【摘要】本文通過(guò)升臥式平面閘門(mén)和直升式水閘門(mén)的對(duì)比，得出升臥式平面閘門(mén)的優(yōu)點(diǎn)和特性；詳細(xì)論述升臥式平面閘門(mén)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，總結(jié)其在水利工程中的應(yīng)用；升臥式平面閘門(mén)具有降低機(jī)架橋高度、減小工程量、節(jié)約投資、提高工程抗震性能的優(yōu)點(diǎn)，為全國(guó)大中型病險(xiǎn)水閘除險(xiǎn)加固的閘門(mén)選型提供理論支持和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】升臥式平面閘門(mén)；直升門(mén)；應(yīng)用

1、前言

升臥式平面閘門(mén)綜合了直升平板門(mén)和弧形門(mén)的優(yōu)點(diǎn)，即保留了直升式平板門(mén)的閘墩短而薄、受力情況較好、較適應(yīng)于分離式閘底板的優(yōu)點(diǎn)，又降低了排架橋的高度；且由于其側(cè)封水不設(shè)在門(mén)槽內(nèi)，故其門(mén)槽深度比直升門(mén)稍小，閘墩厚度也可薄些。因此減少了工程量，增強(qiáng)了抗御地震的能力。它是針對(duì)閘門(mén)擋水高度較大，如何降低工程造價(jià)，提高抗震能力和便于施工管理等問(wèn)題，而提出的一種新型閘門(mén)型式，吸取了平面直升閘門(mén)和弧形閘門(mén)的優(yōu)點(diǎn)。

2、升臥式平面閘門(mén)與直升式閘門(mén)的特性對(duì)比

相對(duì)于直升式平板門(mén)來(lái)說(shuō)，升臥式閘門(mén)具有節(jié)約工程量及投資、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便施工和管理等優(yōu)點(diǎn)，具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1）門(mén)葉不伸入門(mén)槽內(nèi)。門(mén)葉寬度比閘孔凈寬小4—6cm，這樣閘門(mén)才能在閘孔內(nèi)翻轉(zhuǎn)。

2）門(mén)槽的下游軌道， 在閘門(mén)直升段Z的高度以上開(kāi)始為弧形軌段向下游彎曲（弧軌半徑為R，初擬尺寸時(shí)，可取Z、R均為0.2H，H為閘門(mén)的擋水高度。然后驗(yàn)算閘門(mén)的上部主輪行至弧軌段是否能自動(dòng)上滑以及閘門(mén)在此處能否下降， 不合要求時(shí)，再修改Z、R值），再上為斜坡段， 與弧軌段相切，最后又有一鉛直段以限制上主輪滑出。閘門(mén)上部主輪始終沿下游直線段， 弧軌段及斜坡段運(yùn)行；其下部主輪到達(dá)某一高度后，將沿門(mén)槽上游面運(yùn)行， 閘門(mén)全開(kāi)后， 下主輪緊靠在門(mén)槽上游面， 上主輪與下游軌最上部的鉛直段間要有一很小的間隙（2cm左右），以使閘門(mén)全開(kāi)后不會(huì)因風(fēng)力作用產(chǎn)生大的晃動(dòng)，或因施工誤差而卡阻。

3）閘門(mén)的吊點(diǎn)設(shè)在閘門(mén)的上游面的下部， 以使提門(mén)時(shí)產(chǎn)生傾翻力距， 使門(mén)頂自動(dòng)向下游翻轉(zhuǎn)。吊點(diǎn)中心距面板外緣的尺寸， 應(yīng)能容下啟閉機(jī)的動(dòng)滑輪組， 不使滑輪組或鋼絲繩與面板相碰。

4）側(cè)封水不裝在門(mén)槽內(nèi)，而設(shè)在面板上游的兩側(cè)，與閘門(mén)表面接觸密封止水。在有雙向水壓的工程，可用雙P型封水橡皮，使每個(gè)大頭各承擔(dān)一側(cè)的水壓。

5）閘門(mén)每側(cè)需用2個(gè)懸臂式主輪。

6）水工混凝土部分，為便于閘門(mén)主輪的注油及檢修，在閘門(mén)全開(kāi)后的下主輪位置處， 閘墩應(yīng)留一檢修孔， 其大小應(yīng)能通過(guò)主輪；上主輪處的閘墩矮一些。

因此，升臥式閘門(mén)適用于大、中型水閘（包括防潮閘、分洪閘、節(jié)制閘），也適用于水庫(kù)溢洪道工程以及船閘工程。

3、升臥式平面閘門(mén)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

該閘門(mén)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面比較具有典型性，同時(shí)也采用目前最先進(jìn)的一些專(zhuān)業(yè)技術(shù)。

1）門(mén)葉結(jié)構(gòu)

升臥式平面鋼閘門(mén)的門(mén)葉結(jié)構(gòu)，與平面定輪鋼閘門(mén)基本相同，水壓力通過(guò)面板， 依次傳遞至次梁、主梁，最后經(jīng)邊梁傳遞到四個(gè)主輪。

升臥式平面鋼閘門(mén)一般采用兩個(gè)主梁，荷載傳遞明確，加工制造簡(jiǎn)單。梁系同層布置，并盡量布置成為等荷載，以充分發(fā)揮材料性能。為使門(mén)葉能在閘孔內(nèi)順利翻轉(zhuǎn)，門(mén)葉寬度須小于閘孔凈寬，留有幾厘米的間隙。但空隙不能太大， 否則當(dāng)跨度很大時(shí)， 會(huì)使懸臂式主輪軸加粗， 也給邊梁增大了附加彎矩， 對(duì)閘門(mén)整體結(jié)構(gòu)不利。

2）主輪部分

升臥式平面閘門(mén)采用懸臂式主輪。由于邊梁腹板只能在閘墩內(nèi)側(cè)， 所以主輪軸懸臂比普通平面閘門(mén)大，其所引起的對(duì)邊梁的附加彎矩和輪子本身的翻轉(zhuǎn)力矩也比普通平門(mén)大。在高水頭、大跨度閘門(mén)受力不均勻的運(yùn)行工況下，為解決閘門(mén)主梁撓度引起的支承結(jié)構(gòu)受力問(wèn)題，輪子軸承型式采用自潤(rùn)滑球面滑動(dòng)軸承。

3）吊耳及水封結(jié)構(gòu)

由于升臥式閘門(mén)要在閘孔內(nèi)翻轉(zhuǎn)，啟閉力的作用點(diǎn)一定要和閘門(mén)的重心有偏心，才能轉(zhuǎn)動(dòng)。向下游轉(zhuǎn)動(dòng)的升臥式平面閘門(mén)， 吊耳安裝在門(mén)葉上游面， 其高度位置一般在門(mén)葉下主梁附近。吊耳中心至面板的距離， 根據(jù)啟閉機(jī)動(dòng)滑輪組的尺寸確定。

閘門(mén)的側(cè)封水裝置，設(shè)在門(mén)葉上游面的兩側(cè)，類(lèi)似于弧形閘門(mén)，與埋件側(cè)軌壓緊。由于側(cè)水封的摩擦距離較長(zhǎng)，預(yù)壓力大，其材料宜選用橡塑復(fù)核材料。

4）門(mén)槽部分

升臥式平面閘門(mén)的門(mén)槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理， 是閘門(mén)能否順利運(yùn)行的關(guān)鍵。對(duì)于大型的鋼閘門(mén)， 需要通過(guò)計(jì)算或模擬閘門(mén)運(yùn)行軌跡來(lái)確定門(mén)槽各部分的尺寸。向下游翻轉(zhuǎn)的閘門(mén)門(mén)槽下部直段寬度一般比主輪直徑大2—5cm。從圓弧段開(kāi)始，門(mén)槽寬度逐步加大，上端最大寬度須略大于上下兩個(gè)主輪外緣的距離， 并考慮閘墩混凝土施工誤差， 以使閘門(mén)能平臥。斜坡段上端的高度， 應(yīng)使閘門(mén)平臥后， 一般高出最高行洪水位0.3—0.5m。

4、結(jié)語(yǔ)

從升臥式平面閘門(mén)的構(gòu)造特點(diǎn)可看出， 它的使用范圍是比較廣的。特別是在閘門(mén)擋水比較高的工程中，優(yōu)勢(shì)十分突出，上世紀(jì)60年代至今，已有40多項(xiàng)工程采用了升臥式閘門(mén)，經(jīng)多年運(yùn)行可靠且效果良好。在有通航要求的平原水閘， 采用升臥式平面閘門(mén)， 可以顯著地增加水面以上的凈空， 降低排架高度。升臥式平面閘門(mén)，是一種比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的放水結(jié)構(gòu)，在一定的條件下， 推廣應(yīng)用這種門(mén)型具有很大的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：王曉華（1988- ），女，助理工程師，主要從事水利工程監(jiān)理工作。