国内水利工程新型大跨度闸门的应用

国内水利工程新型大跨度闸门的应用
摘要：城市建设的不断发展和进步，我国水利工程建设已经开始对大跨度闸门
进行应用。

大跨度闸门具备大跨度、低水头、门型结构多样的特点，这也为水利
工程进行门型的选择增加了难度。

本篇文章将对我国城市中水利工程应用较多的
新型大跨度闸门进行分析，对大跨度闸门的选择原则、启闭原理、建设成本、闸
门设计等方面进行叙述。

关键词：水利工程；大跨度闸门；应用
引言
经济的快速稳定发展，人们的生活水平在不断提高，人们对于城市的防洪措
施也越来越重视，越来越多的水利工程在不断建设。

其中大跨度闸门是水利工程
的重要组成部分。

闸门的结构形式的设计要满足防洪、挡水的基本要求，还应该
注重的是投入成本、美观度及后期维护的内容。

怎样进行大跨度闸门的合理选择
是值得我们关注的问题，这对于城市水利工程建设也有着直接的影响。

1、上翻转式闸门
上翻转式闸门就是在闸门开启时，闸门以水平方向向上翻转，门叶不会与水
体进行接触。

这种闸门进行检修比较方便，当闸门开启，门叶位于水上，可以避
免门体与水面接触，大大降低了门叶的腐蚀程度。

1.1上翻式弧形闸门
1.1.1单孔式弧形闸门
单孔式弧形闸门也叫单孔护镜式闸门，我国水利工程对其应用是比较多的，
某水利工程的总造价约3亿元，利用“闸、泵、桥体”的设计理念，能够充分展现
闸门的挡洪、排涝、引水、蓄水、换水、控制内江水水位的作用，并且也起到了
控制水质，连接两岸的作用，使有些类型的船只可以通航。

某引航道工程在净宽
为280m的河道上布置10个闸孔，在河道中间两个闸墩之间设置净宽为40mde
闸孔，在两侧设置5个单宽20m的节制闸孔。

在河道中间设置宽40m高1m的
单孔式弧形闸门，采用液压启闭机进行闸门的开启。

闸门开启时位于23m宽的双幅桥之间。

宽度的影响会限制单孔式弧形闸门的应用，单孔最好不要超过50m。

弧形闸门的结构是比较大的，在进行闸门分块拼装的过程中，要保证各个结构之
间的焊接质量，并且采用合理有效的拼装方案，降低拼装过程中的失误，防止拼
装过程中出现变形。

单孔式弧形闸门采用双吊点进行启闭，位于左右的支臂和闸
墩连接的支铰部分要满足施工要求的强度，并且要保证同轴度的精度，进而能够
保证闸门的正常启闭运转。

1.1.2双孔式护镜闸门
某水利工程的闸门总宽为98m，分为双控，单孔的净宽为40m。

每个孔闸门
的尺寸为40m宽8m高，门叶的半径为22m,这样的三铰拱结构组成的圆弧形箱
体结构，通过盘香式启闭机启闭。

门叶中心位置采用柔性铰连接，以减小闸门自重。

两侧则通过铰链连接门叶的拱脚结构和闸墩。

闸门支铰设计时，采用自润滑
关节轴承以消除闸门制造安装时的误差。

考虑到闸门重心外悬于闸门支铰，制造
安装时因尽可能减少两侧吊点与闸门重心之间的偏距。

行洪时，为减少闸门振动，先开启一扇门，待其运行平稳后再开启另一扇进行对称泄流。

双孔式护镜闸门造
型美观、独特，具有美化城市景观功能，适用河面较宽且不具备航运功能的城市
景观工程。

考虑到闸门结构为复杂的空间薄壁结构，且存在活动小门过流情况，
设计时应保证结构的刚度和可能出现的空腔振荡情况。

1.2液压互为止水式闸门
液压互为止水式闸门跨度较大，由 A，B 两种类型的门体单元组成，闸门具有双向挡水特性，能够满足防洪、航运及生态景观功能要求。

闸门运行采用叠加式
启闭方案，即闸门运行时，先操作 A 门下翻，待 A 型门到达指定位置开启 B 型门，使这两类门的侧向止水紧密连接，实现闸门互为止水，开启时则改变两类闸门的
操作顺序。

钢梁布置在隔离带两侧，用于安置闸门和液压启闭机。

底坎锁定台用
于对关闭后的闸门进行锁定，以减少闸门长期双向挡水时启闭机活塞杆的受力变形。

而顶部的锁定台能够保证闸门检修时锁定于检修台，避免不必要的工程事故。

液压互为止水式闸门通过与周围建筑物的结合，避免了不同建筑的重复建设，节
省了城市空间。

应合理控制因两侧钢架过长导致的结构变形，以实现较好的挡水
效果。

2、下翻转式闸门
下翻转式大跨度闸门开启时闸门位于水下，且结构布置时几乎不需要相应的
水上建筑，平时闸门位于河床底部，不影响正常的航运功能，且工程施工时对河
道周围的景观影响较小，具备较好的城市景观功能。

不过该类闸门检修相对较为
困难，应闸门长期位于水下，须做好金属防腐及底部清淤工作。

2.1 升卧式翻板闸门
升卧式翻板闸门由门叶结构、主滚轮运转件、止水系统、锁定装置等组成，
在承受水压侧布有直轨、弧轨和斜轨，通过液压启闭机使主滚轮在轨道上转动，
进而实现结构的翻转。

升卧式翻板闸门结合了翻板闸门和升卧式闸门的运行特点: 闸门工作时同翻板闸门，由启闭机驱动门体绕底部支铰转动，平时闸门平卧于河底；闸门检修时，闸门作为升卧式闸门，通过启闭机驱动闸门升卧于水面之上。

同其他闸门相比，升卧式翻板闸门结构简单、制造成本较低、维修方便，适用于
孔口跨度较大、挡水高度、水头差较大的水利工程中。

但是该类闸门不具备动水
启闭、局部开启功能，且在应用于大跨度孔口时，闸门变形量相对较大，影响闸
门的正常运转。

在结构设计时应合理控制闸门的变形量以保证滚轮在轨道上的正
常转动。

2.2底轴驱动翻板闸门
底轴驱动翻板闸门具有双向挡水特性，通过采用纵向悬臂梁结构的门叶与翻
转的底轴结构相连接，使得闸门孔口宽度几乎不受限制。

通过液压启闭机启闭，
能够在0°- 90°范围内无极开度调节。

至于闸门跨度方面，该类闸门在结构设计时，巧妙地采用了纵向悬臂梁结构，避免了传统主横梁式闸门在跨度上的限制，实现
了该类闸门所独有的无夸度限制突破。

底轴翻板闸门无需水上建筑结构，闸门长
期位于水下，具有较好的城市景观功能，且河口跨度不受限制。

但是，该类闸门
工程造价略高、施工技术难度大，不适用于水头差较大的水利工程。

2.3气动盾形闸门
气动盾形闸门主要由盾形钢闸门、高分子材料气袋、埋件、空气系统和闸门
控制系统组成，利用气囊的充气与排气来支撑和控制钢板，从而精确地控制钢闸
门的起伏，以达到控制水位高度目的。

气动盾形门结构新颖，可以连续地调节水
位高度，不需中间的墩座，长度不受限制，具有清洁环保、构造简单、维护容易
等特点，可广泛应用于河道、水库、供水等水利工程。

目前，世界各地已兴建的
气动盾形门达200 余座，但国内运用较少。

3、平转式闸门
平转式闸门是指闸门运行时在水平方向转动的一类大跨度闸门，河道岸侧建有对应的闸门门库，闸门检修时在门库内进行。

主要分为大跨度平开弧门和浮体闸门两种。

3.1大跨度平开弧门
大跨度平开弧门为单层主框架式弧门结构，主要由支臂和弧形门体两部分组成。

闸门应用时常采用两扇大跨度弧门对称于河道中心线布置，通过设置在两侧的启闭机驱动闸门绕弧形门支铰转动实现闸门开启与关闭，适用于单孔跨度较大的河道。

3.2大跨度浮体闸门
浮体闸门由底部浮箱与上部闸孔组成，非汛期时浮体门置于门库内，汛期需要关闸时则利用浮箱门端部的动力舱或绞车钢丝绳牵引将浮箱门移至闸位，再利用充水设施向浮箱内注水，使门体下沉从而达到节制作用。

闸门具备防洪、通航和城市水位调节功能.
结束语
以上为大家介绍了大跨度闸门的选择原则、适用范围、启闭原理及结构设计内容，每种大跨度闸门都具备其自身的特点和优势，在进行不同水利工程建设的过程中，可以根据实际的需要进行不同种类闸门的选择，希望通过本篇文章的阐述，可以为我国城市水利工程的建设提供宝贵的意见和参考。

参考文献
[1]大跨度闸门建设实例及思考[J]. 丁正忠,杨光,姚宏超.人民黄河. 2012(09).
[2]气动盾形闸门协同纠偏控制系统研究[J]. 杨锋,冯磊华.水利规划与设计. 2015(05).
[3]国内水利工程新型大跨度闸门应用综述[J]. 胡荣金,沈安磊,胡友安.人民长江. 2016(S2).。