兰 钦，段东旭，廖玉海，程 忠

(中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南 长沙 410014)

弧形闸门重力矩是影响启闭力的重要因素[1]。与平面闸门不同，弧形闸门结构复杂，其重心不易准确获取。SL 74—2013《水利水电工程钢闸门设计规范》[2]和NB 35055—2015《水电工程钢闸门设计规范》[3]均只简单地给出了弧门启闭力计算的表达式，其中重力矩采用自重与力臂之积表示，但并没有给出弧门自重及不同开度下的力臂计算式[3-4]。长期以来，弧门各构件自重均简化成规则的矩形板计算，重力力臂通常采用经验公式，即近似认为重心位于弧门全关时总水压力作用线上距支铰中心0.80或0.85倍半径处，弧门任意开度下的重力力臂则通过角度换算得到[5-6]。该经验公式综合考虑了弧门实际外荷载和主框架合理刚度比，依据等安全度水平设计理念，并结合大量工程经验得到，概念清楚、计算简便，在工程界得到了普遍的应用。但是该公式未考虑弧门设计时实际重量分布，特别是对于有局部加重或者异型结构弧门，必然存在一定的误差。

随着计算机三维辅助设计平台的开发和普遍应用，设计人员只需要建立弧门的三维模型，便可以获取弧门自重及重心的精确值。许多学者已直接采用数值模拟的方法直接计算出较高精度的内力和启闭力[7-9]。但是目前这种方法模型建立过程较复杂[10]。设计人员往往需要将采用平面体系法设计的弧形闸门在三维辅助设计平台上建立模型，得到重心后再进行启闭力计算和布置优化，计算和优化效率不高，不易得到弧门结构和启闭机布置的全局最优结果。……