鋼鐵復(fù)合閘門(mén) 平面鋼閘門(mén)及鑄鐵閘門(mén)的應(yīng)用比較

□陳方亮（徐州市水利建筑設(shè)計(jì)研究院）

□趙英杰（河北大禹水工機(jī)械有限公司）

□姜成啟 □耿 亮（徐州市水利建筑設(shè)計(jì)研究院）

1.概述

閘門(mén)作為一種重要金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備，在水工建筑物中具有舉足輕重的作用。過(guò)去的水利工程中，大中孔徑、高水頭建筑物多采用平面鋼閘門(mén)，中小孔徑、低水頭建筑物多采用鑄鐵閘門(mén)。鋼鐵復(fù)合閘門(mén)是近幾年剛興起的一種新型金屬結(jié)構(gòu)擋水設(shè)備。它的整體構(gòu)造介于鋼閘門(mén)和鑄鐵閘門(mén)之間，集中了兩種閘門(mén)的優(yōu)點(diǎn)，采用了鑄鐵閘門(mén)槽及鋼結(jié)構(gòu)面板構(gòu)造形式，在工程實(shí)踐中，取得了很好的效果。

2.應(yīng)用比較

2.1 性能比較

鋼鐵復(fù)合閘門(mén)延續(xù)了鑄鐵閘門(mén)采用剛性止水的特點(diǎn)，封水面采用H62黃銅、耐蝕鑄鐵或不銹鋼，經(jīng)過(guò)精加工與鑄鐵閘門(mén)槽軌道實(shí)現(xiàn)精密配合達(dá)到封水要求，這種封水形式密封性好。與傳統(tǒng)鋼閘門(mén)止水采用橡膠止水相比，橡膠止水易老化和磨損,如果啟閉操作不當(dāng),閘下經(jīng)過(guò)雜物或啟閉過(guò)程中閘后出現(xiàn)氣流驟變而使閘門(mén)劇烈振動(dòng)和氣蝕等因素都會(huì)造成止水橡膠破損和脫落而失去止水作用，此時(shí)就需要對(duì)橡膠止水進(jìn)行更換，由于鋼閘門(mén)的橡膠止水多數(shù)是通過(guò)螺栓固定的，如要更換就需要將固定螺栓卸下，更換過(guò)程非常繁瑣。而對(duì)鋼鐵復(fù)合閘門(mén)而言，其止水如長(zhǎng)期運(yùn)行出現(xiàn)磨損狀況，其密封面可通過(guò)調(diào)整鍥形壓塊以保證其繼續(xù)正常工作，省去了鋼閘門(mén)運(yùn)行中經(jīng)常更換止水橡膠的煩惱。

2.2 強(qiáng)度比較

鋼鐵復(fù)合閘門(mén)門(mén)槽雖然采用的是鑄鐵材料，但門(mén)葉摒棄了傳統(tǒng)鑄鐵閘門(mén)采用的強(qiáng)度較低、韌性較差的灰鐵材料，而借鑒了鋼閘門(mén)門(mén)葉采用的強(qiáng)度較高、韌性較好的鋼材料的特點(diǎn)，主體門(mén)葉結(jié)構(gòu)采用Q235或者16Mn中板焊接，其結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。表1給出了Q235和HT200的材料容許應(yīng)力對(duì)比，從中可以看出鋼鐵復(fù)合閘門(mén)與鑄鐵閘門(mén)相比結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度更好，能夠更好的滿足水壓力較大的水工建筑物的需求。

表1 Q235鋼和HT200材料容許應(yīng)力對(duì)比表

圖1 鋼鐵復(fù)合閘門(mén)結(jié)構(gòu)形式圖

2.3 制造比較

鑄鐵閘門(mén)具有免維護(hù)、易安裝、止水效果穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，基于它的這些特點(diǎn)，一些中等孔口低水頭閘門(mén)設(shè)計(jì)為鑄鐵閘門(mén)的愈來(lái)愈多，中小孔口高水頭等不易檢修的閘門(mén)采用鑄鐵閘門(mén)的情況也呈大幅上升趨勢(shì)。孔口大、水頭高就要求鑄鐵閘門(mén)的結(jié)構(gòu)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范對(duì)強(qiáng)度及剛性要求，由此帶來(lái)了制造方面的困難，一是鑄造難度系數(shù)加大，二是內(nèi)在質(zhì)量保證較難，三是加工困難，結(jié)構(gòu)尺寸增大了，需配置大型加工專用設(shè)備。而如采用鋼鐵復(fù)合閘門(mén)，則保留了鑄鐵閘門(mén)的有益特點(diǎn)，同時(shí)由于閘門(mén)門(mén)葉采用了鋼結(jié)構(gòu)，在滿足強(qiáng)度及剛度的同時(shí)，減小了門(mén)葉結(jié)構(gòu)尺寸，不但強(qiáng)度及剛度有保證，加工也變得較容易。

2.4 安裝比較

傳統(tǒng)鋼閘門(mén)安裝較為復(fù)雜，首先需要檢查門(mén)槽導(dǎo)軌是否彎曲變形,并予以矯正，接著在預(yù)留門(mén)槽內(nèi)先設(shè)控制點(diǎn)和高程點(diǎn),以便調(diào)整門(mén)槽位置，然后由下向上逐步校正預(yù)埋于門(mén)槽二期混凝土內(nèi)的螺栓。最后按底檻、主輪導(dǎo)軌、側(cè)輪導(dǎo)軌、頂水封座及側(cè)導(dǎo)軌順序進(jìn)行安裝和調(diào)整。安裝調(diào)整程序繁瑣,要求精度高。

而鋼鐵復(fù)合閘門(mén)安裝較為簡(jiǎn)單，延續(xù)了鑄鐵閘門(mén)的安裝形式，只需要在預(yù)留閘槽內(nèi)將閘框放正、調(diào)平、垂直對(duì)中固定后,支好模板即可澆筑。待混凝土終凝后將閘門(mén)放入閘框內(nèi),即完成安裝。

2.5 維護(hù)比較

鋼鐵復(fù)合閘門(mén)維護(hù)起來(lái)比鋼閘門(mén)簡(jiǎn)便了很多。一是不需要經(jīng)常檢查水封是否嚴(yán)重磨損或老化失效及斷裂,并及時(shí)予以更換；二是由于其預(yù)埋部件為鑄鐵門(mén)框，不需要像鋼閘門(mén)一樣定期對(duì)閘門(mén)預(yù)埋固件進(jìn)行防腐。僅需要在運(yùn)行一段時(shí)間過(guò)后將閘門(mén)提出，對(duì)閘門(mén)進(jìn)行定期防銹、防腐處理。

2.6 經(jīng)濟(jì)性比較

鋼鐵復(fù)合閘門(mén)價(jià)格介于鋼閘門(mén)和鑄鐵閘門(mén)之間。其門(mén)葉材料為鋼結(jié)構(gòu)，小型閘門(mén)比鑄鐵閘門(mén)價(jià)格略高，中型閘門(mén)比鑄鐵閘門(mén)價(jià)格，雙向止水工況時(shí)，經(jīng)濟(jì)性明顯好于鑄鐵閘門(mén)及平面鋼閘門(mén)。而采用的鑄鐵閘門(mén)門(mén)槽埋件的安裝方式，在閘門(mén)預(yù)埋件的造價(jià)上比平面鋼閘門(mén)節(jié)省了很多。

3.結(jié)論

鋼鐵復(fù)合閘門(mén)結(jié)合了鋼閘門(mén)和鑄鐵閘門(mén)的優(yōu)點(diǎn)，采用鑄鐵閘門(mén)門(mén)槽及安裝形式，結(jié)合Q235鋼作為門(mén)葉主材料，使得它不僅繼承了鑄鐵閘門(mén)止水效果較好、安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，而且同時(shí)具備了鋼閘門(mén)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高的特點(diǎn)，能滿足高、低水頭中小孔徑建筑物金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備強(qiáng)度要求，尤其是雙向止水要求工況。其造價(jià)也較適中，經(jīng)濟(jì)性較好，對(duì)今后水利工程中閘門(mén)選型有一定的建設(shè)性參考作用。