鋼鐵復(fù)合閘門 平面鋼閘門及鑄鐵閘門的應(yīng)用比較

□陳方亮（徐州市水利建筑設(shè)計研究院）

□趙英杰（河北大禹水工機械有限公司）

□姜成啟 □耿 亮（徐州市水利建筑設(shè)計研究院）

1.概述

閘門作為一種重要金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備，在水工建筑物中具有舉足輕重的作用。過去的水利工程中，大中孔徑、高水頭建筑物多采用平面鋼閘門，中小孔徑、低水頭建筑物多采用鑄鐵閘門。鋼鐵復(fù)合閘門是近幾年剛興起的一種新型金屬結(jié)構(gòu)擋水設(shè)備。它的整體構(gòu)造介于鋼閘門和鑄鐵閘門之間，集中了兩種閘門的優(yōu)點，采用了鑄鐵閘門槽及鋼結(jié)構(gòu)面板構(gòu)造形式，在工程實踐中，取得了很好的效果。

2.應(yīng)用比較

2.1 性能比較

鋼鐵復(fù)合閘門延續(xù)了鑄鐵閘門采用剛性止水的特點，封水面采用H62黃銅、耐蝕鑄鐵或不銹鋼，經(jīng)過精加工與鑄鐵閘門槽軌道實現(xiàn)精密配合達到封水要求，這種封水形式密封性好。與傳統(tǒng)鋼閘門止水采用橡膠止水相比，橡膠止水易老化和磨損,如果啟閉操作不當(dāng),閘下經(jīng)過雜物或啟閉過程中閘后出現(xiàn)氣流驟變而使閘門劇烈振動和氣蝕等因素都會造成止水橡膠破損和脫落而失去止水作用，此時就需要對橡膠止水進行更換，由于鋼閘門的橡膠止水多數(shù)是通過螺栓固定的，如要更換就需要將固定螺栓卸下，更換過程非常繁瑣。而對鋼鐵復(fù)合閘門而言，其止水如長期運行出現(xiàn)磨損狀況，其密封面可通過調(diào)整鍥形壓塊以保證其繼續(xù)正常工作，省去了鋼閘門運行中經(jīng)常更換止水橡膠的煩惱。

2.2 強度比較

鋼鐵復(fù)合閘門門槽雖然采用的是鑄鐵材料，但門葉摒棄了傳統(tǒng)鑄鐵閘門采用的強度較低、韌性較差的灰鐵材料，而借鑒了鋼閘門門葉采用的強度較高、韌性較好的鋼材料的特點，主體門葉結(jié)構(gòu)采用Q235或者16Mn中板焊接，其結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。表1給出了Q235和HT200的材料容許應(yīng)力對比，從中可以看出鋼鐵復(fù)合閘門與鑄鐵閘門相比結(jié)構(gòu)強度和剛度更好，能夠更好的滿足水壓力較大的水工建筑物的需求。

表1 Q235鋼和HT200材料容許應(yīng)力對比表

圖1 鋼鐵復(fù)合閘門結(jié)構(gòu)形式圖

2.3 制造比較

鑄鐵閘門具有免維護、易安裝、止水效果穩(wěn)定可靠等特點，基于它的這些特點，一些中等孔口低水頭閘門設(shè)計為鑄鐵閘門的愈來愈多，中小孔口高水頭等不易檢修的閘門采用鑄鐵閘門的情況也呈大幅上升趨勢。孔口大、水頭高就要求鑄鐵閘門的結(jié)構(gòu)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范對強度及剛性要求，由此帶來了制造方面的困難，一是鑄造難度系數(shù)加大，二是內(nèi)在質(zhì)量保證較難，三是加工困難，結(jié)構(gòu)尺寸增大了，需配置大型加工專用設(shè)備。而如采用鋼鐵復(fù)合閘門，則保留了鑄鐵閘門的有益特點，同時由于閘門門葉采用了鋼結(jié)構(gòu)，在滿足強度及剛度的同時，減小了門葉結(jié)構(gòu)尺寸，不但強度及剛度有保證，加工也變得較容易。

2.4 安裝比較

傳統(tǒng)鋼閘門安裝較為復(fù)雜，首先需要檢查門槽導(dǎo)軌是否彎曲變形,并予以矯正，接著在預(yù)留門槽內(nèi)先設(shè)控制點和高程點,以便調(diào)整門槽位置，然后由下向上逐步校正預(yù)埋于門槽二期混凝土內(nèi)的螺栓。最后按底檻、主輪導(dǎo)軌、側(cè)輪導(dǎo)軌、頂水封座及側(cè)導(dǎo)軌順序進行安裝和調(diào)整。安裝調(diào)整程序繁瑣,要求精度高。

而鋼鐵復(fù)合閘門安裝較為簡單，延續(xù)了鑄鐵閘門的安裝形式，只需要在預(yù)留閘槽內(nèi)將閘框放正、調(diào)平、垂直對中固定后,支好模板即可澆筑。待混凝土終凝后將閘門放入閘框內(nèi),即完成安裝。

2.5 維護比較

鋼鐵復(fù)合閘門維護起來比鋼閘門簡便了很多。一是不需要經(jīng)常檢查水封是否嚴(yán)重磨損或老化失效及斷裂,并及時予以更換；二是由于其預(yù)埋部件為鑄鐵門框，不需要像鋼閘門一樣定期對閘門預(yù)埋固件進行防腐。僅需要在運行一段時間過后將閘門提出，對閘門進行定期防銹、防腐處理。

2.6 經(jīng)濟性比較

鋼鐵復(fù)合閘門價格介于鋼閘門和鑄鐵閘門之間。其門葉材料為鋼結(jié)構(gòu)，小型閘門比鑄鐵閘門價格略高，中型閘門比鑄鐵閘門價格，雙向止水工況時，經(jīng)濟性明顯好于鑄鐵閘門及平面鋼閘門。而采用的鑄鐵閘門門槽埋件的安裝方式，在閘門預(yù)埋件的造價上比平面鋼閘門節(jié)省了很多。

3.結(jié)論

鋼鐵復(fù)合閘門結(jié)合了鋼閘門和鑄鐵閘門的優(yōu)點，采用鑄鐵閘門門槽及安裝形式，結(jié)合Q235鋼作為門葉主材料，使得它不僅繼承了鑄鐵閘門止水效果較好、安裝簡單、運行維護方便的優(yōu)點，而且同時具備了鋼閘門結(jié)構(gòu)強度高的特點，能滿足高、低水頭中小孔徑建筑物金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備強度要求，尤其是雙向止水要求工況。其造價也較適中，經(jīng)濟性較好，對今后水利工程中閘門選型有一定的建設(shè)性參考作用。