水工钢结构平面钢闸门设计计算书

水工钢结构平面钢闸门设计计算书

一、设计资料及有关规定:

1•闸门形式：潜孔式平面钢闸门。

2. 孔的性质：深孔形式。

3. 材料：钢材：Q235

焊条：E43;手工电焊；普通方法检查。

止水：侧止水用P型橡皮，底止水用条型橡皮。

行走支承：采用胶木滑道，压合胶布用MC—2。砼强度等级：C20b

启闭机械：卷扬式启闭机。

4. 规范：水利水电工程刚闸门设计规范(SL74-95)，中国水利水电出版社1998.8

二、闸门结构的形式及布置

(一)闸门尺寸的确定(图1示) 1•闸门孔口尺寸：

孔口净跨(L) : 3.50m。孔口净高：3.50m。

闸门高度(H) : 3.66m。闸门宽度：4.20m。

2. 计算水头：50.00m。

(二)主梁的布置

1. 主梁的数目及形式

主梁是闸门的主要受力构件，其数目主要取决于闸门的尺寸。因为闸门跨度L=3.50m,闸门高度h=3.66m,L

2. 主梁的布置

本闸门为高水头的深孔闸门，孔口尺寸较小，门顶与门底的水压强度差值相对较小。所以，主梁的位置按等间距来布置。设计时按最下面的那根受力最大的主梁来设计，各主梁采用相同的截面

尺寸。

3. 梁格的布置及形式

梁格采用复式布置与等高连接，水平次梁穿过横隔板所支承。水平梁为连续梁，间距应上疏下密，使面板个区格需要的厚度大致相等，布置图2示

三、面板设计

根据《钢闸门设计规范 SD — 78 (试行)》关于面板的设计，先估算面板厚度，在主梁截面选择以 后再验算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。 1•估算面板厚度

假定梁格布置尺寸如图2所示。面板厚度按下式计算

匸9 •OF ：］

现列表1计算如下: 表1

根据上表计算，选用面板厚度。

2.面板与梁格的连接计算

已知面板厚度t=14mm ,并且近似地取板中最大弯应力c max=[c ]=160N/mn n ,则

p=0.07 x 14x

面板与主梁连接焊缝方向单位长度内地应力：

3

VS 790 10

1000 14 272

T = =—

21。

2 3776770000

面板与主梁连接的焊缝厚度：

h f . P 2 T 2 /0.7 [ t w ] 398/0.7 113 5mm ，

面板与梁格连接焊缝厚度取起最小厚度 h f 6mm 。 四、水平次梁，顶梁和底梁地设计

1. 荷载与内力地验算

水平次梁和顶，底梁都时支承在横隔板上地连续梁，作用在它们上面的水压力可 按下式计算，即

a 上 a 下

现列表2计算如下:

表2

当 b/a < 3 时，a=1.65,则 t=a

kp =0.065 a% kp

0.9 1.65 160

当 b/a >3 时，a=1.55,则 t=a

kp 0.9 1.55 160

=0.067 a., kp 398N / mm,

刀二 1727.61kN/m

根据上表计算，水平次梁计算荷载取

216.53kN/m ,水平次梁为4跨连续梁，跨度为0.90m ,水平次

梁弯曲时的边跨弯距为：M 次中=0.077ql 2=0.077 x 216.53 x 0.9752=15.85kN?m 支座B 处的负弯距：

M 次B = 0.107ql 2=0.107 x 216.53 x 0.9752=22.0248kN?n

2. 截面选择

6

XA/ M 22.0248 10

W=—

[] 160

考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选［18b,由附录三表四查得：

2

3

4

A=2929mm W x =152200mm I x =13699000mm b 仁70mm ; d=9mm 。 面板参加次梁工作的有效宽度分别按式 6—11及式6—12计算，然后取其中较小值

式：6—11 B < b1+60t=70+60X 14=910mm ;

式：6—12 B= Z 1b （对跨间正弯距段）

B=

Z 2b （对支座负弯距段）。

对于支座负弯距段10=0.41 = 0.4 X 975= 390mm 。

137655 mm

梁间距b=b ^^

2

900 900

2

900mm 。对于第一跨中正弯距段

10=0.8 l= 0.8 X 975=780mm ;

对于 10/b = 390/900 = 0.430 得 Z 2= 0.16，得 B=Z

2

b = 0.16 X 900= 144mm ,

对第一跨中选用B = 360mm 则水平次梁组合截面面积（例 图

4）:

A=2929+360X 14=6961mm;

组合截面形心到槽钢中心线得距离： 360 14 98 《 e= =65mm ; 8689

跨中组合截面的惯性距及截面模量为：

I 次中=13699000+2929X 652+360X 14X 352= 29662171mm

W Zin = 33130025

203165.6mm 2

155

对支座段选用 B = 144mm 则组合截面面积：A=2929+144K 14=4592mrn 组合截面形心到槽钢中心线得距离：

e=

118.

8 14 98

=35mm

4592.2

支座初组合截面的惯性距及截面模量为：

I 次B = 13699000+2929X 432+144X 14X 352 = 23680365.8mr n

“ 23680365.8 2 Wn = 189442.9mm

125

3.

水平次梁的强度验算

由于支座B 处（例图3）处弯距最大，而截面模量较小，故只需验算支座

B 处截面的抗弯强

度，即

6

22.0248 10

116

/ 2 [ ] 160“ /

2 (7次=

116.24N / mm [ ] 160N / mm ,

189442.9

说明水平次梁选用[18b 满足要求。

轧成梁的剪应力一般很小，可不必验算。

4. 水平次梁的挠度验算

受均布荷载的等跨连续梁，最大挠度发生在便跨，由于水平次梁在 B 支座处截面的弯距已经

求得M 次B=22.0248kN?m,则边跨挠度可近似地按下式计算：

5 216.53 [975]3 22.0248 10

6 975

384 2.06 10

29662171 16 2.06 10

29662171

=0.0002 < [W

] 丄 0.004

l 250

故水平次梁选用[18b 满足强度和刚度要求 五、主梁设计

（一）设计资料O （n _n ）O

43

根据l o /b 查表6— 1:

：L8b

对于 10/b = 780/900 = 0.867 得Z 1 = 0.40，得 B=Z

i

b = 0.40 X 900= 360mm ,