鋼制閘門的設(shè)計(jì)與建設(shè)必須嚴(yán)格遵循國家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,以確保工程質(zhì)量和運(yùn)行安全;同時(shí),由于不同地域的自然條件和工程需求差異,還需滿足特殊的設(shè)計(jì)要求。
目前國內(nèi)適用的核心標(biāo)準(zhǔn)包括《水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 74 - 2019)、《水利水電工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》(GB/T 14173 - 2019)、《水利水電工程啟閉機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 41 - 2018)等。這些標(biāo)準(zhǔn)對鋼制閘門的材料選用、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、安裝驗(yàn)收等方面作出了詳細(xì)規(guī)定:例如,鋼材的力學(xué)性能需符合 GB/T 700、GB/T 1591 等標(biāo)準(zhǔn)要求,閘門的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性需通過理論計(jì)算和有限元分析驗(yàn)證;制造過程中,焊接工藝需符合 GB/T 50661 - 2011《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》,焊縫質(zhì)量需達(dá)到二級以上標(biāo)準(zhǔn);安裝時(shí),閘門的垂直度、水平度、止水間隙等參數(shù)需滿足規(guī)范要求,并通過水壓試驗(yàn)檢驗(yàn)密封性能。
不同地域的特殊要求主要體現(xiàn)在氣候條件、水文特征和地質(zhì)狀況三個(gè)方面。在寒冷地區(qū),如東北、內(nèi)蒙古等地,冬季氣溫低至 - 30℃以下,鋼制閘門需考慮低溫冷脆問題,選用沖擊韌性好的鋼材(如 Q345E),并對焊縫進(jìn)行低溫沖擊試驗(yàn);同時(shí),為防止閘門凍住,需采取保溫措施,如在門槽內(nèi)填充保溫材料,對啟閉機(jī)液壓系統(tǒng)采用低溫抗凍液壓油,確保冬季正常運(yùn)行。黑龍江某水庫的鋼制閘門因未考慮低溫影響,在冬季出現(xiàn)焊縫開裂,后通過更換鋼材和改進(jìn)工藝解決問題。
沿海地區(qū)由于海水含鹽量高、濕度大,對鋼制閘門的防腐蝕要求極高。除采用高性能防腐涂料或金屬熱噴涂防腐外,還需選用耐海水腐蝕的鋼材(如耐候鋼),對螺栓、螺母等連接件采用不銹鋼材質(zhì);同時(shí),設(shè)計(jì)時(shí)要考慮臺風(fēng)等極端天氣的影響,加強(qiáng)閘門結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)能力,如增加支撐結(jié)構(gòu)、提高連接強(qiáng)度等。福建某沿海防洪閘采用了鋅鋁復(fù)合涂層防腐 + 不銹鋼連接件的設(shè)計(jì),有效延長了閘門使用壽命。
在多地震地區(qū),如西南、西北部分區(qū)域,鋼制閘門的設(shè)計(jì)需符合《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 203 - 2016),采用柔性連接結(jié)構(gòu),增強(qiáng)閘門的抗震性能;通過設(shè)置減震裝置、優(yōu)化門體結(jié)構(gòu)等措施,減少地震對閘門的破壞。汶川地震后,部分水利工程對鋼制閘門進(jìn)行了抗震加固改造,提高了工程的抗震安全性。
此外,在多泥沙河流地區(qū),如黃河流域,需考慮泥沙磨損對閘門的影響,采用耐磨材料或增加耐磨涂層;在高水頭地區(qū),要加強(qiáng)閘門的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和止水性能,防止漏水和振動。