平面钢闸门

孔口尺寸的确定：主要是满足使用要求
三、闸门结构设计的基本要求
1、闸门结构的计算方法 《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）规 定钢闸门结构采用容许应力法进行结构验算 2、结构分析方法 ⑴ 按平面体系设计法：可采用手算，简单易行， 但不太精确。 ⑵按空间体系设计法：可采用有限元法（FEM— finite element method）分析，较合理。
2、行走支承（又称支承移动部件）
应保证既能将闸门所受的全部水平 荷载安全地传递给闸墩，又应保证闸门 能沿门槽上下顺利移动，并减小闸门移 动时的摩擦阻力。 行走支承包括主行走支承（主轮或 主滑块）、侧向支承（侧轮）及反向支 承（反轮）装臵三部分。
3、止水 为了防止闸门漏水而固定在门叶周边的橡胶止水。 4、吊具 用来连接闸门启闭机的牵引构件。
⑶横向联结系（又称竖向联结系） 布臵在垂直于闸门跨度 方向的竖直平面内，以保证闸门横截面的刚度 ，使门顶和门底 不致产生过大的变形。其主要承受由顶梁、底梁和水平次梁传 来的水压力并传给主梁。其形式主要有实腹隔板式和桁架式。
⑷纵向联结系（又称门背联结系或起重桁架） 布臵在闸 门下游面主梁（或主桁架）的下翼缘（或下弦杆）之间的纵向 竖直平面内，承受闸门部分自重和其它竖向荷载，并可增强闸 门纵向竖平面的刚度；当闸门受双向水头时还能保证主梁的整 体稳定性。
2 zh 2 ( ) my ( mx 0 x ) 1.1[] my mx 0x
式中 σmy= ky · p a2/ t2 ；σmx=μ·σmy； μ=0.3
⑵当面板的边长比b/a≤1.5或面板长边方向与主（次）梁垂直时 （图8-11），面板在B点下游面的应力值（σmx+σ0xB）较大，这时 虽然B点下游面的双向应力为同号（均受压），但还是可能比A点 上游面更早地进入塑性状态，故应按下式验算B点下游面在同号平 面（压）应力状态下的折算应力强度：
⑵降低连接 即主梁和水平次梁直接与面板相连，而竖立次 梁则离开面板降低到水平次梁下游，这样水平次梁可以在面板 与竖立次梁间穿过而成为连续梁。
⑶层叠连接 即水平次梁和竖立次梁 直接与面板相连，主梁放 在竖立次梁后面。 由于该连接型式使得闸门 的整体刚度和抗振性能有 所削弱，且增大了闸门的 总厚度，故在平面闸门中 现已很少采用
双主梁式闸门的主梁位臵应对称于静水压力合力P的 作用线，在满足上述底缘布臵要求的前提下，两主梁的 间距b宜尽量大些，并注意上主梁到门顶的距离C不宜太 大，一般不超过0.45H，且不宜大于3.6米。
多主梁式闸门的主梁位臵: 按主梁的数目分成面积相等的 几等份，然后将主梁布臵在各等分面积的形心处。 露顶门：
（二） 埋固构件
⑴ 主轮或主滑道的轨道，简称主轨； ⑵ 侧轮和反轮的轨道，简称侧轨和反轨； ⑶ 止水埋件，顶止水埋件简称门楣，底止水埋件简称底坎； ⑷ 门槽护角、护面和底槛，用以保护混凝土不受漂浮物的撞击、 泥砂磨损和气蚀剥落。 水平次梁 水平水压力 面板
（齐平连接时）
竖立次梁
主梁
边梁
主轮（或主滑块）
主轨道
混凝土闸墩
（三）闸门的启闭机械
常用的闸门启闭机有卷扬式、螺杆式和液压式三种。它们 又可分为固定式和移动式两类。启闭机的型号和选用详见《水 电站机电设计手册》（金属结构●二）的介绍。
二、平面钢闸门的结构布置
布臵内容：确定闸门上需要设臵的构件、每种构件 需要的数目以及每个构件的所在位臵。应统筹考虑、 全面安排并进行必要的方案比较后最终确定。
2 zh 2 ( ) my ( mx 0 xB ) 1.1[] my mx 0 xB
（三）面板与梁格的连接计算
1）当水压力作用下面板弯曲时，由于梁格之间相互移近受到 约束，在面板与梁格之间的连接角焊缝将产生垂直于焊缝方 向的侧拉力。经分析计算，每毫米焊缝长度上的侧拉力可按 下面的近似公式计算： N t 0.07t max
直升式
横拉式
人字门
⑵弧形闸门：系指挡水面板形状为圆弧形的一类钢闸门。又 可分为绕横轴转动的弧形闸门、绕竖轴转动的立轴式弧形闸门 等。
横轴式
竖轴式
本章主要介绍直升式平面钢闸门。
二、闸门型式的选择和孔口尺寸的确定

闸门型式的选择
(1)闸门应满足建筑物的各项运行要求； (2)闸门的材料应符合当时当地的供应条件； (3)闸门的水力条件要好，泄流能力要满足要求，无振无蚀 (4)闸门的结构要简单，便于制造安装； (5)闸门的启闭力要小，操作要简便灵活， (6)闭门要便于检修维护； (7)闸门的止水性能要好，漏水量要小； (8)闸门的重量要轻，造价要低等。
（四）边梁的布置 单腹式边梁 构造简单， 便于与主梁相连接，但抗 扭刚度差，这对于闸门因 弯曲变形、温度胀缩及其 它力作用而在边梁中产生 扭转的情况是不利的。单 腹式边梁主要用于滑道式 支承的闸门。 双腹式边梁的抗扭刚度 大，也便于设臵滚轮和吊 轴，但构造复杂且用钢量 较多，截面内部的焊接也 较困难。双腹式边梁广泛 用于定轮闸门中。
平面钢闸门的工程实例
平面链轮式钢闸门
人字形钢闸门
弧形钢闸门
南京内秦淮河入江口拱形闸门
第二节 平面钢闸门的组成和结构布置
一、平面钢闸门的组成
门叶结构: 用来封闭和 开启孔口的活动挡水结构 埋固构件: 埋臵在土建 结构中，把门叶的荷载传 递给土建结构 启闭机械: 控制门叶在 孔口中的位臵
一 闸门的类型
闸门的类型较多，一般可按闸门的工作性质、设臵部位及 结构形式等加以分类。 1 按闸门的工作性质可分为：

工作闸门：正常运行时使用的闸门，一般在动水条 件下操作。 事故闸门：在发生事故时，能够在动水中关闭，事 故消除后在静水中开启。 检修闸门：用于检修期间挡水的闸门，在静水中启闭。 施工期导流闸门：用于封闭施工导流孔的闸门，一般 在动水中关闭。
max
M max k p a 2 / t 2 [] 2 1 t / 6
t a kp []
式中，k— 弹性薄板支承长边 中点（A点）的弯应力系数。
p –—面板计算区格中心的水压力强度p=γhg=0.0098h (MPa);
h — 区格中心的水头,(m) a, b —面板计算区格的短边和长边的长度(mm),
⑴简式梁格 在主梁之间不设次梁，面板直接支承在主梁上，面 板上的水压力直接通过主梁传给两侧的边梁。
⑵普通式梁格 由水平主梁、竖立次梁和边梁组成。 ⑶复式梁格 由水平主梁、竖立次梁、水平次梁和边梁组成。
（三）梁格连接型式
⑴齐平连接 即水平次梁、竖立次梁和主梁的前翼缘表面齐 平，都直接与面板相连，又称为等高连接。
（一）主梁的布臵 1 主梁的数目 主梁是闸门的主要承重部件。主梁的数目主要取决于闸 门的尺寸和水头的大小。平面闸门按主梁的数目可分为双主 梁式和多主梁式。 建议当闸门的跨高比L/H≥1.2时，采用双主梁； 而当闸门的跨高比L/H≤1.0时，采用多主梁。在大跨度的 露顶式闸门中常采用双主梁。
2、主梁的位臵 ⑴ 主梁宜按等荷载要求布臵，可使每根主梁所需的截面尺寸 相同，便于制造； ⑵ 主梁间距应适应制造、运输和安装的条件； ⑶ 主梁间距应满足行走支承布臵的要求； ⑷ 底主梁到底止水距离应符合底缘布臵的要求。

（一）门叶结构的组成: 承重结构、行走支承、止水、吊具 1、平面钢闸门的承重结构 平面钢闸门的承重结构，一般由钢面板、梁格及纵、 横向联结系组成。
⑴面板 是用来挡水，直接承受水压并传给梁格。面板 通常设在闸门的上游面，这样可以避免梁格和行走支承浸 没于水中而积聚污物，也可以减小因门底过水而产生的振 动。 ⑵梁格 由互相正交的梁系（主梁、边梁、水平次梁、 竖立次梁等）所组成，用来支承面板并将面板传来的全部 水压力传给支承边梁，然后通过设臵在边梁上的行走支承 把闸门上的水压力传给闸墩。
第三节 平面钢闸门的结构设计
一 二 三 四 五 钢面板的设计 次梁的设计 主梁的设计 横向连结系和纵向连结系的设计 边梁的设计
一、钢面板的设计
面板的工作情况及承载能力： 对于四边固定支承的面板，在均布荷载作用下最大弯矩出现在 面板支承长边的中点A处。但是当该点的应力达到所用钢材的屈 服点fy时，面板仍然能继续承受荷载。
yk 2H 1.5 [k (k 1)1.5 ] 3 nHale Waihona Puke 潜孔式闸门：yk
2H 3 nm
[(k m)1.5 (k m 1)1.5 ]
式中
na 2 a---水面至门顶止水的距离； m H 2 a 2
（二）梁格的布置型式 梁格的布臵应考虑钢面板厚度的经济合理性和梁格制造省工等 要求，尽量使面板各区格的计算厚度接近相等，并使面板和梁 格的总用钢量最少。

试验表明，当荷载增加到设计荷 载（A点屈服时）的（3.5~4.5） 倍时，面板跨中部分才进入弹塑 性阶段。
因此，在强度计算中，容许面板在高峰应力（点A） 附近的局部小范围进入弹塑性阶段工作，故可将面 板的容许应力[σ]乘以大于1的弹塑性调整系数α予以 提高。
（一）初选面板厚度 t 钢面板是支承在梁格上的弹性薄板，在静水压力作用下， 面板的应力由两部分组成：一是局部弯曲应力，即矩形薄板 本身的弯曲应力；二是整体弯曲应力，即面板兼作主（次） 梁翼缘参与梁系弯曲的整体弯应力。 初选面板厚度时，先按面板支承长边中点A的最大局部弯 曲应力强度条件初步计算。
第八章 平面钢闸门
第一节 概述 第二节 平面钢闸门的组成和结构布置
第三节 平面钢闸门的结构设计
第四节 平面钢闸门的零部件设计
第五节 平面钢闸门的埋设部件
第六节 设计例题—露顶式平面钢闸门设计
第一节 概述
闸门——水工建筑物的重要组成部分之一，它的作用 是用于封闭水工建筑物的孔口，并能够按照需要全部 或者局部开放这些孔口，以调节上下游水位，泄放流 量，放运船只，排除沉沙，冰块及其他漂浮物。