MN为设计弧的矢高。将OA铅径向延长得B点，同理得到B点，用B、M、B三点共圆法得到另一曲率中心O点。设：OB=OB为放大的曲率半径；BMB为放大的弧长；MP为放大延长的矢高。第12页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧形台的曲率半径问题弧形台的曲率半径问题(续续2)2)因为与设计曲率半径R和设计面板弧长AMA相比也非常小，可以认为AMABMB，并认为A和A点既在OB（OB）线上，又在OA（OA）线上。则由图中的几何关系可知：式中 代入上式得：(6-1)根据此式，已知设计曲率半径R、圆心角2及变形尺寸，可求得放大的曲率半径R。这其中的关键是的选择是否合理，各制造厂可根据自己的经验适当选取，使闸门焊接后的曲率半径符合设计和规范的要求。第13页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧形台的曲率半径问题弧形台的曲率半径问题(续续3)3)用现场放大样法求曲率半径R 仍如图6-8所示，在放样平台上首先定出中心O点，放出设计弧AMA的大样，使AMA等于设计弧长，AA等于设计弦长，2等于设计圆心角。再沿径向放大分别得到B点和B点，利用B、M、B三点共圆法求得O点，则OB即为放大的曲率半径。大样放出后，量取弦长BBC，矢高MPh，则有：即(6-2)求得了放大的曲率半径R，则弧形台的曲率半径按R施工搭设。第14页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧形台的结构形式弧形台的结构形式 弧弧形台的结构形式(根据曲率半径是否可调)：可调弧形台和固定式弧形台。钢结构式固定弧形台构造(图6-9)：基础部分浇混凝土，表面预埋基础钢板(带锚筋)。钢板上焊有型钢制作的立柱，立柱之间加焊纵横向连接角钢。在等高立柱顶水平焊接轨道钢（或型钢），在水平轨道钢上焊卷成弧形的角钢(或工字钢)。弧形角钢按放大曲率半径R卷弧，安装调整焊接时，根据半径R用坐标法控制其弧度，用水准仪进行测控。弧形角钢的间距按面板下料宽度而定，考虑每条面板有两条角钢支撑，角钢要错开面板纵缝，以方便其焊接。优点：弧形台的稳定性和刚性均较好，面板下的空间大、方便施工。缺点：耗钢材较多，且曲率半径不可调整。适用情况：适用于同一种型号弧门的批量生产。图6-9钢立柱固定式弧形台第15页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧形台的结构形式弧形台的结构形式(续续)可调式弧形台构造：与固定式弧形台的基本结构相同，只是在立柱顶固定简易的螺旋千斤顶，千斤顶上支承台架。利用千斤顶即可按要求改变弧形台的半径R。优点：弧形台机动灵活，调整方便，多种不同弧度的闸门可以共用一个弧形台。适用情况：专业厂制造不同型号弧门。第16页/共52页6 弧形钢闸门的制造总体预组装平台总体预组装平台 总体预组装的目的：检查各制造单元的质量是否合格。对于不合格者，要在厂内处理好。按整体组装的质量要求进行调整、修正，以保证闸门组合整体质量合格。给现场安装提供有关技术数据以及现场再组装的控制点、控制线和定位扳等。整体组装的方法(两种)：门叶卧式组装法。此种方法门叶凹面朝上平卧拼焊弧形台上，调整好几何尺寸、接缝、扭曲等，进行临时性加固，以保证整体刚度，避免组装其他部件时变形。之后，立式组装支臂、支铰等。优点：门叶平卧，总体重心低，调整方便，不需另外搭设整体组装平台。缺点：高空作业，需要搭高的排架，支臂支铰调整困难，特别两支铰的同心度要求较高，在空中调整特别困难。适用情况：一般都不采用这种方法。第17页/共52页6 弧形钢闸门的制造总体预总体预组装平台组装平台(续续1)1)门叶立式组装法(图6-10)。这种方法支臂的下肢水平放置，门叶立起。优点：支臂和支铰的位置低，调整方便，空中作业少。缺点：由于门叶立起重心高，安全特别重要。适用情况：一般均采用这种方法。图6-10门叶立式组装法1上节门叶；2下节门叶；3支臂；4支铰；5支墩第18页/共52页6 弧形钢闸门的制造总体预总体预组装平台组装平台(续续2)2)立式组装法要求另外搭设专用组装平台。如图6-11所示，在地面放出组装平台的xx和yy线，根据支铰的设计跨距LL1L2，定出支铰支墩的位置，每条支臂布置23个支墩，再根据支铰中心高程、门叶水平垫板高程及面板曲率半径尺寸定出面板底缘定位线y1y1，如图6-12所示。图6-11整体组装控制线及高程点图6-12垫板与支铰中心高程1支墩；2支臂中心线；3弧门中心线；4支铰中心线；5面板外缘与底坎交线；6高程点第19页/共52页6 弧形钢闸门的制造总体预总体预组装平台组装平台(续续3)3)支墩用混凝土结构（或钢结构），顶面预埋钢板，以便支臂调整固定之用。支墩顶面高程，由支臂下肢水平放置并留一定的调整余量（约为50mm左右）决定。门叶底缘的水平垫板相当于弧门工作中的底坎，有一定强度和水平度的要求，可用较厚的钢板经刨削加工，先安装找正找平并加固，后浇混凝土的办法埋设。在弧形闸门的制造安装中，有时制造和安装是同一个单位的同一批人员，为了加快工期，节省投资，不进行厂内整体预组装，将各节门叶、支臂、支铰等直接运到现场安装。制作中存在的问题，在现场安装中进行处理，实践证明，这种方法也能满足质量要求。第20页/共52页6 弧形钢闸门的制造6.3弧门主要零部件的制造弧门主要零部件的制造 弧形闸门零部件制造与平面闸门不同点：主要在于弧门弧形件的制造。下面分别介绍。弧门面板的制造 弧形闸门面板制造的工艺流程：备料(板材矫正、下料等)零件成形(滚弯)组装(对装、焊接等)。弧形闸门面板制造应注意的问题：首先进行拼板设计。拼板原则和要求与平面闸门基本相同。钢板长度方向应为垂直布置。大型弧门面板厚度一般都在10mm以上，必须开坡口。对于较薄的面板，可以开单面V型坡口；对于较厚的面板，可以开双面不对称的V型坡口(图6-13)。也可以开其他型式的坡口，可根据板厚和开坡口的条件而定。图6-13双面不对称V型坡口第21页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧形闸门面板制造应注意的问题弧形闸门面板制造应注意的问题(续续1)1)面板卷弧应在卷扳机上进行。检查样板的曲率半径要按面板内表面放大的曲率半径制作，弧线的线轮廓度应控制在0.3mm以内，样板要求弦长在1.5m以上，以减小弧度误差。面板拼焊应在弧形台上进行。先检查弧形台质量，弧度用(1/51/4)R长的弧形样板检查合格，对角扭曲应在允许范围之内，结构要符合设计要求，刚度、稳定性要足够。根据面板拼板图的编号、门叶中心线及放好的大样图，逐块吊放和调整好面板的位置，逐条对接缝拼对点焊。拼对顺序：各节门叶先拼水平的短横缝，再拼较长的纵缝，最后各节门叶的节间分缝也拼对点焊，但不焊接，待整扇弧门拼装焊接结束后，再将节间分缝的点焊割开。整扇弧门面板拼对点焊之后，必须进行质量检查。检查内容包括：中心线、门宽、弧长、弦长、弦高、对角线长、扭曲、错牙、接缝间隙、点焊长度等，并用(1/51/4)R长的样板检查各部位的弧度。其中，对于小型弧门扭曲和弦高的栓查用拉线的方法进行便基本上能满足要求；但对于大型弧门，拉线检查方法的误差较大，可以用水准仪测高并配合计算的方法进行检查。第22页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧形闸门面板制造应注意的问题弧形闸门面板制造应注意的问题(续续2)2)经检查合格的面板，交焊接工序进行面板的焊接。焊接之前，负责技术人员要制定出合理的焊接工艺卡，并向施焊人员交底。以较厚面板开不对称V型坡口为例，说明面板的焊接程序。先背缝封底，从中间向外焊，八名焊工(也可以六名或四名)均匀分布，先焊短横向对接缝，后焊较长的纵缝，每条焊缝采用间跳焊接法。内弧对接缝同时用两台电弧气刨清根，将所有缺陷及未焊透的全部清除。8名焊工对称分布，从中间向外焊接。以一个台班全部焊完较好(节间分缝不焊)。焊缝要求均匀美观。呈鱼鳞状，加强高度在12mm之间为宜。未焊满的背焊缝（即外弧焊缝），待门叶整体焊接成型并经检查合格后，再将门叶翻面进行平焊作业为宜。因为外弧焊缝要求美观，仰焊作业围难。全部焊完之后，要进行焊缝的外观和无损探伤检查，不合格焊缝按要求进行处理。第23页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧门边梁的制造弧门边梁的制造 弧形边梁制造的工艺流程：备料(板材矫正、下料等)零件成形(滚弯)组装(对装、焊接等)。弧形边梁制造应注意的问题：弧门边梁的腹板和翼缘板，都要以面板外缘放大的曲率半径R为基准，求得相应的曲率半径。边梁腹板的画线下料，可以用两种方法。样板法 即在放样平台上放出腹板的大样，根据大样，做出准确的样板，再用样板直接在钢板上画线下料。这种方法准确、方便、效率高，易于在钢板上进行排料，材料的利用率高，特别适合批量下料。坐标法(图6-14)取xy坐标，外弧中点与坐标原点重合，根据几何关系 ，将横坐标x每差距100mm取一点，计算出相应的y值，例表如表6-1所示。根据一系列的x和y值，在坐标上描出相应的点，在负x方向与正x方向相对应描点(与y轴对称)，再用1m的钢尺侧向弯曲，将所有点连成光滑的曲线即可。内弧可用同样方法画出。第24页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧形边梁制造应注意的问题弧形边梁制造应注意的问题(续续1)1)图6-14边梁腹板坐标计算下料表6-1弧形边线坐标计算表100200第25页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧形边梁制造应注意的问题弧形边梁制造应注意的问题(续续2)2)腹板弧线的下料要求准确，可用弧形轨道自动切割机下料，亦可用数控切割机下料。轨道与切割弧线也是等距的同心圆弧线。轨道要求加工准确。为了一轨多用，有的将轨道制成可调弧度的，根据下料弧线进行调整。边梁翼缘板的弧度，要求与腹板的弧度相配合。卷弧时，要求用1.5m以上的样板检查，方法与面板卷弧相同。腹板与翼缘板的对装，同工字梁对装方法，但要使用弧形对装胎具。如图6-15所示。图6-15边梁对装平台1楔子板；2边梁翼缘板；3码子第26页/共52页6 弧形钢闸门的制造大隔板（即纵梁）的制造大隔板（即纵梁）的制造 隔板在整扇弧门上既起到纵梁的作用，同时，其外弧又将决定弧门面板的弧度。所以隔板是很重要的构件。隔板的画线下料仍可用样板法和坐标法。外弧用自动切割机或数控切割机下料，由于目前尚无较好的设备对外孤（特别是半径较大的外弧）进行机加工。因此要求外弧下料准确。其余三条直线边，在画线时要留出刨边余量，并用样冲打出检查线，用刨边机刨边，如图6-16所示。图6-16 隔板制作1检查线；2外弧线；3刨边余量35mm第27页/共52页6 弧形钢闸门的制造6.4门叶的拼装与焊接门叶的拼装与焊接 门叶拼装之前，面板内弧对接缝全部焊接完毕，各种构件经检查合格，方可进行门叶拼装。首先，根据设计图纸在面板的内弧面放样。放出各主梁、水平次梁、隔板等的位置边线(注意：不能放出各梁及隔板的中线，以免拼装时各构件将线遮住而无法对装)。放祥要注意加上焊接收缩余量，按千分之一考虑。先放出门叶中心线，再用水准仪配合，放出各构件位置边线。放样经检查合格，打上样冲眼，用铅油作出明显标记。根据所放出的大样，与各构件重合的部分焊缝的加强高度均要用风铲铲平，以便接缝紧密。门叶拼装如图6-17所示，拼装顺序和平面闸门大体相同，故此从略。图6-17弧门门叶拼装图1主横梁；2水平次梁；3隔板；4对接缝；5边梁；6面板第28页/共52页6 弧形钢闸门的制造6.4门叶的拼装与焊接门叶的拼装与焊接(续续1)弧门拼装过程中应注意的几个问题：各拼接缝要顶紧，不留间隙、局部间隙不超过lmm；各构件最好是在自由状态下进行拼装，有时允许正常的、力量不大的顶和拉，但要防止强行顶拉造成过大的内应力。如果拼装中发现错位较大，则不能强行顶和拉，此时应找出错位的原因。从而采取相应措施进行处理；拼装隔板时，面板内弧面应向隔板的弧形边靠拢，而主横梁的腹板要向隔板的直线边靠拉，并且不准割枪修割隔板，因为隔板是经刨边加工并有严格几何尺寸要求的，在拼装中实际上起基准的作用；装各筋板，既要保证垂直度（即相互垂直），又要保证顶紧。拼装过程中点焊所使用的焊条，应与正式焊接时所使用的焊条牌号一致，并遵守相同的焊接工艺规程。拼装点焊要足。门叶整体拼装完，按规范要求及设计资料进行检查，合格后作出焊接前的拼装记录。第29页/共52页6 弧形钢闸门的制造6.4门叶的拼装与焊接门叶的拼装与焊接(续续2)门叶焊接顺序的原则：分区对称焊接，从内向外，尽可能减小变形。某弧门焊接顺序(图6-18)如下：焊接隔板后翼缘与主梁后翼缘平缝及隔板腹板与主梁后翼缘角缝。焊主梁与隔板立缝。根据大横梁的数量可使用不同的焊工数。对于有二根主横梁的弧门，可安排四名焊工，代号分别为A、B、C、D。1、2、4为焊接顺序，由内向外进行焊接。角焊缝可根据焊高要求而分层施焊。第一层可用分段退步焊法，其余各层则自下而上一次焊完，主焊缝的分段退步焊法，总体是从上往下，而每段则是从下往上，分段长度以两根(或三根)焊条所能焊接的长度为宜。焊接主横梁与两根边梁连接的角焊缝。仍由四人分区对称焊接，焊接方法与相同，这样，受热均匀对称，从而减小变形。焊接隔板的立筋板。可增至八人，仍分区对称施焊，由于主筋板焊缝的高度较小，可用分段退步焊法一次焊成。第30页/共52页6 弧形钢闸门的制造某弧门焊接顺序某弧门焊接顺序(续续)焊接小横梁与边梁的连接缝、角焊缝，筋板与小横梁的平角缝等。梁系之间的焊缝全部完成，可进行面板与梁系框架连接缝的焊接。其中，先焊主横梁与面板连接的平角缝、隔板与面板之间的平角缝。分区对称、分段退步焊法；次之焊小横梁与面板的平角缝，可用分区间跳焊法、分段退步焊法。将门叶翻身，用气刨清根后再焊面板迎水面焊缝。图6-18门叶焊接顺序1边梁；2隔板；3主横梁；4节间对接缝第31页/共52页6 弧形钢闸门的制造焊接内应力和变形焊接内应力和变形 为了减小焊接内应力和变形，应注意以下几点：在焊接过程中要严格按照焊接工艺要求施焊。设专人对门叶的几何尺寸进行监测。焊接前后对门叶至少要进行三次几何检测：第一次是在焊接之前；第二次是在梁系形成整体刚性框架之后；第三次是在全部焊接完毕之后。每次检测都要作出完整的记录，以便掌握其中的规律。门叶变形的大小主要取决于构件加工的质量、拼装方案的正确性和焊接工艺的合理性。在施工过程中，门叶的拼装方法，焊接工艺并不是唯一的，要具体情况具体分析，细心观察，详细记录，经过实践、总结、理论分析、再实践的过程，逐步改进和完善。第32页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧门门叶焊接过程种常见变形及一般处理办法 门叶两边梁跨距L不符合设计要求 这是较难达到质量要求的项目之一。可从两方面考虑，其一是积累资料、统计分析、掌握焊接的横向收缩变形的规律，预留较准确的横向收缩余量；其二，如果没有充分的把握，也可采用后装边梁法，待梁系框架焊接成型后，再拼装边梁。这种方法简单易行，且能保证质量。门叶扭曲 危害：规范对门叶的扭曲有一定的要求，扭曲过大时，使闸门组装困堆。工作中止水效果差，对潜孔式弧门甚至无法正常工作。扭曲产生的原因：胎具本身的扭曲造成门叶的扭曲(这是必须避免的)；胎具地基不结实，受雨天影响，造成不均匀下沉；焊接工艺不合理，或焊接人员不严格遵守工艺规范。处理办法：这其中的关键是随时观测，发现问题或有出问题的趋势时，及时采取措施。若待全部焊完之后才发现过大的扭曲，再行处理就比较困难。第33页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧门门叶焊接过程种常见变形及一般处理办法(续1)1)门叶全部焊完后扭曲超过标准规定的处理。矫正方法与平面闸门相近似，即利用门叶的自重加机械力的办法进行矫正。一般扭曲是可以矫正过来的。若扭曲超过标准规定很小，在制造过程种也可不必处理，待弧门大组装及安装过程中，适当调整就可消除这些不大的扭曲。若弧门扭曲特大，利用上述方法已无法矫正过来时，则必须慎重从事，提出可靠的处理方案，一般是切开几条对扭曲影响最关键的焊缝，再利用上述矫正方法将扭曲矫正过来，合格后将切开的焊缝按要求重新施焊。门叶的横向弯曲变形 变形分析：由于门叶断面上焊缝分布不均匀，靠面板侧的焊缝众多，背面侧的焊缝少，经过焊接收缩变形，一般情况下会出现面板横向凹进的弯曲变形，如图6-19所示，正向弧门，面板外缘弧面为挡水面，按规范要求，面板应凸向迎水面，所以产生变形方向与规范要求不一致的情况，这对闸门工作是不利的。第34页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧门门叶焊接过程种常见变形及一般处理办法(续2)2)解决办法：采用主横梁反变形法。即在主横梁制造过程中，有意使其产生一定的凸向迎水面的弯曲。反变形量可根据经验而定，经验不足时，可参照规范要求凸向迎水面的最大弯曲值考虑。这种方法对防止向背面的横向弯曲是有效的。焊后矫正处理，这种方法就比较困难，而且费人力物力，还会拖延工期。但采用机械力加火焰矫正的方法；是可以矫正横向弯曲的。门叶顶部、底部以及分节处面板的定位变形(图6-20)。这些部位面板边缘无筋扳，一般都是悬空的，经角焊缝焊接而引起角变形。其矫正方法与平面闸门一样。图6-19门叶横向变形方向 图6-20 面板边缘角变形 1主横梁；2边梁；3水平次梁；4面板；5横向弯曲方向第35页/共52页6 弧形钢闸门的制造6.5弧形闸门支臂的制造弧形闸门支臂的制造 双主横梁斜支臂弧门应用广泛。下面以这种支臂为例，介绍制造方法。斜支臂的结构 支臂分为上下两肢（大型弧门有分为三肢的），其夹角为2，如图6-2l所示。两肢之间，用竖杆、斜杆、连接板等连成刚性的整体。支臂与主横梁连接端有顶板，用螺栓与主横梁的后翼板连接，采用抗剪板承受斜支臂在接触面上的剪力，如图6-22所示。抗剪板与顶板端都要求接触良好，不允许有间隙，所以，应进行刨削加工。支臂的另一端用底板与支铰以螺栓连接。顶板与主横梁、底板与支铰之间的结合面要求紧密，也必须刨削加工。螺栓孔应该配钻，以保证装配质量。支臂的上下两肢一般设计成箱形结构(小型弧门支臂亦有工字断面结构的)。各肢又有内外之分；靠孔中心的翼缘板为内翼缘板，靠闸墩侧的为外翼缘板；对每条支臂而言，有2角，2夹角内边的为内腹板，外边的为外腹扳(工形截面只有一个腹板)；对夹板而言，靠中心的为内夹板，靠闸墩的为外夹板，按规范要求夹板要弯成f角。竖杆一般设计成焊接工字型断面结构，斜杆常用型钢制作，如工宇钢等。第36页/共52页6 弧形钢闸门的制造图6-21 斜支臂结构示意图图6-21斜支臂结构示意图1上肢；2斜杆；3竖杆；4连接板；5下肢；6顶板；7底板；8外腹板；9外翼缘板；10内腹板；11内翼缘板；12内夹板；13外夹板第37页/共52页6 弧形钢闸门的制造图6-22 抗剪板安装图6-22抗剪板安装1主梁；2支臂；3连接螺栓；4抗剪板；5接触面刨平并接触良好第38页/共52页6 弧形钢闸门的制造放大样下料放大样下料 斜支臂弧门是一复杂的空间几何体系，各零件的几何尺寸，可以用几何计算方法求出，但在下料时，都必须经过放大样，求出与设计相一致的各零件的几何尺寸和形状。用放大样求出的只是各零件的设计尺寸，下料的几何尺寸还要加上焊接收缩量L1、火焰校正收缩量L2、加工余量L3，则零件下料的实际尺寸L为(6-3)式中 L为设计尺寸。当零件数量较多、几何形状复杂时，可制作样板下料。第39页/共52页6 弧形钢闸门的制造部件组装部件组装 每条支臂包括上下肢、竖杆、斜杆等部件。各部件单独拼装、焊接、矫正，合格方可进入支臂的组装。这样可减少支臂组装的工作量和工期，同时减少组装后的焊接量，从而避免大量焊接造成的变形。支臂上下肢的制作，视其大小和长短，可分段制造，也可整条制造。大型弧门的支臂，长达1020m，重达3060t，考虑到运输条件的限制及安装中技术上的要求，有的将支臂分成两段或三段制作(例如，在工厂可将支臂组装成直支臂和角形支臂，详见第八章第二节)，到安装现场再拼接。若运输条件允许，支臂也可不分段而整体制造，但先不装顶板和底扳，两端预留调整修切余量，待弧门大组装时，根据曲率半径的要求进行修切。箱形断面支臂的拼对方法与普通箱形梁的拼对方法相同(见第四章第四节)。但要注意不同点，即要注意腹板、冀缘板有内外的区别，顶板端有倾斜方向的问题。第40页/共52页6 弧形钢闸门的制造支臂预组装支臂预组装 组成支臂的各个零部件制造完成后，在厂内应进行支臂的预组装，同时还要与门叶进行总体预装配。全部合格后，才能把支臂拆开运到工地，在安装前进行正式组装与焊接。支臂在工地上进行组装的方法与工厂预组装基本相同，同时组装后才能进行焊接。为避免重复，故将支臂的组装与焊接的内容在第八章第二节中进行阐述。第41页/共52页6 弧形钢闸门的制造6.6弧形闸门厂内总体预组装弧形闸门厂内总体预组装 根据有关规范要求，弧门出厂前，要进行总体预组装，将已制造合格的门叶、支臂、支铰等，按设计要求组装为一体，但它们之间并不连接，组装合格后，仍将它们分开。预组装的目的：最后确定支臂的总长，将端部预留的多余部分切去；确定各节门叶之间、门叶与支臂之间、支臂与支铰之间的连接关系及配合情况；对组装成整体的弧门进行各项技术指标的检查，不合格处要处理，对检查数据作出记录；对合格的整扇弧门，标出控制点、控制线并焊定位板等，为弧门的工地再组装提供方便。第42页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧门厂内总体预组装的步骤和方法弧门厂内总体预组装的步骤和方法 在总组装台上测放出控制线和控制点 包括支铰中心线、支臂中心线、整体中心线、面板外缘与底坎的交线等，并在各支墩及预埋底板上测出相对高程，作出标记点。吊装左右两支铰(可不带铰座)调整两支铰位置、跨距、两支铰孔的同心度和倾斜度，如图6-23。根据测放出的中心线和高程点，挂转动中心钢丝线(调整支铰、测量面板曲率半径的基准线)。支铰中心(转动中心)位置的确定方法(图6-24)：根据面板外缘曲率半径R即可确定支铰中心高程及距离a值。图6-23支铰调整图6-24确定支铰中心第43页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧门厂内总体预组装的步骤和方法弧门厂内总体预组装的步骤和方法(续续1)1)调整支铰相对于整体中心线的距离L1(图6-11)，其误差不超过1mm。调整支铰仰角2。图6-25支铰孔同心度测量图6-27测定铰链的仰角2 调整方法：在支铰底板上取标定长度L(在平行于中心线的立边上取，尽可能取长一点)，如图6-27，根据角计算a的长度，即aLsin，在A点挂锤球，过B点测量B点到锤线之间的距离等于a长即可。调整两支铰孔的同心度和倾斜度(图6-25)。两支铰跨距、仰角、孔中心调整合格，用点焊固定在支墩上。第44页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧门厂内总体预组装的步骤和方法弧门厂内总体预组装的步骤和方法(续续2)2)吊装左右支臂吊 吊立支臂于支墩上，初调支臂的中心、水平、高程、垂直等，焊完拉杆(有花篮螺丝)后才能摘钩，如图6-28。调整下肢中心高程及中心位置，并调整上肢中心与下肢中心在同一铅垂面内，如图6-29。图6-28支臂调整与固定1上肢；2角铁；3拉紧器；4下肢；5垫铁；6支墩图3-29支臂调整1上肢；2支臂垂直中心；3下肢；4下肢水平中心；5调整板；6支墩；7废机油；8锤球；9油桶第45页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧门厂内总体预组装的步骤和方法弧门厂内总体预组装的步骤和方法(续续3)3)调整支臂端部与支铰底板的连接(可与支臂的调整同时进行)调整要求：a.要检查支臂端部与支铰顶板(注：此时支臂底板由于配钻连在支铰顶板上未拆下)接合的间隙，各部分均要求顶紧，局部间隙过大，作堆焊处理，过长的余量要进行修切；b.要求调整支臂中心与支铰中心相吻合，如图6-30。图6-30支臂与铰链连接1支臂；2连接螺栓；3铰链 检查有关几何尺寸，包括开口尺寸、左右支臂跨距、对角线长，两支臂的垂直度等，如图6-31和图6-32所示。第46页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧门厂内总体预组装的步骤和方法弧门厂内总体预组装的步骤和方法(续续4)4)图6-31支臂开口端几何尺寸检查图6-32支臂下肢水平对角线测量 支臂固定 a.对支臂进行加固性固定：下肢与支墩之间点焊挡板，上肢除螺丝拉杆外，增加不带螺丝的斜拉杆，两上肢之间点焊支撑。b.端部与底板(点焊在支铰顶板上配钻孔的支臂底板)可进行点焊，四周边每边点焊三段，每段长100mm左右。第47页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧门厂内总体预组装的步骤和方法弧门厂内总体预组装的步骤和方法(续续5)5)组装大型弧门的门叶 双主梁弧门分为上下两节或数节。在下节门分缝处的大隔板上焊接吊耳(两个，吊装前)。吊耳的位置，要考虑下节门叶吊起时的直立位置与组装位置基本吻合，如图6-33所示。立下节门叶 立下节门叶时注意：a.面板底缘与预埋底板上的定位挡板靠拢；b.门叶中心与底板上放出的中心重合、下主横梁的后翼缘顶板与下肢端靠拢；c.在门叶与支臂之间焊上调整螺丝，拉住门叶，用经纬仪配合调整门叶的中心的垂直度，合格后，在地面底板上点焊挡板，将门叶面板底缘的两边挡住，摘去吊钩。图6-33立下节门叶1吊耳板；2下节门叶；3角钢；4调整螺丝；5角钢；6下肢；7挡板；8底垫板第48页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧门厂内总体预组装的步骤和方法弧门厂内总体预组装的步骤和方法(续续6)6)d.利用双螺母调整支臂端部与顶板之间的间隙。用长钢卷尺检测面板的曲率半径，如图6-34，注意钢尺与弧门中心线要平行，测量读数加上修正值，就是曲率半径的真实值。由于支臂长度有修切余量，按设计半径R加支臂两端顶板和底板的焊接收缩量，将支臂多余的长度切去，并在支臂端切出单边坡口。e.调整门叶与支臂端部靠拢，检查间隙，要求顶紧。测量面板曲率半径(测量门叶两端上中下三点)，面板外表面曲率半径按设计半径R加4mm控制(焊接支臂两端顶板和底板的收缩值)，合格后，在支臂端部与门叶之间焊上临时固定挡板以加固。f.在下节门叶两端顶部及两边梁顶部点焊就位挡板，如图6-35所示，呈倒八字形。图6-34弧门曲率半径测量1面板；2支臂中心；3弧门中心；4支铰中心图6-35就位挡板1上节门；2就位挡板；3下节门第49页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧门厂内总体预组装的步骤和方法弧门厂内总体预组装的步骤和方法(续续7)7)在上节门叶上端面板的适当位置焊两块吊耳，如图6-36所示。立上节门叶 吊节门叶于下节门上，进行调整。调整的内容包括：上下两节门的中心线对齐，且同在一垂直面内；面板接缝、边梁腹板接缝、隔板接缝等不能错牙；上节门叶的曲率半径仍按R4mm控制，支臂长度余量仍切去，其方法与下肢相同；图6-36吊立上节门叶 两节门叶对接缝的间隙要控制在允许范围之内。调整好后，点焊挡板进行固定。检查组装质量 包括几何形状、几何尺寸、间隙大小等，作出记录。用经纬仪定出面板左右侧水封孔的垂直中心线，如图6-37。第50页/共52页6 弧形钢闸门的制造弧门厂内总体预组装的步骤和方法弧门厂内总体预组装的步骤和方法(续续8)8)对拆开的部件进行编号，打钢印，并设置定位板和组装标记。图6-37在面板上定两侧水封孔中心线 将弧门各部件拆开，程序与组装相反。面板朝上平放门叶，钻所有的水封孔，可用磁力电钻进行。按设计要求，进行表面防腐处理。弧门的水封、侧轮等到安装现场再进行安装。弧门制造质量标准见表8-3及有关规范。第51页/共52页感谢您的观看。第52页/共52页