介绍了当前世界综合规模最大的充气式气动盾形闸门系统在洛阳水生态文明示范区的应用情况,分析了气动盾形闸门的特点,比较了平板形式和楔形夹铸具形式施工的异同,论述了洛河东湖拦河坝楔形夹铸具形式气动盾形闸门的施工工艺和流程。

气动盾形闸门是将拦河建筑物及水工闸门合二为一的一种新型水利闸门,是近年来比较流行的一种全新的坝的模式。目前抵水头(0～4m)气动盾形闸门技术较成熟,已在我国得到广泛应用,高水头(4～8m)气动盾形闸门在设计理论和结构上都有很大不同,限制了它的进一步发展。本文通过对结构和系统控制两大方面详细研究,给出了具体设计方法和思路,以期打消市场对高水头气动盾形闸门的疑虑。

本文通过对施工过程中土建施工关键工序的分析,结合埋件安装工作的相关技术要求,重点研究分析了各工序对埋件安装质量的影响。通过多个类似工程项目施工实践和比较、总结、分析,阐述了土建施工关键工序对埋件安装质量及工程质量的影响。对解决因施工质量问题导致的闸门漏水、闸门不能正常起伏甚至溃坝等严重质量安全事故有一定的借鉴意义。

河东闸现状为自动翻板闸,由于其运行年代久远,翻板闸现已无法正常启动,影响河道行洪,设计拟对其进行拆除重建。文章通过对液压升降闸坝与气动盾形闸坝两种方案进行比选,从投资、施工角度来比较,两种方案差别不大,但是从后期运行管理上看气动盾形闸门方案相对更加优越,故设计推荐河东闸加固改造工程采用气动盾形闸门方案;另外,气动盾形闸坝在设计过程中应注意消能防冲及闸基础防渗处理设计。

气动盾形闸门作为一种新型水工钢闸门,在中国已建成多座。在运行中由于一些特殊原因,气动闸门会出现一定的变形,虽未影响正常使用,但在观赏效果上有一定的影响。本文采用大型通用三维有限元软件AN.SYS Workbench,对挡水高度为2.5m的松花湖旺起人工湿地气动闸闸门结构建立计算分析模型,通过理论计算,结合实际情况,分析导致其变形的原因,提出合理的解决方案,实现闸门的优化设计,为今后的气动闸设计提供必要参考。

气动盾形闸门结构属于空间结构,在动水运行中存在振动现象。由于闸门所处水流状态、边界条件和受力情况复杂,其振动机理也相当复杂。当闸门振动时,附近流场将产生流体惯性力、阻尼力、弹性力,并反作用于闸门,使得结构的质量、阻尼、刚度发生变化,从而导致结构振动特性发生变化,其中结构振动引起流场变化而产生的对结构反作用的流体力对结构振动特性有很大的影响。通过对南明河气动闸门采用有限元模型模拟,结果表明:当闸门处于挡水工况下,由于水流产生脉动压力作用于闸门,当水流脉动压力的主频率与闸门自振频率接近时,会发生共振现象,对闸门的自振特性进行分析,弄清产生共振的机理,可有效避免共振发生。

气动盾形闸门由门体钢结构、埋件、气袋、空压系统和闸门控制系统等组成,是利用空气压缩的原理,通过对气袋的充气或排气,实现闸门升起或倒伏,可维持特定的水位高度,并在设计水位内实现任意水位高度的调节,且允许闸门顶部溢流。贵阳市南明河气动盾形闸门规格为60m×8m(宽×高),闸门高度为8m,门顶溢流最大水深为0.205m,即最大挡水头为8.205m,门体及埋件外露金属材料部分采用不锈钢材料,支承结构采用双气囊支承,考虑制造、运输及安装等的因素,门体分节制造安装及运输,单节门体宽度为10m,门体共分为6节。该气动盾形闸门规模创世界纪录协会世界最高的气动盾形闸门纪录,于2013年12月竣工投入运行使用,目前运行情况良好。

淄博市孝妇河黄土崖湿地公园气动盾形闸在山东省首次建设投入运行使用。气动盾形闸门系统结构新颖,工序复杂,精度要求较高,为防止现场施工反复出现返工现象,节省工程投资,本文重点介绍了气动盾形闸门系统的施工工序、监理控制要点。

气动盾形闸门相比于传统橡胶坝、液压坝、翻板闸门等,具有污染少、可控性强、美观等优点,有利于解决河道拦截和泄洪等生态问题。基于西门子S7-1200系列PLC的气动盾形闸门控制系统,采用了PID和PWM控制,并配置有高度、流量和水位三种自动模式,可以实现三种模式下闸门之间毫米级的高度误差。最后,在某气动盾形闸门项目中,成功应用了该控制系统,证明了该系统的可靠性和实用性。

气动盾形闸门是综合了传统钢闸门及橡胶坝优点的一种新型闸门,已成为目前水利工程的发展趋势,但在我国的使用才刚刚起步.针对该闸门在使用过程中存在水位控制不够精确、滞后较大的问题,设计了一种自适应模糊PID控制算法,并从以往运行的经验中总结出一系列模糊规则.通过仿真结果对比分析,自适应模糊PID的超调量、调整时间以及误差均比常规PID控制有较大降低,较好地解决了气动盾形闸门在水位控制中的问题,为该闸门在我国的进一步推广打下了坚实的基础.