水利工程中鋼閘門啟閉力計算中常見誤區

郝雷

摘要：水工啟閉力的計算及吊耳部位的應力計算在啟閉機選型及閘門吊耳選擇中至關重要，直接影響到啟閉機選型，啟閉機房的設計及鋼閘門選型等，應該引起工程人員的足夠重視，本文對啟閉機、鋼閘門的設計做了介紹。希望通過本文的分析，能夠為工程設計人員提供一些借鑒和參考。

關鍵詞：啟閉力;啟閉機

1.基本情況

某工程沖砂閘設計為3孔潛孔式，孔口尺寸寬×高=3.5m×4.0m，中墩厚度1.5m，邊墩厚度2.0m，閘室尺寸為長×寬=18m×20m，厚度2m，閘墩高度11.3m，底板高程為17.5m，最不利工況為上游水位25.7m，下游無水。閘墩頂設置排架結構，排架上層為啟閉機梁及啟閉機房。根據孔口尺寸及結構布置形式，設計閘門為平面鋼閘門，重量為6.1t，行走支承方式為滾輪。

2.啟閉力計算

根據《水利水電工程鋼閘門設計規范》（DL/T5039-95）第8.1條啟閉力計算公式進行計算。

已知：閘門底高程17.50m，水位為25.7m，水頭Hs=8.2m，水封寬度Bzs=3.58m，閘門高度h=4.1225m，滾輪半徑R=175mm，滾輪軸半徑r=40mm，滑動摩擦系數f1=0.12—0.25（鋼對青銅），滑動摩擦系數f3=0.2—0.5（橡皮對不銹鋼），滾動摩擦力臂f=1mm（見規范附錄M），P45型止水受壓寬度取0.045m，閘門底緣止水至主梁下翼緣的距離D2=0.264m，下吸強度取20KN/㎡，考慮到工作閘門長期關閉時，斯倫河泥沙含量較大，本次還需考慮泥沙對啟閉力的影響，考慮2m高的泥沙壓力，螺桿重量（螺桿直徑為140mm，長度為18m）：

以上公式為規范推薦計算啟閉力的公式，在使用過程中有兩個誤區應該引起工程人員重視。

誤區一：需要區分開TZD計算中公式的選擇，有滑動支承、滾動支承，滾動支承中軸承為滑動軸承還是滾動軸承，一般設計人員認為若選用了滾輪就為滾動軸承的滾輪摩阻力計算，其實不然，滾動支承下滾輪的軸承形式決定了公式的選擇，一般中小型閘門采用的滾輪均為滑動軸承，而非滾動軸承，若選擇不正確，就會將啟門力算小。

誤區二：就是在計算作用在止水上的壓力PZS時，有一部分人員計算時，采用止水處的水壓力乘以止水面積進行計算，未計入橡皮預壓縮引起的摩阻力，計算結果就會將啟門力算小。

將已知數據代入，正確的計算閉門力為80KN，啟門力為405KN;

若將滑動軸承的摩阻力誤算為滾動軸承的摩阻力，計算得閉門力為計算閉門力為21KN，啟門力為346KN;

若未計入止水橡皮預壓縮引起的摩阻力，計算得閉門力為計算閉門力為40KN，啟門力為365KN;

若同時陷入兩個誤區，則計算得閉門力為計算閉門力為-20KN，啟門力為306KN;啟門力計算與實際計算結果相差99KN，相差25%左右，若在啟閉機選型時，安全富裕度不是很大，很可能在工程實際運行中閘門不能被啟閉機抬起，造成工程事故。

3.結語：

水閘設計及各類泄水建筑物金屬結構中，經常會用到閘門及啟閉機，雖然閘門及啟閉機的金屬結構及設備費在工程投資中一般占的比例不大，但是卻是非常重要的部分，很多電站、各類取水口以及泄水建筑物事故中，造成直接及間接損失較大的事故，很大部分都是金屬結構及機電設備出現問題，如啟閉機不能將閘門提起，相比土建缺陷處理起來，金結及設備的難度比較大，而且成本較高，故合理的啟閉機選型，對后期運行維修等方面有很大的影響。本文對于啟閉機設備的討論對工程設計人員可以起到一定的參考及借鑒作用。

參考文獻

[1]《水利水電工程鋼閘門設計規范》DL/T 5039-95

[2]《水工設計手冊第7卷》（第2版 中國水利水電出版社）

漢中市水利水電建筑勘測設計院 陜西 漢中 723000