CN100427685C - 双拱结构闸门 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水利工程中所用的闸门。目前的平面闸门用钢量大，较为笨重，实施成本高且受力不合理等缺点。本发明包括多榀鱼腹形双拱结构组件和面板，一榀鱼腹形双拱结构组件包括交叉设置的正拱和反拱。弦杆连接正拱的两端，正拱、反拱、弦杆通过与弦杆垂直的腹杆相连。相邻各榀鱼腹形双拱结构组件之间通过横向连接杆连接。各榀鱼腹形双拱结构组件的弦杆外直接焊接钢制挡水面板。本发明适合于正、反双向荷载作用，受力均匀，极大的提高了材料的利用效率，减少了用钢量，显著的降低了闸门的造价，且流体性能较好，动力特性很有优势，外形美观。
Description
技术领域
本发明涉及一种水利工程中所用的闸门，特别是一种双向受力双拱桁架结构的平面闸门，适用于内外都有荷载的大型闸门结构。
背景技术
目前水利工程中所用的闸门主要分为平面闸门和弧形闸门，本发明涉及的是平面闸门。平面闸门是一块平板形式的门叶插在门槽内而起堵水作用，门叶的形式可以是板形和壳形等，它通过启闭机垂直上下启闭或在门叶的底部或顶部安装行走滚轮，沿轨道横向移动。平面闸门具体的结构形式是这样的，它的面板被梁格系统分成了许多单元的矩形板，由面板承受全部水压力，然后压力传给了面板背后的梁格系统，梁格系统再将水压力传给了支承边柱，最后再由支承边柱传给±建结构。当闸门的跨度较大时，有时将横梁和竖向联结系用简单桁架代替。但目前的这种平面闸门在跨度较大时都存在用钢量大，较为笨重，实施成本高且受力不合理等缺点。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种用钢量省，受力合理，适合于双向受荷的鱼腹形双拱结构平面闸门。
本发明包括多榀鱼腹形双拱结构组件和面板，一榀鱼腹形双拱结构组件包括交叉设置的正拱和反拱，双拱交叉闭合部分为梭形，交叉开放部分为鱼尾形。弦杆连接正拱的两端，正拱、反拱、弦杆通过与弦杆垂直的腹杆相连。所述的腹杆至少在双拱的端部、相交处和中部设置。相邻各榀鱼腹形双拱结构组件之间通过横向连接杆连接，横向连接杆设置在拱和腹杆相交的节点附近，它包括横杆和交叉杆件。各榀鱼腹形双拱结构组件的弦杆外直接焊接钢制挡水面板。
正拱和反拱可以根据内外荷载大小分别设计矢高及线性，横向连接杆连接拱之间对应节点的为横杆，非对应节点之间的连接杆为斜杆。
鱼腹形双拱结构平面闸门是从鱼体构造中得到灵感，利用仿生学原理而设计的。我们观察鱼的外形，可以发现鱼外表轮廓为头尾两边小，中间大的梭形，这种梭形可以解构为两个对称相交的拱，在梭形躯体里包含着坚固的鱼骨，鱼骨为一根根横刺，其排列形状随着鱼的外表变化也为流线梭形。鱼体的构造是在千百的自然进化过程中，自然选择的结果，它的构造有其合理之处。在本发明的闸门结构中，用正、反两个拱对称相交模拟鱼体的流线梭形，这种鱼体轮廓的双拱构造有两点优势：
1、在承受内、外双向均布水压力时充分利用了拱结构受力的优势，保证了结构各个部分在水压作用下受力较为均匀。
2、梭形的外轮廓，对于鱼体来说在游动时可以减少水流阻力，有较好的流体力学性能，同样这种体形用在闸门中可以减少水流动对闸门的激振，使闸门的动力性能得到很好的改善。
本发明中利用腹杆模拟了鱼骨的形式，这些腹杆的作用和鱼骨相同，他们支撑起了双拱，在两拱之间传力，使双拱构成了一个良好的受力结构组件。在双拱结构组件中，一般正拱承受主要荷载，所以在设计时正拱一般是贯通的，且管径可以大一些，而反拱是部分贯通的，在正、反拱的相交之处，反拱断开，通过一定的方式连接在正拱上。此外还有闸门的钢制面板焊接在弦杆上，就构成了鱼腹形双拱结构闸门。弦杆用矩形管或方管，其余杆件可以用圆管。面板与弦杆直接焊接，由面板直接承受水压力，然后压力传给鱼腹形双拱结构组件，鱼腹形双拱结构组件是自平衡受力体系，较好的承受荷载作用，多榀鱼腹形双拱结构组件通过横向连接杆组合在一起就构成了鱼腹形双拱结构闸门。本发明利用了防生学原理，用鱼腹形双拱结构组件模拟了鱼体的轮廓及骨架设计了鱼腹形双拱结构闸门，这种闸门适合于正、反双向荷载作用，受力均匀，极大的提高了材料的利用效率，减少了用钢量，显著的降低了闸门的造价，且流体性能较好，动力特性很有优势，外形美观。
附图说明
1、图1为本发明中鱼腹形双拱结构组件结构示意图；
2、图2为本发明闸门的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，双拱结构闸门的一榀鱼腹形双拱结构组件包括交叉设置的正拱1和反拱2，双拱交叉闭合部分为梭形，交叉开放部分为鱼尾形。正拱1的两端通过弦杆3连接。正拱1、反拱2、弦杆3通过与弦杆3垂直的腹杆4相连。所述的腹杆至少在双拱的端部、相交处和中部设置。
如图2所示，相邻各榀鱼腹形双拱结构组件之间通过横向连接杆5连接，横向连接杆设置在拱和腹杆相交的节点附近，包括连接对应节点的横杆和连接非对应节点的斜杆。各榀鱼腹形双拱结构组件的弦杆外直接焊接钢制挡水面板6。
Claims (2)
1、双拱结构闸门，其特征在于包括多榀鱼腹形双拱结构组件和面板，一榀鱼腹形双拱结构组件包括交叉设置的正拱和反拱，双拱交叉闭合部分为梭形，交叉开放部分为鱼尾形；弦杆连接正拱的两端，正拱、反拱、弦杆通过与弦杆垂直的腹杆相连，所述的腹杆至少在双拱的端部、相交处和中部设置；相邻各榀鱼腹形双拱结构组件之间通过横向连接杆连接，横向连接杆设置在拱和腹杆相交的节点附近，各榀鱼腹形双拱结构组件的弦杆外直接焊接钢制挡水面板。
2、如权利要求1所述的双拱结构闸门，其特征在于所述的横向连接杆连接包括连接对应节点的横杆和连接非对应节点的斜杆。
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