CN114575311A - 一种新型浮箱式平开门挡潮闸 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种新型浮箱式平开门挡潮闸，包括闸门门体、左、右闸墩以及闸底槛，在所述闸底槛的顶面上设置有靠门墩，所述靠门墩的挡闸侧面位于所述左、右闸墩的迎水侧面沿水流方向的反方向的前侧，当所述闸门门体旋转至河道挡潮位置时，所述闸门门体的左、右端侧面贴靠在所述左、右闸墩的迎水侧面上，再通过注排水系统向所述闸门门体内进行注水，使得所述闸门门体缓慢沉放至所述闸底槛上，在沉放过程中，通过使得所述闸门门体沿水流方向的反方向移动，使得所述闸门门体远离所述左、右闸墩并抵靠在所述靠门墩上。本发明的挡潮闸不再受跨度限制，可实现超大跨度挡水。
Description
技术领域
本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种新型浮箱式平开门挡潮闸。
背景技术
挡潮闸是建于滨海地段或河口附近，用来挡潮、蓄淡、泄洪、排涝的水闸。涨潮时关闭闸门，防止潮水倒灌进入河道，拦蓄内河淡水，满足引水、航运等需要。退潮时，潮水位低于河水位，开启闸门，可以泄洪、排涝、冲淤。我国作为临海国家，有大量的入海河流，且河流两岸基本上为重要的城市，区域地势低洼。随着全球海平面持续上升，地面沉降不断加剧，风暴潮入侵严重影响着河道周边区域人民的生命财产安全，因此迫切需要在入海河口处修建挡潮闸。
浮箱式平开门挡潮闸是一种围绕河道一侧的竖轴旋转的平板沉箱结构，具有巧妙利用浮力、工程占地小等优点。闸门借助于浮力作用旋转至河道关闭位置，再通过注水系统向闸门门体内充水，使其下沉至闸底槛上，实现水道封闭。常规的浮箱式平开门挡潮闸在挡潮时闸门门体10两端搁置在两岸的闸墩20a、20b上，水头差产生的水平推力类似均布荷载，通过闸门门体10传递至两岸的闸墩20a、20b上，水平推力主要由两岸的闸墩20a、20b承受，如图1所示。
常规的浮箱式平开门挡潮闸的闸门门体在挡潮时受到闸内侧水头差产生的均布荷载，受力模式为简支梁，由于简支梁跨中弯矩是跨度的二次方，跨中挠度是跨度的四次方。随着闸门门体的跨度增加，其跨中弯矩及挠度将大幅增加，所以该受力模式限制了浮箱式平开门挡潮闸的应用跨度，目前该类闸型的常用跨度在50m～70m之间。
修建挡潮闸的河道通常有航运需求，为了降低修建挡潮闸对通航的影响，大型挡潮闸动辄需要单孔净跨200m以上，此时常规的浮箱式平开门挡潮闸的受力模式不再适用。
为此，本申请人经过有益的探索和研究，找到了解决上述问题的方法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：针对现有技术的不足而提供一种大跨度受力条件好、便于闸门门体精确定位、可辅助闸门门体沉放至闸底槛上的新型浮箱式平开门挡潮闸。
本发明所要解决的技术问题可以采用如下技术方案来实现：
一种新型浮箱式平开门挡潮闸，包括：
闸门门体，所述闸门门体采用浮箱式结构且其内部设置有注排水系统，所述闸门门体可围绕河道一侧的竖轴旋转至河道挡潮位置；设置在河道左、右侧岸边处的左、右闸墩；以及设置在河道河床上且位于所述左、右闸墩之间的闸底槛；其特征在于，在所述闸底槛的顶面上设置有靠门墩，所述靠门墩的挡闸侧面位于所述左、右闸墩的迎水侧面沿水流方向的反方向的前侧，当所述闸门门体旋转至河道挡潮位置时，所述闸门门体的左、右端侧面贴靠在所述左、右闸墩的迎水侧面上，再通过注排水系统向所述闸门门体内进行注水，使得所述闸门门体缓慢沉放至所述闸底槛上，在沉放过程中，通过使得所述闸门门体沿水流方向的反方向移动，使得所述闸门门体远离所述左、右闸墩并抵靠在所述靠门墩上。
在本发明的一个优选实施例中，在所述左、右闸墩的内侧底角处形成有左、右楔形导向面，在所述靠门墩的挡闸侧面形成为楔形挡闸侧面，所述左、右楔形导向面的坡脚线与所述楔形挡闸侧面的坡顶线位于同一竖直平面内；所述闸门门体与所述左、右闸墩贴合的闸门底角部分为直角，所述闸门门体与所述闸底槛贴合的底角部分为与所述楔形挡闸侧面相互配合的楔形面。
在本发明的一个优选实施例中，所述左、右闸墩采用空箱钢筋混凝土结构，其下方设置有桩基础。
在本发明的一个优选实施例中，所述闸底槛采用空箱钢筋混凝土结构，其下方设置有桩基础。
由于采用了如上技术方案，本发明的有益效果在于：本发明在沉放过程中通过使得所述闸门门体沿水流方向的反方向移动，使得闸门门体远离左、右闸墩并抵靠在靠门墩上，实现门体结构受力模式的转换，即其受力模式由简支梁结构模式转换为重力式闸坝模式，挡潮时水头差产生的水平推力不再由左、右闸墩承担，而是分担至闸底槛上，由闸门门体自重产生的摩阻力以及闸底槛上的靠门墩共同承担，因此挡潮闸不再受跨度限制，可实现超大跨度挡水。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是常规的浮箱式平开门挡潮闸的结构示意图。
图2是本发明的左、右闸墩与闸底槛的结构示意图。
图3是本发明的左、右闸墩与闸底槛的平面示意图。
图4是本发明的左、右闸墩的断面示意图。
图5是本发明的闸底槛的断面示意图。
图6是本发明的闸门门体的三维结构示意图。
图7是本发明的闸门门体与左、右闸墩在闸门门体旋转至河道挡潮位置时的配合示意图。
图8是本发明的闸门门体与闸底槛在闸门门体旋转至河道挡潮位置时的配合示意图。
图9是本发明的闸门门体与左、右闸墩处于闸门门体下沉状态1时的配合示意图。
图10是本发明的闸门门体与闸底槛处于闸门门体下沉状态1时的配合示意图。
图11是本发明的闸门门体与左、右闸墩处于闸门门体下沉状态2时的配合示意图。
图12是本发明的闸门门体与闸底槛处于闸门门体下沉状态2时的配合示意图。
图13是本发明的闸门门体与左、右闸墩处于闸门门体完全落下时的配合示意图。
图14是本发明的闸门门体与闸底槛处于闸门门体完全落下时的配合示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图2至图6，图中给出的是一种新型浮箱式平开门挡潮闸，包括闸门门体100、左、右闸墩200a、200b以及闸底槛300。
闸门门体100采用浮箱式结构，具体为箱型焊接结构，且其内部设置有注排水系统，闸门门体100的断面结构型式可根据设计需要而定。闸门门体100可围绕河道一侧的竖轴旋转至河道挡潮位置。
左、右闸墩200a、200b设置在河道左、右侧岸边处。左、右闸墩200a、200b采用空箱钢筋混凝土结构，其下方设置有桩基础，提高结构稳定性。
闸底槛300设置在河道河床上且位于左、右闸墩200a、200b之间。闸底槛300采用空箱钢筋混凝土结构，其下方设置有桩基础，提高结构稳定性。闸底槛300的顶面上设置有靠门墩310，靠门墩310呈凸起条状结构，其沿闸底槛300的长度方向延伸，其左、右端分别抵靠在左、右闸墩200a、200b的侧面上，靠门墩310的挡闸侧面位于左、右闸墩200a、200b的迎水侧面沿水流方向的反方向的前侧。
当闸门门体100旋转至河道挡潮位置时，闸门门体100的左、右端侧面贴靠在左、右闸墩200a、200b的迎水侧面上，再通过注排水系统向闸门门体100内进行注水，使得闸门门体100缓慢沉放至所述闸底槛上，在沉放过程中，通过使得闸门门体100沿水流方向的反方向移动，使得闸门门体100远离左、右闸墩200a、200b并抵靠在靠门墩310上，挡潮时水头差产生的水平推力不再由左、右闸墩200a、200b承担，而是分担至闸底槛300上，由闸门门体100自重产生的摩阻力以及闸底槛300上的靠门墩310共同承担，因此挡潮闸不再受跨度限制，可实现超大跨度挡水。
更为具体地，为了实现闸门门体100的受力模式的转换，在左、右闸墩200a、200b的内侧底角处形成有左、右楔形导向面210a、210b，在靠门墩310的挡闸侧面形成为楔形挡闸侧面311，左、右楔形导向面210a、210b的坡脚线211a、211b与楔形挡闸侧面311的坡顶线311a位于同一竖直平面内；闸门门体100与左、右闸墩200a、200b贴合的闸门底角部分为直角110a、110b，闸门门体100与闸底槛300贴合的底角部分为与楔形挡闸侧面311相互配合的楔形面120，楔形面120与楔形挡闸侧面311的坡度一致，高度及宽度也一致，当闸门门体100完全落到闸底槛300上时，两者能完全契合。
闸门门体100平时停靠在门库中，当需要挡潮时闸门门体100漂浮于水面上，围绕河道一侧的竖轴旋转至河道挡潮位置，此时闸门门体100的两端与左、右闸墩200a、200b紧贴，通过在闸门门体100内部注水，使得闸门门体100缓慢下沉至闸底槛300，实现水道封闭。由于注水下沉过程需要一定时间，此时闸门门体100横置于河道中央挡水，随着闸外侧的潮水上涨，闸外侧水位将高于闸内侧，此时在水头差的作用下，闸门门体100的受力模式为简支梁结构模式，水头差产生的水平推力类似均布荷载，通过闸门门体100传递至左、右闸墩200a、200b，水平推力主要由左、右闸墩200a、200b承受，但是此时水头差不大，闸门门体100及边墩受力较小，左、右闸墩200a、200b的主要作用是闸门门体100的临时贴靠及定位，辅助闸门门体100在设计预定的位置下沉。闸门门体100旋转至河道中央准备下沉时，左、右闸墩200a、200b与闸门门体100的位置关系如图7所示，闸底槛300与闸门门体100的位置关系如图8所示。
当闸门门体100内部注水缓慢下沉时，闸门门体100的直角110a、110b会与左、右闸墩200a、200b的左、右楔形导向面210a、210b接触，如图9所示；同一时间，闸门门体100的楔形面120的下边缘与闸底槛300上的靠门墩310的楔形挡闸侧面311的上边缘接触，如图10所示。
随着闸门门体100缓慢下沉，闸门门体100在左、右闸墩200a、200b的左、右楔形导向面210a、210b的引导下向外侧移动，如图11和图12所示。
最终，参见图13和图14，当闸门门体100完全落在闸底槛300上时，闸门门体100与左、右闸墩200a、200b完全脱开，此时闸门门体100受到的水平推力不再由左、右闸墩200a、200b承担，而是分担到闸底槛300上，由闸门门体100自重产生的摩阻力以及闸底槛300上的靠门墩310共同承担，因此闸门门体100不再受跨度限制，可实现超大跨度挡水。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种新型浮箱式平开门挡潮闸，包括：
闸门门体，所述闸门门体采用浮箱式结构且其内部设置有注排水系统，所述闸门门体可围绕河道一侧的竖轴旋转至河道挡潮位置；
设置在河道左、右侧岸边处的左、右闸墩；以及设置在河道河床上且位于所述左、右闸墩之间的闸底槛；其特征在于，在所述闸底槛的顶面上设置有靠门墩，所述靠门墩的挡闸侧面位于所述左、右闸墩的迎水侧面沿水流方向的反方向的前侧，当所述闸门门体旋转至河道挡潮位置时，所述闸门门体的左、右端侧面贴靠在所述左、右闸墩的迎水侧面上，再通过注排水系统向所述闸门门体内进行注水，使得所述闸门门体缓慢沉放至所述闸底槛上，在沉放过程中，通过使得所述闸门门体沿水流方向的反方向移动，使得所述闸门门体远离所述左、右闸墩并抵靠在所述靠门墩上。
2.如权利要求1所述的新型浮箱式平开门挡潮闸，其特征在于，在所述左、右闸墩的内侧底角处形成有左、右楔形导向面，在所述靠门墩的挡闸侧面形成为楔形挡闸侧面，所述左、右楔形导向面的坡脚线与所述楔形挡闸侧面的坡顶线位于同一竖直平面内；所述闸门门体与所述左、右闸墩贴合的闸门底角部分为直角，所述闸门门体与所述闸底槛贴合的底角部分为与所述楔形挡闸侧面相互配合的楔形面。
3.如权利要求1所述的新型浮箱式平开门挡潮闸，其特征在于，所述左、右闸墩采用空箱钢筋混凝土结构，其下方设置有桩基础。
4.如权利要求1所述的新型浮箱式平开门挡潮闸，其特征在于，所述闸底槛采用空箱钢筋混凝土结构，其下方设置有桩基础。
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