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赣州水利水电勘测设计研究院 江西赣州 341000
摘要：本文收集相关资料综合阐述平面钢闸门设计需要注意的要点、制造焊缝问题和存在破坏型式，为从事平面钢闸门的设计、制造和运行提供一定的参考意义。
关键词：闸门；设计；制造；破坏
1.综述
在水利水电工程中，平面钢闸门是采用最广泛的闸门型式之一。它具有结构简单、维修方便等优点，广泛应用于水利枢纽中泄洪系统、引水系统、灌溉系统、发电系统等；但也存在启闭力大、局部开启条件差等缺点，在高水头水电站及大型水利水电建设中，平面钢闸门的应用受到一定的限制。平面钢闸门作为一种广泛采用的闸门型式，故需要对其的设计要点、制造注意问题和存在破坏型式的了解是必要的。现针对以上三个方面分别进行阐述如下。
2 平面钢闸门设计
2.1 门体设计
平面闸门是一个承受弯曲作用的板梁组合结构。水利水电规范采用平面体系方法进行结构简化计算。具体计算过程如下：首先計算最大水压力荷载，再将荷载的传递顺序依次为面板、次梁、主梁、边柱和支承构件，最后按照结构力学的计算一系列简化计算图形，例如四周不同边界条件的弹性薄板、多跨均布荷载连续次梁、简支均布荷载主梁、集中荷载的边柱等，根据各个构件所分配的荷载来选择构件的截面尺寸和相关参数，验证其刚度、强度及稳定性是否满足规范要求。平面钢闸门按平面体系计算见图和方法都已非常成熟，而且规范有明确规定。
对高水头、大跨径或复杂的平面钢闸门结构采用平面体系计算存在较大的计算误差，其原因为：平面体系设计方法按照实际可能产生最不利荷载，对各个构件进行强度、刚度及稳定性计算，而忽略闸门在实际工作中是一个完整的空间结构体系的，作用荷载将由全部构件共同分担。根据《水利水电工程钢闸门设计规范 SDJ13-78》的修订说明，平面钢闸门采用空间体系的计算结果与平面体系的计算结果相差10%～15%左右。
平面钢闸门设计时除考虑正常水压力荷载以外，还需考虑可能发生的地震荷载、冰荷载、漂浮物撞击等荷载。闸门应取最不利运行工况下的荷载进行设计并留有一定的安全度。
2.2支承设计
平面钢闸门常见的支承型式有滑动和滚动。其中采用滑动钢闸门一般运用在水头低的工作闸门或者检修闸门，而采用滚动闸门应用在水头较高的工作闸门。
滑动闸门最常见的滑块有压合胶木滑块，但其机械性能不稳定，运行时间长会出现老化现象，使其摩擦系数增大，增加闸门的启闭力。现主要采用润滑钢基铜基复合板，由于存在润滑作用，摩擦系数小，降低闸门的启闭力。
滚动闸门的滚轮有单曲率定轮和双曲率定轮。单曲率定轮的接触形式为线接触，接触应力较低，而双曲率定轮的接触形式为点接触，接触应力较高，对定轮的机械性能要求高。
3平面钢闸门制造
平面钢闸门是由钢板组成基本构件，如面板、次梁、主梁等，再组装配成闸门。其中，平面钢闸门的连接方式有焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接。
焊接是平面钢闸门最主要的连接方式。它具有加工简单，一定条件下可实现自动化操作，提高生产效率。铆钉连接工艺复杂，既费钢又费时，很少采用。螺栓连接分为普通螺栓和高强度螺栓，目前应用在部分闸门部分零件的连接上。
焊接作为最主要的连接方式，焊缝若存在缺陷，对闸门存在安全隐患，因为焊缝是闸门结构整体特性的根本保证。焊缝缺陷为外部缺陷和内部缺陷。外部缺陷主要指焊缝尺寸不符合要求、焊穿、咬边、表面气孔、表面裂纹等，而内部缺陷是无法用肉眼观测需通过无损探伤的方法采用发现，其缺陷类型有内部气孔、内部裂纹、夹渣、未焊透等。在平面钢闸门设计时，需计算焊缝尺寸，不能随意估计。
4 平面钢闸门破坏
平面钢闸门作为最广泛的闸门型式之一，在水利枢纽中，其应用量很大。现根据相关资料收集，综述平面钢闸门的应用情况和存在破坏型式。大体上存在以下三个方面的破坏型式：（1）闸门无法正常开启；（2）闸门腐蚀严重，闸门无法正常使用；（3）闸门振动破坏。
引起平面钢闸门无法正常开启的原因有多种，例如闸门运行多年，滑动闸门的滑块磨损或者滚动闸门的滚动支承锈死，从而使支承摩擦系数增大，增加闸门启闭力。再如常规平面钢闸门止水是将止水橡胶预留一定压缩量，这样在启闭过程中，会出现止水橡胶磨损和老化，使止水摩擦阻力增大，增加闸门启闭力。
引起平面钢闸门腐蚀严重无法正常使用的主要原因为闸门的防腐在运行多年后，因水流和大气侵蚀，闸门还是会受到腐蚀，根据《水利水电工程金属结构报废标准》，当构件蚀余厚度小于6mm，必须更换；主要构件发生锈损，应进行轻度、刚度复核计算，不满足要求，必须更换；当需要更换构件达到30%以上，闸门应报废。
引起平面钢闸门振动的原因有多种，例如闸门刚度过小，闸门小开度开启运行。平面钢闸门的振动可能会造成闸门主要受力构件的断裂或者焊缝撕裂，使得闸门无法正常使用。所以在保证闸门应有充足的刚度条件下，闸门的运行条件避免小开度运行。
5小结
通过平面钢闸门在设计、制造和破坏三方面的综述，发现平面钢闸门运行出现的问题，是设计需注意问题，随着问题的原因深入分析，会使得平面钢闸门设计会越来越合理。
摘要：本文收集相关资料综合阐述平面钢闸门设计需要注意的要点、制造焊缝问题和存在破坏型式，为从事平面钢闸门的设计、制造和运行提供一定的参考意义。
关键词：闸门；设计；制造；破坏
1.综述
在水利水电工程中，平面钢闸门是采用最广泛的闸门型式之一。它具有结构简单、维修方便等优点，广泛应用于水利枢纽中泄洪系统、引水系统、灌溉系统、发电系统等；但也存在启闭力大、局部开启条件差等缺点，在高水头水电站及大型水利水电建设中，平面钢闸门的应用受到一定的限制。平面钢闸门作为一种广泛采用的闸门型式，故需要对其的设计要点、制造注意问题和存在破坏型式的了解是必要的。现针对以上三个方面分别进行阐述如下。
2 平面钢闸门设计
2.1 门体设计
平面闸门是一个承受弯曲作用的板梁组合结构。水利水电规范采用平面体系方法进行结构简化计算。具体计算过程如下：首先計算最大水压力荷载，再将荷载的传递顺序依次为面板、次梁、主梁、边柱和支承构件，最后按照结构力学的计算一系列简化计算图形，例如四周不同边界条件的弹性薄板、多跨均布荷载连续次梁、简支均布荷载主梁、集中荷载的边柱等，根据各个构件所分配的荷载来选择构件的截面尺寸和相关参数，验证其刚度、强度及稳定性是否满足规范要求。平面钢闸门按平面体系计算见图和方法都已非常成熟，而且规范有明确规定。
对高水头、大跨径或复杂的平面钢闸门结构采用平面体系计算存在较大的计算误差，其原因为：平面体系设计方法按照实际可能产生最不利荷载，对各个构件进行强度、刚度及稳定性计算，而忽略闸门在实际工作中是一个完整的空间结构体系的，作用荷载将由全部构件共同分担。根据《水利水电工程钢闸门设计规范 SDJ13-78》的修订说明，平面钢闸门采用空间体系的计算结果与平面体系的计算结果相差10%～15%左右。
平面钢闸门设计时除考虑正常水压力荷载以外，还需考虑可能发生的地震荷载、冰荷载、漂浮物撞击等荷载。闸门应取最不利运行工况下的荷载进行设计并留有一定的安全度。
2.2支承设计
平面钢闸门常见的支承型式有滑动和滚动。其中采用滑动钢闸门一般运用在水头低的工作闸门或者检修闸门，而采用滚动闸门应用在水头较高的工作闸门。
滑动闸门最常见的滑块有压合胶木滑块，但其机械性能不稳定，运行时间长会出现老化现象，使其摩擦系数增大，增加闸门的启闭力。现主要采用润滑钢基铜基复合板，由于存在润滑作用，摩擦系数小，降低闸门的启闭力。
滚动闸门的滚轮有单曲率定轮和双曲率定轮。单曲率定轮的接触形式为线接触，接触应力较低，而双曲率定轮的接触形式为点接触，接触应力较高，对定轮的机械性能要求高。
3平面钢闸门制造
平面钢闸门是由钢板组成基本构件，如面板、次梁、主梁等，再组装配成闸门。其中，平面钢闸门的连接方式有焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接。
焊接是平面钢闸门最主要的连接方式。它具有加工简单，一定条件下可实现自动化操作，提高生产效率。铆钉连接工艺复杂，既费钢又费时，很少采用。螺栓连接分为普通螺栓和高强度螺栓，目前应用在部分闸门部分零件的连接上。
焊接作为最主要的连接方式，焊缝若存在缺陷，对闸门存在安全隐患，因为焊缝是闸门结构整体特性的根本保证。焊缝缺陷为外部缺陷和内部缺陷。外部缺陷主要指焊缝尺寸不符合要求、焊穿、咬边、表面气孔、表面裂纹等，而内部缺陷是无法用肉眼观测需通过无损探伤的方法采用发现，其缺陷类型有内部气孔、内部裂纹、夹渣、未焊透等。在平面钢闸门设计时，需计算焊缝尺寸，不能随意估计。
4 平面钢闸门破坏
平面钢闸门作为最广泛的闸门型式之一，在水利枢纽中，其应用量很大。现根据相关资料收集，综述平面钢闸门的应用情况和存在破坏型式。大体上存在以下三个方面的破坏型式：（1）闸门无法正常开启；（2）闸门腐蚀严重，闸门无法正常使用；（3）闸门振动破坏。
引起平面钢闸门无法正常开启的原因有多种，例如闸门运行多年，滑动闸门的滑块磨损或者滚动闸门的滚动支承锈死，从而使支承摩擦系数增大，增加闸门启闭力。再如常规平面钢闸门止水是将止水橡胶预留一定压缩量，这样在启闭过程中，会出现止水橡胶磨损和老化，使止水摩擦阻力增大，增加闸门启闭力。
引起平面钢闸门腐蚀严重无法正常使用的主要原因为闸门的防腐在运行多年后，因水流和大气侵蚀，闸门还是会受到腐蚀，根据《水利水电工程金属结构报废标准》，当构件蚀余厚度小于6mm，必须更换；主要构件发生锈损，应进行轻度、刚度复核计算，不满足要求，必须更换；当需要更换构件达到30%以上，闸门应报废。
引起平面钢闸门振动的原因有多种，例如闸门刚度过小，闸门小开度开启运行。平面钢闸门的振动可能会造成闸门主要受力构件的断裂或者焊缝撕裂，使得闸门无法正常使用。所以在保证闸门应有充足的刚度条件下，闸门的运行条件避免小开度运行。
5小结
通过平面钢闸门在设计、制造和破坏三方面的综述，发现平面钢闸门运行出现的问题，是设计需注意问题，随着问题的原因深入分析，会使得平面钢闸门设计会越来越合理。