【摘要】平面鋼閘門是水利工程中最重要的設施，它具有結構布局合理、安全、管理方便以及經濟等優點。本文分析了水利工程中平面鋼閘門的問題，闡述了平面鋼閘門設計的要求。
【關鍵詞】水利工程；平面鋼閘門；設計
一、前言
隨著經濟的快速發展，國家越來越重視水利工程，而閘門在水利工程中占有重要的地位。平面鋼閘門憑借其設備結構簡單、操作方便、便于維修、安全經濟等優點受到各中小型水利工程的應用。但是其設計施工運行還存在著一些問題。
二、水利工程中平面鋼閘門問題概述
平面的鋼閘門這一控制設備，相較于其他各類型式的閘門，在互換性、結構設計、安裝制造以及維護管理等方面具有顯著優勢，受到設計人員的極大青睞，在我國水利工程當前的排灌、泄水、引水發電以及航運等各項工程中的應用極為廣泛，為水利工程的良好運行提供了堅實的支撐。本文下面就對平面鋼閘門相關問題加以概述：
1、結構組成
門葉結構、埋固構件及閘門啟閉機械設備是組成平面鋼閘門設備的三個主要部分，這三大部分又包括各自的小型構件，且各類構件發揮著獨有的作用，所有構件綜合發揮作用，最終保證平面鋼閘門的健康運作。
（一）、門葉結構包括面板、粱格以及縱橫向聯結系統、行走支承、止水等幾類構件，它是用來對孔口進行封閉與開啟的擋水結構，其中，面板直接擋水并將水壓力傳輸到梁格，梁格對面板進行支撐，聯結系統則保證水壓力的平衡性，行走支承則保證門葉結構的靈活移動，止水則用以避免閘門的滲漏水問題。
（二）、埋固構件主要包括行走支承運行的軌道、加固角鋼（保護孔口邊棱部位與門槽）以及止水橡皮結構的接觸型鋼。
（三）、閘門啟閉的機械設備主要用于閘門操作，閘門的形式、孔口數量、扇數、啟閉機的設置與動力等，均會影響到閘門工作，目前螺桿式的啟閉機常用于小型的閘門，而油壓式的啟閉機與卷揚式的啟閉機則常用于大中型的閘門。
2、應用問題
作為中小型的水利工程常用的閘門型式，平面鋼閘門的設計、制造、安裝、調試與維修等優勢極其顯著，但是，其閘門與啟閉機械的選型與布局，鋼閘門與啟閉機械和水工結構的聯合設計，均存在著一定的矛盾，容易造成鋼閘門的漏洞，從而影響到其正常的使用。比如，平面鋼閘門啟閉缺乏足夠靈活性，阻礙到啟閉動作的及時精準度；門體受到過度的銹蝕，無法繼續使用；閘門的止水構件缺乏嚴密的封堵，造成嚴重的滲漏水問題等。設計人員必須加強對于各項問題的分析與總結，并嚴格做好設計工作，才能夠保證其使用達到預期的目標，進而為水利工程工作提供支撐。
三、閘門總體布置和選型分析
總體布置是閘門設計中的關鍵性問題，既要滿足水利樞紐綜合利用的要求，又要因地制宜合理布局，抓住主要矛盾，權衡利弊優選經濟合理的方案。在制定總體布置方案時，要注意從具體條件出發，不要墨守陳規。如某大型水利樞紐工程放空底孔的閘門布置方案曾作過兩種布署，一是將工作門和檢修門都設置于洞身首部豎井內，這樣建筑物比較集中，施工和管理上比較方便，洞身受力條件好，但閘后明流、消能、高速水流、施工工藝等問題都較難以解決。同時下泄量亦受影響，并且平面門和弧門的閘室連在一起，水工結構復雜化，土建受地質條件的限制，開挖困難。為達到既能可靠運行又經濟合理的目的，經反復討論，綜合利弊，從地形、地質、施工等具體因素出發，因地制宜，采取了在洞首豎井內僅設置動水關靜水啟的滑動式事故平面鋼閘門，在底孔出口設置弧形工作閘門的第二布置方案。經過運行證明：這樣布置閘后明流、消能、高速水流等問題，得到解決，改善了整體建筑物的工作條件，經濟適用，節約了國家投資又簡化設計與施工，相應地加快了設計和建設步伐。
對于閘門的選型，根據水工樞紐的具體要求，選擇一種技術上可行、經濟上合理、運行時可靠的門型是十分重要的。在水庫工程上的取水孔口，當取水流量不超過30m3/s，孔口面積不超過4m2時，最好采用錐形閥作為工作閘門，而且盡可能布置于取水洞身的出口，在其上游的進口布置一道平面事故閘門，該門可利用水柱下門，門葉吊耳處設充水閥平壓，在動水中關門，靜水中啟門。如某水利樞紐工程灌溉孔的進、出口，根據灌溉流量及孔口面積等因素要求，就是這樣進行布置的，通過運行多年，能達到調節性能良好、工作可靠的目的。
在大中型工程上，當水頭較高、孔口面積較大時，洞身的出口最好選用弧形閘門作工作閘門，首先它的啟閉力較平板門小，而且沒有凹陷的直立門槽，可以較精確地控制流量，沒有空蝕和侵蝕的危險。對于配合使用的進水口事故門或檢修門最好采用平面滑動支承，因為定輪支承在中型工程的中小孔口上還較適應。
當荷載很大而且孔口跨度亦較大（10 m以上）時，定輪布置、結構、材料等問題都比較突出，有一定的局限性。若采用滑動支承，則能較好地解決這些問題，目前滑動支承的材料已有新的發展，如已運行多年工作良好的某抽水蓄能電站上、下庫進水口閘門，采用自潤滑減摩材料（GS 2B支承滑道）作閘門的支承滑道，大大降低摩阻力，減少啟閉機械的工作容量，簡化了水工布置，節約了國家投資。
四、細部結構的設計要求
平面鋼閘門的細部結構設計包括面板厚度設計、粱體應力設計、啟閉機械的容量設計、止水壓板設計、金屬構件防腐設計等諸多的方面，設計人員要想保證平面鋼閘門結構的質量，必須遵循這些方面的設計要求，實施規范化設計。
1、面板厚度與梁體設計
平面鋼閘門的體系設計并非將閘門作為統一的整體進行設計，而是獨立劃分面板結構與梁體結構，進行針對性的設計，所以，設計人員必須根據要求對兩個結構進行有效設計。
從面板的設計方面來講，其厚度是影響閘門功能的主要因素，目前，閘門的厚度設計主要依據巴赫公式、《規范》與德意志聯邦標準三種方案進行設計，比如，《規范》更注重彈塑性階段內面板的強度儲備，以材料容許應力作為標準，對其強度進行驗算，而兩外兩者則將面板定位成彈性的薄板，不另外考慮其在變形之后達到彈塑性階段內的強度。
從梁體應力的設計來看，由于各閘門的規模不同，在進行設計工作時，設計人員必須根據其具體規模，來選擇合適的梁體結構形式，合理設計主梁與次梁的數量與布局方案。同時，由于主梁與次梁在面板參與和不參與的形式下，可產生不同的應力，設計人員還必須綜合做好對于梁體應力的計量，以保證平面鋼閘門梁體的穩定性。
2、啟閉機械的容量設計
減少啟閉機械的容量，可以維持閘門的健康運行，設計人員要達到這一目標，可通過以下幾點方法進行設計，即：提高閘門通氣量與通氣效果、選擇合適門型、改進門葉結構底邊的形式、降低摩擦阻力。同時，選擇定輪支撐的形式對平板門進行支撐，或者采取具有潤滑材料的滑動支撐，都可以減少啟閉容量。
4、金屬結構防腐設計金屬結構一旦發生腐蝕問題，勢必會影響到閘門的工作性能，從而阻礙水利工程的正常工作，所以，設計人員還要根據閘門的不同運行環境與防腐要求，對閘門的金屬結構進行針對性的防腐設計。以事故閘門為例，該閘門主要被應用于動水狀態下的閉門以及靜水狀態下的啟門工作，經常受到沖刷，受到的腐蝕較為嚴重，設計人員可以選擇環氧富鋅漆料作為底漆，并以環氧云鐵的漆料作為中間層，以改性的耐磨環氧漆料作為面漆，以實現對于金屬結構的防腐保護。
五、結束語
為解決平面鋼閘門出現的問題，保證水利工程順利的施工和運行，我們一定要科學合理的設計，規范的施工，提高管理水平，做好及時維護等工作。
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