第九章 闸门

第九章闸门闸门的作用闸门的组成装于溢流坝、岸边溢洪道、泄水孔、水工隧道和水闸等建筑物的孔口上，用以调节流量，控制上、下游水位，宣泄洪水，排除泥沙或漂浮物等。主体活动部分：门叶埋固部分：门槽等启闭设备：启闭机9.1概述一、闸门的类型按工作性质分类按门叶材料分类工作闸门：承担各项设计任务，动水中启闭。事故闸门：设备和建筑物出事故时用,动水关闭,静水开启。检修闸门：短期挡水以检修，静水中启闭。钢闸门：最常用钢筋混凝土闸门：低水头用，或施工导流时一次性用钢丝网水泥闸门木闸门：基本不用铸铁闸门9.1概述按结构形式和动作特征分类（图）①叠梁门：只用于小型涵闸上的检修闸门，或隧道出口挡水;②平面闸门：应用最广，形式多样;③转动式门：包括舌瓣闸门、翻板闸门和盖板门;④浮箱闸门：在水中可浮动的空箱,靠充放水启闭,常作检修;⑤弧形闸门：闸门启闭绕铰座转动，广泛用于工作门。⑥扇形闸门：靠门下空腔冲泄水来启闭闸门，顶板为溢流面，当铰支座位于上游时称鼓形闸门。⑧圆筒闸门：直立圆筒，合力为零，启闭力小⑦圆辊闸门：横卧圆辊，沿门槽轨道滚到底则关闭挡水。⑨人字闸门：多用于船闸，不能承受双向压力9.1概述je按门顶出露水面分类露顶式闸门：溢流坝等闸门顶高于设计水位，出露水面。潜孔闸门：具胸墙的溢流坝、深式泄水孔等门顶部低于水面。阀门：用以封堵管道内部。9.1概述按闸门启闭方式分类垂直升降式、转动式、横拉式、滚动式、升卧式按闸门门叶控制方式分类：机械操作水力自动满足各项运用要求，能在各种情况和各种开度下启闭。水流条件好，即泄流能力大，出流平顺，避免引起门底、门槽空蚀及闸门振动。闸门与孔口周边的接触处，应有固定的与活动的止水设备。闸门的启闭力小，操作简便、灵活。闸门各部件的设计应适宜制造能力、运输条件、安装水平，满足运用、检修及养护等方面的要求。二、闸门的设计要求9.1概述一、型式、结构组成与布置y型式直升式平面闸门直升式：普遍用于工作、检修和事故闸门。升卧式：下部门叶直立，上部门叶倾斜，全开门叶水平。优点缺点9.2平面闸门升卧式平面闸门特点优点:可降低工作桥的排架高度，从而提高抗震性能。缺点:吊点位于上游水体内，启闭机的动滑轮组和钢丝绳长期浸水易锈蚀。9.2平面闸门平面钢闸门的组成平面钢闸门的大小由孔口尺寸确定9.2平面闸门承重结构：面板、梁系、竖向联结系、隔板、支承边梁行走支承：支承于门槽的滑轮等止水装置吊耳9.2平面闸门二、启闭力计算闭门力FW:tGzszdTWPGnTTnFnT=1.2，摩阻力的安全系数；nG=0.9，自重修正系数(闭门)Tzd－支承摩阻力；Tzs－止水摩阻力；G－闸门自重；Pt－上托力。FW0，闸门可靠自重关闭FW0，需加闭门力，如用油压或螺杆加压，利用水柱重或重块加压。9.2平面闸门启门力FQ:sjGxzszdTQWGGnPTTnF静水启闭力计算方法与动水启闭力一样，但需考虑水位差产生的摩阻力，潜孔闸门可取1～5m的水头差，露顶闸门可取1m的水头差进行计算。9.2平面闸门::TzdzsxGjsnTTPnGGW摩阻力安全系数：支承摩阻力：止水摩阻力：下吸力自重修正系数（启门）：闸门自重：重块自重：加压的水重三、启闭机启闭机的类型按启闭方式分•卷扬式•螺杆式•液压式按移动与否分•固定式：需一门一机•移动式：闸门不需同步开启，如检修闸门等9.2平面闸门卷扬式启闭机螺杆式启闭机液压式启闭机（图）采用定、动滑轮组提高力臂，可用较小的启闭力开启需较大启门力的闸门，但无单独闭门的能力。(图片)。一般用于小型闸门，目前产品启闭力100～750KN。优点：动力小、启闭力大，机体小、重量轻，可集中操作，易遥控和自动化，操作平稳、安全，对闸门有减震功用。目前产品的启门力达6000KN。9.2平面闸门50T手电两用螺杆启闭机2T直连螺杆启闭机螺杆启闭机四、吊耳与锁定吊耳吊耳固定于闸门的起吊点，便于启闭机的绳、杆与闸门的连接。需承受全部启门力。直升式平面闸门的吊耳设在竖向隔板或支承边梁的顶部,应位于门的重心垂面内；升卧式平面闸门的吊耳位于竖向隔板的下部，面板的上游侧。9.2平面闸门锁定器锁定器的作用：锁定器用于锁定闸门，即将闸门固定在指定开度的位置，以解除启闭机的荷载或移走启闭机。锁定器的类型（Fig9-12）：翻转式悬臂梁锁定梁平移式悬臂梁锁定梁均需借助闸门上的牛腿平移式简支锁定梁9.2平面闸门五、行走支承行走支承的作用行走支承的类型将闸门承受的荷载传递给闸墩，保证闸门沿门轨平顺移动轮式支承：应用最广泛。•定轮式支承：悬臂式、简支式、轮座式•台车式支承：(Fig9-13)滑道式支承•胶木作滑道，木材。9.2平面闸门j5侧向和反向导承——侧轮、反轮侧滑块在闸门两端反滑块在上游侧悬臂式侧轮在上游侧反滑块在上游侧侧轮在下游侧主轮起反轮作用止水止水止水隙距9.2平面闸门六、止水装置止水的作用将闸门与闸孔周界之间的间隙密封，阻止漏水，又称水封。止水装置的要求止水严密闸门启闭时摩阻力小止水材料磨耗少、耐用、安装方便、更换容易9.2平面闸门止水材料主要是橡胶，偶用方木(仅用于底止水)橡皮止水的形式定型产品有4种止水设置及构造止水位置：底止水、侧止水、顶止水(潜孔式闸门)，各向止水需连接潜孔式闸门止水设置：(Fig9-19)9.2平面闸门弧形闸门的特点优点缺点9.3弧形闸门一、总体布置承重结构的组成弧形面板、主梁、次梁、竖向联结系或隔板、起重桁架、支承铰。支承铰的位置布置在闸墩侧的牛腿上。位于不受水流及漂浮物冲击的高程上弧面半径R=(1.1~1.5)H(H:闸门的高度)9.3弧形闸门三、结构选型主要结构形式主横梁式：水平横梁为主梁，适用于宽高比较大的弧形门。主纵梁式：竖向纵梁为主梁，适用于宽高比较小的弧形门。支臂形式直支臂式：斜支臂式：主梁跨度小，内力矩小，省材；但支承铰的侧向推力加大，结构复杂，闸墩需加厚。主横梁带双悬臂的直支臂式：具有前二者的优点。9.3弧形闸门四、启闭力j4启门力Fw(9-4)闭门力FQ(9-5)弧形闸门在启闭过程中，各中作用力的大小、作用点、方向及力臂随开度变化而变化.9.3弧形闸门五、支承铰作用将闸门所受的水压力和部分门重传给闸墩，保持闸门启闭时能绕水平轴转动。支承铰类型承轴+活动铰链+固定铰座支承铰组成圆柱铰圆锥铰双圆柱铰2：活动铰链；3：支承轴；4：固定铰座圆柱铰圆锥铰双圆柱铰9.3弧形闸门六、启闭机、吊耳j6启闭机卷扬式螺杆式液压式吊耳布置顶部底部卷扬式油压式9.3弧形闸门9.3弧形闸门9.3弧形闸门9.3弧形闸门9.3弧形闸门七、止水与侧向导承je9.3弧形闸门9.4深孔闸门布置的位置布置在泄水孔(管)或水工隧洞内，一般设有闸门井(室)，潜没于水下。工作特点承受高压水头，止水要求严，局部开启流速很高，易引起闸门振动和空蚀。常用的闸门平面闸门弧形闸门阀门：高压平面滑动阀门、锥形阀、空注法。只用于小型涵闸上的检修闸门，或隧道出口挡水闸门。应用最广，形式多样。翻板门图片弧形钢闸门在水中可浮动的空箱，靠充放水启闭，常作检修闸门。闸门启闭绕铰座转动，广泛用于工作门。扇形闸门外形似弧形门,但有封闭的顶板,铰支在底板上。靠门下空腔冲泄水来启闭闸门，顶板为溢流面，当铰支座位于上游时称鼓形闸门。鼓形闸门圆辊闸门横卧圆辊，沿门槽轨道滚到底则关闭挡水。圆筒闸门直立圆筒，用以封堵竖井环列的一圈孔口，合力为零，启闭力小人字门多用于船闸，不能承受双向压力直升式平面闸门：门叶铅直升降,普遍用于工作、检修和事故闸门。升卧式平面闸门：下部门叶直立，上部门叶倾斜，全开门叶水平。卷扬式启闭机液压启闭机直升式平面闸门升卧式平面闸门吊耳的布置Fig9-12翻转式悬臂锁定梁平移式悬臂锁定梁平移式简支锁定梁简支式悬臂式轮座式台车式侧滑块在闸门两端反滑块在上游侧悬臂式侧轮在上游侧反滑块在上游侧侧轮在下游侧主轮起反轮作用止水止水止水隙距Fig9-17P-B型L型条型P-A型门叶闸墩底板门叶Fig9-20适用于胸墙在下游侧适用于胸墙在上游侧适用于胸墙在上游侧止水可转动适用于胸墙在上游侧止水位于门楣