第七章闸门

② 中水头：25～50 m
(a) 露顶闸门 （b）潜孔闸门
③ 高水头：50～80 m
④ 特高水头：> 80 m
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3、按结构形式分类
（1）平面闸门
（2）弧形闸门
（3）人字船闸
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门槽
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平面闸门的特点：
（1）门叶结构简单、传力直接
（2）所需的闸墩长度较短，但闸墩厚度较大
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门 式 启 闭 机
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螺 杆 式 启 闭 机
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卷扬式启闭机
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卷扬式启闭机
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液压式启闭机
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（四）闸门的传力途径
水平次梁 水平次梁 水平次梁 水平次梁 水平次梁
面板 水压力 主梁 竖直次梁 面板 压力 面板 竖直次梁 水压力 主梁 水压力 面板 竖直次梁 主梁 竖直次梁 主梁 主梁 竖直次梁
33
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三峡五级船闸
双线布置
通航能力：
1.2 万吨级船队
船闸总长：6442m
上引航道：2113m
下引航道：2708m
主体段长：1621m
34
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35
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单扇门：20.2×39.5 m 单扇门重：850 t
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三、目前闸门的建设水平
反映闸门水平的主要指标
（1）工作水头－高速水流
7.2 平面钢闸门系统的组成与结构布置
一、组成 1、门叶结构
2、埋件
3、启闭机械
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（一）门叶结构
1、面板
2、梁格 （1）水平主梁 （2）水平次梁：顶梁、底梁 （3）竖直次梁 （4）边梁
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平面钢闸门门叶结构立体示意图
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3、空间联结系
（1）横向联结系 （2）纵向（门背）联结系
闸门的布置
教材使用规范
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现行规范：SL74-2013
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溢 洪 道 及 水 闸 泄 水 孔 的 平 门 布 置
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溢 洪 道 及 水 闸 泄 水 孔 的 弧 门 布 置
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泄 洪 隧 洞 进 口 的 闸 门 布 置
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抽 水 泵 站 出 口 的 闸 门 布 置
措施：减少主梁数量，增大主梁间距和高度，从而 当主梁数量偏多、间距偏小，主梁承受荷载较 有效提高承载能力，并使 hmin 而满足经济要求 ec > 小，就会出现 hec < hminh ， 从而在经济上不合理
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（1）双主梁的布置：将两主梁对称布置在静水 压力合力作用线位置上 ① 主梁间距尽量大 ② c≤0.45H，且≤3.6m ③ a≥0.12H，且≥0.4m 对于支承为滚轮的闸门
1103 468 400 437 337.5 322.5 273 285
8, 064 4, 282 4, 000 5, 206 4, 308 3, 538 2, 742 2, 617 40
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6 7 8
序号
国别
工程名称
闸门尺寸 宽×高－水头
深孔弧形闸门
孔口面积 总水压力 m2 tf
1 2 3
加拿大 巴基斯 坦
麦卡坝闸门 曼格拉 塔贝拉
12.2m×12.8m－61m 11m×12.2m－55.2m 4.9m×7.3m－136m
156.2 134.2 38.5
9, 528 7, 404 4, 865
4 5 6
7 8 中
天生桥一级 东江 龙羊峡 国
三峡 乌江渡
6.4m×7.5m－120m 6.4m×7.5m－120m 5m×7m－120m
起挡水作用，一般布置在工作闸门的上游
侧，多孔共用一门，宜在静水中启、闭
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P P
动水中闭门
动水中启门
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P P
静水中闭门
静水中启门
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（1）关闭下游闸门
静水中开启闸门的步骤
P
（2）闸门间充水 （3）开启闸门
P
平压后
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（3）事故闸门：当下游布置有较重要的建筑物
130 121.81 100 157.5 42 67.5 312 221
8, 593
14, 300 7, 555 7, 192 6, 900 4, 500 5, 669 5, 090
39 6, 300
中
小浪底2＃明流洞 小浪底底孔 龙羊峡 葛洲坝 二滩电站
国
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序号
国别
工程名称
闸门尺寸 宽×高－水头
（3）门槽附近的水流会出现空蚀现象 （4）门槽内需埋设较多的埋件 （5）启闭机吨位较大 （6）工作桥的高度较高 （7）门叶的抗振能力较差 （8）适用于流量不大，水头不高的孔口
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都江堰水利工程
外江节制闸：升卧式平面闸门 8×12m 飞沙堰溢洪道闸：升卧式平面闸门 8×12m
的静水环境
（4）闸门的启闭设备、充水设施埋设在闸墩内，增
加安装和维护的难度
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开启上闸 船只驶出 开启上闸 船只驶入
船只过闸步骤
关闭下闸 闸室充水
关闭上闸 闸室放水 开启下闸 船只驶入
开启下闸 船只驶出
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30
30/204
31
31/204
32
32/204
闸室尺寸：34×280 m 总水头：113 m 单级水头：45.2 m
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门枢
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人字闸门的特点：
（1）门叶由两扇平面闸门组成，关闭时在平面上呈 “人字形”，形成拱形结构承受水压 （2）闸门启闭为平推式，开启时与闸墩边墙齐平， 形成开敞的航道，闸门放置在门龛内 （3）上下闸门间布置有充水设施，形成启闭时所需
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坝 后 式 电 站 进 水 口 的 闸 门 布 置
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进水口拦污栅
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引 水 式 电 站 隧 洞 进 口 的 闸 门 布 置
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引 水 式 电 站 调 压 室 的 闸 门 布 置
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河 床 式 电 站 的 闸 门 布 置
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第 七 章 水工钢闸门
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7.1 概述
一、水工钢闸门的作用 在泄水或输水建筑物中，水工钢闸门用于封
闭孔口，并能局部或全部开启孔口，使孔口泄流，
起到控制水位、调节流量的作用，闸门是水工建
筑物中控制水流的一种活动结构。
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二、水工钢闸门的类型 1、按功能分类 （1）工作闸门：在运行期承担主要挡水工作， 一孔布置一门，能在动水中启、闭 （2）检修闸门：在建筑物或机械设备检修期间
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T
力臂
P
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弧形闸门的特点： （1）门叶为复杂的空间结构、有较长的传力支臂 （2）所需的闸墩长度较长 （3）不需布置门槽，闸墩厚度较小，孔口水流条 件较好，闸室内埋件少，安装工作量较少 （4）有较大的启闭力臂，启闭机吨位相对较小 （5）工作桥的高度较平门的低 （6）在动水中启闭，门叶的抗振能力较高 （7）适用于流量大、水头高的孔口
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4、行走支承 5、吊具
6、止水
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平面钢闸门门叶结构总图
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（二）埋件：轨道、止水垫板、门槽加固角钢
门槽加 固角钢
止水垫板
轨道
门槽加 固角钢
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（三）启闭机械
1、固定式、移动式
2、螺杆式、卷扬式、液压式
卷扬式用钢丝绳、螺杆式和液压式用刚性吊杆启闭
a > 滚轮直径 D
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④ 闸门底缘的下游倾角
θ ≥30˚，上游倾角
α =45˚ ~ 60˚ ⑤ 主梁间距满足行走支承 的布置 ⑥ 主梁的位置便于划分运
输单元
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（2）多主梁的布置
根据等荷载布置原则将水
压力分布图分为面积相等
的 n 份，每一份的形心位
根据等荷载布置原则来确定主梁的位置，使
各主梁所承受的荷载大小相当，从而可采用截
面尺寸相同的主梁
主梁的间距随跨度的增大而增大，才会满足
hmin < hec 的合理条件
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qL M 8 5qL3 L 384 EI W h2 I h
3
2
[ ] L hmin 0.208 E [ / L] M 2/5 2/5 hec 3.1W 3.1( ) [ ]
15m×22.5m－22.5m 15m×21.4m－22.5m 15m×21m－21m 12m×22.5m－22.5m
340
337.5 321 315 270
1, 720
3, 850 3, 570 3, 240 3, 038
7
8
漫湾
铜街子
13m×20.5m－20.5m
14m×18.6m－18.6m
266.5
（隧洞、电站等），在事故发生时闸门能
在动水中关闭，避免事态进一步发展，待
下游事故解决后再开启闸门，闸门开启宜
在静水中进行。对需快速关闭的事故闸门
称为快速闸门。
（4）施工闸门：是在施工期封堵导流洞孔口， 要求能在动水中关闭
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2、按位置分类
（1）露顶（表孔）闸门 （2）潜孔闸门
① 低水头：< 25 m
闸墩 主轮（滑道） 边梁 边梁 轨道 轨道 闸墩 闸墩 主轮（滑道） 主轮（滑道） 边梁 轨道 闸墩 轨道闸墩 主轮（滑道） 边梁 主轮（滑道） 轨道
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结构计算方法：容许应力法
1、平面体系
将空间结构简化为多个平面结构的计算方法 2、空间体系 结合三维有限元法对闸门整体结构进行验算 和结构优化
4
34m×310m
二级，34.5m
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序 号
工程名称
闸门尺寸 宽×高－水头 大型施工封堵闸门
孔口面积 m2
总水压 tf
1 2
3 4 5 6
刘家峡左岸导流洞 刘家峡右岸导流洞
白山 小浪底2＃导流洞 漫湾 碧口
10m×13m－110m 6m×13.5m－104m
9m×21m－76m 12m×14.5m－72.5m 7.5m×18.5m－92.5m 13m×11.5m－60m
法国
谢尔帮松
刘家峡导流底孔闸门 三峡电站进水口 东江
6.2m×11m－126m
10m×13m－110m 9.2m×13.24m－67m 10m×10m－67.5m 9m×17.5m－51m 3.5m×12m－100m 7.5m×8.5m－90m 12m×26m－29.14m 13m×17m－37m
68.2
（2）孔口面积－门叶结构和制造工艺
（3）总水压力－启闭机及支承
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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序号
国别
工程名称
闸门尺寸 宽×高－水头 表孔平面闸门
孔口面积 总水压力 m2 tf
1
南斯拉夫 多瑙河铁门 罗马尼亚
24m×14.8m－14.8m
355.2
2, 628
2
3 4 5 6 国 中
葛洲坝
水口 岩滩 东风 龚嘴
34m×10m－10m
表孔弧形闸门
孔口面积 总水压力 m2 tf
1 2 3 4 5
前苏联 布列亚 美国 巴西 马克思威尔 图库鲁伊 五强溪 水口 中 岩滩 国 漫湾 东风
63m×17.5m－16m 25.6m×18.3m－18.3m 20m×20m－20m 19m×23m－23m 15m×22.5m－22.5m 15m×21.5m－21.5m 13m×21m－21m 12m×20m－20m
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二、平面闸门的结构布置 （一）主梁的布置 1、主梁的数目≥2 （1）露顶闸门的 L/H ≥1.5的宽矮型， 宜采用双主梁式
主梁
主梁
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（2）潜孔：L/H ≤1窄高型，采用多主梁式 （3）L/H ≥1.5，且 H 较大，布置双主梁困难， 采用多主梁式
主梁 主梁
主梁
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2、主梁的位置的确定
260.4
2, 700
2, 500 38
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序号
国别
工程名称
闸门尺寸 宽×高－水头 深孔平面闸门
孔口面积 总水压力 m2 tf
1 2
巴西
依泰普导流底孔闸门
6.7×22m－140m 4.9m×13.7m－140m
147.4 67.1
20, 638 9, 394
巴基斯坦 塔贝拉隧洞工作门
3
4 5 6 7 8 9 10 11
7m×9m－85m 7m×7m－97m
48 48 35
63 49
8, 735 7, 401 6, 400
6, 300 6, 252
9
二滩
13m×15m－37m
195
5, 750 41
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序号
工程名称
闸室 宽×长
工作水头
高水平人字船闸 1 2 3 三峡 葛洲坝 巴西图库鲁伊 南斯拉夫 罗马尼亚 多瑙河铁门船闸 34m×280m 34m×280m 33m×200m 五级，113m 一级，28m 二级，71m
130 81
189 174 138.8 149.5
13, 450 10, 800
13, 000 12, 800 12, 040 8, 425
43
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四、闸门的选型及布置
1、满足运行要求
2、水力条件好 3、结构简单，便于制造、安装及检修、维护 4、启闭力小 5、止水性能好 6、造价要低
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