第七章平面钢闸门
《金属结构制造与安装》第七章 平板钢闸门的安装
图7-1 平面闸门门槽埋件结构布置 1－主轨；2－护角；3－底坎；4－侧轨；5－反轨；6－止水座板 －主轨； －护角； －底坎； －侧轨； －反轨； －
Байду номын сангаас
7 平面钢闸门的安装
7.1.1安装埋件前的准备工作 安装埋件前的准备工作 ⑴准备场地 要考虑：起重机械、埋件处理(堆放、检查、调整及除锈刷漆工作) 要考虑：起重机械、埋件处理(堆放、检查、调整及除锈刷漆工作)、不受 土建施工干扰、门叶的组装等。 土建施工干扰、门叶的组装等。 不便使用机械或无吊装机械时，要设法利用地形地物采用土法吊装( 2)。 不便使用机械或无吊装机械时，要设法利用地形地物采用土法吊装(图7-2)。
图7-2 土法吊装埋件
7 平面钢闸门的安装
7.1.1安装埋件前的准备工作(续1) 安装埋件前的准备工作( 安装埋件前的准备工作 ⑵检查埋件和校正变形 埋件运到工地后，应按图纸清点数量并检查构件质量。 埋件运到工地后，应按图纸清点数量并检查构件质量。构件变形不能超过 的允许偏差，超出时必须进行处理。 表7-l的允许偏差，超出时必须进行处理。
主轨、反轨、 图7-10 主轨、反轨、侧轨控制点布置图
焊不锈钢工作面的铸铁轨道； 埋焊不锈 (a)焊不锈钢工作面的铸铁轨道；(b)埋焊不锈 焊不锈钢工作面的铸铁轨道 钢工作面的铸铁轨道；(c)焊不锈钢工作面的 钢工作面的铸铁轨道；(c)焊不锈钢工作面的 焊接轨道；(d)埋焊不锈钢工作面的焊接轨道 焊接轨道；(d)埋焊不锈钢工作面的焊接轨道
表7 - 1
序号 变形和偏差名 工作范围内 1 2 3 工作面弯曲度 侧面弯曲度 工作面局部凸凹不平 度 扭 曲 相邻构件组合处的错 位 构件长度的1/1500且不超 过 构件长度的1/1000且不超 过4 每米范围内不大于1，且 不超过2处 长度不大于3 m的构件， 不应大于1，每增加1m， 递增0.5，且最大不超过2 不大于2，且应平缓过渡 非工作范围内 构件长度的1/1500且不 超过4 构件长度的1/1000且不 超过5 每米范围内不超过4 长度不大于3m的构件， 不应大于2,每增加1m， 递增0.5,且最大不超过3 应平缓过渡 构件长度的1/2000 且不超过1 构件长度的1/1000 且不超过2 每米范围内不大于 0.5，且不超过2处 0.5 不应大于0.5
平面钢闸门的组成和结构布置
平面钢闸门
第一节
闸门类型：
概述
2、闸门孔口位置
露顶闸门：门顶露出水面 潜孔闸门：门顶潜没于水面以下
3、结构形式：门叶的形状
平面闸门：
弧形闸门：弧形的挡水门叶
人字形闸门
平面钢闸门
第二节 平面钢闸门的组成和结构布置
一、平面钢闸门的组成 三大部分组成： 门叶结构（上下移动，承重结构） 埋固构件 启闭机械
H≤L≤1.5H，经过计算比较后选用
平面钢闸门
第二节
2、主梁的位置 根据等荷载的原则布置（每个主梁承受相等水压力） 双主梁：
平面钢闸门的组成和结构布置
对称于总水压力合力作用线布置
两主梁间距尽可能大，但要满足构造要求
4、纵向联结系：位于闸门主梁下翼缘平面内 作用：增加纵向刚度、承受部分自重 （40％自重，另60％由面板承担）及竖向荷载 一般采用桁架式：
弦杆为上下主梁的下翼缘，竖杆为横隔板的下翼缘，斜杆另 设，支承在边梁上
平面钢闸门
第二节
5、行走支承：
平面钢闸门的组成和结构布置
保证闸门移动
在边梁上设置滚轮（主轮、反轮、侧轮）或滑块 侧轮、反轮：防止闸门左右倾斜被卡住或前后碰撞
6、吊耳：
将闸门与吊索或吊杆相连的装置
7、止水（水封）：
门叶结构和孔口周围缝隙之间设置，防止闸门漏水
平面钢闸门
第二节 平面钢闸门的组成和结构布置
（二）埋固构件（埋设在门槽内）
行走支承轨道、止水座、保护门槽的加固角钢等 荷载传递途径：
平面钢闸门
第二节 平面钢闸门的组成和结构布置
二、平面钢闸门的结构布置 确定所需构件、构件数目、构件位置 （一）主梁的布置 1、主梁的数目： 由闸门尺寸确定
平面定轮钢闸门设计
平面定轮钢闸门设计平面定轮钢闸门主要由闸门本体、轮支架和导轮系统等组成。
闸门本体通常采用钢板焊接而成，具有一定的强度和稳定性。
轮支架一般由轮座、轮轴和轴承等部件组成，能够保证闸门的开闭灵活性。
导轮系统作为钢闸门的关键部分，能够引导闸门正确行走，保证其稳定性和安全性。
在平面定轮钢闸门的设计过程中，需要考虑以下几个关键问题：1.水流力计算：钢闸门在运行过程中需要承受水流对其的冲击力和侧向力，因此需要进行水流力计算。
根据所在水体的流量、水位和水流速度等参数，可以计算出水流对闸门的作用力和力矩。
通过分析这些力，可以确定闸门的结构强度和稳定性要求。
2.结构强度计算：为了确保平面定轮钢闸门能够承受水流力的作用，需要进行结构强度计算。
根据闸门的整体设计和所采用的材料，可以计算出闸门受力情况下的应力和变形情况。
通过分析这些数据，可以确定闸门的结构强度是否满足要求，必要时需要进行优化设计。
3.操作稳定性设计：平面定轮钢闸门的操作稳定性直接影响到工程运行的安全性和可靠性。
需要设计合理的导轮系统和轮支架，确保闸门在开启和关闭过程中能够平稳行走，避免发生不稳定和抖动现象。
同时，还需要考虑闸门的密封性能，确保在关闭状态下能够有效防止水流渗漏和泄漏。
4.防腐蚀和耐用性设计：平面定轮钢闸门的运行环境通常比较恶劣，会受到水流冲击、气候变化和湿气腐蚀等多种影响。
为了延长闸门的使用寿命，需要进行防腐蚀和耐用性设计。
可以采用防腐涂料、材料表面处理和防护措施等方式，保护闸门的金属结构不受腐蚀和磨损。
平面定轮钢闸门设计的核心是结构强度和操作稳定性的保证。
在设计过程中，需要综合考虑水流力计算、结构强度计算、操作稳定性设计和防腐蚀耐用性设计等多个方面的因素。
通过对这些问题的合理分析和解决，可以设计出高效、安全、耐用的平面定轮钢闸门，为水利工程的顺利运行提供保障。
水工钢结构课程设计任务书(平面钢闸门)
水工钢结构课程设计任务书（平面钢闸门设计）班级：农业水利工程12-1、2一、设计任务为某水库溢洪道设计平面钢闸门一面，作为主要工作闸门。
二、设计资料1、 孔口净宽：12米。
2、 计算水头：6米。
3、 材料：门叶结构 Q235，侧止水用P －60A 型橡皮，底止水用I110—16条型橡皮，焊条 E43型，砼等级C20，采用普通螺栓。
4、参考资料：《水工钢结构》范崇仁主编，《水利水电工程钢闸门设计规范》。
三、设计要求1、 编写设计书，参照“设计计算参考提纲”的内容，对原则问题应有简略的论证并附必要的简图。
用A4打印，用铅笔绘制简图。
2、 手工绘制施工图，图幅为A2图2张（或A3图4张）。
图中包括：门叶结构总图、侧视图、俯视图、必要的大样图，闸槽尺寸及埋固构件。
比例根据布图需要自定。
3、 作出闸门的材料表附在设计图上。
四、设计参考提纲1、 根据闸门工作条件，初步拟出闸门的构造形式及其总体布置⑴ 选择闸门的基本尺寸门高：6＋0.3（门的超高，高出孔口净高）=6.3ｍ。
门宽：为了布置侧止水和行走支承闸门宽度等于孔口净宽＋2×0.3ｍ。
⑵ 选择梁格布置方案主梁根数和布置，为简化设计和制造方便，又能保持闸门的整体刚度。
对与跨度远大于门高平面闸门，宜采用双主梁的复式梁格。
主梁位置按等水压力的原则布置，上下主梁应放置在离水压合力作用线相等的位置，并要求门的下悬臂≥0.12门高，上悬臂≤0.45门高。
水平次梁的间距，根据水压力的变化，应布置上疏下密，使各区格的面板厚度大致相同。
次梁可采用槽钢（包括顶梁和底梁）。
底梁不到底，布置底止水。
设置横隔板三道，等间距。
边梁采用单腹式。
⑶ 梁格采用齐平连接水平次梁穿过横隔板成连续梁。
纵向联结系，两主梁的下翼缘设斜杆，形成纵向桁架。
将所选择的梁格布置方式、行走支承的位置绘出简图。
2、 面板设计根据梁格布置，进行面板设计。
列表估算面板厚度，结合构造要求选择面板厚度。
对底梁下的面板悬出段，应按悬臂板进行验算。
平面钢闸门设计
一、设计资料及有关规定
、闸门形式：潜孔式平面钢闸门
、孔口尺寸（宽×高）：×
、上游水位：
、下游水位：
、闸底高程：
、启闭方式：电动固定式启闭机
、材料：钢结构：
焊条：型
行走支承：采用滚轮支承
止水橡皮：侧止水和顶止水用型橡皮，底止水用条型橡皮、制造条件：金属结构制造厂制造，手工电弧焊，满足Ⅲ级焊缝质量检验标准。
、规范：《水利水电工程钢闸门设计规范》
二、闸门结构的形式及布置
、闸门尺寸的确定
闸门高度：
闸门的荷载跨度为两止水的间距：
闸门计算跨度：×()
设计水头：
、主梁的数目及形式
主梁是闸门的主要受力构件，其数目主要取决于闸门的尺寸。
因为闸门跨度,闸门高度<。
所以闸门采用根主梁。
本闸门属中等跨度，为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。
、主梁的布置
本闸门为高水头的深孔闸门，主梁的位置可按主梁均匀间隔来布置。
设计时按最下面的那根受力最大的主梁来设计，各主梁采用相同的截面尺寸。
露顶式平面钢闸门设计
露顶式平面钢闸门设计一、设计资料闸门形式：露顶式平面钢闸门；孔口净宽：3.0m；设计水头：2.8 m;结构材料:Q235钢；焊条：E43;止水橡皮：侧止水用P形橡皮;行走支承：采用胶木滑道,压合胶木为MCS—2；砼强度等级：C20.参考资料:《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL74 -95）、《水工钢结构》。
二、闸门结构形式及布置1、闸门尺寸的确定，如图—1所示:1）闸门的高度:考虑风浪所产生的水位超高为0。
2m，闸门的高度H=2.8+0。
2=3。
0m;2）闸门的荷载在跨度为两侧止水间的跨度：L0=3.0m ；3）闸门的计算跨度：L=L0+2 × 0。
15=3.30m.图1 闸门主要尺寸图2、主梁形式的确定。
主梁的形式根据水头的大小和跨度大小而定，一般分为实腹式和行架式,为方便制造和维护，采用实腹式组合梁。
3、主梁布置。
当闸门的跨度L不大于门高H或L/H〈1。
5时,采用多主梁式。
根据每根主梁承受相等水压力的原则进行布置，保证主梁尺寸一致，便于制作安装。
水面至门底距离为H,主梁个数n，对于露顶式闸门，第K根主梁至水面的距离为y k,则：本次设计根据实际情况采用两根主梁,采用两根主梁布置时，应该对称于水压力合力的作用线 ⎺y=H/3=2。
8/3=0.93m,闸门上悬臂C 不宜过长,通常要求C≤0。
45H=0。
45×2。
8=1。
26m,下悬臂a≥0.12H,则a=0.33≈0.12H=0.336（m)主梁间距2b=2（⎺y—a）=2×（0。
93-0.33）=1。
20m 则C=H—2b—a=2。
8—1.2—0。
33=1。
27≈0.45H（满足要求）4、梁格布置。
梁格布置一般分为：简式、普通式、复式三种。
设计跨度较小且宽高比L/H〈1.5时,可不设次梁，面板直接支承在多根主梁上.本设计采用普通式,不设水平次梁,只在竖向设两道横隔板。
横向隔板顶梁图2 梁格布置尺寸图5、梁格连接形式。
《平面钢闸门》课件
可能是由于安装时未拧紧或长时间振动导 致。解决方法是重新拧紧螺栓，必要时更 换螺栓。
闸门漏水
闸门锈蚀
可能是由于密封材料老化或安装时密封不 严导致。解决方法是更换密封材料，调整 密封结构。
可能是由于长期处于潮湿环境或未进行有 效的防腐处理导致。解决方法是定期进行 防腐处理，如涂防锈漆等。
04
平面钢闸门的发展趋势与未来展 望
04
平面钢闸门的发展趋势与未来展 望
发展趋势
智能化
随着科技的进步，平面钢闸门将 逐渐实现智能化控制，通过自动 化系统进行远程操作，提高运行
效率和安全性。
绿色环保
环保意识日益增强，平面钢闸门将 更加注重环保设计，采用环保材料 和工艺，降低能耗和排放，满足可 持续发展要求。
定制化
随着市场需求多样化，平面钢闸门 将更加注重定制化设计，根据客户 需求进行个性化定制，满足不同领 域和用途的需求。
采用手工电弧焊或气体保护焊 方法对各部件进行焊接，确保 焊缝质量符合要求。
组装
将各部件按照设计图纸进行组 装，确保结构正确、尺寸准确 。
防腐处理
对平面钢闸门进行喷砂除锈、 涂装防腐涂料等处理，提高其
耐久性。
03
平面钢闸门的安装与维护
03
平面钢闸门的安装与维护
安装步骤
基础施工
按照设计图纸进行闸门基础施 工，确保基础稳固，水平误差 符合规范要求。
安全可靠
平面钢闸门的设计应确 保安全可靠，能够承受 各种运行工况下的载荷
和压力。
经济合理
在满足使用要求的前提 下，应尽可能降低制造 成本和维护成本，提高
经济效益。
环保节能
平面钢闸门的设计应符 合环保要求，减少能源
水工钢结构第七章平面钢闸门PPT课件
闸门底部边缘的布置要求
28
双主梁式闸门的主梁位置应对称于静水压力合力P的作用线， 在满足上述底缘布置要求的前提下，两主梁的间距b宜尽量大 些，并注意上主梁到门顶的距离C不宜太大，一般不超过 0.45H，且不宜大于3.6米。
19
2、行走支承（又称支承移动部件）
应保证既能将闸门所受的全部水平荷
载安全地传递给闸墩，又应保证闸门能
沿门槽上下顺利移动，并减小闸门移动
时的摩擦阻力。
行走支承包括主行走支承（主轮或主
滑块）、侧向支承（侧轮）及反向支承 （反轮）装置三部分。
行走支承的类型 (a)滑道式 (b)滚轮式
3、止水 为了防止闸门漏水而固定在门叶周边的橡胶止水。
1 按闸门的工作性质可分为：
工作闸门：正常运行时使用的闸门，一般在动水条
件下操作。
事故闸门：在发生事故时，能够在动水中关闭，事
故消除后在静水中开启。
检修闸门：用于检修期间挡水的闸门，在静水中启闭。
施工期导流闸门：用于封闭施工导流孔的闸门，一般
在动水中关闭。
3
2、按闸门设置的部位可分为： ⑴ 露顶式闸门：设置在开敞式泄水孔口，当闸门关闭孔口挡水时，
主梁
边梁 主轮（或主滑块） 主轨道 混凝土闸墩 闸门的传力路径
23
（三）闸门的启闭机械
常用的闸门启闭机有卷扬式、螺杆式和液压式三种。它们又 可分为固定式和移动式两类。启闭机的型号和选用详见《水电 站机电设计手册》（金属结构●二）的介绍。
24
二、平面钢闸门的结构布置
露顶式平面钢闸门设计(附答案)
B=ξ1b( 对跨间正弯矩段）； B=ξ2b(对支座负弯矩段）； 按 5 号梁进行计算，设该梁平均间距 b=(b12+b2) =6602+630 =645 mm，对于第一跨中正弯矩
段，零点之间的距离: l0 0.8l 0.8 2150 1720mm，对于支座负弯矩段取： l0 0.4l 0.4 2150 860mm，根据 L0/b 查表 2—1; 由 l0 1720 2.667 得ξ1=0.80，则 B=ξ1b=0.80×645=516 mm
（2） 主梁荷载：P= 1 H2= 1 ×9.8×5.02=122.5 KN/m， q = p =61.25 KN/m
22
2
（3） 横隔板间隔：2.15m。
（4）
主梁容许绕度：
w L
=
1 600
。
（二）主梁设计 1. 截面选择
（1）主梁内力分析如图： 主梁简支于边梁上，最大弯矩在跨中， 最大剪力在支承处
245×8×74 组合截面形心到槽钢中心线的距离：e= 3811 =38 mm
支座处截面的惯性矩及截面模量为：Ι次 B=5637000+1851×382+245×8×362=10850004 mm4
10850004 Wmin= 108
=100463
mm2
2. 水平次梁的强度验算
支座 B 处弯矩最大，截面模量也较大，跨中弯矩小，故两处截面的抗弯强度都需要验算。
⑾规范：《水利水电工程钢闸门设计规范》 （SL 74-1995）
二、闸门结构的型式及布置 1. 闸门尺寸的确定: ⑴ 闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为 0.2 m，故闸门高度 5.2+0.2=5.4 m ⑵ 闸门的荷载跨度为两侧止水间的间距 LD=8.0 m ⑶ 闸门计算跨度 L=L0+2d=8+2×0.3=8.6 m
第七章平面钢闸门
三、闸门的选择
选择闸门形式需要考虑其在水工建筑物中的位置、尺寸、 设计水头、运用条件、制造能力和安装技术水平等因素，要 求做到泄流时水流条件好、止水严密、启闭力小、操作简便 灵活、检修维护方便等。平面闸门和弧形闸门是最常用的门 型。在工作闸门中，大型露顶式闸门和高水头潜孔式闸门多 用弧形闸门，船闸上多用人字闸门和横拉闸门， 检修闸门和 事故闸门一般都用平面闸门。制造门叶的材料近代多用钢材， 而钢筋混凝土多用做需要借自重关闭施工导流底孔的封堵闸 门。
平面钢闸门是由活动的门叶结构、埋固构件和启闭机械三部 分组成。
(一) 门叶结构的组成
门叶结构是用来封闭和开启孔口的活动挡水结构。由门叶承 重结构、行走支承以及止水和吊具等组成。
1. 平面钢闸门的承重结构 平面钢闸门的承重结构，一般由钢面板、梁格及纵、横向联
结系组成。 门叶结构的立体示意图
⑴ 面 板：是用来挡水，直接承受水压并传给梁格。面板通 常设在闸门的上游面，这样可以避免梁格和行走支承浸没于水中 而积聚污物，也可以减小因门底过水而产生的振动。
本章主要介绍直升式平面钢闸门。
四、闸门结构设计的基本要求
1、闸门结构的计算方法 《水利水电工程钢闸门设计规范》（ SL74-95 ）规定钢闸门结
构采用容许应力法进行结构验算。
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2、结构分析方法
⑴ 按平面体系设计法：可采用手算，简单易行，但不太精确。
（7-3）
钢结构课程设计-露顶式平面钢闸门设计
钢结构课程设计-露顶式平面钢闸门设计钢结构课程设计报告题目：露顶式平面钢闸门设计学生姓名：学号：指导老师：设计地点：东大九龙湖校区交通学院港航系露顶式平面钢闸门设计一、设计资料1)闸门型式。
露顶式平面钢闸门。
2)空口尺寸（宽×高）。
12m×6.0m。
3)上游水位。
▽9.0。
4)下游水位。
无。
5)闸底高程。
▼3.0。
6)启闭方式。
电动固定式启闭机。
7)材料。
钢结构：Q235AF；8)焊条：E43型；行走支承：胶木滑道，压合胶木为MCS-2；止水橡皮：侧止水用P型橡皮，底止水用条形橡皮；混泥土强度等级：C20（200号）。
9)制造条件。
金属结构制造厂制造，手工电弧焊，满足Ⅲ级焊缝质量检验标准。
10)规范。
《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL 74-1995）。
二、闸门结构的型式及布置1.闸门尺寸的确定2.闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2m，故闸门高度闸门的荷载跨度为两侧止水间的间距闸门计算跨度2. 主梁的型式主梁的型式应根据水头和跨度大小而定，本闸门属于中等跨度，为了便于制造和维护，采用实腹式组合梁。
3. 主梁的布置根据闸门的高垮比，决定采用双主梁。
为使2根主梁在设计时水压力相等，2根主梁的位置应对称于水压力合力的作用线，并要求上悬臂，且使底主梁到底止水的距离尽量符合底缘布置要求（即），取，则主梁间距4. 梁格的布置和形式22007002600700600810840950113017205100620031003100310031001240020060002900260070016451005860765475685751407575140155ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ梁格采用复式布置和齐平连接，水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所支承。
水平次梁为连续梁，其间距上疏下密，面板各区格所需要的厚度大致相等。
5. 联结系的布置和形式（1）横向联结系。
根据主梁的跨度，采用布置3道横隔板，其间距为3.1m ，横隔板兼作竖直次梁。
水工钢结构（平面钢闸门）课程设计
⽔⼯钢结构（平⾯钢闸门）课程设计⽬录⼀、设计资料及有关规定 (2)⼆、闸门结构的形式及布置 (2)三、⾯板设计 (3)四、⽔平次梁、顶梁和底梁地设计 (4)五、主梁设计 (7)六、横隔板设计 (10)七、纵向连接系 (11)⼋、边梁设计 (11)九、⾏⾛⽀承设计 (13)⼗、轨道设计 (14)⼗⼀、⽌⽔布置⽅式 (14)⼗⼆、埋固构件 (15)⼗三、闸门启闭⼒ (15)⼗四、闸门的启闭机械 (15)⼀、设计资料及有关规定1、闸门形式：潜孔式平⾯钢闸门2、孔⼝尺⼨（宽×⾼）：7.0m×12.0m3、上游⽔位：67m4、下游⽔位：0.1m5、闸底⾼程：0m6、启闭⽅式：电动固定式启闭机7、材料：钢结构：Q235-A.F焊条：E43型⾏⾛⽀承：采⽤滚轮⽀承⽌⽔橡⽪：侧⽌⽔和顶⽌⽔⽤P型橡⽪，底⽌⽔⽤条型橡⽪8、制造条件：⾦属结构制造⼚制造，⼿⼯电弧焊，满⾜Ⅲ级焊缝质量检验标准。
9、规范：《⽔利⽔电⼯程钢闸门设计规范SL 1974-2005》⼆、闸门结构的形式及布置1、闸门尺⼨的确定闸门⾼度：12.2m闸门的荷载跨度为两⽌⽔的间距：7.0m闸门计算跨度：10+2×0.22=7.44(m)设计⽔头：67m2、主梁的数⽬及形式主梁是闸门的主要受⼒构件，其数⽬主要取决于闸门的尺⼨。
因为闸门跨度L=7m,闸门⾼度h=12m,L3、主梁的布置本闸门为⾼⽔头的深孔闸门，主梁的位置可按主梁均匀间隔来布置。
设计时按最下⾯的那根受⼒最⼤的主梁来设计，各主梁采⽤相同的截⾯尺⼨。
4、梁格的布置及形式梁格采⽤复式布置与等⾼连接，⽔平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所⽀承。
⽔平次梁为连续梁，其间距应均匀，以减少计算量。
5、连接系的布置与形式（1）横向连接系，根据主梁的跨度，决定布置5道横隔板，其间距为1.24m，横隔板兼作竖直次粱。
（2）纵向连接系，采⽤斜杆式桁架。
三、⾯板设计根据《钢闸门设计规范S74—95》关于⾯板的设计，先估算⾯板厚度，在主梁截⾯选择以后再验算⾯板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应⼒。
平面钢闸门技术说明
平面钢闸门技术说明（一）供货范围本公司为该项目提供的BGZ型平面钢闸门为成套设备，整套装置包括如下：门槽、门框、门体；密封条、滚轮、吊耳；卷扬式启闭机及传动丝杆、手电两用启闭机、启闭机座架；此外配备就地控制箱及安装用所有的预埋件、基础螺栓等安全和有效运行所必须的附件及工具。
（二）简述及工作原理本闸门按照行业标准及招标文件要求尺寸进行设计和制造。
闸门为潜孔式平面钢闸门，采用插板式安装，适用于给排水、防汛等水利中的明渠截留及水位调整；本工程中的闸门关闭时对污水进行截流，以方便后续设备的检修与保养。
该闸门由卷扬启闭机、不锈钢闸门（门槽、门框、门体）、密封条、滚轮、吊耳等部件组成，具有结构紧凑合理、密封性能好、安装、调整、使用维护方便、性能可靠等特点。
平面钢闸门的工作原理是闸门山卷扬启闭机通过钢丝绳与闸门的启闭吊耳相连接，当启闭机启动时，钢丝绳带动钢闸门作上下升降运行，以达到截断或疏通水流的作用。
（三）主要部件与结构特点它主要由门槽、门框、门体、密封条、吊耳、滚轮、卷扬启闭机或手电两用启闭机等部件构成。
1.门槽闸槽和底槽采用碳钢材料折边制成槽形，它是作为门体两侧的滚轮上下滑行的轨道，在闸槽迎水面一侧及底槽均固定有耐腐蚀的丁月青橡胶密封止水条。
当门板全闭时.，门板的底部与底槽密封条压紧，而二侧橡胶密封条则在水压作用下贴合于门板上达到止水目的。
在闸槽的外侧设有锚筋，安装时将闸槽整体放于预留槽内，门槽垂直度不大于1/1000,进行二次灌浆，封固。
2.门框门框材质为碳钢，主要由横梁、端梁、竖直次梁等组成，从面形成一个框架结构，具有足够强度，并保证其刚度；门框按规定的最大水头设计，就抗拉、抗压、抗剪强度而言，安全系数至少为2,在最大工作载荷下，其挠度不大于l/1000mm o3.门体门体采用碳钢浇注的平板，并经时效处理，在门板上设有足够数量的水平和垂直加强筋，以适应工作水压的要求，加强筋一般间距为700mm左右，门体两侧经精加工与门框配套。
平面钢闸门设计
平面钢闸门设计一、设计资料及有关规定1、闸门形式：潜孔式平面钢闸门2、孔口尺寸（宽×高）：7.0m×12.0m3、上游水位：67m4、下游水位：0.1m5、闸底高程：0m6、启闭方式：电动固定式启闭机7、材料：钢结构：Q235-A.F焊条：E43型行走支承：采用滚轮支承止水橡皮：侧止水和顶止水用P型橡皮，底止水用条型橡皮8、制造条件：金属结构制造厂制造，手工电弧焊，满足Ⅲ级焊缝质量检验标准。
9、规范：《水利水电工程钢闸门设计规范SL 1974-2005》二、闸门结构的形式及布置1、闸门尺寸的确定闸门高度：12.2m闸门的荷载跨度为两止水的间距：7.0m闸门计算跨度：10+2×0.22=7.44(m)设计水头：67m2、主梁的数目及形式主梁是闸门的主要受力构件，其数目主要取决于闸门的尺寸。
因为闸门跨度L=7m,闸门高度h=12m,L<h。
所以闸门采用6根主梁。
本闸门属中等跨度，为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。
3、主梁的布置本闸门为高水头的深孔闸门，主梁的位置可按主梁均匀间隔来布置。
设计时按最下面的那根受力最大的主梁来设计，各主梁采用相同的截面尺寸。
4、梁格的布置及形式梁格采用复式布置与等高连接，水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所支承。
水平次梁为连续梁，其间距应均匀，以减少计算量。
5、连接系的布置与形式（1）横向连接系，根据主梁的跨度，决定布置5道横隔板，其间距为1.24m，横隔板兼作竖直次粱。
（2）纵向连接系，采用斜杆式桁架。
三、面板设计根据《钢闸门设计规范S74—95》关于面板的设计，先估算面板厚度，在主梁截面选择以后再验算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。
1、估算面板厚度假定梁格布置尺寸如图2所示。
面板厚度按下式计算当b/a≤3时，a=1.5,则当b/a >3时，a=1.4,则现列表1计算如下：表1根据上表计算，选用面板厚度t=35mm2、面板与梁格的连接计算已知面板厚度t=35mm ,并且近似地取板中最大弯应力σmax=[σ]=160N/mm2,则面板局部扰曲时产生的垂直于焊缝长度方向的横向拉力P为：P=0.07tσmax =0.07×35×160=392(N/mm )面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力：面板与主梁连接的焊缝厚度：角焊缝最小厚度：面板与梁格连接焊缝厚度取起最小厚度四、水平次梁，顶梁和底梁地设计1、荷载与内力验算水平次梁和顶、底梁都是支承在横隔板上的连续梁，作用在它们上面的水压力可按下式计算，即现列表2计算如下表21.01511（水平次梁）638.5 1.015 648.11.01512（主梁）648.4 0.990 641.90.96513（底梁）657.9 0.4825 317.4由列表计算后得∑q=7258.8kN/m根据上表计算，水平次梁计算荷载取648.1kN/m，水平次梁为6跨连续梁，跨度为1.24m，水平次梁弯曲时的边跨弯距为:M次中＝0.072ql2=0.072×648.1×1.242=71.9(kN·m)支座B处的负弯距：M次B＝0.106ql2=0.106×648.1×1.24 2=105.4(kN·m)2、截面选择考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选［36a,由附录三表4查得：A=6089mm2；W x=659700mm3；I x=118742000mm4；b1=96mm；d=9mm面板参加次梁工作的有效宽度分别按下式计算，然后取其中较小值。
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2.行走支承：又称支承移动部件，应保证既能将闸门所受的全部水 平荷载安全地传递给闸墩，又应保证闸门能沿门槽上下顺利移动， 并减小闸门移动时的摩擦阻力。
双腹式边梁 抗扭刚度大， 也便于设置滚轮和吊轴， 但构造复杂且用钢量较多， 截面内部的焊接也较困难。 双腹式边梁广泛用于定轮 闸门中。
第三节 平面钢闸门的结构设计
一、钢面板的设计
面板的工作情况及承载能力-------对于四边固定支承的面板（图 7-11），在均布荷载作用下最大弯矩出现在面板支承长边的中点A 处。但是当该点的应力达到所用钢材的屈服点fy时，面板的承载能 力还远远没有耗尽，随着荷载的增加，支承边上其它各点的弯矩都 随之增加，而使面板上、下游面逐步达到屈服点，此时，面板仍然 能够承受继续增大的荷载。试验表明，当荷载增加到设计荷载（A 点屈服时）的（3.5~4.5）倍时，面板跨中 部分才进入弹塑性阶段。面板在使用过程 中有很大的强度储备。
y k32 n H m [k (m )1 .5 (km 1 )1 .5]
式中：
m
na2
；a—水面至门顶止水的距离。
H2 a2
（7-2）
(二) 梁格的布置型式
梁格的布置应考虑钢面板厚度的经济合理性和梁格制造省工
等要求，尽量使面板各区格的计算厚度接近相等，并使面板和梁 格的总用钢量最少。闸门的梁格布置可分为以下三种型式。
二、平面钢闸门的结构布置
布置内容：确定闸门上需要设置的构件、每种构件需要的 数目以及每个构件的所在位置。应统筹考虑、全面安排并进行 必要的方案比较后最终确定。
(一) 主梁的布置
1. 主梁的数目 主梁是闸门的主要承重部件。主梁的数目主要取决于闸门
的尺寸和水头的大小。平面闸门按主梁的数目可分为双主梁式 和多主梁式。建议当闸门的跨高比L/H≥1.5时，采用双主梁；
门 叶 结 构 总 图
闸门挡水时所受的水压力在闸门上的传力路径：
应熟悉闸门结构的传力路径，以掌握闸门各种构件的受力 情况并能正确确定各承重构件的计算简图。
（三）闸门的启闭机械
常用的闸门启闭机有卷扬式、螺杆式和液压式三种。它们 又可分为固定式和移动式两类。启闭机的型号和选用详见《水 电站机电设计手册》（金属结构●二）的介绍。
第七章 平面钢闸门
第一节 概 述
一、闸门的作用
闸门是水工建筑物的重要组成部分之一，它可用来关闭、开 启或局部开启水工建筑物的过水孔口，其主要作用是调节上下游 水位和流量，获得防洪、供水、灌溉和发电等效益。
二、闸门的类型
闸门的类型较多，一般可按闸门的工作性质、设置部位及结 构形式等加以分类。
1、按闸门的工作性质分 工作闸门、事故闸门、检修闸门和施工期导流闸门。 ⑴ 工作闸门也称主要闸门，能在动水中启闭。 (2) 事故闸门多设于深孔工作闸门前，用于建筑物或设备出现
事故时，能在动水中关闭而在静水中开启；兼作检修闸门时，也 称事故检修闸门；需要在限定时间内紧急关闭的事故闸门，称为 快速闸门。
(3) 检修闸门设于工作闸门前。用于建筑物或工作闸门等检修 时短期挡水，一般在静水中启闭。 2、按闸门设置的部位分
⑴ 露顶式闸门：设置在开敞式泄水孔口，当闸门关闭孔口挡 水时，其门叶顶部高于挡水水位，并需设置三边止水。
多主梁式闸门的主梁位置，可根据各主梁等荷载的原则确定。
具体做法有图解法和数解法两种。下面按数解法进行介绍。
假定水面至门底的距离为H，主梁的数目为n，第k（k=1，
2，…，n）根主梁至水面的距离为yk，对于露顶门（图7-5a）有
yk
2H[k1.5(k1)1.5] 3n
（7-1）
对于潜孔式闸门（图7-5b）有
对于实腹式主梁的工作闸门和事故闸门，一般应使底主梁的 下翼缘到底止水边缘连线的倾角不应小于30。（如下图所示）， 以免启门时水流冲击底主梁和在底主梁下方产生负压，而导致闸 门振动。
如图所示， 双主梁式闸门的主梁位置应对称于静水压力合力 P的作用线，在满足上述底缘布置要求的前提下，两主梁的间距b 宜尽量大些，并注意上主梁到门顶的距离C不宜太大，一般不超过 0.45H，且不宜大于3.6m。
⑵ 梁 格：由互相正交的梁系（水平次梁（包括顶、底次 梁）、竖直次梁、主梁和边梁等）组成，用来支承面板并将面板 传来的全部水压力传给支承边梁，然后通过设置在边梁上的行走 支承把闸门上的水压力传给闸墩。
⑶ 横向联结系（又称竖向联结系）布置在垂直于闸门跨度方向 的竖直平面内，以保证闸门横截面的刚度 ，使门顶和门底不致产 生过大的变形。其主要承受由顶梁、底梁和水平次梁传来的水压 力并传给主梁。其形式主要有实腹隔板式和桁架式。
⑵ 弧形闸门：系指挡水面板形状为圆弧形的一类钢闸门。应用 也十分广泛，它将一块弧形门叶用支臂铰支于铰座上，通常弧面 中心即为铰心，所以水压力总是通过铰心的，运行阻力矩较小。
三、闸门的选择
选择闸门形式需要考虑其在水工建筑物中的位置、尺寸、 设计水头、运用条件、制造能力和安装技术水平等因素，要 求做到泄流时水流条件好、止水严密、启闭力小、操作简便 灵活、检修维护方便等。平面闸门和弧形闸门是最常用的门 型。在工作闸门中，大型露顶式闸门和高水头潜孔式闸门多 用弧形闸门，船闸上多用人字闸门和横拉闸门，检修闸门和 事故闸门一般都用平面闸门。制造门叶的材料近代多用钢材， 而钢筋混凝土多用做需要借自重关闭施工导流底孔的封堵闸 门。
1.简式梁格 （图a）在主梁之间不设次梁，面板直接支承在主 梁上，面板上的水压力直接通过主梁传给两侧的边梁。
2.普通式梁格（图b） 由水平主梁、竖立次梁和边梁组成。 3.复式梁格（图c）由水平主梁、竖立次梁、水平次梁和边梁 组成。 普通式梁格和复式梁格的面板均为四边支承板。
(三) 梁格连接型式
如图7-9所示，梁格的连接型式有如下三种型式。 1.齐平连接 即水平次梁、竖立次梁和主梁的前翼缘表面齐平，都 直接与面板相连，又称为等高连接。 2.降低连接 即主梁和水平次梁直接与面板相连，而竖立次梁则离 开面板降低到水平次梁下游，这样水平次梁可以在面板与竖立次梁 间穿过而成为连续梁。
本章主要介绍直升式平面钢闸门。
四、闸门结构设计的基本要求
1、闸门结构的计算方法 《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）规定钢闸门结
构采用容许应力法进行结构验算。
N i/S f y /( k 1 k 2 k 3 ) fy /K []
2、结构分析方法 ⑴ 按平面体系设计法：可采用手算，简单易行，但不太精确。 ⑵ 按空间体系设计法：可采用有限元法（FEM）分析，较
作需要保留的强度储备系数;
t a kp
0.9[ ]
a,b分别为面板计算区格的短边和 长边的长度(mm), 从面板与主 (次) 梁的连接焊缝算起； α为弹塑性调整系数,当b/a≤3 时,α=1.5； 当b/a＞3时,α=1.4。 [σ]为钢材的抗弯容许应力（Mpa）
（7-3）
对于普通式和复式梁格支承的面板的支承情况实际上为双向 连续板，根据试验研究，面板的中间区格在水压力作用下，其在 各支承边上的倾角均接近于零，故为简化计算，中间区格可当作 四边固定板计算。对于顶、底梁截面比较小的顶、底部区格，因 面板在刚度较小的顶梁和底梁处会产生较大的倾角，接近于简支 边，故顶、底区格按三边固定另一边（顶或底边）简支的矩形板 计算。
而当闸门的跨高比L/H≤1.0时，采用多主梁。在大跨度的 露顶式闸门中常采用双主梁。
2. 主梁的位置 主梁位置的确定应考虑下列因素： ⑴ 主梁宜按等荷载要求布置，可使每根主梁所需的截面尺
寸相同，便于制造； ⑵ 主梁间距应适应制造、运输和安装的条件； ⑶ 主梁间距应满足行走支承布置的要求； ⑷ 底主梁到底止水距离应符合底缘布置的要求。
行走支承包括主行走支承（主轮或主滑块）、侧向支承（侧轮） 及反向支承（反轮）装置三部分。
门 叶 结 构 总 图
3.止水：为了防止闸门漏水而固定在门叶周边的橡胶止水。 4.吊具：用来连接闸门启闭机的牵引构件。
门 叶 结 构 总 图
(二) 埋固构件
平面闸门的固定埋设部件一般包括：⑴ 主轮或主滑道的轨道， 简称主轨；⑵侧轮和反轮的轨道，简称侧轨和反轨；⑶止水埋件， 顶止水埋件简称门楣，底止水埋件简称底坎；⑷门槽护角、护面和 底槛，用以保护混凝土不受漂浮物的撞击、泥砂磨损和气蚀剥落。
确定，面板参与主（次）梁的整体弯应力尚未求得，故面板的厚度 可先按面板支承长边中点A的最大局部弯曲应力强度条件初步计算 （如图7-11所示） ma x 1 M tm 2/6 a xkpa2/t2 [ ]
t a
kp
0.9[] （7-3）
式中:k为弹性薄板支承长边中点（A点）
的弯应力系数；p为面板计算区格中心 的水压力强度； 0.9为面板参加主梁工
合理。
平面钢闸门的工程实例
人字形钢闸门的工程实例
弧形钢闸门的工程实例
柴河水库弧形钢闸门
清河水库弧形钢闸门
都江堰飞沙堰钢闸门
鱼嘴
宝瓶口
都 江 堰 飞 沙 堰 钢 闸 门第二节 平面钢闸门的组成和结构置一、平面钢闸门的组成
平面钢闸门是由活动的门叶结构、埋固构件和启闭机械三部 分组成。
z h 2 m ( y m x 0 x ) 2 m ( y m x 0 x ) 1 .1 [ ] （7-4）
3.层叠连接 即水平次梁和竖立次梁
直接与面板相连，主梁放 在竖立次梁后面。
由于该连接型式使得闸 门的整体刚度和抗振性能 有所削弱，且增大了闸门 的总厚度，故在平面闸门 中现已很少采用。
（四）边梁的布置
边梁的截面型式有单腹式（图7-10a）和双腹式（图7-10b）两种。