水利工程论文平面钢闸门设计论文

水利工程论文平面钢闸门设计论文浅析水利工程中平面钢闸门设计

【摘要】平面钢闸门是水利工程中最重要的设施，它具有结构布局合理、安全、管理方便以及经济等优点。本文分析了水利工程中平面钢闸门的问题，阐述了平面钢闸门设计的要求。

一、前言

随着经济的快速发展，国家越来越重视水利工程，而闸门在水利工程中占有重要的地位。平面钢闸门凭借其设备结构简单、操作方便、便于维修、安全经济等优点受到各中小型水利工程的应用。但是其设计施工运行还存在着一些问题。

二、水利工程中平面钢闸门问题概述

平面的钢闸门这一控制设备，相较于其他各类型式的闸门，在互换性、结构设计、安装制造以及维护管理等方面具有显著优势，受到设计人员的极大青睐，在我国水利工程当前的排灌、泄水、引水发电以及航运等各项工程中的应用极为广泛，为水利工程的良好运行提供了坚实的支撑。本文下面就对平面钢闸门相关问题加以概述:

1、结构组成

门叶结构、埋固构件及闸门启闭机械设备是组成平面钢闸门设备的三个主要部分，这三大部分又包括各自的小型构件，且各类构件发挥着独有的作用，所有构件综合发挥作用，最终保证平面钢闸门的健康运作。

(一)、门叶结构包括面板、粱格以及纵横向联结系统、行走支承、止水等几类构件，它是用来对孔口进行封闭与开启的挡水结构，

其中，面板直接挡水并将水压力传输到梁格，梁格对面板进行支撑，联结系统则保证水压力的平衡性，行走支承则保证门叶结构的灵活移动，止水则用以避免闸门的渗漏水问题。

(二)、埋固构件主要包括行走支承运行的轨道、加固角钢(保护孔口边棱部位与门槽)以及止水橡皮结构的接触型钢。

(三)、闸门启闭的机械设备主要用于闸门操作，闸门的形式、孔口数量、扇数、启闭机的设置与动力等，均会影响到闸门工作，目前螺杆式的启闭机常用于小型的闸门，而油压式的启闭机与卷扬式的启闭机则常用于大中型的闸门。

2、应用问题

作为中小型的水利工程常用的闸门型式，平面钢闸门的设计、制造、安装、调试与维修等优势极其显著，但是，其闸门与启闭机械的选型与布局，钢闸门与启闭机械和水工结构的联合设计，均存在着一定的矛盾，容易造成钢闸门的漏洞，从而影响到其正常的使用。比如，平面钢闸门启闭缺乏足够灵活性，阻碍到启闭动作的及时精准度;门体受到过度的锈蚀，无法继续使用;闸门的止水构件缺乏严密的封堵，造成严重的渗漏水问题等。设计人员必须加强对于各项问题的分析与总结，并严格做好设计工作，才能够保证其使用达到预期的目标，进而为水利工程工作提供支撑。

三、闸门总体布置和选型分析

总体布置是闸门设计中的关键性问题，既要满足水利枢纽综合利用的要求，又要因地制宜合理布局，抓住主要矛盾，权衡利弊优选经

济合理的方案。在制定总体布置方案时，要注意从具体条件出发，不要墨守陈规。如某大型水利枢纽工程放空底孔的闸门布置方案曾作过两种布署，一是将工作门和检修门都设置于洞身首部竖井内，这样建筑物比较集中，施工和管理上比较方便，洞身受力条件好，但闸后明流、消能、高速水流、施工工艺等问题都较难以解

决。同时下泄量亦受影响，并且平面门和弧门的闸室连在一起，水工结构复杂化，土建受地质条件的限制，开挖困难。为达到既能可靠运行又经济合理的目的，经反复讨论，综合利弊，从地形、地质、施工等具体因素出发，因地制宜，采取了在洞首竖井内仅设置动水关静水启的滑动式事故平面钢闸门，在底孔出口设置弧形工作闸门的第二布置方案。经过运行证明:这样布置闸后明流、消能、高速水流等问题，得到解决，改善了整体建筑物的工作条件，经济适用，节约了国家投资又简化设计与施工，相应地加快了设计和建设步伐。

对于闸门的选型，根据水工枢纽的具体要求，选择一种技术上可行、经济上合理、运行时可靠的门型是十分重要的。在水库工程上的取水孔口，当取水流量不超过30m3/s，孔口面积不超过4m2时，最好采用锥形阀作为工作闸门，而且尽可能布置于取水洞身的出口，在其上游的进口布置一道平面事故闸门，该门可利用水柱下门，门叶吊耳处设充水阀平压，在动水中关门，静水中启门。如某水利枢纽工程灌溉孔的进、出口，根据灌溉流量及孔口面积等因素要求，就是这样进行布置的，通过运行多年，能达到调节性能良好、工作可靠的目的。

在大中型工程上，当水头较高、孔口面积较大时，洞身的出口最

好选用弧形闸门作工作闸门，首先它的启闭力较平板门小，而且没有凹陷的直立门槽，可以较精确地控制流量，没有空蚀和侵蚀的危险。对于配合使用的进水口事故门或检修门最好采用平面滑动支承，因为定轮支承在中型工程的中小孔口上还较适应。

当荷载很大而且孔口跨度亦较大(10 m以上)时，定轮布置、结构、材料等问题都比较突出，有一定的局限性。若采用滑动支承，则能较好地解决这些问题，目前滑动支承的材料已有新的发展，如已运行多年工作良好的某抽水蓄能电站上、下库进水口闸门，采用自润滑减摩材料(GS 2B支承滑道)作闸门的支承滑道，大大降低摩阻力，减少启闭机械的工作容量，简化了水工布置，节约了国家投资。

四、细部结构的设计要求

平面钢闸门的细部结构设计包括面板厚度设计、粱体应力设计、启闭机械的容量设计、止水压板设计、金属构件防腐设计等诸多的方面，设计人员要想保证平面钢闸门结构的质量，必须遵循这些方面的设计要求，实施规范化设计。

1、面板厚度与梁体设计

平面钢闸门的体系设计并非将闸门作为统一的整体进行设计，而是独立划分面板结构与梁体结构，进行针对性的设计，所以，设计人员必须根据要求对两个结构进行有效设计。

从面板的设计方面来讲，其厚度是影响闸门功能的主要因素，目前，闸门的厚度设计主要依据巴赫公式、《规范》与德意志联邦标准三种方案进行设计，比如，《规范》更注重弹塑性阶段内面板的强度

储备，以材料容许应力作为标准，对其强度进行验算，而两外两者则将面板定位成弹性的薄板，不另外考虑其在变形之后达到弹塑性阶段内的强度。

从梁体应力的设计来看，由于各闸门的规模不同，在进行设计工作时，设计人员必须根据其具体规模，来选择合适的梁体结构形式，合理设计主梁与次梁的数量与布局方案。同时，由于主梁与次梁在面板参与和不参与的形式下，可产生不同的应力，设计人员还必须综合做好对于梁体应力的计量，以保证平面钢闸门梁体的稳定性。

2、启闭机械的容量设计

减少启闭机械的容量，可以维持闸门的健康运行，设计人员要达到这一目标，可通过以下几点方法进行设计，即:提高闸门通气量与通气效果、选择合适门型、改进门叶结构底边的形式、降低摩擦阻力。同时，选择定轮支撑的形式对平板门进行支撑，或者采取具有润滑材料的滑动支撑，都可以减少启闭容量。

4、金属结构防腐设计金属结构一旦发生腐蚀问题，势必会影响到闸门的工作性能，从而阻碍水利工程的正常工作，所以，设计人员还要根据闸门的不同运行环境与防腐要求，对闸门的金属结构进行针对性的防腐设计。以事故闸门为例，该闸门主要被应用于动水状态下的闭门以及静水状态下的启门工作，经常受到冲刷，受到的腐蚀较为严重，设计人员可以选择环氧富锌漆料作为底漆，并以环氧云铁的漆料作为中间层，以改性的耐磨环氧漆料作为面漆，以实现对于金属结构的防腐保护。

五、结束语

为解决平面钢闸门出现的问题，保证水利工程顺利的施工和运行，我们一定要科学合理的设计，规范的施工，提高管理水平，做好及时维护等工作。

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