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闸门

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所属类别:闸门

基本信息

中文名称:闸门
外文名称:

位于水工建筑物过水孔口,用作挡水、输水时控制水流的设备。

组成

主要由活动部分、埋件部分和启闭机械组成。活动部分(常称门叶或门叶结构)包括面板梁系等承重结构、支承行走部件、导向及止水装置和吊耳等。埋件部分包括主轨、导轨、铰座、门楣、底槛、止水座等,它们埋设在孔口周边,用锚筋与水工建筑物的混凝土牢固连接,分别形成与门叶上支承行走部件及止水装置相配合的承载面及止水面,以便将门叶结构所承受的水压力等荷载传递给水工建筑物,并获得良好的闸门止水性能。启闭机械与门叶吊耳连接,以操作控制活动部分的位置,但也有少数闸门借助水力自动控制操作启闭。

类型

(1)按制作材料划分。主要有:①木质闸门。一种较古老的闸门,仅适用于小跨度和低水头工程。由于取材不易,使用寿命甚短,已很少采用。②木面板钢构架闸门。在20世纪60年代以前,中国也常采用这种将木面板与钢桁架或钢梁连接而制成的闸门,因木材易腐,更换频繁,在后期的技术改造中,将面板改成钢板以铆接或焊接连接的钢闸门。③铸铁闸门。20世纪60年代及以前在中国大办水利的高潮中,有些地方曾采用铸铁闸门及门槽埋件,用于孔口不大的闸门中,以后很少采用。④钢筋混凝土闸门。主要有叠梁闸门、钢丝网水泥薄壳闸门(面板为钢丝网水泥薄壳结构的闸门)及双曲扁壳闸门(四周为钢筋混凝土框架,中间部分是钢丝水泥面板,水平和竖直方向均有曲率的闸门)。⑤钢闸门。钢材具有较大承载能力,能在工厂制造成不同形状的闸门,经妥善养护,使用寿命较长,应用广泛。

(2)按闸门门顶与水平面相对位置划分。主要有:①露顶式闸门。门顶露出水面,无需设置顶止水,只有侧、底止水的闸门。②潜没式闸门。门顶淹没在水中,除设侧、底止水外还必须设置顶部止水的闸门。

(3)按工作性质划分。主要有工作闸门、事故闸门和检修闸门。

(4)按闸门启闭方法划分。主要有用机械操作启闭的闸门和利用水位涨落时闸门所受水压力的变化控制启闭的水力自动闸门。其中用机械操作启闭的闸门有:①直线提升启闭的闸门,如平面闸门、拱形闸门、双扉闸门、叠梁闸门、圆筒闸门(具有圆筒外形、竖直放置,从底部四周孔口进水的闸门,门体沿导轨升降启闭,一般采用螺杆式启闭机)、环形闸门(由内、外环形面板作成的竖直空心浮筒式闸门,它设在井式溢洪道的进口,适用的范围不大)等。②先按直线后按曲线提升启闭的闸门,如升卧闸门。③旋转启闭的闸门,如弧形闸门、反向弧形闸门(门体支铰位于上游面,两侧的支臂只承受拉力的闸门,也称反向弧形阀门)、人字闸门、双向挡水人字闸门(门扇可以根据两侧水位变化呈人字形拱向水位较高一侧挡水的闸门)、竖轴式弧形闸门(两扇弧形面板能在动水中绕门扇端部竖轴启闭的闸门。当面板采用平板时称做三角闸门)、横拉闸门、浮箱闸门(具有空箱和排水、充水设备,能在水中浮起、下沉就位的闸门)等。

(5)按门叶不同的支承形式划分。主要有:①定轮支承的闸门,如平面闸门、横拉闸门和浮箱闸门(橡胶轮胎支承)等。②铰支承闸门,如弧形闸门、扇形闸门和人字闸门等。③滑道支承的闸门,如胶合层压木滑道闸门、铜板滑道闸门和硬木滑道闸门等。④链轮闸门。用辊轮或履带组成链带,环绕闸门边梁滚动启闭的平面闸门。⑤串辊闸门。用独立设置在门叶边梁与主轨之间的一串辊轴作支承行走部件的平面闸门。采用串辊支承能降低启门力,但串辊行程仅为闸门高度之半,门叶提出水面后,部分串辊仍悬挂于门槽,易被污物堵塞,在受水流冲击等影响时也易使辊轴脱落。这种闸门在低水头工程中,曾盛行于欧洲一些国家,但最终为平面定轮闸门所取代。⑥圆辊闸门。外形呈圆筒状,水平设置在孔口上的闸门。圆辊两端支承在门槽内的倾斜齿条轨道上,启闭时门体沿两侧轨道升降。这种闸门适用于低水头、大跨度和有排水排污要求的孔口,但用钢量多、土建部分也复杂,故造价较高。

形式选择

进行闸门形式选择时,需要根据闸门工作性质、设置位置、运行条件闸孔跨度、启闭力和工程造价等,结合闸门的特点,参照已有的运行实践经验,通过技术经济比较确定。其中平面闸门和弧形闸门是最常采用的门形。大、中型露顶式和潜没式的工作闸门大多采用弧形闸门,高水头深孔工作闸门尤为常用弧形闸门。当用作事故闸门和检修闸门时,大多采用平面闸门。工作闸门前常设置检修闸门和事故闸门。对高水头泄水工作闸门由于经常作动水操作或局部开启,应设法减少闸门振动和空蚀现象,改善闸门水力条件,按不同的部件考虑动力的影响,并对门体的刚度和动力特征进行分析研究。对门叶和埋件的制造、安装精度都应严格控制。当门槽边界流态复杂或体形特殊时,除需参考已有运行的成功经验,还应通过水工模型试验解决可能发生的振动、空蚀问题,以选定合适的门槽体形。

历史与发展

2000多年前,中国在水利工程中已广泛使用木质闸门。公元前219年,在广西灵渠上设闸36道。宋代在邵伯棣开始用复闸。近代中国早期采用钢闸门的主要有:1919年在天津附近建成新开河上的14孔闸门;1920年在马厂减河上建成的6孔闸门;1923年在苏庄建有39孔泄水闸和10孔进水闸2座,孔口高均为6 m,闸门采用铆接。1949年后,中国水利事业迅速发展,兴建了大量水利工程,其中有数量众多、类型和材料及规格各异的闸门,大多采用碳素钢和低合金钢的焊接结构。闸门承受的水压力:露顶式弧形闸门达52.06 MN(五强溪),潜没式弧形闸门达87.35 MN(天生桥一级);潜没式平面定轮闸门达45 MN(小浪底)(在正常设计水位下,有些闸门的单孔泄流量可达2 000 m3/s或更大)。中国长江三峡水利枢纽永久性船闸南线第六闸首的人字闸门,门扇高37.5 m,单扇宽20.2 m,由144个单件组成,单扇重量接近800 t。闸门单扇的长、宽、重及口门尺寸均为世界之最,堪称“世界第一门”,并已于2000年5月在武昌造船厂建成,通过验收后启运工地安装。在世界上引人注目的其他大型闸门有:原苏联维柳依斯克(Вилюйск)水电站露顶式弧形闸门宽40 m、高14 m;荷兰哈林费莱特挡潮——泄水闸门56.5 m×8.5 m和56.5 m×10.5 m;埃及阿斯旺高坝进水口平面定轮事故闸门5 m×20 m,水头60 m。加拿大麦卡(Mica)坝潜没弧形闸门12.2 m×12.8 m,水头61 m;巴基斯坦曼格拉坝潜没弧形闸门11 m×12.2 m,水头55.2 m;法国谢尔蓬坝隧洞进口处的链轮闸门6.2 m×11 m,水头达124 m。

  
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