3.4　闸体受力分析

3.4　闸体受力分析

闸体蓄水到最高水位时，它所承受的全部水压力P总都在后闸板上。根据图3.2所标注的尺寸显示：

式中　H——后铰轴处的水深，1m；

D——闸体总宽度，30m；

γ——水的容重，t/m3；

30°——后闸板水平角。

前闸板置身于静水之中，腹背水压相等，受力为0。它的作用只是用它顶端的挡钩控制（拉）住后闸板，使两闸板定位组成“人”字，而将水压力通过前铰和后铰全部传给闸基。当汛期到来，水位升到最高水位上方的虚线时，（图3.2）闸体就会缓缓地降至水底，排泄洪水。因为这时溢闸而过的水流会有足够的力量冲倒阻水翻板。

作用在阻水翻板上的力对铰轴的力矩的总和，在满足下式的要求时才能保证开闸。

式中　0.5m×0.005t——翻板上段自重对铰轴的力矩；(https://www.daowen.com)

0.088m×0.086t——翻 板 下 段 坠 铁 重 对 铰 轴 的力矩；

0.183m×0.346t——关闸时翻板下段水压力对铰轴的力矩；

0.4——溢流对翻板的冲击力的重心到铰轴的距离（试验值）；

B——翻板宽度，为0.8m；

V前——闸前流速，为1m/s；

Z——溢流水头高度，为变数；

g——重力加速度，为9.8m/s2；

H——后铰轴处的水深，1m。

0.4sin30°BV为溢流对翻板的冲击力对铰轴的力矩。

对于具体的水闸而言，上式中只有溢流对阻水翻板的冲击力——中的闸顶溢流水头Z是变数，其他都是常数。就本设计演算可知：当Z≥0.22m时上式才能成立，因此在Z＝0.22m时为该闸的保证开闸水头。当上式等于0时，Z＝0.08m，为该闸的开闸警戒水头。就是说Z＝0.08m以下时，溢流对翻板的冲击力是不足以开闸的。所以常间即使有0.08m以下的溢流出现，也依然为关闸状态，如图3.2所示。

汛期过去，流量减少，如果没有（或很少）水流对弹片的冲击（细流之水大部分从进水孔经由闸腔从排水道流出）的情况下，那平卧的翻板坠铁端的负力矩是翻板上端的正力矩的3倍，即：

坠铁端自然坠落，挡住排水道，闸体又会徐徐地上升起来。