中小型平面钢闸门设计参数影响程度研究

李建成

（中工武大设计研究有限公司，武汉430000）

0 引言

钢闸门是由面板和位于其背部的梁系组成的挡水金属结构，在水利及交通运输行业有着广泛的用途。近些年来，在城市防洪排涝、农田灌溉方面，低水头中小型平面钢闸门的应用日益凸显。这类闸门结构简单，型式灵活多变，但相关标准规范未对其做出严格规定，设计人员在设计中秉持着“安全”角度，设计参数往往选择偏于保守，造成闸门厚重、启闭设备容量偏大，工程投资也相应增加。

关于钢闸门的研究有大量优秀成果。在闸门布置与结构优化方面，有关于闸门、启闭机系统布置与受水柱影响门体受力特性分析及结构优化的研究［1-3］；在闸门运行状态分析方面，有在闸门启闭、挡水过程中、在水流作用影响下“门-水”耦合系统振动模型试验及其特性研究［4-7］；在闸门部件设计方面，有止水橡皮泄露量预测、运动副摩擦材料性能研究及工字型主梁解析计算［8-10］。

论文将借助有限元分析方法，以中小型平面钢闸门为对象，从闸门整体机械性能和经济性能两个方面，对设计参数影响程度进行量化，并通过实例计算评价其重要程度，为门体结构设计及优化提供新的思路。

1 设计参数影响分析

钢闸门设计包括面板和梁系结构计算，其中面板计算模型为四边固定或铰接的区格，主梁、垂直次梁、边梁计算模型为两端固定或铰接的单跨或多跨梁，载荷根据实际情况进行等效分摊。

影响钢闸门机械性能的参数包括面板厚度、主梁高度、主梁布置、垂直次梁布置，各腹板、翼板、加强筋板的尺寸等等，除面板厚度、主梁高度、主梁布置外其他因素对闸门整体性能影响较小。……