水閘閘門(mén)及啟閉機(jī)知識(shí)

1、水閘閘門(mén)及啟閉機(jī)知識(shí)1閘門(mén)的組成和分類(lèi)閘門(mén)是水閘中不可缺少的一個(gè)組成部分，用來(lái)調(diào)節(jié)流量和上下游水位、宣泄洪水和排放泥沙等。設(shè)計(jì)閘門(mén)除滿(mǎn)足安全、經(jīng)濟(jì)的要求外，還應(yīng)具有操作靈活可靠、止水效果良好及過(guò)水平順等性能，應(yīng)盡量避免產(chǎn)生空蝕和震動(dòng)。此外，還應(yīng)便于制作、運(yùn)輸、安裝以及檢修、養(yǎng)護(hù)。閘門(mén)由活動(dòng)部分、埋固構(gòu)件和啟閉設(shè)備三部分組成。其中，活動(dòng)部分是閘門(mén)主體，一般稱(chēng)為門(mén)葉，由面板、構(gòu)架、支承行走部件、吊具、止水部件等組成，用來(lái)封閉和開(kāi)啟孔口的活動(dòng)擋水結(jié)構(gòu)。埋固構(gòu)件是預(yù)埋在孔口周?chē)两ńY(jié)構(gòu)內(nèi)的固定構(gòu)件，將門(mén)葉所承受的荷載傳給土建結(jié)構(gòu)。啟閉設(shè)備是控制門(mén)葉在孔口中位置的操縱機(jī)構(gòu)，包括動(dòng)力裝置、制動(dòng)裝置、連接裝

2、置、支承及行走裝置等。閘門(mén)的形式很多，按閘門(mén)工作性質(zhì)可分為工作閘門(mén)、事故閘門(mén)和檢修閘門(mén)。工作閘門(mén)用以控制孔口，調(diào)節(jié)流量和水位，承擔(dān)主要工作并能在動(dòng)水中啟閉。事故閘門(mén)是閘門(mén)的下游（或上游）發(fā)生事故時(shí)，能在動(dòng)水中關(guān)閉的閘門(mén)；當(dāng)需要快速關(guān)閉時(shí)，也稱(chēng)為快速閘門(mén)；當(dāng)事故清除后，則可根據(jù)具體情況在動(dòng)水或靜水條件下開(kāi)啟。檢修閘門(mén)是水工建筑物及設(shè)備檢修時(shí)用以擋水的閘門(mén)，這種閘門(mén)在靜水中啟閉。按結(jié)構(gòu)形式可分為平面閘門(mén)、弧形閘門(mén)、翻板閘門(mén)等。按閘門(mén)所處的位置不同，可分為露頂閘門(mén)、潛孔閘門(mén)。當(dāng)閘門(mén)關(guān)閉時(shí)，露頂閘門(mén)的門(mén)頂高于最高擋水位；而潛孔閘門(mén)則低于最高擋水位，設(shè)置胸墻時(shí)的閘門(mén)就屬于這種情況。閘門(mén)材料有鋼、木、鋼筋

3、混凝土、鋼絲網(wǎng)水泥及預(yù)應(yīng)力混凝土等，也可綜合使用上述幾種材料。2平面鋼閘門(mén)平面鋼閘門(mén)一般分為直升式和升臥式兩種。直升式平面閘門(mén)是最常用的形式，門(mén)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可吊出孔口進(jìn)行檢修，所需閘墩長(zhǎng)度較小，也便于使用移動(dòng)式啟閉機(jī)。其缺點(diǎn)是，啟閉力較大，工作橋較高，門(mén)槽處易磨損。升臥式平面閘門(mén)是在直升式閘門(mén)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，如（圖7-80）所示。閘門(mén)在關(guān)閉狀態(tài)直立擋水，啟門(mén)時(shí)首先直立上升，然后邊上升邊轉(zhuǎn)動(dòng)（向上游或向下游），全開(kāi)時(shí)閘門(mén)平臥在閘墩頂部。這種閘門(mén)最大的特點(diǎn)是工作橋高度小，從而可以降低造價(jià)，提高抗震能力。閘門(mén)的吊點(diǎn)一般設(shè)在閘門(mén)底部的上游一側(cè)，這樣，啟吊鋼絲繩將長(zhǎng)期浸在水中，易于銹蝕，為此，可將吊

4、點(diǎn)位置放在下游一側(cè)（圖7-80）。 圖 7-80 升臥式平面閘門(mén)圖（第5版 圖7-71 圖名相同） 圖 7-81 雙扉平面閘門(mén)示意圖（第5版 圖7-72 圖名相同）（高程單位：m；尺寸單位：cm）平面鋼閘門(mén)通常采用單扉門(mén)。如要求水閘能準(zhǔn)確調(diào)節(jié)上游水位，以及要求在排泄漂浮物或冰凌時(shí)不致?lián)p耗過(guò)多的水量，或因閘門(mén)高度過(guò)大，以致工作橋過(guò)高時(shí)，可采用雙扉門(mén)（圖7-81），該門(mén)的上扉高度一般為0.250.40倍孔口高度。露頂閘門(mén)頂部可以允許部分波浪濺過(guò)，但是，頂部高程至少應(yīng)比可能出現(xiàn)的最高擋水位高出0.30.5m。3弧形鋼閘門(mén)弧形鋼閘門(mén)也是常用的門(mén)型，擋水面為圓弧面，支承鉸位于圓心，啟閉時(shí)閘門(mén)繞支承鉸轉(zhuǎn)動(dòng)

5、。作用在閘門(mén)上的水壓力通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)中心，在閘門(mén)啟閉時(shí)不產(chǎn)生阻力矩，故啟門(mén)力小?；⌒伍l門(mén)的閘墩不設(shè)門(mén)槽，故不影響孔口水流狀態(tài)，同時(shí)所需閘墩厚度也較?。▓D7-82）。但是，弧形閘門(mén)的支臂較長(zhǎng)，因而使閘墩長(zhǎng)度較大，有的弧形閘門(mén)還使閘墩受到側(cè)向推力作用。圖 7-82 弧形閘門(mén)布置圖（第5版 圖7-73 圖名相同）1工作橋；2公路橋；3面板；4吊耳；5主梁；6支臂；7支鉸；8牛腿；9豎隔板；10水平次梁弧形閘門(mén)的支鉸一般布置在閘墩側(cè)面的牛腿上，在過(guò)流時(shí)支鉸不受水流及漂浮物的沖擊。水閘的露頂式弧形閘門(mén)，支鉸可布置在閘門(mén)底檻以上（為門(mén)高）處；溢流壩上的露頂式弧形閘門(mén)，支鉸可布置在閘門(mén)底檻以上處。對(duì)于潛孔閘門(mén)，支

6、鉸位置可布置在底檻以上大于1.1處?；⌒伍l門(mén)的面板曲率半徑，對(duì)于露頂式閘門(mén)，可??；對(duì)于潛孔式閘門(mén)，可取。門(mén)高越大，系數(shù)取值越小。采用卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)時(shí)，閘門(mén)吊點(diǎn)一般布置在閘門(mén)下主梁的面板上游面（圖7-86），使鋼絲繩拉力保持較大的力臂；采用油壓?jiǎn)㈤]機(jī)時(shí)，吊點(diǎn)設(shè)在閘門(mén)下游面，活塞桿和油缸可分別鉸接在門(mén)體和閘墩側(cè)面，這種布置可降低工作橋的造價(jià)，甚至可以省掉工作橋。4翻板閘門(mén)翻板閘門(mén)是一種轉(zhuǎn)動(dòng)式平面閘門(mén)，早期多為水力自動(dòng)操作，利用水力原理自行啟閉（圖7-83），當(dāng)上游水位升高到閘門(mén)頂部以上一定高度（如0.10.2m），即閘門(mén)所受水壓力的合力作用點(diǎn)高于門(mén)鉸中心（簡(jiǎn)稱(chēng)軸心），且開(kāi)門(mén)力矩超過(guò)抵抗開(kāi)門(mén)的阻力矩時(shí)

7、，閘門(mén)便自動(dòng)翻倒，宣泄洪水。待上游水位降落到一定水位（一般為門(mén)高的1/2左右），即水壓力的合力作用點(diǎn)低于軸心，且關(guān)門(mén)力矩大于抵抗關(guān)門(mén)的阻力矩時(shí)，閘門(mén)就自動(dòng)關(guān)閉，攔蓄水量。這種閘門(mén)管理方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工簡(jiǎn)易、造價(jià)較低，不僅適用于一般河渠上的水閘，還特別適用于坡度陡、來(lái)水急和流量大的山區(qū)河道上的水閘。 圖 7-83 自動(dòng)翻板閘門(mén)布置圖（第5版 圖7-74 圖名相同） 圖 7-84 液壓翻板閘門(mén)布置圖（第5版 圖7-75 圖名相同）早期的自動(dòng)翻板閘門(mén)多用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，不設(shè)啟閉設(shè)備，造價(jià)雖低，但在翻轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生周期性的拍打門(mén)墩現(xiàn)象，容易造成閘門(mén)受損而漏水，而且也不能人工調(diào)節(jié)流量，這些都影響水力

8、自動(dòng)翻板閘門(mén)的推廣。為了防止閘門(mén)振動(dòng)、水位降到很低時(shí)才能完全關(guān)閉的缺點(diǎn)，在壩端設(shè)立液壓控制系統(tǒng)，在支墩與支腿之間安置液壓油缸，用油管將油缸和控制系統(tǒng)連接，通過(guò)操作液壓控制開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)液壓油缸的伸縮，使閘門(mén)能夠在任意的位置開(kāi)啟或關(guān)閉。目前已逐漸發(fā)展為液壓翻板閘門(mén)，門(mén)體材料采用鋼材，并由固定支鉸（安置在閘墩兩側(cè)的支墩上）支承，又配置液壓?jiǎn)㈤]機(jī)作為控制設(shè)備（圖7-84）。門(mén)葉采用平面閘門(mén)的結(jié)構(gòu)，繞支鉸中心作90轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)孔徑較大時(shí)，可選用雙懸臂梁布置，在門(mén)葉邊梁上設(shè)置兩個(gè)支承墊（位于支鉸上、下兩側(cè)），分別在全關(guān)、全開(kāi)時(shí)與限位塊（設(shè)在閘墩側(cè)面）接觸，有效地起著緩沖作用。隨著液壓設(shè)備和系統(tǒng)的改進(jìn)，現(xiàn)在的液壓

9、（自動(dòng)）翻板閘門(mén)無(wú)論尺寸還是支撐形式都發(fā)生了很大變化，較大的液壓翻板閘門(mén)是用鉸與閘底板多處連接，液壓油缸也是安裝在底板（閘門(mén)后面）上，視其閘門(mén)的寬度和擋水力的大小增設(shè)液壓油缸的數(shù)量，因此，現(xiàn)在的液壓翻板閘門(mén)的寬度可以很大了，有些工程達(dá)到上百米，而閘墩的作用就減弱了，僅起分隔和連接用途。5閘門(mén)的選型布置閘門(mén)的選型布置應(yīng)根據(jù)受力情況、控制運(yùn)用要求、制作、運(yùn)輸、安裝及維修條件等，結(jié)合閘室結(jié)構(gòu)布置合理選定。對(duì)于擋水高度及孔徑均較大的水閘宜采用弧形閘門(mén)；當(dāng)閘室底板設(shè)有永久縫時(shí)，宜采用平面閘門(mén)，如采用弧形閘門(mén)，必須考慮閘墩之間可能產(chǎn)生的不均勻沉降對(duì)閘門(mén)的強(qiáng)度、止水和啟閉等的影響；受涌浪或風(fēng)浪沖擊力較大的擋潮閘，宜采用平面閘門(mén)，且閘門(mén)面板宜布置在迎潮水一側(cè)；有排冰或過(guò)木要求的水閘，宜采用平面閘門(mén)或下臥式弧形閘門(mén)；有通航或抗震要求的水閘，宜采用升臥式平面閘門(mén)或雙扉式平面閘門(mén)；檢修閘門(mén)應(yīng)采用平面閘門(mén)或疊梁式閘門(mén)。6啟閉機(jī)閘門(mén)啟閉機(jī)的種類(lèi)很多，一般分為螺桿式、卷?yè)P(yáng)式和液壓式三種。同時(shí)又可分為固定式和移動(dòng)式兩種。一臺(tái)固定式啟閉機(jī)，一般可以開(kāi)啟一孔閘門(mén)，也可同時(shí)開(kāi)啟數(shù)孔閘門(mén)。移動(dòng)式啟閉機(jī)是數(shù)孔閘門(mén)共用的，移動(dòng)式啟閉機(jī)需要架空中工作橋和輔助移動(dòng)裝置，當(dāng)一機(jī)控制四孔以上閘門(mén)時(shí)才可能獲得較經(jīng)濟(jì)的效果。啟閉機(jī)型式的選擇應(yīng)根據(jù)閘門(mén)形式、尺寸、孔口