鋼制閘門是水利工程中實現水位調節、水流控制的重要設施,核心技術原理基于力學平衡與密封技術,通過門體的啟閉操作控制水流通道的通斷。其工作過程是利用機械傳動系統(如螺桿式啟閉機、液壓啟閉機)產生的動力,克服閘門自身重力、水壓力及摩擦力,實現門體的垂直升降或水平移動,從而精準調節流量和水位,保障水利工程的安全運行。
從結構組成來看,鋼制閘門主要由門葉結構、支承行走裝置、止水裝置和啟閉設備四大關鍵部分構成。門葉結構是閘門的主體,通常采用焊接鋼結構,由面板、梁格、邊梁組成,面板直接承受水壓力,梁格起到支撐和傳遞荷載的作用,邊梁則用于連接門葉與支承行走裝置;常見的梁格布置形式有主橫梁式和主縱梁式,主橫梁式適用于寬高比較大的閘門,主縱梁式則更適合高水頭窄跨度的工況。支承行走裝置包括支承滑塊、滾輪、軌道等部件,其作用是將閘門承受的荷載傳遞到閘墩或閘臺上,滾輪式支承具有摩擦阻力小、啟閉力小的優點,常用于大跨度、高水頭閘門;支承滑塊則適用于小型閘門或低水頭工況。止水裝置是保證閘門密封性能的關鍵,主要有橡皮止水、金屬止水兩種類型,橡皮止水通過壓縮變形實現密封,安裝于門葉周邊,能有效防止漏水;金屬止水則用于高水頭、大跨度閘門,利用金屬間的緊密貼合達到止水效果。啟閉設備是驅動閘門運行的動力源,螺桿式啟閉機通過螺桿的旋轉帶動閘門升降,操作簡便、成本較低,適用于小型閘門;液壓啟閉機利用液壓系統提供動力,具有啟閉力大、運行平穩的特點,常用于大型水利樞紐工程。
以三峽水利樞紐的弧形鋼制閘門為例,其門葉采用高強度低合金鋼焊接而成,單扇門寬約 20 米、高約 30 米,通過液壓啟閉機驅動,最大啟閉力達數千噸;支承行走裝置采用滾輪與軌道配合,滾輪直徑達 1.2 米,能承受巨大的水壓力;止水裝置采用多層復合橡皮止水,配合精密的止水座板,將滲漏量控制在極小范圍,充分體現了鋼制閘門的核心技術原理與結構設計優勢。