水闸.docx

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水闸

1.水闸概况

1.1水闸的等别划分

1.2常见的水闸闸室结构

1.3水闸的组成

1.3.1上游连接段的作用

上游连接段由铺盖、护底、护坡及上游翼墙组成。

1.3.1.11铺盖。

作用主要是延长渗径长度以达到防渗目的，应该具有不透水性，同时兼有防冲功能。

常用材料有黏土、混凝土、钢筋混凝土等，以混凝土铺盖最为常见。

混凝土铺盖常用C15混凝土浇筑，厚度0.2一0.4m，铺盖与底板接触的一端应适当加厚，并用沉降缝分开，缝内设止水。

1.3.1.22细部结构,

施工缝（constructionjoint）指的是在混凝土浇筑过程中，因设计要求或施工需要分段浇筑而在先、后浇筑的混凝土之间所形成的接缝。

施工缝并不是一种真实存在的“缝”，它只是因后浇筑混凝土超过初凝时间，而与先浇筑的混凝土之间存在一个结合面，该结合面就称之为施工缝。

伸缩缝是指为防止建筑物构件由于气候温度变化（热胀、冷缩），使结构产生裂缝或破坏而沿建筑物或者构筑物施工缝方向的适当部位设置的一条构造缝。

伸缩缝是将基础以上的建筑构件如墙体、楼板、屋顶（木屋顶除外）等分成两个独立部分，使建筑物或构筑物沿长方向可做水平伸缩。

变形缝是伸缩缝、沉降缝和防震缝的总称。

为了防止因气温变化、地基不均匀沉降以及地震等因素使建筑物发生裂缝或导致破坏，设计时预先在变形敏感部位将建筑物断开，分成若干个相对独立的单元，且预留的缝隙能保证建筑物有足够的变形空间，设置的这种构造缝称为变形缝。

沉降缝为防止建筑物各部分由于地基不均匀沉降引起房屋破坏所设置的垂直缝称为沉降缝。

橡胶止水

橡胶止水带中间的圆孔在安装止水带时一般都在建筑体的沉降缝处，而沉降缝的接口处是建筑体在发生沉降时产生“形变”距离的地方；由此看来，如果止水带是“平的单层面”的，那同样材料的橡胶的“抗形变沿伸性”就没有横断面为圆形的好（因为圆的还带有弧度可沿伸的由“半圆变为直径”的一段长度差别）；还有，圆形的横断面在沉降缝的断面上为双层，比“平板”的多了一层，可以起到防止“第一层损坏”后仍能保持止水的作用。

1、伸缩缝所用的“沥青杉木板”应该把该渠道的砼断面全部断开。

2、中间采用的严格说不应叫止水，而是缝隙填充，光凭沥青杉板解决不了止水问题，应配止水橡皮或紫铜片等才能起到止水作用。

3、应用沥青杉板夹住止水。

4、先固定住止水结构，再浇砼。

1.3.1.33．护底与护坡。

它的作用是防止高速水流对渠（河）底及边坡的冲刷，长度一般为3~5倍堰顶水头。

材料有干砌石、浆砌石或混凝土等。

3．上游翼墙。

它的作用是改善水流条件、挡土、防冲、防渗等。

其平面布置形式有圆弧形翼墙、扭曲面翼墙、八字形翼墙和隔墙式翼墙等；

结构形式有重力式、悬臂式、扶壁式和空箱式等。

（1）重力式翼墙。

如图下图所示，依靠自身的重量维持稳定性，材料有浆砌石或混凝土，适用于地基承载力较高、高度5~6m以下的情况，在中小型水闸中应用很广。

（2）悬臂式翼墙。

挡土墙是固结在底板上的悬臂结构，由钢筋混凝土筑成。

适用于高度6~9m左右、地质条件较好的情况。

（3）扶壁式翼墙。

扶壁式翼墙是由直墙、底板和扶壁组成的钢筋混凝土结构。

适用于高度在8~9m以上、地质条件较好的情况。

（4）空箱式翼墙。

空箱式翼墙是扶壁式翼墙的特殊形式。

由顶板、底板、前墙、后墙、隔墙与扶壁组成。

适用于高度较高、地质条件较差的情况。

1.3.1.44齿墙

起防冲连锁作用。

齿墙深埋在具有软弱夹泥层的岩基中,是用以保护抗力体不受冲刷的重要工程措施。

齿墙锁口起防冲作用，主要设置在溢洪道进口处以及衬砌时用作支撑

1.3.2闸室作用

闸室是水闸的主体，起挡水和调节水流的作用。

它包括底板、闸墩、闸门、胸墙、工作桥和交通桥等。

1．底板。

底板按结构形式，可分为平底板、低堰底板和反拱底板；工程中用得最多的是平底板。

根据底板与闸墩的连接方式不同，平底板可分为整体式和分离式两种。

（1）整体式底板。

底板与闸墩连成整体。

作用是将上部结构重量及荷载传给地基，并有防冲及防渗作用。

闸墩和底板浇筑成整体，有分段缝时缝设在闸墩上。

→底板是传力结构，将荷载较均匀地传给地基。

闸室整体性较好，适用于松软地基。

底板厚度必须满足强度和刚度要求，可取为1/5~1/7倍闸孔净宽，但不宜小于0.5~0.7m。

整体式平底板抗震性能较好。

中等密实以下的地基或地震区适宜采用整体式底板。

对多孔水闸，为适应地基不均匀沉降和减小底板内的温度应力，需要沿水流方向设变形缝（温度沉降缝）将闸室分成若干段，每个闸段一般不超过20m。

（2）分离式底板。

闸孔中间的底板与闸墩下的底板之间用沉降缝分开，称为分离式底板。

分离式闸墩底板基底压力较大，一般宜建在中等密实以上的地基上。

底板与闸墩用沉陷缝分开。

→闸墩传力，底板仅防渗抗冲，一般适用于岩基或压缩性小的土基

2．闸墩。

闸墩的作用主要是分隔闸孔，支承闸门、胸墙、工作桥及交通桥等上部结构。

闸墩多用C15~C30的混凝土浇筑，小型水闸可用浆砌块石砌筑，但门槽部位需用混凝土浇筑。

如果是2个以上的并列闸孔就存在中墩和边墩的区别，中墩是两个闸孔之间的那个墩厚度一般是边墩的两倍

3．工作桥。

工作桥的作用是安装启闭机和供管理人员操作启闭机之用，为钢筋混凝土简支梁或整体板梁结构。

桥的高度必须满足闸门能提出门槽检修的要求。

4．胸墙，（breastwall）位于闸孔上部，处于闸室胸位的挡水墙。

当水闸设计挡水位高于泄流，控制水位且差值较大时，为减小闸门高度，可设置胸胸墙。

作用是挡水，以减小闸门的高度。

跨度在5m以下的胸墙可用板式结构，超过5m跨度的胸墙用板梁式结构；胸墙与闸墩的连接方式有简支和固结两种。

弧形闸门的胸墙一般置于闸门上游；平面闸门的胸墙可置于闸门上游或下游。

胸墙与闸门间设止水件。

胸墙与闸门在闸室中的位置，决定闸前水重及墩上荷载的位置和大小，因而对闸室稳定、基底及闸墩应力分布都有影响，应综合考虑各项设计要求，通过分析计算来确定。

2水闸与启闭机

2.1平面闸门

挡水面为平面面板的闸门。

平面闸门的门叶在门槽内作直线运动以封闭或开放水道。

它的制造加工较容易，运行安全可靠，维修方便，广泛用于各种水工建筑物上作为工作闸门、事故闸门和检修闸门。

平面闸门自重大，所需启门力亦大，门槽水力学条件较差，因此在高流速的水道上作为工作闸门的使用范围受到限制。

平面闸门主要由门叶、埋设构件和启闭设备三部分组成。

①按总体布置分为组合式（门槽、门叶与操作设备组成一整体）和分散式（由门叶、门槽和启闭机组成，操作时门叶可提出门槽）；②按闸门门叶组装形式分为整体门叶式和分节组成门叶式；③按闸门门叶的支承方式分为滑动支承式和滚动支承式；④按闸门门叶止水位置分为上游止水式和下游止水式；⑤按闸门门叶运行移动状况分为直升式、升卧式、横拉式和浮箱式等。

此外，还有其他的分类方式（见闸门）。

由门叶主体、支承、止水装置和吊耳四个部分组成（图1）。

门叶主体一般由面板、主横梁、边梁（柱）和次梁组成有面板的梁格结构。

设计水压力通过板梁支承传至门槽埋件，分节的闸门门叶一般都在边柱处连接。

门叶支承部分应用较多的是滑动支承、滚轮支承和链轮支承等。

支承部分也是门叶移动的行走部分。

滑动支承是装在门叶主体边梁处的滑块。

其在固结于门槽内的支承轨道上作滑动摩擦运动，接触处是面或线。

滚动支承是装在门叶边梁上的轮子，其在门槽轨道上作滚动摩擦运动，接触处是点或线。

链轮支承是环绕门叶边柱由一系列圆柱滚子组成的形似链条式的闭合链环。

这种支承的闸门也称履带式闸门。

滑动支

承的闸门摩擦阻力大，启门力大；滚轮支承摩擦阻力小，启门力也小，但闸门门叶较重；链轮支承也作滚动摩擦，其优点是由数目较多的小滚柱承受闸门的水压力,单个轮压小,使得门槽内敷设的轨道断面小、重量轻。

滚轮支承的闸门，根据闸门特征及梁格布置设有悬臂（外伸）轮、简支轮和台车式轮组（图2）。

装设在闸门门叶主体上密封孔口的止水装置一般均为特殊制造的可压缩耐磨橡胶制品，就其布置部位分为顶止水、侧止水和底缘止水。

各止水的接头部位衔接处均在现场配装时进行热胶合处理，以保证周围止水的效果。

平面闸门的吊耳一般均设在闸门门叶主体结构上端的顶横梁上，根据结构尺寸大小和形式可直接焊固在顶梁上或单独制造，然后在现场焊固。

由门叶的支承轨道、止水密封（座垫）、移动导向垫板和护角组成。

门槽的体型分为：

矩形方角门槽，一般适用于低流速；矩形错距斜坡门槽，适用于中流速；特形门槽，适用于高速水流。

门槽形状由模型试验确定,以使在门槽部位不产生空蚀或磨蚀（图3）。

潜孔式闸门顶止水座板部位一般称门楣。

根据闸门的工作性质在门楣以上设有一定高度的钢板胸墙，它是埋设结构的重要组成部分，其他如主轨、反向轨、底坎等都是埋设件。

闸门门叶运移（开或关）的操作机械。

根据平面闸门的操作特点及孔口尺寸，分为：

①操作

设备直接与闸门门叶连接并固定在门槽（埋设件）上，形成一个整体（如闸阀、截门）；②启闭机固定或移动于建筑物上，远离闸门门叶，通过吊具与门叶连接（见闸门启闭机）。

启闭设备据以选型的主要参数是启闭力和升降扬程。

当平面闸门门叶自重不能克服下门阻力顺利关闭时，可采用加重块，借助水柱压力或直接由启闭设备加压迫使关闭。

平面闸门布置紧凑，制造较易，使用安全可靠,维修方便,广泛用于各类水工建筑物及其他场合。

至今，在世界各国的工程设施上平面闸门的采用数量仍居首位。

中国水利工程使用最早最多的闸门是平面闸门，目前焊接钢闸门已普遍采用，从其设计、制造、安装及运用等诸方面均已达到世界先进水平（见表）。

2.2弧形闸门

2.2.1门叶结构

弧形闸门（radialgate）是挡水面为圆柱体的部分弧形面的闸门。

其支臂的支承铰位于圆心，启闭时闸门绕支承铰转动。

弧形闸门由转动门体、埋设构件及启闭设备三部分组成。

弧形闸门不设门槽，启闭力较小，水力学条件好，广泛用于各种类型的水道上作为工作闸门运行。

①按门顶以上水位的深度分为露顶式和潜孔式。

水库水位不超过门顶称露顶式弧形闸门（也称表孔弧形闸门）。

水库水位高于门顶称潜孔式弧形闸门（也称深孔弧形闸门或高压弧门）。

②按传力支臂形式分为斜支臂式和直支臂式。

前者多用于宽高比较大的孔口。

后者多用于宽高比较小的孔口。

③按支承铰轴的形式分为圆柱铰、圆锥铰、球形铰和双圆柱铰式弧形闸门。

④按门叶结构分为主纵梁式和主横梁式弧形闸门等（受背水压的称反向弧门）。

弧形闸门的本体由门叶、支臂、支承铰和止水装置四部分组成。

门叶是近似平面体系的弧形受压面，由弧形面板和主次梁的梁格体系构成。

门叶梁格布置有主横梁系与主纵梁系两种形式。

主横梁系多用于露顶式或宽高比较大的弧形闸门；主纵梁系常用于高水头宽高比较小的潜孔式弧形闸门。

弧形闸门的支臂支撑门叶并传递径向合力于支铰轴上。

特窄的弧形闸门也有做成一个支臂框架的，称为独支臂弧形闸门。

支臂有直支臂和斜支臂之分，后者多用于孔口宽度大的露顶式弧形闸门。

每侧支臂多由两根承压构件（柱）组成。

对高度较大的，每侧也有用三根承压构件的。

支承铰由连接支臂的铰链、固定轴和固定铰座组成。

铰座牢固地与建筑物上的埋设构件联接，并传力于基础上。

支铰要转动灵活，其安装位置应高出下游水面。

支承铰的形式有圆柱铰和圆锥铰等。

圆柱铰构造比较简单，制造、安装也较方便，应用普遍；圆锥铰多用于大跨度（宽）露顶式弧形闸门上。

2.2.2埋设构件

包括侧止水座、底坎止水座、顶止水装置和支铰座承重构件，一般均埋入混凝土相关部位表面以内，起止水严密和承重作用。

中、小型及承受总水压力不大的弧门止水装置用一般橡皮，潜孔式高压力弧形闸门用特制密封橡皮。

露顶式弧形闸门的支铰座承重构件一般均埋入闸墩的悬伸牛腿内；潜孔式弧形闸门支铰座承重梁有的直接埋入大体积混凝土内，有的两端插入边墙内锚固。

2.2.3启闭设备

弧形闸门启闭力小，起吊点的运动轨迹是弧线，露顶式或宽高比较大的弧门多用两个吊点，启闭设备多采用一门一机的布置。

根据建筑物的结构，弧形闸门的启闭形式常采用：

吊点绳卷扬机或板链式启闭机；吊点设在门叶面板后的梁系或支臂上，可采用钢丝绳卷扬机和液压启闭机。

弧形闸门液压启闭机的缸体一般作成可摇摆式，以达到布置紧凑，设备重量也可减轻。

2.2.4现状

弧形闸门在世界各国得到广泛的应用。

1949年以来，中国在水利工程上已经应用了各种孔口尺寸、各种类型的弧形闸门作为水道的工作闸门，在主要尺度方面都已进入了世界大型弧形闸门的行列。

80年代以来，已开始采用偏心圆柱铰，对耐压高、伸缩率大的特种止水橡皮的试验研究也有进展。

2.3叠梁式闸门

又名叠梁闸，叠梁阀，叠梁门。

是使用多块单独的闸板，逐块横向放入门槽内叠全成一个平面挡水结构。

叠梁闸结构简单，自重轻、起吊力小，搬运方便，但由于闸板与闸板之间止水靠自重而达到密封的作用，挡水结构的整体性差，靠水位密封差，渗漏量略大于钢制闸门，故叠梁闸门适用于作临时挡水或检修闸门之用。

叠梁闸依靠自身重量和橡胶止水带达到止水目的。

一般由多于两块的闸板叠合而成。

在下闸或开闸时，一块一块放入或一块一块取出，使用频率较低，但整体轻便、不易变形，即使闲置较长时间后再使用，可保证止水效果好，不漏水。

每块闸板的高度一定，每块的形状都基本相同，每块都有凸起和凹槽（或企口），凸起和凹槽内镶有止水胶条，这样可以一块一块叠放起来，达到需要的高度而基本不漏水或无明显的漏水。

每块闸板上还设有两个拉环，便于放下或取出。

\闸槽用钢板折成［槽形，与渠道上预埋钢板焊接安装。

依靠叠梁闸上设置的弹簧和水压的作用，止水橡胶受压后与闸槽紧密贴合，止水效果良好。

3主要材质 整体材质为Q235，钢板的厚度与强度保证在运输和安装过程中，不受损，不变形，如有破损变形，予以可靠的修补。

胶条嵌合牢固，长久使用也不脱落或断裂老化。

拉环也牢固可靠，反复使用也不松脱。

闸板：

Q235A止水橡皮：

丁睛橡胶,拉环（即吊钩）：

Q235A 

叠梁闸门分普通型和带预紧装置的叠梁闸两种。

带预紧装置的叠梁闸门，在门槽上设一滑道，单块闸板均顺滑道下放，从而防止单根叠梁间的前后左右的错位。

又在叠梁闸门上游两侧，各设一套使叠梁与门槽互相密贴的预紧装置，提高封水效果，实践证明带预紧装置的叠梁闸门比普通型叠梁阀漏水量显著减少。

叠梁闸吊运采用特制的抓落机构，就位正确，动作灵敏，操纵方便，受到众多客户的欢迎。

2.4浮箱式闸门

一般只能在静水中或流速较小的水域中操作运行，除在船坞上作为工作闸门外，还可以用在船闸、溢洪道和水闸上作为检修闸门。

此外，在一些中小型水利工程、清淤工程中，浮箱式闸门还可以作为临时围堰或挡水闸。

2.4.1主要特点

（1）可以封闭相当大面积的孔口。

（2）不要求特别的启闭设备。

门叶可以在水中自由浮动，运输方便。

对河道上有多级闸孔宽度相同的水闸，作为共用的检修闸门更为有利。

（3）门叶刚度较大。

由于具有中空闸室，闸门的重量相对较轻。

（4）当布置在水闸或溢洪道闸墩的上游时，可不设门槽，有利于泄水。

（5）作为防洪设施时，由于本身的结构特点，过水和泄洪不需其他辅助设施。

（6）不能在动水中操作，应用范围受到一定限制。

（7）工程的整体造价偏高。

（8）需要有一定的吃水深度，闸门才能运转，启闭操作比较费时。

2.4.2浮箱式闸门的组成和工作原理

浮箱式闸门一般由闸室（可充放水箱体）、闸坞、转动中枢、坝槛、推进装置、基础部分、控制系统等组成。

主要利用水的浮力和重力作用启闭。

需要关闭时，闸门利用水的浮力和推进装置的推进，运动至既定关闭位置，闸室进水，闸门下沉至关闭。

开启时，闸室内的水被抽干、利用水的浮力闸门升起，在推进装置的作用下，闸门复位于闸坞。

2.4.33.浮箱式闸门的作用

浮箱式闸门作为闸门的一种，基本作用也可概括为用来控制水位和调节流量的低水头水工建筑物。

一般情况下，它既可挡水，又可泄水。

可以在农田灌溉、水力发电、防洪排涝、挡潮、城镇供水等方面，得到广泛的应用。

也可与其他水工建筑物（如堤坝、船闸、鱼筏道、水电站、扬水站或其他水闸等）组成水利枢纽。

2.4.4浮箱式闸门的设计原则

（1）设计浮箱式闸门和设计其他闸门一样首先应掌握下述基本资料。

如水工建筑物的情况、下游水情、河道水质、冬季情况、通航要求、气象和地震资料。

（2）做好闸门的选型设计工作。

选定的形式首先技术上是可行的，其次经济上是合理的。

一般来说，选型时首先要考虑水工建筑物对闸门提出的各种运行要求，如对水流的控制程序、运行的机率、安设的位置等。

其次，要考虑制造安装方面的条件，如当时当地可能获得的制造材料、可能达到的制造安装技术水平等。

最后，还要考虑所选门型在经济上合理，不仅包括造价，还包括运行和维护费用、使用年限以及邻近或附属建筑物的相应造价等。

2.5人字闸门

mitregate左右两扇门叶分别绕水道边壁内的垂直门轴旋转，关闭水道时，俯视形成“人”字形状的闸门。

mitregate左右两扇门叶分别绕水道边壁内的垂直门轴旋转，关闭水道时，俯视形成“人”字形状的闸门。

人字闸工作时，两扇门叶构成三铰拱以承受水压力；水道开时，两扇门叶位于边壁的门龛内，不承受水压力，处非工作状态。

人字闸门一般只能承受单向水压力，而只能在上、下游水位相等，静水状况下操作运行，最用于通航河道的船闸，作为工作闸门布置在上、下闸首。

2.6闸门止水

止水的作用是在闸门关闭后，堵塞门叶与闸孔周界的孔隙，以阻其漏水。

止水装置一般安装在门叶上，以便于维护，使止水具有在闸门关闭时能可靠而严密的防止漏水。

2.6.1顶止水

一般是用压板和垫板把止水橡皮夹紧，并用螺栓固定于门叶或埋件的门楣上。

止水橡皮的设置方向，应根据水压方向而定。

一般要求止水橡皮在受到水压后，能使其圆头压紧在止水座板上。

图1是布置在闸门迎水面上的顶止水型式。

图2是布置在闸门背水面上的顶止水型式。

为达到止水效果，应考虑一定的预压量，一般顶（侧）止水的预压量为2mm~4mm。

顶（侧）止水装置中的垫板，主要用来垫P型橡皮的圆头，并保证止水面平直，故垫板一般采用稍厚钢板，并焊在门叶上。

但也有的采用薄钢板或橡皮做垫板。

另一种是采用型钢做垫板的，见图2，可以达到同样的效果。

顶止水装置中的压板，除用来夹紧止水橡皮外，尚起到防止止水橡皮在启闭过程中翻卷的作用。

2.6.2侧止水

平面闸门的侧止水与顶止水构造型式相同，其结构型式

2.6.3底止水

平板钢闸门的底止水橡皮是利用压板和螺栓直接固定在门叶面板上，图$（0）是将止水橡皮设在面板背水面的构造型式，图$

（9）是将止水橡皮设在迎水面的构造型式，止水橡皮一般采用条形橡皮。

2.6.4节间止水

对于分段的平面闸门或叠梁闸门，一般都应设置节间止

水。

常见的有图）的几种型式。

止水结构