沿海地区船闸枢纽三角闸门的设计心得

2014-05-29朱义宏钱俊峰施冬梅

治淮 2014年6期

朱义宏钱俊峰施冬梅

随着沿海大开发的持续推进，船闸枢纽成为促进地区海洋经济发展的重要基础设施。沿海地区船闸通常需承担防洪挡潮任务，台风盛行期间，为满足外海渔船尽快进港避风要求，更需饱和运行，通航高峰非常集中。三角闸门作为船闸枢纽防洪挡潮和通航运行的重要设施，对于工程的安全运行起着关键性的作用。相比较于内河船闸，沿海地区船闸三角闸门具有防洪挡潮任务重、运行可靠性要求高、工作环境恶劣等特点，尤需精心设计。

一、总体布置方面

三角闸门的平面布置需综合考虑闸首口门有效宽度、检修要求、过流条件、通航安全等因素确定。闸门面板宜朝向引航道方向布置。闸门全开时，闸门及其附属设备必须全部位于门库内，根据《船闸闸阀门设计规范》（JTJ308-2003），闸门外边缘与闸首边墙间距离应大于0.1m。

三角闸门挡水面板远离旋转轴线，较重的面板容易造成门头下垂。因此，在可能的前提下，闸门宜优先按允许越浪布置，降低门顶高程，以减少结构重量，改善门头下垂现象。

图1 某船闸闸门总体布置图（单位：高程m，其他mm）

图2 闸门偏置浮箱示意图

图3 闸门锁定器结构示意图

闸门布置还需合理确定推拉杆高程。为防止启闭机浸水，保证工程安全可靠运行，启闭机推拉杆宜高于下游最高通航水位。

二、结构设计方面

三角闸门具有较强的空间特性，受力较为复杂，设计时应根据计算和实践经验合理确定构件尺寸。

闸门面板梁系宜按等荷载原则设计，通过计算合理确定主、次梁截面和布置间距。根据《船闸闸阀门设计规范》（JTJ308-2003），面板厚度应在计算基础上另加2mm腐蚀裕度。

闸门顶、中、底、斜、承重刚架和空间联系刚架杆件宜选用无缝钢管，空间节点宜选用空心球节点，具有强度大、阻力小、可增加浮力、结构美观等优点。端柱应具有较大的刚度，并满足轴枢布置要求，一般采用组合“工”字梁结构。

为防止船舶直接碰撞闸门，闸门靠航道一侧应设置防撞设施。防撞设施的底部防护范围应低于船舶的干舷位置。

闸门的羊角宜对称布置。对于一般船闸，闸门边羊角长度应大于中羊角，可以减少闸门启门力。对于沿海地区船闸，根据观察，台风期间，受风浪作用，闸门关闭后会小幅往复转动（即“漂移”现象），可能引起液压机短暂过载。经分析认为，对沿海地区船闸，闸门的边羊角可与中羊角基本等长，这样布置可增加中缝止水支承条间的摩擦力，加强两扇闸门的关联，有助于减少闸门的漂移现象。

三角闸门通常在最低通航水位以下的水平刚架间设置浮箱，以增加浮力，减少门头下垂。为了改善设置防撞设施带来的闸门受扭现象，宜设置非对称布置的偏置浮箱。

三、耐久性设计方面

沿海船闸工作环境比较恶劣，故应重视闸门的耐久性设计。门体材料宜优先选择船用钢材，并充分考虑防腐措施。闸门顶、底枢轴套、底枢蘑菇头衬套均属易磨损运转件，更换较困难，建议采用强度高、摩阻低、耐腐蚀、抗磨性能好的工程塑料合金材料。

四、安全设计方面

沿海船闸常遭受风暴潮的侵袭，闸门易产生漂移现象，对工程安全不利。可在闸门上设锁定器，供恶劣工况时船闸停航、闸门关闭挡潮时临时锁定闸门，限制门体在一定范围内活动、减少闸门漂移，取得良好效果。锁定器分别在闸墙和闸门上设锁定架，通过销轴插、拔实现闸门锁定、解脱。销轴直径不宜过大，可采用尼龙材料，具有一定的强度和韧性。锁定器销轴采用液压机驱动，其运行控制纳入船闸自动化系统，操作方便、效果可靠。