露顶式弧形闸门

露顶式弧形闸门常见规格尺寸及技术性能参数表

露顶式弧形闸门是指在闸门处于关闭状态的时候，闸门顶部露出水面的的弧形闸门，闸门顶部敞开，没有封闭结构，密封通常采用橡胶软止水，多用于过流量比较大的场景，比如水库、河道进水口等，用于控制水流、调节水位，防洪排涝等，其常见的配型启闭机有弧门卷扬启闭机、液压启闭机、摇摆式螺杆启闭机等，

一、露顶式弧形闸门结构工作原理

露顶式弧形闸门的工作原理是通过其弧形结构和支铰设计，使得闸门在启闭时能够绕水平轴旋转，利用水压力通过形心的特点，减少启闭所需的力量，并通过导引装置和止水装置确保闸门的密封性和稳定性。详细说明如下

1、露顶式弧形闸门结构组成：露顶式弧形闸门由弧形面板、梁格和支臂构成，门叶支承在支臂末端的铰轴上，可绕水平轴旋转而启闭。

2、启闭机制：弧形闸门的启闭是通过闸门绕固定支铰的水平轴转动来实现的。支铰的位置对启门力大小及闸门工作的可靠性影响较大。

3、水压力分布：由于铰轴中心一般布置在弧形面板的圆心处，故作用在面板上的全部水压力通过形心，启门时只需克服闸门自重以及止水和铰轴的摩阻力对轴心的阻力矩。

4、导引装置：为了确保转动的平稳性，门叶两侧设有导引装置，以防止漏水，门叶周边设有止水。

5、梁格布置：梁格构造布置有主横梁式和主纵梁式两种，前者较多地用于低水头、宽扁型孔口，后者较多地用于高水头、高窄型孔口。

6、支铰形式：支铰有圆柱铰、球铰、双圆柱铰和锥形铰等形式，其中圆柱铰构造比较简单，制造安装都较方便，使用普遍。

7、启闭力：与平面闸门相比，弧形闸门的启闭省力，运转可靠，泄流条件较好，这使弧门得到广泛应用。

二、露顶式弧形闸门优缺点分析

优点：

1. 启闭力小：由于水压力合力一般通过铰轴中心，所需启闭力较小。

2. 无门槽设计：不需要门槽，对高水头泄水孔口特别有利，闸墩厚度和启闭机台高度均较小。

3. 埋设件工程量少：与其它类型的闸门相比，埋设件工程量较少。

4. 水力学条件好：闸墩侧面无门槽干扰，水力条件较好，广泛用于水利水电和水运工程上。

5. 封闭大面积孔口：露顶式弧形闸门能封闭大面积孔口，所需要的闸墩高度和厚度较小。

6. 运转可靠：弧形闸门启闭省力，运转可靠。

缺点：

1. 空间位置要求大：门叶所占空间位置较大，需要较长的闸墩。

2. 检修维护不便：门叶不能移出孔口以外进行检修维护，不能在孔口间互换使用。

3. 受力复杂：水压力合力集中作用于支铰上，牛腿及其附近的墩体受力情况较复杂，须妥善处理。

4. 稳定性问题：曾有一些弧形闸门由于支臂刚度较小，运行中发生强烈振动，甚至丧失稳定而损坏，设计时须特别注意。

5. 侧推力影响：闸门承受的总水压力集中于支座处，支座处的侧推力有时会影响闸墩的侧向稳定性。

三、露顶式弧形闸门与潜孔式弧形闸门区别

1. 水位与门顶的关系：

露顶式弧形闸门（也称表孔弧形闸门）：水库水位不超过门顶。

潜孔式弧形闸门（也称深孔弧形闸门或高压弧门）：水库水位高于门顶。

2. 梁格布置：

露顶式弧形闸门：主横梁系多用于露顶式或宽高比较大的弧形闸门。

潜孔式弧形闸门：主纵梁系常用于高水头宽高比较小的潜孔式弧形闸门。

3. 支臂形式：

露顶式弧形闸门：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。

潜孔式弧形闸门：支臂受压后压缩变形较大，可能造成顶止水严重漏水，需要采取必要的措施。

4. 支铰位置：

露顶式弧形闸门：支铰座宜位于门高的（1/2～3/4）H附近。

潜孔式弧形闸门：支铰可布置在1.1H以上的位置。

5. 止水装置：

露顶式弧形闸门：止水装置一般使用一般橡皮。

潜孔式弧形闸门：由于承受更高的水压力，使用特制密封橡皮。

6. 启闭力和操作：

露顶式弧形闸门：启闭力小，起吊点的运动轨迹是弧线，多用两个吊点，启闭设备多采用一门一机的布置。

潜孔式弧形闸门：由于水压力较大，启闭力可能相对较大，具体启闭方式可能需要根据实际情况设计。

7. 结构特点：

露顶式弧形闸门：需要较长的闸墩。

潜孔式弧形闸门：闸室需要较大的空间，布置不紧凑。

四、露顶式弧形闸门安装要求

1、放线工作：包含放底槛，统一边线，放闸室轴线、放侧轨半径线，两侧需放置的条数不能低于3条，安放统一的高程线。

2、安装底槛及支绞梁：底槛与支铰梁在安装前要重新检查和清理，找出原制造时的中心线及轴线。用千斤顶及倒顺螺栓调整水平位置，用水准仪多点反复测量控制高程，达到规定标准后再进行二期混凝土的浇筑。

3、支铰梁吊装：先确定铰轴中心点，以便于拉线和调整同心度。两块铰轴中心找正板，将板分别固定于两侧墙上预留。

4、门槽埋件安装，主要控制点有：支铰中心在闸墩侧墙上的投影点、里程桩号、孔口中心、高程及各单件相对尺寸等。

5、底槛安装，主要控制点为：底槛中心线、高程、水平度及表面扭曲。弧形闸门的底槛安装方法与平面闸门相同，但还须检查底槛中心至支铰中心的半径R值。

6、侧轨安装：待土建底槛混凝土浇筑完毕后，检查各项尺寸的变化情况，主要检查底槛的不平度。然后对底槛重新分线，将测量放的控制点返到底槛上（孔口中心、底槛中心）。

7、门楣安装：门楣的安装一般应安排在门叶安装完成以后。但门楣应在门叶就位前进行就位。门楣就位前应对一期埋筋进行处理，将过长的钢筋割至合适的长度。

8、支铰座埋板及支铰的安装：弧形闸门支铰座是主要受力部件，它使闸门绕铰轴转动而启闭，它将支臂传来的全部水压力和一部分闸门白重传递给闸墩，因此在安装必须严格控制安装精度。

9、防腐处理：按照SL 105-95 水工金属结构防腐蚀规范进行防腐处理。

五、露顶式弧形闸门安装检测标准要求

1. 质量检查项目：

铰座：包括铰座轴孔倾斜度、两铰座轴线同轴度、铰座中心对孔口中心线的距离、铰座里程、铰座高程等。

焊缝对口错边：使用钢板尺或焊接检验规沿焊缝全长测量。

门体表面清除和凹坑焊补：检查全部表面，对局部凹坑进行焊补。

止水橡皮：检查止水橡皮实际压缩量和设计压缩量之差。

门体铰轴与支臂：包括铰轴中心至面板外缘曲率半径R、两侧曲率半径相对差、支臂中心线与铰链中心线吻合值、支臂中心至门叶中心的偏差等。

2. 焊缝焊接与表面防腐：

应符合SL 635—2012第四章的相关规定。

3. 试验及试运行：

应符合GB/T 14173的规定和设计文件的要求，并应做好记录备查。

4. 允许偏差值：

表中数值为允许偏差值，具体数值需参照相关标准和设计要求。

5. 防腐处理：

按照SL 105—2007《水工金属结构防腐蚀规范》进行防腐处理。

6. 安装测量：

需要进行测量控制的部件包括支承大梁（或锚栓架）、固定支铰、底坎、侧轨、门楣、启闭机机架等。

六、露顶式弧形闸门应用

1. 水库溢洪道：露顶式弧形闸门早期多用于水库溢洪道、船闸通航孔和水闸等露顶式泄水孔口上。

2. 船闸输水道：在水库底孔和船闸输水道等潜孔式泄水道上用得也很普遍。

3. 水利水电工程：弧形闸门泄流时水流比较符合自由出流的流态，闸墩侧面无门槽干扰，水力条件较好，广泛用于水利水电和水运工程上，多作为工作闸门。

4. 水闸：露顶式弧形闸门能封闭大面积孔口，所需要的闸墩高度和厚度较小。

5. 溢洪道控制性水工金属结构：露顶式弧形工作闸门作为表孔溢洪道的控制性水工金属结构，其正常运行关系到整个水利枢纽的安全。

6. 高水头泄洪隧洞：在高水头泄洪隧洞深孔中，弧门承受的总水压力已达87.35 MN。

7. 水电站枢纽工程：例如贵州乌江某水电站枢纽工程，坝身溢流表孔共7孔，每孔净宽15.00 m，中墩宽5.00 m，堰顶高程342.00 m，堰上设15 m×23 m的弧形工作闸门各一扇。