1、第七章第七章 船闸的闸门和阀门船闸的闸门和阀门第一节第一节 荷载荷载 作用在船闸的闸门和阀门上的荷载主要有两大类：作用在船闸的闸门和阀门上的荷载主要有两大类： 设计荷载设计荷载 校核荷载校核荷载一、设计荷载一、设计荷载 （1）闸、阀门自重；）闸、阀门自重； （2）门上固定设备的重量；）门上固定设备的重量； （3）静水荷载（包括浮托力）；）静水荷载（包括浮托力）； （4）动水荷载；）动水荷载； （5）风荷载；）风荷载； （6）波浪作用力；）波浪作用力； （7）工作桥上的荷载；）工作桥上的荷载； （8）泥沙荷载；）泥沙荷载； （9）启闭力；）启闭力； （10）闸门运转时的水阻力及其它荷载。）闸门运
2、转时的水阻力及其它荷载。 （1）校核水位下的静水荷载；）校核水位下的静水荷载； （2）船舶撞击力；）船舶撞击力； （3）闸（阀）门）闸（阀）门安装安装时产生的荷载及试验荷载。时产生的荷载及试验荷载。二、校核荷载二、校核荷载1、静水荷载、静水荷载 工作闸门最大水位组合：工作闸门最大水位组合：上游校核洪水位下游最低上游校核洪水位下游最低通航水位通航水位。 事故闸门：事故闸门：上游为最高设计水位闸室无水。上游为最高设计水位闸室无水。 检修闸、阀门：检修闸、阀门：迎水面为检修最高水位闸室无水。迎水面为检修最高水位闸室无水。 工作闸门、阀门的校核静水荷载：工作闸门、阀门的校核静水荷载：上游为非常洪水上游
3、为非常洪水位或其他最高水位下游为相应的低水位。位或其他最高水位下游为相应的低水位。 2、动水荷载、动水荷载 闸、阀门上的设计动水荷载，在没有实验资料的闸、阀门上的设计动水荷载，在没有实验资料的情况下，可按下述规定计算：情况下，可按下述规定计算： 门上设输水阀门的闸门，局部开启输水的闸门、门上设输水阀门的闸门，局部开启输水的闸门、门顶过水的闸门以及事故门的设计动水荷载，视级门顶过水的闸门以及事故门的设计动水荷载，视级别、水流条件及门形等因素，取为设计静水荷载乘别、水流条件及门形等因素，取为设计静水荷载乘以以1.01.2的动力系数。的动力系数。 廊道输水系统工作阀门的设计动水荷载，取设计廊道输水系
4、统工作阀门的设计动水荷载，取设计静水荷载乘以压力系数和动力系数（静水荷载乘以压力系数和动力系数（p 152）。）。3、波浪压力、波浪压力 闸门所受的波浪压力的计算，可参考第六章第一节闸门所受的波浪压力的计算，可参考第六章第一节的荷载计算（的荷载计算（p114）。）。 4、船舶撞击力、船舶撞击力 设计船队在设计船队在2000t以下船闸，闸门设计不考虑船舶以下船闸，闸门设计不考虑船舶撞击力的作用。经过论证，设置有防撞设备的船闸，亦撞击力的作用。经过论证，设置有防撞设备的船闸，亦可不考虑船舶撞击力的作用。可不考虑船舶撞击力的作用。 2000t4000t的船闸，船舶撞击力可按的船闸，船舶撞击力可按30
5、0kN计算。计算。门型选择门型选择常用闸、阀门型式：常用闸、阀门型式： 人字门；人字门； 平板门（升降、横拉式）；平板门（升降、横拉式）； 三角门；三角门； 反向弧形阀门；反向弧形阀门； 门上小门等。门上小门等。1 、人字闸门、人字闸门 平面形状：分平面形状：分平面平面和和拱形拱形人字门；人字门； 门扇结构和梁格布置：分为横梁式和立柱式。门扇结构和梁格布置：分为横梁式和立柱式。 横梁式受力明确，结构刚度大，制造安装方便，应横梁式受力明确，结构刚度大，制造安装方便，应用广泛。用广泛。2、平面闸门、平面闸门（1） 升降式升降式 根据不同水位差和闸首布置情况，闸门可以布根据不同水位差和闸首布置情况，
6、闸门可以布置成下降式或提升式。置成下降式或提升式。 （2）垂直提升阀门）垂直提升阀门（3） 横拉闸门横拉闸门3、 三角闸门三角闸门 国外三角闸门的挡水面多做成圆弧形，因此亦称扇国外三角闸门的挡水面多做成圆弧形，因此亦称扇形闸门。常用于低水头头部输水的船闸和承受双向水头形闸门。常用于低水头头部输水的船闸和承受双向水头的中小型船闸。的中小型船闸。4、 反向弧形阀门反向弧形阀门第三节第三节 横梁式人字闸门横梁式人字闸门 横梁式人字闸门的门扇结构横梁式人字闸门的门扇结构面板、主横梁、面板、主横梁、次梁、门轴柱和斜接柱及背斜杆等组成次梁、门轴柱和斜接柱及背斜杆等组成。 主横梁是主要的受力构件，在主横梁间
7、布置竖立次主横梁是主要的受力构件，在主横梁间布置竖立次梁。水压力由面板和次梁传给主横梁，然后由主横梁通梁。水压力由面板和次梁传给主横梁，然后由主横梁通过斜接柱和门轴柱上的支垫块和枕垫块形成三铰拱而传过斜接柱和门轴柱上的支垫块和枕垫块形成三铰拱而传至闸首边墩。至闸首边墩。1、主横梁、主横梁2、竖立次梁、竖立次梁3、斜接柱、斜接柱4、门轴柱、门轴柱5、背斜杆、背斜杆启闭齿条启闭齿条一、门扇的基本尺度一、门扇的基本尺度o 1、门扇长度、门扇长度o 门扇的计算长门扇的计算长度度 是门扇支垫块是门扇支垫块的支承面到两扇门的支承面到两扇门互相支承的斜接面互相支承的斜接面的距离。其值可按的距离。其值可按下式
8、计算：下式计算：o nlcos22cBlkn2、门扇厚度、门扇厚度o 门扇厚度是指主横梁高度，一般根据门扇高度，宽门扇厚度是指主横梁高度，一般根据门扇高度，宽度及荷载情况，在（度及荷载情况，在（1/81/10） 之间选用。之间选用。nl 3、门扇高度、门扇高度mkhHhk 门扇高度是指闸门面门扇高度是指闸门面板底至顶的距离，其值板底至顶的距离，其值可按下式计算：可按下式计算： （7-2）式中：式中：o H上游设计最高水位与上游最低通航水位之间的上游设计最高水位与上游最低通航水位之间的水位差（上闸首闸门），水位差（上闸首闸门），m；o hk门槛水深，门槛水深， m；o k闸门面板顶在上游设计最高
9、水位上的超高，一般闸门面板顶在上游设计最高水位上的超高，一般取为（取为（0.20.5）m；o m闸门面板底与门槛顶的距离，通常取（闸门面板底与门槛顶的距离，通常取（0.150.25）m，当闸门关闭，门底止水位于门槛侧面时取正，当闸门关闭，门底止水位于门槛侧面时取正值，在门槛顶面时取负值。值，在门槛顶面时取负值。4、转轴中心的确定、转轴中心的确定 人字闸门顶枢与底人字闸门顶枢与底枢中心连接线在平面枢中心连接线在平面上的投影位置，称为上的投影位置，称为闸门转动轴的中心。闸门转动轴的中心。o 确定转轴中心位置的确定转轴中心位置的原则原则是：是：o o 闸门关闭时，支垫块与枕垫块有良好的接触条件，闸门
10、关闭时，支垫块与枕垫块有良好的接触条件，以传递主横梁的反力；以传递主横梁的反力；o 闸门开启时，能立即脱开，以减少摩擦阻力，并保闸门开启时，能立即脱开，以减少摩擦阻力，并保证门扇完全隐入门龛内，且留有证门扇完全隐入门龛内，且留有10cm20cm的富的富裕量。裕量。转轴中心转轴中心o位置确定方法（几何）：位置确定方法（几何）： （1）绘出闸门关闭时的门扇轴线、轮廊线以及支垫块与）绘出闸门关闭时的门扇轴线、轮廊线以及支垫块与枕垫块支承面的法线，即反力枕垫块支承面的法线，即反力RA的作用线（与门扇轴线成的作用线（与门扇轴线成角）；角）； （2）绘出闸门全开时的门扇轴线，此轴线的位置可以从）绘出闸门全
11、开时的门扇轴线，此轴线的位置可以从闸墙边缘按门扇完全隐于门龛中并保持闸墙边缘按门扇完全隐于门龛中并保持10cm20cm的余的余隙而求得；隙而求得； （3）从两个门扇轴线的交点）从两个门扇轴线的交点 O上作其相应补角的等分角上作其相应补角的等分角线；线； （4）将反力）将反力RA作用线向上游平行移动作用线向上游平行移动4cm10cm与补与补角等分角线交于角等分角线交于o，则点，则点o即为转轴位置。这样当门扇开启即为转轴位置。这样当门扇开启时，支垫块易于离开枕垫块，而当关门的最后瞬间两者才互时，支垫块易于离开枕垫块，而当关门的最后瞬间两者才互相接触而抵紧。相接触而抵紧。二、门扇结构主要构件的计算二
12、、门扇结构主要构件的计算o 1、梁格布置、梁格布置o 在横梁式人字闸门中，主横梁一般按等荷载原则布在横梁式人字闸门中，主横梁一般按等荷载原则布置，其间距应考虑支承运转件布置的要求。主横梁数可置，其间距应考虑支承运转件布置的要求。主横梁数可按下式确定：按下式确定：o （7-3）式中：式中： o H 上、下游水位差；上、下游水位差；o h2在相应的设计水位组合时下游水位以下的门高；在相应的设计水位组合时下游水位以下的门高；o b闸门下部的主横梁间距闸门下部的主横梁间距（水压力确定）（水压力确定）。1222bhHn图图7-4 （1）沿门高绘出水压力图形及其累积曲线；）沿门高绘出水压力图形及其累积曲线
13、； （2）将累积曲线的底横坐标（即闸门所受的总水压）将累积曲线的底横坐标（即闸门所受的总水压力），划分为（力），划分为（n-1）等分，这些等分点在累积曲线上）等分，这些等分点在累积曲线上对应的纵坐标点即为主横梁位置；对应的纵坐标点即为主横梁位置； 如果求得的主横梁的间距过大或过小，可如果求得的主横梁的间距过大或过小，可增加或减小增加或减小 n值，反复进行直到符合梁格布置要求为止。值，反复进行直到符合梁格布置要求为止。主横梁的布置可按下述步骤进行：主横梁的布置可按下述步骤进行：构造要求：构造要求： （1）底、顶横梁必须布置在门扇的边缘，构成顶枢梁和底）底、顶横梁必须布置在门扇的边缘，构成顶枢梁和
14、底枢梁。枢梁。 （2）若顶横梁和第二根主横梁的）若顶横梁和第二根主横梁的间距过大间距过大，可在其间增加，可在其间增加一根主横梁，这是由于闸门顶部安设有启闭机械的传动拉杆，一根主横梁，这是由于闸门顶部安设有启闭机械的传动拉杆，并可能承受船舶撞击，通常仍采用和其他主梁相同的截面高并可能承受船舶撞击，通常仍采用和其他主梁相同的截面高度以加强其刚度。度以加强其刚度。 立柱式人字闸门的竖梁，通常按等间距布置，竖梁间距立柱式人字闸门的竖梁，通常按等间距布置，竖梁间距一般为一般为1.5m3.0m。其值与门扇跨度及水头的大小有关。其值与门扇跨度及水头的大小有关。在确定时，还应考虑次梁布置和面板的厚度。在确定时
15、，还应考虑次梁布置和面板的厚度。2、面板的设计、面板的设计 计算闸门面板时，可将面板作为矩形薄板的局部弯计算闸门面板时，可将面板作为矩形薄板的局部弯曲应力（即面板受水压力后产生应力）与面板参予主曲应力（即面板受水压力后产生应力）与面板参予主（次）梁翼缘工作的整体弯应力相叠加。对于人字闸门（次）梁翼缘工作的整体弯应力相叠加。对于人字闸门尚应再同面板与主、次梁共同承受的整体轴向压应力相尚应再同面板与主、次梁共同承受的整体轴向压应力相叠加。叠加。 钢面板的局部弯曲应力，应根据支承边界情况，按钢面板的局部弯曲应力，应根据支承边界情况，按承受均布荷载的四边固定（或三边固定一边简支）的弹承受均布荷载的四边
16、固定（或三边固定一边简支）的弹性簿板进行计算。初选面板厚度性簿板进行计算。初选面板厚度时，可按下式计算：时，可按下式计算：弹塑性调整系数，弹塑性调整系数，b/a3时，时，1.5 ； b/a3时，时，1.65。 q面板计算区格中心的水压力强度，面板计算区格中心的水压力强度，N/mm2 ； a、b 面板计算区格短边和长边的长度，面板计算区格短边和长边的长度，mm；钢材料的容许弯应力，钢材料的容许弯应力，N/mm2； 考虑整体弯、压应力影响的系数，其值可查有关规范。考虑整体弯、压应力影响的系数，其值可查有关规范。3、主横梁设计、主横梁设计 在横梁式人字闸门中，主横梁为一偏心受压构件在横梁式人字闸门中
17、，主横梁为一偏心受压构件（图（图7-5），作用在主横梁上的荷载，除由面板传来的），作用在主横梁上的荷载，除由面板传来的水压力以外，还有次梁传来的集中力。在设计中，通常水压力以外，还有次梁传来的集中力。在设计中，通常将次梁传来的集中荷载和面板传来的均布荷载合并为均将次梁传来的集中荷载和面板传来的均布荷载合并为均布力布力q计算。计算。图图7-5 主横梁受力（主横梁受力（1）承受的均布荷载：承受的均布荷载：q=hb （7-5）式中：式中：H上、下游水位差，上、下游水位差，cm； b主横梁的间距，主横梁的间距，cm； 水的重度。水的重度。 o （2）轴向压力）轴向压力N0 和作用在梁端的水压力和作用在
18、梁端的水压力 N1，轴向，轴向压力压力N0可按三铰拱的计算图式求得。当闸门关闭时，可按三铰拱的计算图式求得。当闸门关闭时，作用在主横梁上的反力作用在主横梁上的反力RA和和RB为：为： o （7-6）n o 轴向压力为：轴向压力为：o （7-7）sin2nBAqlRRtgqlRNnAo2coso 主横梁一般均采用实腹式工字形截面。主横梁一般均采用实腹式工字形截面。o 为了减少主横梁所受的弯矩，通常是将主横梁在上为了减少主横梁所受的弯矩，通常是将主横梁在上游面作成折线形（图游面作成折线形（图7-6a），并将主梁的截面制作成），并将主梁的截面制作成不对称，使截面重心偏上游（图不对称，使截面重心偏上游
19、（图7-6b），以加大轴向），以加大轴向力的偏心距。当轴向力力的偏心距。当轴向力N0及轴向水压力及轴向水压力N1对截面重心对截面重心的偏心距分别为的偏心距分别为e0、e1时，总的轴向力的偏心距时，总的轴向力的偏心距e可按可按下式计算：下式计算：NeNeNeo110（7-9）图图7-6o 主横梁所承受的弯矩由两部分组成，即由水压力产生主横梁所承受的弯矩由两部分组成，即由水压力产生的弯矩的弯矩Mp及由轴向力产生的弯矩及由轴向力产生的弯矩Ne：o （7-10）o （7-11）o 在初步估计时，在初步估计时，e值可取值可取 为，其中，为，其中，h为为主横梁的高度。求得主横梁的高度。求得M及及N 后，可
20、按偏心受压构件验后，可按偏心受压构件验算主横梁强度。算主横梁强度。eNMMP281nPlqMhe55. 045. 0 主横梁尚应进行挠度验算，且最大挠度值与主横梁主横梁尚应进行挠度验算，且最大挠度值与主横梁计算长度之比不应超过计算长度之比不应超过1/7501/600，以满足门扇，以满足门扇的刚度要求。挠度计算公式参见船闸设计规范的刚度要求。挠度计算公式参见船闸设计规范。4、斜接柱与门轴柱、斜接柱与门轴柱作用：作用： （1）连接主横梁和端部，构成门扇的两个边框，使之有）连接主横梁和端部，构成门扇的两个边框，使之有足够的刚度；足够的刚度； （2）（斜接柱）传递主横梁反力。）（斜接柱）传递主横梁反力
21、。 斜接柱与门轴柱的构造形式相同，截面分封闭式和斜接柱与门轴柱的构造形式相同，截面分封闭式和开敞式两种。开敞式两种。 封闭式封闭式优点：抗扭刚度大；缺点：支撑块制造、安优点：抗扭刚度大；缺点：支撑块制造、安装较困难。适用于支枕块的人字门。装较困难。适用于支枕块的人字门。 开敞式开敞式优点：支撑块制造、安装较容易；但需与预优点：支撑块制造、安装较容易；但需与预应力背斜杆和连续支、枕块配合使用。应力背斜杆和连续支、枕块配合使用。 1、支承端板，、支承端板，2、加劲板，、加劲板，3、推力隔板，、推力隔板， 4、中间隔板，、中间隔板，5、上翼缘，、上翼缘，6、下翼缘、下翼缘封闭式封闭式开敞式开敞式门轴
22、柱应进行强度验算，方法视支承条件：门轴柱应进行强度验算，方法视支承条件： （1）采用支、枕垫块的门轴柱）采用支、枕垫块的门轴柱按简支在主横梁上按简支在主横梁上的偏心受压杆件验算；的偏心受压杆件验算； （2）采用连续支垫时，门轴柱可按连续梁验算整体强）采用连续支垫时，门轴柱可按连续梁验算整体强度。度。5、背斜杆的设计、背斜杆的设计 背斜杆作用：背斜杆作用：提高门扇的抗扭刚度，减小扭曲变形。提高门扇的抗扭刚度，减小扭曲变形。计算背斜杆假定：计算背斜杆假定：（1）背斜杆）背斜杆DB按上端支承在顶横梁上，下端支承在底枢上按上端支承在顶横梁上，下端支承在底枢上的简支梁计算；的简支梁计算；（2）另一背斜杆
23、的上端为）另一背斜杆的上端为A,下端支点为下端支点为E，背斜杆，背斜杆AC按一按一带的悬臂梁计算。悬臂端承受有斜接柱带的悬臂梁计算。悬臂端承受有斜接柱CD与底横梁与底横梁BC传来的荷载；传来的荷载；（3）作用在门扇上的全部荷载平均分配给两组背斜杆，各）作用在门扇上的全部荷载平均分配给两组背斜杆，各承受总荷载的一半。承受总荷载的一半。图图7-8 背斜杆计算图示背斜杆计算图示6、支、枕垫块（连续式）、支、枕垫块（连续式） 人字闸门的水平支承由斜接柱与门轴柱的支垫人字闸门的水平支承由斜接柱与门轴柱的支垫块和枕垫块组成，分连续式块和枕垫块组成，分连续式（79）和块式和块式（710）两种。两种。 连续式
24、连续式在斜接柱处，支、枕垫块平面接触，在斜接柱处，支、枕垫块平面接触，在门轴柱采用弧面接触。特点是结构比较简单。在门轴柱采用弧面接触。特点是结构比较简单。 块式块式与主横梁对应布置，支、枕垫块分别与主横梁对应布置，支、枕垫块分别做成弧面和和平面，采用线接触。特点是调整工作做成弧面和和平面，采用线接触。特点是调整工作量小，受力明确，但需要设置侧止水。量小，受力明确，但需要设置侧止水。6、支、枕垫块（块式）、支、枕垫块（块式）7、顶枢和底枢、顶枢和底枢 为人字门上下端为人字门上下端的支承装置枢，作的支承装置枢，作用是保证门扇能绕用是保证门扇能绕垂直轴转动；垂直轴转动； 三角形顶枢图三角形顶枢图活活
25、动动式式底底枢枢图图(1)活活动动式式底底枢枢图图(2)8、止水装置、止水装置人字闸门的止水人字闸门的止水: 侧止水、底止水，侧止水侧止水、底止水，侧止水（即门轴柱处侧止水和（即门轴柱处侧止水和斜接柱）。斜接柱）。 图图7-16 门轴柱处侧止水门轴柱处侧止水（1）门侧止水）门侧止水 在中、小型船闸，通常采用在门轴柱下游上设置橡在中、小型船闸，通常采用在门轴柱下游上设置橡皮止水。当闸门关闭时，由于水压力的作用，橡皮止贴皮止水。当闸门关闭时，由于水压力的作用，橡皮止贴紧于边墩上的预埋构件（角钢或槽钢）。为了保证闸门紧于边墩上的预埋构件（角钢或槽钢）。为了保证闸门关，闭时不致因门侧止水与边墩抵住而影
26、响门扇斜接柱关，闭时不致因门侧止水与边墩抵住而影响门扇斜接柱的紧密接触，门侧止水应具有活动性。图的紧密接触，门侧止水应具有活动性。图7-17的所示的所示为斜接柱处侧止水。为斜接柱处侧止水。 采用连续式支、枕垫块可兼作侧止水（又称钢止采用连续式支、枕垫块可兼作侧止水（又称钢止水）。水）。（图（图717）斜接柱侧止水）斜接柱侧止水 门底止水多采用橡皮止水。利用固定橡皮止水钢板门底止水多采用橡皮止水。利用固定橡皮止水钢板上的椭园孔，调整止水位置，利用橡皮衬垫调整止水上的椭园孔，调整止水位置，利用橡皮衬垫调整止水高度。高度。（2）底止水）底止水图图7-18 常用底止水常用底止水第三节第三节 横拉闸门横
27、拉闸门 横拉闸门是沿船闸闸首口门横向移动的单扇平面闸门，横拉闸门是沿船闸闸首口门横向移动的单扇平面闸门，它由门扇结构、支承移动设备及止水等组成。常用于承它由门扇结构、支承移动设备及止水等组成。常用于承受双向水头的船闸。受双向水头的船闸。 （图（图719）1、主梁、主梁 2、次梁、次梁3、竖立桁架、竖立桁架4、端柱、端柱5、加强桁梁、加强桁梁6、联结系统、联结系统7、三角桁架、三角桁架8、面板、面板 9、支承木、支承木10底轮小车底轮小车 横拉门是用滚轮支承闸门的重量，并能使闸门沿轨横拉门是用滚轮支承闸门的重量，并能使闸门沿轨道行走。闸门的滚轮支承分别布置在门顶和门底。闸门道行走。闸门的滚轮支承
28、分别布置在门顶和门底。闸门沿着闸墩和闸底板上的轨道移动。为增加闸门的抗倾稳沿着闸墩和闸底板上的轨道移动。为增加闸门的抗倾稳定能力，在靠近门顶吊架和门底滚轮支承附近，需各布定能力，在靠近门顶吊架和门底滚轮支承附近，需各布置一对侧轮。置一对侧轮。 横拉门门扇结构由面板、主梁、次梁、竖立桁架、端横拉门门扇结构由面板、主梁、次梁、竖立桁架、端架、联结系统等组成，一般采用等高连接。主横梁按等架、联结系统等组成，一般采用等高连接。主横梁按等荷载布置。主梁高度一般为闸门宽度的（荷载布置。主梁高度一般为闸门宽度的（1/61/8）。）。 抗倾稳定验算控制情况：抗倾稳定验算控制情况：（1）安装和检修期间，验算闸门
29、未关闭时承受的最大风）安装和检修期间，验算闸门未关闭时承受的最大风荷载的稳定性；荷载的稳定性；（2） 运行使用期，门体稳定按闸门刚离开门槽时，运行使用期，门体稳定按闸门刚离开门槽时，承受承受一定水位差（一定水位差（510cm），通航允许最大风速（，通航允许最大风速（68级）和相应波浪力的组合来验算。级）和相应波浪力的组合来验算。倾覆轴：倾覆轴：aa（107连线）连线）总倾覆力矩倾覆力矩MT： K= Mr/ Mt 1.25 Mr闸门自重对一边滚轮产生的支持力矩；闸门自重对一边滚轮产生的支持力矩； MT 作用的外力对作用的外力对a-a轴产生的总倾覆力矩。轴产生的总倾覆力矩。（图（图7-20）横拉门
30、止水：侧止水和底止水横拉门止水：侧止水和底止水 第五节第五节 船闸阀门船闸阀门 船闸阀门的要求：结构简单可靠，止水性能好，具船闸阀门的要求：结构简单可靠，止水性能好，具有良好的水力特性，在局部开启时阀门振动小，启闭简有良好的水力特性，在局部开启时阀门振动小，启闭简单，易于维修。单，易于维修。 常用的输水阀门型式有常用的输水阀门型式有平面平面阀门和反向阀门和反向弧形弧形阀门。阀门。 一、平面阀门一、平面阀门 具有结构简单可靠，检修方便，占地较小，便于布具有结构简单可靠，检修方便，占地较小，便于布置等优点。适宜在中、低水头的船闸中采用。置等优点。适宜在中、低水头的船闸中采用。 平面阀门的门扇结构通
31、常采用多横梁式，主横梁一平面阀门的门扇结构通常采用多横梁式，主横梁一般为实腹梁。阀门支承移动设备一般采用悬臂滚轮或简般为实腹梁。阀门支承移动设备一般采用悬臂滚轮或简支式滚轮，这两种支承移动设备具有磨擦系数小，结构支式滚轮，这两种支承移动设备具有磨擦系数小，结构可靠的特点。可靠的特点。 对于短廊道输水系统的平面阀门，其阀门底缘的斜面一般对于短廊道输水系统的平面阀门，其阀门底缘的斜面一般迎向下游面，顶、底止水设在上游面。由于顶止水设在上游，迎向下游面，顶、底止水设在上游面。由于顶止水设在上游，门顶承受的水柱压力小，因而可减小阀门启闭力。对于长廊道门顶承受的水柱压力小，因而可减小阀门启闭力。对于长廊
32、道输水系统的平面阀门，为防止阀门局部开启时产生空化水流以输水系统的平面阀门，为防止阀门局部开启时产生空化水流以及减小阀门的启闭力，阀门底缘的上游倾面斜角可采用及减小阀门的启闭力，阀门底缘的上游倾面斜角可采用4560，下游面倾角可采用大于或等于，下游面倾角可采用大于或等于30（图（图7-26），顶止），顶止水设在下游面，底缘止水线的位置宜根据启闭力的要求确定。水设在下游面，底缘止水线的位置宜根据启闭力的要求确定。 平面阀门的侧止水和顶止水常用平面阀门的侧止水和顶止水常用P形橡皮，底止水常用条形橡皮，底止水常用条形橡皮。形橡皮。图图7-26平面阀门动水启闭力计算：平面阀门动水启闭力计算：（1）闭门
33、力（）闭门力（KN）：）：（2）启门力（）启门力（KN）：）：式中：式中：o nT磨擦阻力安全系数，一般取为磨擦阻力安全系数，一般取为1.2；o nG计算闭门力用的阀门自重修正系数，一般取为计算闭门力用的阀门自重修正系数，一般取为0.91.0；o nG计算启门力用的阀门自重修正系数，一般取计算启门力用的阀门自重修正系数，一般取为为1.1；o G阀门自重，阀门自重，kN；o Ws作用在阀门上的水柱重量，作用在阀门上的水柱重量，kN；o Gj加重块重量，加重块重量，kN；stGzszdTwWPGnTTnF)(sjGxzszdTQWGGnPTTnF)( Pt上托力，上托力，kN； Px下吸力，下吸力
34、，kN； Tzd支承摩阻力，支承摩阻力，kN； Tzs止水摩阻力，止水摩阻力，kN。 静水中启闭的平面阀门的启闭力，主要计入阀门静水中启闭的平面阀门的启闭力，主要计入阀门自重及考虑一定的残余水位差引起的摩阻力，残余水位自重及考虑一定的残余水位差引起的摩阻力，残余水位差取为差取为0.10.3m。二、反向弧形阀门二、反向弧形阀门 反向弧形阀门反向弧形阀门具有刚度大、抗具有刚度大、抗震强、阀门水力震强、阀门水力特性好等优点。特性好等优点。宜在中、高水头宜在中、高水头船闸上采用。船闸上采用。（图（图7-27） 反向弧形布置主要是决定阀门面板曲率半径、支铰反向弧形布置主要是决定阀门面板曲率半径、支铰中心
35、高程、底缘尺寸和门井尺寸等。中心高程、底缘尺寸和门井尺寸等。 面板曲率半径是决定阀门布置的主要因素，它影响面板曲率半径是决定阀门布置的主要因素，它影响门体结构受力、阀门水力条件、阀门启闭大小和门井结门体结构受力、阀门水力条件、阀门启闭大小和门井结构的布置等。构的布置等。 工程实践中常取阀门面板曲率半径工程实践中常取阀门面板曲率半径R为廊道高度的为廊道高度的1.31.6倍。对水头高、廊道尺寸大的宜取小值。倍。对水头高、廊道尺寸大的宜取小值。 在闸室灌泄时，为使阀门的支铰和支铰梁不受水流在闸室灌泄时，为使阀门的支铰和支铰梁不受水流直接冲击，反向弧形阀门支铰中心高程，通常取距廊道直接冲击，反向弧形阀
36、门支铰中心高程，通常取距廊道底底1.11.3倍阀门处廊道高度。倍阀门处廊道高度。 弧形阀门常采用双面板横梁式或竖梁式结构。双面弧形阀门常采用双面板横梁式或竖梁式结构。双面板横梁式结构门叶为等高连接，具有门叶刚度大，抗振板横梁式结构门叶为等高连接，具有门叶刚度大，抗振能力强的优点。对水头高、廊道尺寸大的船闸，宜采用能力强的优点。对水头高、廊道尺寸大的船闸，宜采用支臂也有包板的双面横梁式结构的弧形阀门。支臂也有包板的双面横梁式结构的弧形阀门。 竖梁式结构门叶梁系为叠接，门叶刚度较双面板横梁竖梁式结构门叶梁系为叠接，门叶刚度较双面板横梁式为小，但具有结构简单、自重较轻、启闭力较小，对式为小，但具有结
37、构简单、自重较轻、启闭力较小，对阀门井旋滚水流阻力也较小的优点。阀门井旋滚水流阻力也较小的优点。 反向弧形阀门的止水布置，如下图：反向弧形阀门的止水布置，如下图： 底止水底止水侧止水侧止水顶顶（门楣）（门楣）止水止水 底部止水，可由阀门底缘与埋在廊道底板上的金属底部止水，可由阀门底缘与埋在廊道底板上的金属衬砌压紧来实现，阀门侧止水一般采用衬砌压紧来实现，阀门侧止水一般采用P形橡皮，并使形橡皮，并使阀门在阀门在任何开度时，止水橡皮都处于压紧状态任何开度时，止水橡皮都处于压紧状态，以克服，以克服在动水作用下，阀门发生振动。顶止水由止水橡皮（一在动水作用下，阀门发生振动。顶止水由止水橡皮（一般采用般
38、采用P形橡皮）、止水托架和止水鼻坎组成。顶止水形橡皮）、止水托架和止水鼻坎组成。顶止水与止水座板必须保证紧密接触，同时，又要保证阀门底与止水座板必须保证紧密接触，同时，又要保证阀门底缘上有足够的压力，而且希望阀门开启时顶止水能很快缘上有足够的压力，而且希望阀门开启时顶止水能很快脱离。脱离。船闸的闸门和阀门船闸的闸门和阀门（小结）（小结）o 1、荷载、荷载o 2、人字闸门、人字闸门o 3、横拉闸门、横拉闸门o 4、三角闸门、三角闸门o 5、阀门、阀门平板门、反弧门平板门、反弧门重点：重点： 了解荷载分类和组成了解荷载分类和组成 闸门类型及结构闸门类型及结构 各种门形受力特点和功能各种门形受力特点
39、和功能 结构计算方法结构计算方法 止水止水（顶、侧和底）（顶、侧和底） 对于阀门：对于阀门： 结构振动结构振动 工作条件工作条件 。 思考题：o 1 1、工作闸门应满足哪些要求？、工作闸门应满足哪些要求？o 2 2、人字闸门与其它闸门相比较，有哪些优缺、人字闸门与其它闸门相比较，有哪些优缺点？点？o 3 3、一般不能承受反向水压力且不能在有水压、一般不能承受反向水压力且不能在有水压的情况下启闭的闸门是的情况下启闭的闸门是 。o （1 1）三角闸门）三角闸门 （2 2）人字闸门）人字闸门 （3 3）横）横拉闸门拉闸门 （4 4）卧到闸门）卧到闸门o 4 4、人字闸门由、人字闸门由 、 、 、 四部分组成。四部分组成。
