水閘的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及在流水或船舶的水路設(shè)置的水閘。水閘應(yīng)對(duì)滿潮、海嘯、洪水（從干流 向支流的逆流）、波浪、漂流的木材流入等。所述水閘也包括陸地閘門(mén)。
【背景技術(shù)】
[0002] 用于應(yīng)對(duì)滿潮或海嘯等的大型的水閘為公知。
[0003] 專利文獻(xiàn)1的水閘是鉸鏈?zhǔn)介l門(mén)，具備薄壁閉截面的門(mén)體（扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)）和對(duì)該門(mén) 體進(jìn)行支承的軸式支承。所述門(mén)體通過(guò)軸式支承而支承于地基，并以該軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)。
[0004] 圖1示出鉸鏈?zhǔn)介l門(mén)的軸式支承的例子。圖la是側(cè)視圖，圖lb是圖la的A-A向 視剖視圖。
[0005] 6為門(mén)體（實(shí)線、全閉狀態(tài)），7為門(mén)體（虛線、全開(kāi)狀態(tài)），8為支承臺(tái)，9為旋轉(zhuǎn)軸， 10為托架。
[0006] 門(mén)體6、7經(jīng)由通過(guò)焊接等而剛性連接的托架10來(lái)連接于旋轉(zhuǎn)軸9。支承臺(tái)8由地 基上的根基支承。
[0007] 在未使用水閘時(shí)，門(mén)體（全開(kāi)狀態(tài)）7如虛線所示以水平狀態(tài)被收納于水面下。使 用時(shí)，門(mén)體（全開(kāi)狀態(tài)）7以旋轉(zhuǎn)軸9為中心旋轉(zhuǎn)而立起，來(lái)到實(shí)線的門(mén)體（全閉狀態(tài)）6的 位置。
[0008] 圖2是扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與彎曲結(jié)構(gòu)的變形的特征的差異的說(shuō)明圖。圖2a示出彎曲結(jié)構(gòu)， 圖2b示出扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。L表示跨距長(zhǎng)。
[0009]彎曲結(jié)構(gòu)的變形的特征是截面的平行移動(dòng)。相對(duì)于此，扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的變形的特征是 截面的面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)中心是截面的移動(dòng)限制點(diǎn)即軸式支承。通過(guò)限制點(diǎn)的有無(wú)，而將 扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與彎曲結(jié)構(gòu)進(jìn)行區(qū)別。
[0010] 在截面為薄壁閉截面結(jié)構(gòu)的情況下，結(jié)構(gòu)特性明顯不同。即，扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)通過(guò)（1)薄 壁閉截面和（2)截面限制而帶有特征。
[0011] 扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)以閉截面面積的平方來(lái)抵抗載荷，但是彎曲結(jié)構(gòu)和軸力結(jié)構(gòu)分別以構(gòu)件 的截面二次力矩和軸力剛性來(lái)抵抗。
[0012] 扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的作用載荷向截面限制點(diǎn)傳遞，由作用載荷和限制點(diǎn)反力形成的扭轉(zhuǎn)力 矩以扭轉(zhuǎn)剛性向跨距末端傳遞，但是彎曲結(jié)構(gòu)和軸力結(jié)構(gòu)的作用載荷分別以剪切剛性和軸 力剛性向跨距末端傳遞。
[0013] 彎曲結(jié)構(gòu)和軸力結(jié)構(gòu)為三維結(jié)構(gòu)，但扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)可以稱為2. 5維結(jié)構(gòu)。
[0014] 由于這樣的結(jié)構(gòu)上的差異而扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有各種優(yōu)點(diǎn)，有利點(diǎn)隨著跨距增加而變得 明顯。例如，在跨距400m級(jí)的超大型水閘的情況下，門(mén)體重量為其他的結(jié)構(gòu)形式的1/2? 1/3以下。低重量與低建設(shè)成本有關(guān)聯(lián)。
[0015] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0016] 專利文獻(xiàn)
[0017] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)昭50-16334號(hào)公報(bào)
[0018] 非專利文獻(xiàn)
[0019] 非專利文獻(xiàn)1 :寺田溥"扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)閘門(mén)的解析方法"堤壩工程學(xué)Vol. 7No. 11997
[0020] 非專利文獻(xiàn)2 :關(guān)于水閘門(mén)的大型化和高壓化的研宄，寺田溥，學(xué)位論文，1996(東 洋大學(xué)提出）

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021] 發(fā)明要解決的課題
[0022] 扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)在成本方面具有壓倒性的優(yōu)點(diǎn)，但是以往，向水閘的適用局限于通過(guò)軸 式支承而固定于地基的鉸鏈?zhǔn)介l門(mén)。本發(fā)明能夠?qū)⑴まD(zhuǎn)結(jié)構(gòu)適用于橫向移動(dòng)式的防潮水 閘。也可以適用于跨距200m?600m級(jí)的超大型防潮水閘。
[0023] 本發(fā)明關(guān)于下述的課題而公開(kāi)了解決方案，欲有助于基于扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的防潮水閘的 實(shí)現(xiàn)。
[0024] 課題1 :扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)防潮水閘的橫向移動(dòng)
[0025] 課題2 :軌道根基的不等下沉
[0026] 課題3 :彎曲扭轉(zhuǎn)的緩和
[0027] 課題1 :扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)防潮水閘的橫向移動(dòng)
[0028] 通過(guò)本發(fā)明而實(shí)現(xiàn)的功能是（1. 1)自由的扭轉(zhuǎn)變形、（1. 2)全閉時(shí)的作用水壓支 承、（1.3)移動(dòng)時(shí)的作用水壓支承。以下說(shuō)明各自的功能。
[0029] (1.1)自由的扭轉(zhuǎn)變形
[0030] 扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)由于作用水壓或自重等的作用載荷而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。當(dāng)扭轉(zhuǎn)中心線存在 彎曲時(shí)，扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)受到附加的彎曲變形，因此能夠維持中心線的直線性而進(jìn)行自由的扭轉(zhuǎn) 變形。
[0031] (1. 2)全閉時(shí)的作用水壓支承
[0032] 在全閉時(shí)，最大水壓起作用，在扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。在該狀態(tài)下，使作用水壓 從輥向軌道可靠地傳遞。
[0033] (1. 3)移動(dòng)時(shí)的作用水壓支承
[0034] 在與開(kāi)閉操作條件相符的水壓作用的狀態(tài)下進(jìn)行橫向移動(dòng)。沒(méi)有輥的軌道上行地 進(jìn)行橫向移動(dòng)。
[0035] 課題2 :軌道根基的不等下沉
[0036] 為了扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)防潮水閘的橫向移動(dòng)而使用軌道，但是在水閘的竣工后，由于地基 的不等下沉而軌道的根基可能會(huì)變形。即使在該軌道根基的不等下沉發(fā)生時(shí)，也可進(jìn)行橫 向移動(dòng)。
[0037] 課題3:彎曲扭轉(zhuǎn)的緩和
[0038] 結(jié)構(gòu)物的扭轉(zhuǎn)包括純扭轉(zhuǎn)和彎曲扭轉(zhuǎn)。在純扭轉(zhuǎn)中，產(chǎn)生純扭轉(zhuǎn)力矩而在截面產(chǎn) 生純扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力，但是在彎曲扭轉(zhuǎn)中，產(chǎn)生彎曲扭轉(zhuǎn)力矩而向純扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力上加上彎 曲扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力。雖然純扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力在截面內(nèi)均勻分布，但是彎曲扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力在截面 內(nèi)較大地波狀起伏，因此將兩者合計(jì)而得到的應(yīng)力的最大值上升。
[0039] 扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的水閘產(chǎn)生彎曲扭轉(zhuǎn)而截面應(yīng)力大幅上升。圖3至圖11是計(jì)算例。圖3 的閘門(mén)的純扭轉(zhuǎn)為圖4,彎曲扭轉(zhuǎn)為圖5。圖6的閘門(mén)的純扭轉(zhuǎn)為圖7,彎曲扭轉(zhuǎn)為圖8。圖 9的閘門(mén)的純扭轉(zhuǎn)為圖10,彎曲扭轉(zhuǎn)為圖11。
[0040]由于彎曲扭轉(zhuǎn)力矩的絕對(duì)值小而扭轉(zhuǎn)力矩傳遞的貢獻(xiàn)度低，因此彎曲扭轉(zhuǎn)的緩和 有助于扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的成本削減。
[0041] 用于解決課題的方案
[0042] 為了實(shí)現(xiàn)使用了成本方面優(yōu)異的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)體的橫向移動(dòng)方式的開(kāi)閉式水閘，提供 一種具備作為水閘門(mén)的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)體、軌道、作為限制點(diǎn)發(fā)揮作用且按照軌道進(jìn)行移動(dòng)的多 個(gè)軸式支承的水閘。軸式支承包括輥，軌道的頭部的截面形狀設(shè)為凸?fàn)顖A弧，輥的踏面的截 面形狀設(shè)為與軌道的頭部的凸?fàn)顖A弧的半徑對(duì)應(yīng)的半徑的凹狀圓弧。通過(guò)嵌合而兩者作為 軸式支承發(fā)揮作用。
[0043] 或者，具備以?shī)A入軌道的頭部的方式配置的多個(gè)輥。
【附圖說(shuō)明】
[0044] 圖1是鉸鏈?zhǔn)介l門(mén)的軸式支承的例子。
[0045] 圖2是扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與彎曲結(jié)構(gòu)的變形的特征的差異的說(shuō)明圖。
[0046] 圖3是閘門(mén)的例子。
[0047] 圖4是圖3的例子的純扭轉(zhuǎn)。
[0048] 圖5是圖3的例子的彎曲扭轉(zhuǎn)。
[0049] 圖6是閘門(mén)的另一例。
[0050] 圖7是圖6的例子的純扭轉(zhuǎn)。
[0051] 圖8是圖6的例子的彎曲扭轉(zhuǎn)。
[0052] 圖9是閘門(mén)的另一例。
[0053] 圖10是圖9的例子的純扭轉(zhuǎn)。
[0054] 圖11是圖9的例子的彎曲扭轉(zhuǎn)。
[0055] 圖12是橫向移動(dòng)方式的開(kāi)閉式防潮水閘。
[0056] 圖13是扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
[0057] 圖14是圖13的薄壁閉截面和截面限制點(diǎn)的詳情。
[0058] 圖15是實(shí)施例1的軸式支承的說(shuō)明圖。
[0059] 圖16是實(shí)施例1的軸式支承的說(shuō)明圖。
[0060] 圖17是實(shí)施例1的軸式支承的說(shuō)明圖。
[0061] 圖18是實(shí)施例2的軸式支承的說(shuō)明圖。
[0062]圖19是實(shí)施例3的軌道根基的不等下沉及扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)體分割的效果的說(shuō)明圖。
[0063] 圖20是實(shí)施例3的接頭的說(shuō)明圖。
[0064] 圖21是翹曲的減少方法的效果說(shuō)明所需的s坐標(biāo)的說(shuō)明圖。
[0065] 圖22是實(shí)施例4的箱型薄壁閉截面的說(shuō)明圖。
[0066] 圖23是實(shí)施例4的翹曲函數(shù)W和彎曲扭轉(zhuǎn)剪切流的計(jì)算結(jié)果的說(shuō)明圖。
[0067] 圖24是實(shí)施例4的翹曲函數(shù)W和彎曲扭轉(zhuǎn)剪切流的計(jì)算結(jié)果的說(shuō)明圖。
[0068] 圖25是實(shí)施例4的翹曲函數(shù)W和彎曲扭轉(zhuǎn)剪切流的計(jì)算結(jié)果的說(shuō)明圖。
[0069] 圖26是實(shí)施例4的翹曲函數(shù)W和彎曲扭轉(zhuǎn)剪切流的計(jì)算結(jié)果的說(shuō)明圖。
[0070] 圖27是總結(jié)了圖23至圖26的結(jié)果的說(shuō)明圖。
[0071] 圖28是實(shí)施例4的透鏡型薄壁閉截面的說(shuō)明圖。
[0072] 圖29是圖28的透鏡型薄壁截面的翹曲函數(shù)和彎曲扭轉(zhuǎn)剪切流的說(shuō)明圖。
[0073] 圖30是圖28的透鏡型薄壁截面的板厚的說(shuō)明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0074] 實(shí)施例1
[0075] 圖12示出橫向移動(dòng)方式的開(kāi)閉式防潮水閘。圖12表示防潮水閘的從海洋側(cè)觀察 到的水閘的左半部分。
[0076] 圖12a是俯視圖。圖12b是主視圖。
[0077] 1表示全閉狀態(tài)的水閘門(mén)。2是全開(kāi)狀態(tài)的水閘門(mén)。圖12的水閘取為1或2的任 一狀態(tài)。
[0078] 3是收納船塢，4是軌道根基，5是防潮水閘的中心線。100是作為水閘門(mén)1 (以下 有時(shí)記為"扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)體1"）的限制點(diǎn)發(fā)揮作用且隨著后述的軌道而移動(dòng)的軸式支承。軸式 支承100在水閘門(mén)的下部設(shè)置多個(gè)。多個(gè)軸式支承100對(duì)應(yīng)于軌道的配置而設(shè)置（例如直 線狀）。關(guān)于軸式支承的結(jié)構(gòu)，要參照?qǐng)D15至圖18及它們的說(shuō)明。
[0079] 全開(kāi)狀態(tài)的水閘門(mén)2收納于收納船塢3。在使用時(shí)，向全閉狀態(tài)的水閘門(mén)1的位置 橫向移動(dòng)。
[0080] 圖12的軌道根基4是混凝土與鋼的合成結(jié)構(gòu)，在造船船塢等處建造作為一體結(jié) 構(gòu)，在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行拖航并沉設(shè)。由于竣工后的地基的不等下沉而軌道根基4可能會(huì)變形。變 形是（1)直線狀態(tài)下的不等傾斜或者（2)凹凸變形。（1)通過(guò)收納船塢3內(nèi)的軌道調(diào)整來(lái) 應(yīng)對(duì)。由于（2)的影響而預(yù)想到輥的單側(cè)接觸引起的輥載荷的增加，但是需要避免輥功能 的喪失（參照實(shí)施例3)。
[0081] 對(duì)本實(shí)施例的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定義。
[0082] 圖13表示扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。圖13a表示主視圖，圖13b表示A向視圖，圖13bl表示變形 前的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，圖13b2表示變形后的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。
[0083] L是扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的跨距長(zhǎng)。11為薄壁閉截面，12為截面限制點(diǎn)（軸式支承100的旋 轉(zhuǎn)軸）。主視圖a的L兩端的實(shí)直線和由這兩條實(shí)直線夾著的虛線表示薄壁閉截面11的截 面位置，截面限制點(diǎn)12表示最近截面的面內(nèi)位移的限制點(diǎn)。
[0084]圖13bl的虛線表示變形前的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的薄壁閉截面11的截面位置的截面形狀。 由于沒(méi)有作用載荷引起的變形，因此各截面處于直立狀態(tài)。
[0085] 圖13b2的虛線表示變形后的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的薄壁閉截面11的截面位置的截面形狀。 各截面以各自的截面限制點(diǎn)12為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，薄壁閉截面11處于扭轉(zhuǎn)變形狀態(tài)。扭轉(zhuǎn) 結(jié)構(gòu)體1的兩端被固定，因此未變形。
[0086] 圖14表示圖13的薄壁閉截面11和截面限制點(diǎn)12的詳情。對(duì)于與圖13相同或 相當(dāng)部分，標(biāo)注同一標(biāo)號(hào)，省略其說(shuō)明（以下同樣）。
[0087] 圖14a是主視圖，圖14b是A向視剖視圖。圖14bl表示變形前，圖14b2表示變形 后。
[0088] 13是構(gòu)成扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)體1的構(gòu)件的截面（以下有時(shí)記為"薄壁"）。
[0089] 如圖14bl那樣，在沒(méi)有作用載荷引起的變形的狀態(tài)下，薄壁閉截面11處于直立狀 態(tài)。薄壁閉截面11由連續(xù)閉合的狀態(tài)的薄壁13形成。
[0090] 在扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)體1作用有載荷時(shí)，如圖14b2那樣變形。薄壁閉截面11處于以截面 限制點(diǎn)12為中心進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。
[0091] 截面限制點(diǎn)12僅限制該圖所示的截面的面內(nèi)平行移動(dòng)，