《水电工程拦漂排设计规范》

ICS27.140

P59NB

中华人民共和国能源行业标准

PNB/Txxxxx-202x

水电工程拦漂排设计规范

CodeforTrashBarrierDesigninHydropowerProjects

（征求意见稿）

202x-xx-xx发布202x-xx-xx实施

国家能源局发布

NB/Txxxxx-202x

前言

根据《国家能源局关于下达2016年能源领域行业标准制（修）订计划的通知》（国能科技〔2016〕

238号）的要求，规范编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国内标准，并在广泛

征求意见的基础上，制定本规范。

本规范的主要技术内容是：基本规定，总体布置，荷载，材料及容许应力，结构设计，零部件

设计，埋件设计，提升力、牵引力及设备，土建结构设计。

本规范由国家能源局负责管理，由水电水利规划设计总院提出并负责日常管理，由能源行业水

电金属结构及启闭机标准化技术委员会负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议，请

寄送水电水利规划设计总院(地址：北京市西城区六铺炕北小街2号，邮编：100120)。

本规范主编单位：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司

本规范参编单位：四川东方水利智能装备工程股份有限公司

本规范主要起草人员：

本规范主要审查人员：

II

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Contents

1GeneralProvisions.........................................................................................................................1

2Terms..............................................................................................................................................2

3BasicRequirements.......................................................................................................................3

4GeneralLayout..............................................................................................................................4

4.1GeneralRequirement.................................................................................................................4

4.2FixedFloatingTrashBarrier......................................................................................................4

4.3Self-floatingTrashBarrier........................................................................................................4

4.4Lift-typeFloatingTrashBarrier.................................................................................................5

5Load...............................................................................................................................................6

6MaterialsandAllowableStresses..................................................................................................7

6.1Materials..................................................................................................................................7

6.2AllowableStresses..................................................................................................................8

7StructureDesign..........................................................................................................................12

7.1StructureLayout....................................................................................................................12

7.2StructureCalculation.............................................................................................................12

8ComponentsDesign.....................................................................................................................14

8.1GeneralRequirement............................................................................................................14

8.2TheendStructureofFfixedFloatingTrashBarrier..............................................................14

8.3TravelingSupport..................................................................................................................14

8.4ConnectingPlate,ConnectingRod,WireRope....................................................................15

8.5WeldingandBoltConnection...............................................................................................15

9EmbeddedPartsDesign...............................................................................................................16

10Liftingforce,TractionandEquipment.....................................................................................17

10.1CalculationofLiftingForce................................................................................................17

10.2CalculationofTraction.......................................................................................................17

10.3SelectionofHoistingandHaulingEquipment....................................................................17

11CivilEngineeringStructureDesign..........................................................................................18

11.1GeneralRequirement..........................................................................................................18

11.2StructureLayout..................................................................................................................18

11.3CombinationofDesignConditionsandLoads...................................................................18

11.4StabilityRequirements........................................................................................................18

11.5StructureRegulation............................................................................................................19

11.6StructureRegulation............................................................................................................19

11.7CivilEngineeringMonitoring.............................................................................................19

AppendixATheMainFormulaforCalculatingtheLoadofFloatingTrashBarrier.....................20

AppendixBWaveElementCalculation.........................................................................................23

V

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AppendixCPerformanceTableforSeveralSupportingMaterials..............................................25

AppendixDStableCriticLoadCalculationofTrashRackBar...................................................27

AppendixEChecktheInitialStabilityofFloatingBody..............................................................28

AppendixFContactStressCalculationofGateRollingWheel....................................................29

AppendixGCalculationofConnectingPlateandConnectingRod..............................................30

AppendixHCalculationofTrack...................................................................................................31

ExplanationofWordinginThisCode...............................................................................................33

ListofQuotedStandards..................................................................................................................34

Addtion:ExplanationofProvisions...................................................................................................36

VI

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1总则

1.0.1为规范水电工程拦漂排设计，做到安全可靠、技术先进、经济合理，制定本规范。

1.0.2本规范适用于水电工程拦漂排的设计。

1.0.3水电工程拦漂排设计，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

1

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2术语

2.0.1拦漂排floatingtrashbarrier

由一系列单个浮体通过钢丝绳、连杆、销轴等方式连成的柔性整体结构，利用浮体的浮力漂浮

于水面上，通常在浮体上安装有挂栅，对水流中一定深度范围内的漂浮物进行拦截的设备。

2.0.2浮体floatingbody

在浮力的作用下，漂浮于水面上的箱形或筒状物体。

2.0.3固定式拦漂排fixedfloatingtrashbarrier

两端部固定于土建基础上或者由牵引设备牵引，端部结构不随水位变化而升降的拦漂排。

2.0.4自浮式拦漂排self-floatingtrashbarrier

端部通过行走支承连接于土建基础上，利用自身的浮力带动端部结构随水位变化而升降的拦漂

排。

2.0.5提升式拦漂排lift-typefloatingtrashbarrier

端部通过行走支承连接于土建基础上，采用提升设备带动端部结构随水位变化而升降的拦漂排。

2.0.6轴线axis

拦漂排两端端部结构铰点间的直线。

2.0.7矢高rise

拦漂排在受到均布荷载作用时形成的抛物线的顶点到拦漂排轴线的垂直距离。

2.0.7解排装置dissolvefloatingtrashbarrier

将拦漂排柔性整体结构解开，使其处于非工作状态的装置。为满足拦漂排过船等相关要求而设

置的解排装置为正常解排装置；为防止拦漂排在超过设计标准载荷发生失事而设置的解排装置为自

溃解排装置。

2

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3基本规定

3.0.1拦漂排设计应收集下列资料：

1枢纽建筑物的布置及运行要求。

2水库调节性能、水位变幅和周边建筑物布置情况。

3两端锚固点的地形和地质条件。

4拦漂排轴线长度、水流流速、风速、漂浮物性质、水质等方面的情况。

5区域地震影响及其他特殊工况的要求。

6拦漂排的制造、运输、安装、运行维护等方面的条件。

3.0.2拦漂排宜采用自浮式或提升式拦漂排，当拦漂排工作水位变幅不大于5m时，可采用固定式拦

漂排。

3.0.3对于水位变幅不大于5m，一端布置于水工建筑物上另一端布置于库区边坡上的拦漂排，可采

用一端升降另一端固定，其升降端应位于水工建筑物上。

3.0.4拦漂排水下拦漂深度应根据漂浮物种类及数量、水流流速、检修、清漂条件等因素确定，且

不宜小于1.0m。

3.0.5拦漂排浮体的密封应可靠，并应在浮体内填充轻质防沉材料。

3.0.6根据运行维护要求，拦漂排可设置正常解排装置，其结构应便于装卸，有条件时可与自溃解

排装置结合考虑。

3.0.7对于高寒地区河床解冻期存在大量浮冰处的拦漂排应设置正常解排装置，并应在河床封冻期

前实施解排。

3.0.8有过船要求的拦漂排应做专题研究。

3.0.9拦漂排应设置醒目的警示标识。

3.0.10拦漂防腐蚀涂装材料应根据水质条件、环保要求、工作年限、使用工况选用，宜与电站拦污

栅防腐要求一致，并应符合现行行业标准《水电水利工程金属结构设备防腐蚀技术》DL/T5358的有

关规定。

3.0.11拦漂排的清漂方式应根据运行条件选取，宜采用清漂船、清漂机器人等。

3.0.12拦漂排宜设置张力监测装置，当张力值达到设计值的80%时应报警。

3.0.13拦漂排的弃漂平台及检修平台应设置在适宜的高程上，提升设备室应有足够的面积和高度，

并应考虑交通通道条件。通道的布置应结合地形地质条件、周边道路设施、巡视检查与管理便利性、

维修设备尺寸与重量等因素进行确定。

3.0.14拦漂排的结构、零部件、埋件设计计算应采用容许应力方法。

3

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4总体布置

4.1一般要求

4.1.1拦漂排布置型式可采用局部拦漂和全河道拦漂，应根据枢纽布置、水库运行方式、水库管理

要求和水库环境要求等因素综合选取。

4.1.2拦漂排轴线位置选择应遵循以下原则：

1拦漂排两端固定点应选择在水工建筑物的稳定结构或稳定的岸坡上，并应避开泥石流沟谷。

2拦漂排两端固定点位置宜结合工程已有的永久道路、施工期临时道路、勘探平硐、施工支洞

等设施进行选择。

3拦漂排轴线位置应选择在水流流态稳定的水库区域，宜避开泄洪影响区。对受泄洪影响较大

的拦漂排，应在设备布置、结构设计和运行方式上，采取必要的应对措施。

4拦漂排运行时不应对其他建筑物造成影响。

5拦漂排轴线位置处的断面最大平均流速不宜大于2m/s。当流速大于2m/s时，应进行专题论证。

6拦漂排轴线应选择在清漂平台、库区船只停靠设施的下游。

7应根据河道主要漂物来源情况选择拦漂排的轴线位置。

8拦漂排的轴线位置应结合技术经济指标，综合分析确定。

4.1.3拦漂排轴线宜与水流方向垂直布置。

4.1.4拦漂排的矢高应根据拦漂排的布置位置、受力条件、轴线长度、端部型式、运行条件综合考

虑。拦漂排在设计水位时，其矢高与轴线长度的比值，可取1/12～1/8。

4.2固定式拦漂排

4.2.1锚固点宜布置在正常蓄水位以上0.5m～1m。

4.2.2端部无挂栅段的长度应根据水库水位变幅、河面宽度和河道岸坡地形条件选取。当无挂栅段

较长时，应研究采取其他工程措施的必要性。

4.3自浮式拦漂排

4.3.1滑槽底高程和顶高程的设置应满足拦漂排工作水位变幅要求，并结合端部结构自身尺寸综合

考虑进行确定。

4.3.2滑槽宜垂直布置。当倾斜布置时，倾角不宜小于70°。

4.3.3当滑槽采用倾斜布置、拦漂排浮体易与周边建筑物发生干涉时，可设置易拆装的浮体，运行

中根据本规范第4.1.4条的规定适时增减浮体数量。

4.3.4滑槽和端部结构的检修维护应充分利用水上交通条件。

4

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4.4提升式拦漂排

4.4.1提升设备布置高程应高于滑槽顶部高程，与滑槽顶部的距离应满足端部结构脱离滑槽及提升

设备自身运转所需要空间的要求。

4.4.2当水位变化时，应对端部结构所处的位置进行调整。

4.4.3提升设备宜具有根据水位变化自动调整端部结构位置的功能。

4.4.4滑槽顶部、底部高程的设置应符合本规范4.3.1条规定。

5

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5荷载

5.0.1作用在拦漂排上的荷载可分为基本荷载和特殊荷载两类。

1基本荷载应包括拦漂排自重、设计流速下的水流力、风压力、波浪压力、清漂推力和其他出

现机会较多的荷载。

2特殊荷载应包括校核流速下的水流力、撞击力、风压力、波浪压力和其他出现机会很少的荷

载。

5.0.2拦漂排有交通等特殊要求时，应专门研究作用在拦漂排上的荷载。

5.0.3设计拦漂排时，应将可能同时作用的各种荷载进行组合。荷载组合应分为基本组合Ⅰ、基本组

合Ⅱ和特殊组合三类。基本组合Ⅰ和基本组合Ⅱ应由基本荷载组成，特殊组合应由基本荷载和一种或几

种特殊荷载组成。荷载组合应按表5.0.3采用。

表5.0.3荷载组合

荷载

荷载计算其他出现

自浮水流风压波浪清漂撞击

组合情况机会较多其他出现机会很少荷载

重力力力压力推力力

荷载

基本设计

√√√√√——√—

组合Ⅰ流速

基本清漂

√√√√√√—√—

组合Ⅱ操作

特殊校核

√√√√√—√—√

组合流速

注：1基本组合Ⅰ中风压力和波浪压力应按多年平均年最大风速计算。

2基本组合Ⅱ中风压力和波浪压力应按13.8m/s的风速计算；水流力应按设计流速计算，当设计流速大于2m/s

时则应按2m/s计算。

3特殊组合中风压力和波浪压力应按多年平均年最大风速计算。

5.0.4由水流力、风压力、波浪压力作用引起的拦漂排张力应按本规范附录A的规定计算，其中，

波浪压力计算涉及的波浪要素应符合本规范附录B的规定。

6

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6材料及容许应力

6.1材料

6.1.1拦漂排承载结构的钢材应根据拦漂排的性质、操作条件、连接方式、工作温度等不同情况选

择其钢号和材质，其质量标准应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度

结构钢》GB/T1591规定的有关要求，并根据不同情况按表6.1.1选用。

表6.1.1拦漂排的常用钢号

工作温度

项次使用条件钢号

（t）

Q235B、Q355B、Q390B

t＞0℃

1

拦漂排主要受力构件－20℃＜t≤0℃Q235C、Q355C、Q390C

部分

t≤－20℃Q235D、Q355D、Q390D

2非受力构件－Q235B、Q355B

主要受力埋件－、、

3埋件部Q235BQ355BQ390B

分

4按构造要求选择的埋件－Q235A、Q235B

注：工作温度应符合现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736中“累年最冷月平均温度”

的有关规定。

6.1.2拦漂排承载结构的钢材应保证其抗拉强度、屈服强度、伸长率及硫、磷的含量符合要求，对

焊接结构尚应保证碳当量符合要求。主要受力结构和弯曲成形部分的钢材应具有冷弯试验的合格证。

承受动载的焊接结构钢材应具有相应计算温度冲击试验的合格保证。承受动载的非焊接结构，必要

时其钢材也应具有冲击试验的合格保证。

6.1.3包含主轨在内的拦漂排支承结构的铸钢件可采用现行国家标准《一般工程用铸造碳钢件》

GB/T11352规定的ZG230－450、ZG270－500、ZG310－570、ZG340－640等铸钢，也可采用现行

行业标准《大型低合金钢铸件》JB/T6402规定的ZG50Mn2、ZG35Cr1Mo、ZG34Cr2Ni2Mo等合金

铸钢。

6.1.4拦漂排所采用的铸铁件应符合现行国家标准《灰铸铁件》GB/T9439的有关规定。

6.1.5拦漂排的连杆轴、连接轴、主轮轴、支铰轴和其他轴可采用现行国家标准《优质碳素结构钢》

GB/T699规定的35号、45号钢，也可采用现行国家标准《合金结构钢》GB/T3077规定的40Cr、

35CrMo、42CrMo合金结构钢。

6.1.6拦漂排支承滑道轨道所采用的不锈钢宜采用现行国家标准《不锈钢热轧钢板》GB/T4237规

定的12Cr18Ni9或12Cr18Ni9Si3不锈钢。

6.1.7埋件水下部分非工作面的外表面如选用不锈钢或不锈钢复合钢板，宜选用现行国家标准《不

锈钢冷轧钢板和钢带》GB/T3280规定的06Cr19Ni10、022Cr19Ni10、022Cr19Ni5Mo3Si2N、

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022Cr22Ni5Mo3N不锈钢。

6.1.8沿钢板厚度方向受拉的构件，其材料性能应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T5313

的规定，且应对每一张原轧制钢板进行检验。

6.1.9拦漂排支承和零件所采用的铜合金，其性能应符合现行国家标准《铸造铜合金技术条件》GB/T

1176的规定。支承滑道及轴承宜采用增强聚四氟乙烯材料、钢基铜塑复合材料、铜合金镶嵌固体润

滑材料、工程塑料合金材料等时，其性能应符合本规范附录C的规定。

6.1.10焊接材料应与母材金属强度相适应。

6.1.11锚筋（锚杆）或锚板的材料可采用符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700规定的Q235

钢、《低合金高强度结构钢》GB/T1591规定的Q355钢。

6.1.12高强度螺栓连接副应符合现行国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓》GB/T1228、《钢结

构用高强度大六角螺母》GB/T1229、《钢结构用高强度垫圈》GB/T1230、《钢结构用高强度大六角

头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T1231、《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB/T3632

规定的要求。

6.1.13埋设件二期混凝土的强度等级可采用符合现行行业标准《水工混凝土结构设计规范》DL/T

5057规定的C20～C40，同时应根据运行条件与地区温度提出抗渗和抗冻等级的要求。

6.1.14拦漂排防腐蚀涂装材料应根据工作环境、环保要求、工作年限、使用工况选用，并符合现行

行业标准《水电水利工程金属结构设备防腐蚀技术规程》DL/T5358规定的要求。

6.2容许应力

6.2.1钢材的容许应力应根据表6.2.1-1的尺寸分组，应按表6.2.1-2采用。连接材料的容许应力应按

表6.2.1-3、表6.2.1-4采用，对于规模巨大且工作条件又特别复杂的拦漂排可乘以0.9～0.95的调整

系数。

表6.2.1-1钢材的尺寸分组（mm）

钢材厚度或直径

组别

Q235Q355、Q390

第1组≤16≤16

第2组>16～40>16～40

第3组>40～60>40～63

第4组>60～100>63～80

第5组>100～150>80～100

第6组>150～200>100～150

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表6.2.1-2钢材的容许应力（N/mm2）

碳素结构钢低合金结构钢

应力Q235Q355Q390

符号

种类第第第第第第第第第第第第第第第第第第

123456123456123456

组组组组组组组组组组组组组组组组组组

抗拉、抗

〔σ〕160150145145130125230225220215210195245240235220220210

压和抗弯

抗剪〔τ〕959085857575135135130125125115145145140130130125

局部承压〔σcd〕240225215215195185345335330320315290365360350330330315

局部紧

〔σcj〕1201101101109595170165165160155145185180175165165155

接承压

注：1局部承压应力不应乘调整系数。

2局部承压是指构件腹板的小部分表面受局部荷载的挤压或端面承压（磨平顶紧）等情况。

3局部紧接承压是指可动性小的铰在接触面的投影平面上的压应力。

表6.2.1-3焊缝的容许应力（N/mm2）

焊Q235Q355Q390

缝符

应力种类第第第第第第第第第第第第第第第

分号

123412345612345

类

组组组组组组组组组组组组组组组

h

抗压[c]160150145145230225220215210195245240235220220

对抗拉，一、二类

[h]160150145145230225220215210195245240235220220

接焊缝l

焊

抗拉，三类焊缝[h]

缝l135125120120180180175170165155205205200185185

抗剪[h]95908585135135130125125115145145140130130

角

抗拉、抗压和

焊h110105100100160155150150145135170165165155155

抗剪[l]

缝

注：1焊缝分类应符合现行行业标准《水电工程钢闸门制造安装及验收规范》NB/T35045的有关规定。

2仰焊焊缝的容许应力应按本表降低20%。

3安装焊缝的容许应力应按本表降低10%。

表6.2.1-4普通螺栓连接的容许应力（N/mm2）

螺栓的性能等螺栓和锚栓的性能等级或钢号构件的钢号

应力

级、锚栓和构符号

种类

件Q235Q3554.6级、4.8级5.6级8.8级Q235Q355Q390

l

抗拉150310

A级、B级[l]

螺栓

抗剪[l]115230

抗拉l

[l]125180125

C级螺栓

抗剪[l]9513595

锚栓抗拉d

[l]105145

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构件承压l

[c]240340365

注：1A级螺栓用于d≤24mm和l≤4md或l≤150mm（按较小值）的螺栓；B级螺栓用于d＞24mm或l＞10d

或l＞150mm（按较小值）的螺栓。d为公称直径，l为螺杆公称长度。

2螺孔制备应符合现行行业标准《水电工程钢闸门制造安装及验收规范》NB/T35045的相关规定。

3当Q235钢或Q355钢制作的螺栓直径大于40mm时，螺栓容许应力应予降低，对Q235钢降低4%，对

Q355钢降低6%。

6.2.2机械零件的容许应力应按表6.2.2采用。

表6.2.2机械零件的容许应力（N/mm2）

碳素结优质碳素

低合金钢铸造碳钢合金铸钢合金结构钢

应力构钢结构钢

符号

种类ZG230ZG270ZG310ZG340ZG50ZG35ZG3442

Q235Q355Q390354540Cr

－450－500－570－640Mn2Cr1MoCr2Ni2MoCrMo

抗拉、抗170

〔σ〕100145160135155100115135145195(295)(365)(320)

压和抗弯(215)

100

抗剪〔τ〕608595809060708085115(175)(220)(190)

(130)

255

局部承压〔σcd〕150215240200230150170200215290(440)(545)(480)

(320)

局部紧135

〔σcj〕801151251051258090105115155(235)(290)(255)

接承压(170)

195

孔壁抗拉〔σk〕115165185155175115130155165225(340)(420)(365)

(245)

注：1括号内为调质处理后的数值。

2孔壁抗拉容许应力系指固定结合的情况，若系活动结合，则应按表值降低20%。

3合金结构钢的容许应力，适用于截面尺寸为25mm。由于厚度影响，屈服强度有减少时，各类容许应

力可按屈服强度减少比例予以减少。

4表列铸造碳钢的容许应力，适用于厚度不大于100mm的铸钢件。

6.2.3灰铸铁件的容许应力应按表6.2.3采用。

表6.2.3灰铸铁的容许应力（N/mm2）

灰铸铁牌号

应力种类符号

HT150HT200HT250

轴心抗压和弯曲抗压〔σa〕120150200

弯曲抗拉〔σw〕354560

抗剪〔τ〕253545

局部承压〔σcd〕170210260

局部紧接承压〔σcj〕607590

6.2.4轴套的容许应力应按表6.2.4采用。

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表6.2.4轴套的容许应力（N/mm2）

材料符号径向承压

钢对10－3铝青铜50

钢对10－1锡青铜〔σcg〕40

钢对钢基铜塑复合材料40

注：水下重要的轴衬、轴套的容许应力应降低20%。

6.2.5埋设件一、二期混凝土的承压容许应力应按表6.2.5采用。

表6.2.5混凝土的容许应力（N/mm2）

混凝土强度等级

应力种类符号

C15C20C25C30C35C40

承压〔σh〕5791112.514

6.2.6表6.2.1-2、表6.2.1-3、表6.2.1-4、表6.2.2的容许应力值，在特殊荷载组合下可提高15%。

在特殊情况下，容许应力可适当提高，但除局部应力外，不应超过0.85σs。

6.2.7钢材和铸钢件的物理性能可按表6.2.7采用。

表6.2.7钢材和铸钢件的物理性能

弹性模量E剪切模量G线胀系数α质量密度ρ

材料名称

（N/mm2）（N/mm2）（K－1）（kg/m3）

－7850

钢材、铸钢件2.06×1050.79×1051.2×105

（7800)

注：括号内为铸钢件的密度。

11

NB/Txxxxx-202x

7结构设计

7.1结构布置

7.1.1拦漂排结构布置时从制造、运输、安装、运行维护和防腐等方面的因素考虑，应满足以下要

求：

1运行可靠、技术先进、经济合理、维修方便、劳动安全、景观协调等要求。

2制造及安装的具体条件要求。

3零部件规格尽量少的要求。

4运输单元的重量、最大外形尺寸以及必要的刚度等与运输相关的要求。

5各安装单元重量的吊装要求。

6防腐蚀施工的具体条件要求。

7.1.2拦漂排浮体结构可采用单浮筒式、双浮筒式及浮箱式三种结构，应根据拦漂量、漂浮物种类、

水流流速及清漂措施等因素，通过技术经济比较选定。

7.1.3拦漂排浮体之间的连接方式应安全可靠、拆装方便，可采用钢丝绳、卸扣和销轴等。

7.1.4浮体与浮体之间应留有间隙，拦漂排在悬链线状态下浮体与浮体之间不应发生碰撞。

7.1.5挂栅设计应满足下列规定：

1挂栅结构应根据河流漂浮物量、性质、清漂措施及安装条件等决定，宜采用活动式，以便于

维修和更换。

2栅条净距宜