升臥式平面閘門的應(yīng)用研究

【摘要】本文通過升臥式平面閘門和直升式水閘門的對比，得出升臥式平面閘門的優(yōu)點和特性；詳細(xì)論述升臥式平面閘門的設(shè)計要點，總結(jié)其在水利工程中的應(yīng)用；升臥式平面閘門具有降低機架橋高度、減小工程量、節(jié)約投資、提高工程抗震性能的優(yōu)點，為全國大中型病險水閘除險加固的閘門選型提供理論支持和實踐經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】升臥式平面閘門；直升門；應(yīng)用

1、前言

升臥式平面閘門綜合了直升平板門和弧形門的優(yōu)點，即保留了直升式平板門的閘墩短而薄、受力情況較好、較適應(yīng)于分離式閘底板的優(yōu)點，又降低了排架橋的高度；且由于其側(cè)封水不設(shè)在門槽內(nèi)，故其門槽深度比直升門稍小，閘墩厚度也可薄些。因此減少了工程量，增強了抗御地震的能力。它是針對閘門擋水高度較大，如何降低工程造價，提高抗震能力和便于施工管理等問題，而提出的一種新型閘門型式，吸取了平面直升閘門和弧形閘門的優(yōu)點。

2、升臥式平面閘門與直升式閘門的特性對比

相對于直升式平板門來說，升臥式閘門具有節(jié)約工程量及投資、結(jié)構(gòu)簡單、方便施工和管理等優(yōu)點，具體表現(xiàn)在以下幾點：

1）門葉不伸入門槽內(nèi)。門葉寬度比閘孔凈寬小4—6cm，這樣閘門才能在閘孔內(nèi)翻轉(zhuǎn)。

2）門槽的下游軌道， 在閘門直升段Z的高度以上開始為弧形軌段向下游彎曲（弧軌半徑為R，初擬尺寸時，可取Z、R均為0.2H，H為閘門的擋水高度。然后驗算閘門的上部主輪行至弧軌段是否能自動上滑以及閘門在此處能否下降， 不合要求時，再修改Z、R值），再上為斜坡段， 與弧軌段相切，最后又有一鉛直段以限制上主輪滑出。閘門上部主輪始終沿下游直線段， 弧軌段及斜坡段運行；其下部主輪到達某一高度后，將沿門槽上游面運行， 閘門全開后， 下主輪緊靠在門槽上游面， 上主輪與下游軌最上部的鉛直段間要有一很小的間隙（2cm左右），以使閘門全開后不會因風(fēng)力作用產(chǎn)生大的晃動，或因施工誤差而卡阻。

3）閘門的吊點設(shè)在閘門的上游面的下部， 以使提門時產(chǎn)生傾翻力距， 使門頂自動向下游翻轉(zhuǎn)。吊點中心距面板外緣的尺寸， 應(yīng)能容下啟閉機的動滑輪組， 不使滑輪組或鋼絲繩與面板相碰。

4）側(cè)封水不裝在門槽內(nèi)，而設(shè)在面板上游的兩側(cè)，與閘門表面接觸密封止水。在有雙向水壓的工程，可用雙P型封水橡皮，使每個大頭各承擔(dān)一側(cè)的水壓。

5）閘門每側(cè)需用2個懸臂式主輪。

6）水工混凝土部分，為便于閘門主輪的注油及檢修，在閘門全開后的下主輪位置處， 閘墩應(yīng)留一檢修孔， 其大小應(yīng)能通過主輪；上主輪處的閘墩矮一些。

因此，升臥式閘門適用于大、中型水閘（包括防潮閘、分洪閘、節(jié)制閘），也適用于水庫溢洪道工程以及船閘工程。

3、升臥式平面閘門的設(shè)計要點

該閘門在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面比較具有典型性，同時也采用目前最先進的一些專業(yè)技術(shù)。

1）門葉結(jié)構(gòu)

升臥式平面鋼閘門的門葉結(jié)構(gòu)，與平面定輪鋼閘門基本相同，水壓力通過面板， 依次傳遞至次梁、主梁，最后經(jīng)邊梁傳遞到四個主輪。

升臥式平面鋼閘門一般采用兩個主梁，荷載傳遞明確，加工制造簡單。梁系同層布置，并盡量布置成為等荷載，以充分發(fā)揮材料性能。為使門葉能在閘孔內(nèi)順利翻轉(zhuǎn)，門葉寬度須小于閘孔凈寬，留有幾厘米的間隙。但空隙不能太大， 否則當(dāng)跨度很大時， 會使懸臂式主輪軸加粗， 也給邊梁增大了附加彎矩， 對閘門整體結(jié)構(gòu)不利。

2）主輪部分

升臥式平面閘門采用懸臂式主輪。由于邊梁腹板只能在閘墩內(nèi)側(cè)， 所以主輪軸懸臂比普通平面閘門大，其所引起的對邊梁的附加彎矩和輪子本身的翻轉(zhuǎn)力矩也比普通平門大。在高水頭、大跨度閘門受力不均勻的運行工況下，為解決閘門主梁撓度引起的支承結(jié)構(gòu)受力問題，輪子軸承型式采用自潤滑球面滑動軸承。

3）吊耳及水封結(jié)構(gòu)

由于升臥式閘門要在閘孔內(nèi)翻轉(zhuǎn)，啟閉力的作用點一定要和閘門的重心有偏心，才能轉(zhuǎn)動。向下游轉(zhuǎn)動的升臥式平面閘門， 吊耳安裝在門葉上游面， 其高度位置一般在門葉下主梁附近。吊耳中心至面板的距離， 根據(jù)啟閉機動滑輪組的尺寸確定。

閘門的側(cè)封水裝置，設(shè)在門葉上游面的兩側(cè)，類似于弧形閘門，與埋件側(cè)軌壓緊。由于側(cè)水封的摩擦距離較長，預(yù)壓力大，其材料宜選用橡塑復(fù)核材料。

4）門槽部分

升臥式平面閘門的門槽結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理， 是閘門能否順利運行的關(guān)鍵。對于大型的鋼閘門， 需要通過計算或模擬閘門運行軌跡來確定門槽各部分的尺寸。向下游翻轉(zhuǎn)的閘門門槽下部直段寬度一般比主輪直徑大2—5cm。從圓弧段開始，門槽寬度逐步加大，上端最大寬度須略大于上下兩個主輪外緣的距離， 并考慮閘墩混凝土施工誤差， 以使閘門能平臥。斜坡段上端的高度， 應(yīng)使閘門平臥后， 一般高出最高行洪水位0.3—0.5m。

4、結(jié)語

從升臥式平面閘門的構(gòu)造特點可看出， 它的使用范圍是比較廣的。特別是在閘門擋水比較高的工程中，優(yōu)勢十分突出，上世紀(jì)60年代至今，已有40多項工程采用了升臥式閘門，經(jīng)多年運行可靠且效果良好。在有通航要求的平原水閘， 采用升臥式平面閘門， 可以顯著地增加水面以上的凈空， 降低排架高度。升臥式平面閘門，是一種比較經(jīng)濟實用的放水結(jié)構(gòu)，在一定的條件下， 推廣應(yīng)用這種門型具有很大的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]賈永明，王金華，劉東海.大型升臥式閘門設(shè)計與研究[J」.山東水利科技，2007

[2]汪崢.升臥式平面鋼閘門在旱閘中的應(yīng)用[J].水利科技，2005

作者簡介：王曉華（1988- ），女，助理工程師，主要從事水利工程監(jiān)理工作。