钢闸门计算

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钢闸门计算书

钢闸门计算书

一、设计基本资料

1、闸门型式:露顶式平面钢闸门;

2、孔口净宽:5米;

3、设计水头:2.5米;

4、结构材料:平炉热轧碳素钢A3;

5、止水橡皮:侧止水采用P型橡皮,底止水用条形橡皮;

6、参考资料:《水工钢结构》P202页;

二、闸门的结构的型式及布置

1、闸门尺寸的确定

闸门高度:考虑风浪所产生的水位超高为0.5米,故闸门高

度=2.5+0.5=3米。

闸门的荷载跨度为两侧止水的间距:L1=5米

闸门计算跨度:L=L0+2d=5+2*0.2=5.4米

2、主梁型式

主梁的型式应根据水头和跨度大小而定,本闸门属中等跨

度,为了便于制造,决定采用型钢。

3、主梁的布置

根据闸门的高跨比,决定采用双主梁。为使两个主梁在设计

水位时所受的水压力相等,两个主梁的位置应对称于水压力

合力的作用线Y=H/3=2.5/3=0.83米,上悬臂C≤0.45H,今

取:主梁兼底梁,为了便于布置底止水,底梁不到底,所以

取a=0.25米。

主梁间距:2b=2(Y- a)=2×(0.83-0.25)=1.16米;

则C=H-2b- a=2.5-1.16-0.25=1.09米≤0.45H=1.125米

满足要求。

4、梁格的布置和型式

梁格采用复式布置和等高连接,水平次梁为连续梁,其间距

上疏下密。

三、面板设计

根据《钢闸门设计规范SDJ13-78(试行)》关于面板的计算,先估算面板厚度,在主梁选择之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

面板厚度按式(6-3)计算:

t=a(kp/0.9a[σ])0.5

已知:b=1240mm,a1=760 mm,a2=380 mm

闸门设计计算

闸门设计计算

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊

第三章闸门设计计算

3-1 闸门

3-1-1 设计基准

型式:垂直启闭滚轮式

有效寬:(门孔宽) 0.8 M 閘門寬: 0.922 M 水壓寬: B = 0.88 M 支點距離: L = 0.85 M 有效高:(门孔高) 0.8 M 閘門高:(水压高) H = 0.88 M 設計水位:(外水位) H1 = 3.0 M

(内水位) h = 0 M 水封方式:四面水封

3-1-2 压力负荷

一、全水压Pw

()

2

1

2

1

2

2

2

2

1

=

-

-

=B

h

H

H

Pw× 1 ×( 32– 2.122)× 0.88 = 1.98 Ton

3-1-3 横梁

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊(1)、横梁的位置

2.12

2.712

3.0

2.416

P1

P2

P3

P4(2)、各横梁的分担荷重

P1=

6

296

.0

( 2.12× 2 + 2.416 )× 0.88

= 0.28 Ton

P2= [

6

296

.0

( 2.416 × 2 + 2.12 )+

6

296

.0

( 2.416 ×2 + 2.712 )] ×0.88

= 0.62 Ton

P3= [

6

296

.0

( 2.712 × 2 + 2.416 )+

6

288

.0

( 2.712 × 2 + 3.0 )] ×0.88

= 0.696 Ton

P4=

6

288

.0

( 3.0 × 2 + 2.712 )× 0.88

= 0.36 Ton

ΣPw = P1+ P2 + P3 +P4= 1.97 ≒Pw

闸门重力计算

闸门重力计算

ⅰ,B≤10m
G=Kc×Kb×H0.42×B0.33×Hs 材料系数Kc 孔口宽度系数Kb 孔口高度H(m)
输入数据
ⅱ,B>10m
G=Kc×Kb×H0.63×B1.1×Hs 材料系数Kc 孔口宽度系数Kb 孔口宽度系数Kb
输入数据
Kc---材料系数,闸门材料为普通碳素结构钢时,Kc=1.0;为普通低合金结构钢时,Kc=0.8; ⑤潜孔式弧形钢闸门 G=0.012×K2×A1.27×Hs1.06
输入数据
K1---闸门工作性质系数,工作闸门,K1=1.1;检修门与导流门,K1=1.0; K2---孔口高度比修正系数,当H/B≥2时,K2=0.93;H/B<1时,K2=1.1;其他情况,K2=1.0; K3---水头修正系数,当HS≥70m时,K3=(HS/A)0.25;HS<70m时,K3=1.0; ④露顶式弧形钢闸门
Kb---孔口宽度系数,当B≤5m时,Kb=0.29;5m<B≤10m时,Kb=0.472;10m<B≤20m时,Kb=0.075;B≥20
输入数据
孔口高宽比修正系数K2
孔口面积A(m3)
设计水头Hs(m)
K2---孔口高度比修正系数,当H/B≥2时,K2=0Fra Baidu bibliotek93;H/B<1时,K2=1.1;其他情况,K2=1.0; 2)钢筋混凝土和钢丝网水泥闸门 ①露顶式平面闸门 G=0.33×Kj×Kz×H1.41×B0.75 闸门结构特征系数Kj 闸门支承构造系数Kz 孔口高度H(m)

钢闸门重量计算

钢闸门重量计算
Kc--材料系数;闸门用普通碳素钢取1.0,用低合金钢取0.8。
P 1 h2b 2
KN;
81,滚轮支承取1.0,台车式支承取1.3。 0,用低合金钢取0.8。 6;当5m<H<8m时,取0.13。H>8m时,按下式
29,5m<B≤10m时,Kb=0.472,10m<B<20m时时, 0,用低合金钢取0.8。
FQ (0.10 ~ 0.12)P ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1.2G
1.6
FW (0.10 ~ 0.12)P 1.2G
K1 工作门、事故门 检修门、导流门
K2 H/B≥2 H/B<1 其他情况
K3 Hs<60m Hs≥60m
备注 H<5m 5m<H<8m H>8m
KZ--闸门行走支承系数;滑动支承取0.81,滚轮支承取1.0,台车式支承取 Kc--材料系数;闸门用普通碳素钢取1.0,用低合金钢取0.8。
B(孔口宽度) H(孔口高度)
1
1.4
5
5
8
9
露顶式弧形钢闸门
G 4.00
Kb 0.472
16.40
0.075
Kc Hs(设计水头) B(孔口宽度) H(孔口高度)
1
2.5
10
3
1
3
15
8

钢闸门防腐面积的计算

钢闸门防腐面积的计算

钢闸门防腐面积的计算

钢闸门门叶结构防腐面积的计算,如果按一个零件一十零件的统计, 是一项十分繁杂的工作。如果用闸门重量估算,或用闸门外形尺寸估算,其估算结果太粗糙,投有使用价值。

因此闸门防腐面积的计算,要推导一个既筒单又精确的计算公式,才能满足目前工作的需要。

钢闸门的门叶结构是由钢板和型钢等焊接组成的,其防腐面积,现分别求导如下。 1.钢板

因为钢材的密度为, 所以每种厚度为3/85.7cm g =γδ的钢板,其每平方米面积的重量是一个常数, 既0G δγδ85.70==G 。

因此, 知道某种厚度钢板的重量G, 就可以计算出它的两个大平面的表面积;

1S δ85.7/21G S =

即:δ/255.01G S = 式中:δ-钢板厚度,mm; G -该厚度钢板的质量,kg 2.等肢角钢

按GB9737—88中热轧等肢角钢的规格有2O种,其型号共计82个。等肢角钢表面积计算如下式

2

S 02/004.0G Gb S =

式中:G一某种型号等肢角钢的重量,kg: 0G 一该种型号等肢角钢的单重,kg/m

b一等肢角钢的肢长,mm 3.不等肢角钢

按GB9788—88中热轧不等肢角钢的规格有19种, 其型号共计76个。不等肢角钢的表面积计算如下式

3S ()03/002.0G b B G S +=

式中:G一某种型号不等肢角钢的重量,kg; 0G 一该种型号不等肢角钢的单重,kg/m; B—不等肢角钢长肢的宽度,mm; b—不等肢角钢短肢的宽度,mm。

4. 槽钢

按GB707—88中热轧普通槽钢的规格有1 5种, 其型号共计3O个。 槽钢在门叶结构中外表面积计算如下式:

钢闸门结构计算书

钢闸门结构计算书
1.300
上托力 Pt(KN)
1.872
无加重启门力 FQ(KN)
73.596
闭门力 Fw(KN)
25.754
计算需加重块重 实际加重块重
Gj(KN)
Gj(KN)
17.254
18.000
加重后启门力 FQ(KN)
91.596
选启闭机型号:QPQ-125KN卷扬式启闭机 计算公式
总水压力P=0.5*γ*[(2Hs-h)*h-Hx2]*Bzs 滑道摩阻力Tzd=f2*P
止水摩阻力Tzs=f3*Pzs 下吸力Ps=ps*D2*Bzs 上托力Pt=γ*βt*Hs*D1*Bzs 闭门力Fw=nT*(Tzd+Tzs)-nG*G+Pt 启门力FQ=nT*(Tzd+Tzs)+Px+nG'*G+Gj+Ws
nT=1.2,nG=0.9 nT=1.2,nG'=1.1
**水库输水涵管闸门启闭力计算 水库水位14.0m,涵管内水位6.0m
闸门高度 h(m)
侧止水间距 Bzs(m)
上游水深 Hs(m)
下游水深 Hx(m)
总水压力 P(KN)
1.300
1.300
8.000
0.000
124.215
滑道摩擦系数f2 0.150
滑道摩阻力 TZd(KN)

弧形钢闸门计算实例

弧形钢闸门计算实例

弧形钢闸门计算实例

一、基本资料和结构布置

1.基本参数

孔口形式:露顶式;

孔口宽度:12.0m;

底槛高程:323.865m;

检修平台高程:337.0m;

正常高水位(设计水位):335.0m;

设计水头:11.135m;

闸门高度:11.5m;

孔口数量:3孔;

操作条件:动水启闭;

吊点间距:11.2m;

启闭机:后拉式固定卷扬机。

2.基本结构布置

闸门采用斜支臂双主横梁式焊接结构,其结构布置见图3-31。孤门半径R=15.0m,支铰高度H2=5m。垂直向设置五道实腹板式隔板及两道边梁,区格间距为1.9m,边梁距闸墩边线为0.3m;水平向除上、下主梁及顶、底次梁外,还设置了11根水平次梁,其中上主梁以上布置4根,两主梁之间布置7根。支铰采用圆柱铰,侧水封为“L”形

橡皮水封,底水封为“刀”形橡皮水封。在闸门底主梁靠近边梁的位置设置两个吊耳,与启闭机吊具通过吊轴相连接。采用2×500KN 固定式卷扬机操作。

本闸门结构设计按SL74-95《水利水电工程钢闸门设计规范》进行。门叶结构材料采用Q235,支铰材料为铸钢ZG310-570。材料容许应力(应力调整系数0.95):

Q235第1组:[б]=150MPa ,[τ]=90 MPa ; 第2组:[б]=140MPa ,[τ]=85 MPa ; ZG310-570:[б]=150MPa ,[τ]=105 MPa 。 3.荷载计算

闸门在关闭位置的静水压力,由水平压力和垂直水压力组成,如图1所示:

水平水压力:

()kN B H P s s 3.74390.12135.11102

弧形闸门启闭力计算

弧形闸门启闭力计算

弧形闸门启闭力计算

根据《水利水电工程钢闸门设计规范 SL74-95》,采用以下公式进行计算。 启门力计算式:[]

412102)(1r P R G Gr n r T r T n R F X j zs zd T Q G ++++'

= 式中:F Q ——启门力,KN ;

R 1、R 2——分别为加重和启门力对弧形闸门的力臂,m ; T zd ——滑动支承摩擦阻力,KN; P f T zd 2=

f 2——滑动摩擦系数,取0.6;

P ——作用在闸门上的总水压力,KN ;22Z X P P P +=

P X ——静水压力的水平分力,KN;

P Z ——静水压力的铅直分力,KN ;

R ——滚轮半径,mm ,R=100mm ,

r ——滚轮轴半径,mm ,r=100mm

T zs ——止水摩擦阻力,KN, ;zs zs P f T 3=

f 3——滑动摩擦系数,取0.7;

P zs ——作用在止水上的压力,KN;

r 0、r 1、r 2、r 4——分别为转动轴摩阻力、止水摩阻力、闸门自重、下吸力对弧形闸门转动中心的力臂,m ;

P X ——下吸力,KN,B H P X X 22

1γ=;

H X ——闸门下游水深,m ;H X =0

B ——闸门宽度,m ;B=8.0m

B 1——止水总宽度,m ;B 1=0.09m

n 'G ——计算持住力和启门力用的闸门自重修正系数,可采用1.0~1.1;

G ——闸门自重,计算启门力时计入浮重,KN ;G=18×9.8=176.4KN G j ——加重块的重量,KN ;

n T ——摩擦阻力安全系数,可采用1.2;

闸门启闭力的计算1

闸门启闭力的计算1

闸门启闭力的计算1

闸门启闭力的计算

启门力:F启=n·(F+W1+W2)

闭门力:F闭=n·(F-W1-W2)

式中:W1-门体自重(T)

W2-丝杆自重(T)

n-系数1.1~1.3,闸门不经常操作时,取大值,反之取小值;

F-水压产生的阻力

F=S·h·μ·γ(kgf)

γ-水的比重1.0×103kg/m3

S-闸门板面积(m2)

方闸门:S=a·b

a-闸门宽(m)

b-闸门高(m)

圆闸门:S=π·D2 /4

D-闸门通径(m)

h-闸孔中心至最高水位高度(m)

μ-密封面的摩擦系数,一般取0.3

钢闸门3.5*2.5米自重1.7吨,配套QL2*8吨螺杆启闭机,通过以上公式验算启门力得:

启门力:F启=n·(F+W1+W2)

=1.2*{(3.5*2.5*1.25*0.3*1)+1.7+0.2}

=6.2吨

结论:通过以上结果本闸门启门力需要6.2吨。配用2*8吨螺杆启闭机能够保证顺利启闭。

钢闸门启闭力计算书

钢闸门启闭力计算书

4.0m*

5.0m-13.03m 平面定轮钢闸门

计算书

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审核:

批准:

已知钢闸门自重:G=9722kg=97.22KN,此为潜孔式平面定轮钢闸门

一:闭门力:Fw=nT*(Tzd+Tzs)-nG*G+Pt

1.摩擦阻力安全系数nT=1.2

2.滑动轴承滚轮摩阻力Tzd=(P/R)*(f1*r+f)

其中:水头压力P=r*(2Hs-h)*h*Bzs/2

上游水头Hs=13.03m,两侧止水间距Bzs=4.2m,水的容量r=10KN/m³,

闸门高度(计算到顶止水)h=5.04m

得水头压力P=2225KN

滚轮半径R=325mm,(钢基铜塑复合材料对镀铬钢)滑动摩擦系数f1=0.14,

(钢对钢)滚动摩擦力臂f=1mm,滚轮轴半径r=75mm

得滑动轴承滚轮摩阻力Tzd=78.73KN

3.止水摩阻力Tzs=f3*Pzs

其中(橡胶对不锈钢)止水摩擦系数f3=0.5

侧止水上的压力Pzs1=n*ρ*g(H-0.5h)*h*b/1000

侧止水橡胶数量n=2,水的密度ρ=1*10³kg/m³,g=9.8N/kg,止水橡胶宽度b=0.045m 侧止水上的压力Pzs1=46.7KN

顶止水上的压力Pzs2=ρ*g*(H-h)*L*b/1000

顶止水长度L=4.075m

顶止水上的压力Pzs2=14.34KN

作用在止水上的压力Pzs=Pzs1+Pzs2=61.04KN

止水摩阻力Tzs=30.52KN

4.闸门自重修正系数nG=0.9

5.上托力Pt=r*βt*Hs*D1*Bzs

水的容量r=10KN/m³,上托力系数βt=1,Hs=13.03m,

弧形钢闸门计算实例

弧形钢闸门计算实例

弧形钢闸门计算实例

弧形钢闸门是一种应用广泛的水工结构,通常被用于水坝、水电站和

船闸等工程中。它由一段弧形的钢板组成,可以随着水位的变化而升降。

在设计和计算弧形钢闸门时,需要考虑多个因素,包括水压、水位、重力等。下面是一个弧形钢闸门的计算实例,用于说明设计和计算过程。

假设有一个用于船闸的弧形钢闸门,其跨度为15米,高度为5米。

为了使钢闸门能够顺利升降,我们需要计算当水位变化时所受到的水压力,以及钢闸门的重力。然后,将两者进行比较,以确定钢闸门是否能够顺利

升降。

首先,我们需要计算钢闸门所受到的水压力。水压力可以通过下面的

公式计算:

P = ρgh

其中,P为水压力,ρ为水的密度,g为重力加速度,h为水的高度。

假设水的密度为1000 kg/m³,重力加速度为9.81 m/s²。在最大水位时,水高度为5米,那么水压力可以计算为:

接下来,我们需要计算钢闸门的重力。钢闸门由一段弧形的钢板组成,其面积可以通过下面的公式计算:

A=(π/2)*r²

其中,A为钢闸门的面积,r为钢闸门的半径。

由于钢闸门是弧形的,我们需要计算其半径。假设弧形钢闸门的半径

为10米,那么钢闸门的面积可以计算为:

A=(π/2)*10²≈157.08m²

钢闸门的重力可以通过下面的公式计算:

F=m*g

其中,F为重力,m为钢闸门的质量,g为重力加速度。

钢闸门的质量可以通过下面的公式计算:

m=ρ*V

其中,m为质量,ρ为钢闸门的密度,V为钢闸门的体积。

假设钢闸门的密度为7850 kg/m³,那么钢闸门的质量可以计算为:m = 7850 * 157.08 ≈ 1,230,234 kg

潜孔式钢闸门课程设计计算书

潜孔式钢闸门课程设计计算书

潜孔式钢闸门课程设计计算书

设计说明:

本次课程设计的目标是设计一道潜孔式钢闸门,该闸门具有抗水力耐久性、稳定性和可靠性等特点。设计中需要考虑闸门的结构参数和材料的选取,通过计算分析来保证闸门的强度和稳定性,并对其进行性能测试。以下是潜孔式钢闸门的课程设计计算书。

设计一:潜孔式钢闸门结构计算

1.永久荷载计算:

-总重量W1=板材总重量+组件总重量

-板材总重量=板材面积x板材单位重量

-组件总重量=组件总数量x组件单位重量

-板材单位重量和组件单位重量可以根据实际选取的材料查询得到。

2.活动荷载计算:

-水压力P=0.5xρxgxH^2

其中,ρ为水的密度,g为重力加速度,H为闸门顶部的水头高度。

3.悬臂梁弯矩计算:

-最大弯矩M=PxL

其中,L为闸门总长度。

4.悬臂梁截面尺寸设计:

-可以根据最大弯矩和材料的许用应力来确定悬臂梁截面尺寸。根据所选材料的杨氏模量和截面形状的假设,计算梁的截面模性和矩阻力矩。

5.钢板厚度计算:

-选择合适的钢板材料之后,可以通过计算所需的强度来确定钢板的厚度。根据所选材料的强度和安全系数,计算所需钢板的强度。

设计二:潜孔式钢闸门稳定性计算

1.净水面以下弯矩计算:

-净水面以下的水压力会产生额外的弯矩,需要计算该弯矩。

-弯矩计算公式与设计一的悬臂梁弯矩计算相同。

2.槽坡度计算:

-闸门的槽坡度要求满足水流平稳流过,并不会对闸门产生过大的水压力。

-槽坡度的计算需结合实际应用情况和闸门的尺寸等参数。

3.闸门的稳定性计算:

-闸门稳定性的计算包括计算闸门的剪切力、撞击力、回转力矩等。

-剪切力计算可通过考虑水压力和重力的作用来实现。

闸门计算书(修改)

闸门计算书(修改)

闸门计算书(修改) LT

三、结构计算

按闸门门体结构布置:

(一) 闸门支撑跨度

m d l l 3.415.020.420=⨯+=+=

式中:0l —闸门孔口宽度;

d —闸门主行走支撑至闸墩侧面距离。

(二) 顶止水中心至底槛高度:4+0.05=4.05m

(三) 闸门荷载跨度(即两侧止水宽度):4.0+2×0.05=4.1m (四) 门槽

门槽宽度 W=660mm ,门槽深度 D=250mm 。

(五) 闸门总水压力计算

十三围窦建筑物等级为4级,设计防洪标准为20年一遇设计洪水位,因此,本闸门防洪标准同主体建筑物,即设计防洪水位为6.845m ,相应内涌水位2.0m 。

总水压力P 可按如下公式计算:

()[]

ZS X s B H h h H P 222

1

--=

γ 式中:P —总水压力,KN ;

γ—水的重度,取10KN/m 3; H s —上游水头,m ;

h —闸门高度(计算至顶止水),m ; H X —下游水头,m ; B ZS —两侧止水间距,m 。

则,总水压力()[]1.43.205.405.4145.72102

1

21⨯-⨯-⨯⨯⨯=P =768.2KN

根据运行条件,本闸门在静水中启闭,其动力系数为1.0, 所以,总水压力P=1.0×P 1 =1.0×768.2

=768.2KN P 力作用点位置:

2

23

22

323632663h

h H H h h H h H H H H H S X S S X X S C +--+--= =2

23

223205.4305.4145.762305.4205.4145.7605.4145.7622145.73⨯+⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯+⨯⨯--⨯⨯

钢闸门重量计算

钢闸门重量计算
Kg--孔口高度系数;当H<5m时,取0.156;当5m<H<8m时,取0.13。H>8m时 计算G=0.012KzKcH1.65B1.85
备注 B≤10m B>10m
Kb--孔口宽度系数;当B≤5m时,Kb=0.29,5m<B≤10m时,Kb=0.472,10m<B< Kb=0.075,B>20m时,Kb=0.105。
1.6
FW (0.10 ~ 0.12)P 1.2G
K1 工作门、事故门 检修门、导流门
K2 H/B≥2 H/B<1 其他情况
K3 Hs<60m Hs≥60m
备注 H<5m 5m<H<8m H>8m
KZ--闸门行走支承系数;滑动支承取0.81,滚轮支承取1.0,台车式支承取 Kc--材料系数;闸门用普通碳素钢取1.0,用低合金钢取0.8。
B(孔口宽度) H(孔口高度)
1
1.4
5
5
8
9
露顶式弧形钢闸门
G 4.00
Kb
Kc
0.472
1
Hs(设计水 头)
B(孔口宽度) H(孔口高度)
2.5
10
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3
16.40
0.075
1
3
15
8
水压力

定轮钢闸门计算书

定轮钢闸门计算书

平面滚动钢闸门计算说明

第1章闸门结构设计

1.1 设计依据

《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL74-2019)

《水利水电工程钢闸门制造、安装及验收规范》(GB/T14173-2008)

孔口宽 2.0m,孔口高度 2.0m,采用潜孔式平面滚动闸门,水头33.15m。

1.2 一般说明

本闸门门叶采用Q355C钢板制造,门槽埋件钢板采用Q355C制造,型材材质为Q235B,止水座板为不锈钢材料06Cr19Ni10。所用钢板厚度为6~20mm。

主轮材料采用ZG310-570,轴的材料采用45钢。闸门侧止水橡皮采用“水利水电工程钢闸门设计规范”附录7中的P型橡皮,底止水采用I型橡皮。1.3 闸门上的载荷

静水压力

P 水=1

2

γ(2H s−ℎ)ℎB=1489kN

设计水头Hs=33.15m,水重度r=10kN/m3,

止水宽度B=2.13m,

止水高度h=2.18m 泥沙压力(按2.0m计算)

P 泥=1

2

γnℎn2tan2(45°−φ/2)B=52kN

淤沙的浮容重γn=10.995kN/m3;淤沙的内摩擦角φ=8°;

闸门前泥沙淤积宽度B=3.1m;

闸门前泥沙淤积厚度ℎ

n

=2m。

总压力:P=P

水+P

=1541kN

1.4 闸门结构形式及布置

1.4.1 闸门尺寸的确定

闸门高度:h z=2.28m。

闸门止水宽度:B z=2.13m

闸门的载荷跨度:L1=2430m。

闸门主梁间距:L2=0.8m。

1.4.2 主梁的形式

主梁的形式应根据水头和跨度大小而定,本闸门属小跨度,为了便于制造和维护,决定采用型材粱。

1.4.3 主轮的布置

水工钢闸门结构设计(详细计算过程)

水工钢闸门结构设计(详细计算过程)

6 金属结构设计

6.3 金属结构设计计算

6.3.1 设计资料

(1)闸门型式:露顶式平面钢闸门(2)孔口尺寸(宽×高):6m ×3m (3)设计水头:3.16m (4)结构材料:Q235钢(5)焊条:E43

(6)止水橡皮:侧止水型号采用P45-A ,底止水型号采用I110-16 (7)行走支承:采用胶木滑道,压合胶木为MCS-2 (8)混凝土强度等级:C25 (9)规范:《利水电工程钢闸门设计规范》(SL74-95)6.3.2 闸门结构的形式及布置6.3.2.1 闸门尺寸的确定

1.闸门高度:考虑风浪产生的水位超高,将闸门的高度确定为3m 。

2.闸门的荷载跨度为两侧止水的间距:L 0=6.0m

3.闸门计算跨度:L=L 0+2d=6.0+2×0.15=6.3m 6.3.2.2静水总压力

闸门在关闭位置的静水总压力如图

6.1所示,其计算公式为:

2

2

9.83

44.1/2

2

gh P

kN m

图6.1 闸门静水总压力计算简图

P

6.3.2.3 主梁的形式

主梁的形式应根据水头的大小和跨度大小而定,本设计中主梁采用实腹式组

合梁。

6.3.2.4主梁的布置

根据主梁的高跨比,决定采用双主梁。两根主梁应布置在静水压力合力线上下等距离的位置上,并要求两主梁的距离值要尽量大些,且上主梁到闸门顶缘的距离c 小于0.45H ,且不宜大于 3.6m ,底主梁到底止水的距离应符合底缘布置的要求。故主梁的布置如图 6.2所示

图6.2 主梁及梁格布置图

6.3.2.5 梁格的布置和形式

梁格采用复式布置并等高连接,并使用实腹式竖向隔板兼作竖直次梁,使水平次梁穿过隔板上的预留孔而成为连续梁,其间距上疏下密,面板各区格需要的厚度大致相等,具体布置尺寸如图 6.2所示。

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0.073 0.0201
底部止水
m

0.1
m
m
四、水 平次梁 、顶梁 和底梁 的设计
梁号
1(顶梁) 2(次)
3 4 5(次) 6(下主梁) 7(底梁)
梁轴线处水 压力强度p (kN/㎡)
0
5.68
13.03
18.42
23.81
23.81
27.73
荷载与内力计算表
梁间距 a上+a下 2
(m)
(m)
0.75 0.75 0.55 0.55 0.55 0.4
0.479
0.343
9
1.80
0.487
0.343
10
1.90
0.493
0.343
11
2.00
0.497
0.343
12
2.50
0.5
0.343
13

0.5
0.343
预先选择
主梁
12
槽钢型号
20a
梁高
0.2
m
梁翼缘宽
0.14
m
形心Z0
0.0201
m
次梁 槽钢型号
梁高 梁翼缘宽 形心Z0
12 20a
0.2
验算点 b/a
1
1.00
2
1.10
3
1.20
4
1.30
支承长边中 点(A点)ky
0.308 0.349 0.383 0.412
支承短边 中点(A 点)kx 0.308 0.323 0.332 0.338
5
1.40
0.436
0.341
6
1.50
0.454
0.342
7
1.60
0.468
0.343
8
1.70
选用tw
1.15
cm
(5)
翼缘截面选择
A1= W/h0-twh0/6 下翼缘选用
5.47689732 cm2
t1
1.25 cm
b1=A1/t1
4.38151786
选用b1
8.6 cm
上翼缘选用
t2
1.25 cm
b2
8.6 cm
面板兼作主梁上翼缘的有效宽度B
b2+60δ
68.6 cm
A1=
79.35 cm2
主梁b 闸门缝宽
4.2
166.4922
2.13
3.6 3.5 12 20a 73 10
m
KN
P
1 2
2 H s
hh
HX2
BZS
m
HC
3H
S
H
2 X
H
3 X
3H
2 X
6HS2h 6HSh2 6HSh 3h2
2h3
m
m
选择次梁
11
次梁型号 18b
次梁b
70
mm
查表 mm
支承条件
三边 四边 四边 四边 四边

基本资料
1
孔口尺寸


2
底板高程
3
设计工况
(1)
上游水位
(2)
下游水位
4
校核工况
(1)
上游水位
(2)
下游水位
γ水
5
闸门尺寸
宽BZS
高h
Hs Hx
4
m
3
m
0.5
m
4
m
2.5
m
m
m
9.8
KN/m³
4.2
m
3.1
m
3.5
m
2
m
二 (一)
1
(1)
结构计算 设计状况 总水压力 闸门荷载宽度
P
Hc
闸门顶高程 胸墙底高程 选择主梁 主梁型号
面板厚
673
mm
275
mm
193
mm
8.32 55.91
0.79
根据跨数不同要修改
对第一跨中选用 Bmin
mm 275 对支座段选用 Bmin
mm 193
l0
b l0/b
A组合 mm2 5633
A组合 mm2 4813
632 316 550 1.149 0.575
mm 跨中正弯矩段,
mm
支座负弯矩 段,0.4l
N/mm2
<[σ]160N /mm2
5.994E-06 ≤
[w/l]=
m
净跨
每边边梁嵌入 度
m
计算跨度
L1
5.17
m
荷载跨度
q
13.1
kN/m 主梁荷载
0.79
m
横隔板间 距
[w/l]=
0.00133333
容许挠度,潜孔 1/750,露顶
2、
截面选择
(1)
Mmax
43.72125 kN.m
公式
Vmax
(6)
弯应力强度验算
mm
取hf
6
mm
三边固定一边简支矩形弹性薄板受均载的弯应力系数k(μ=0.3)
情况1
情况1
验算点
支承短边
验算
b/a
支承长边中 中点(A 点
支承长边中点
点(A点)ky 点)kx b/a
(A点)ky
1
1.00
0.328
0.360
1.00
0.360
2
1.25
0.472
0.425
1.25
0.448
3
1.50
13.1
M次中=0.077ql2 M次支座=0.107ql2 截面选择
W=M/[σ]
5437.5
12
20a
2883
mm2
200
mm
17800
mm3
17804000
mm4
73
mm
7
mm
10
mm
b+60t ξ1b ξ2b
kN/m
0.63 0.87
mm3
0.3 ∑q
计算跨度 l
kN.m kN.m
槽钢截面 积
0.75 0.65 0.55 0.55 0.475 0.3
q=p(a上+a下)/2 (kN/m) 0.32 4.26 8.47 10.13 13.1 11.31 8.32
2
初选 槽钢型号
A h Wx Ix b1 d t 面板参加 次梁工作 有效宽度 B B
7(底梁)
27.73
水平次梁计算荷载取
max
32.75
kN
qL1/2
(2) 取
[σ] [σ]
W
160 144 303.619792
N/mm2 N/mm2 cm3
A3钢
考虑闸门 自重引起
(3)
腹板高度选择
hmin
59.8475184 cm
经济梁高
hec
30.4995706 cm
选用h0
28
cm
(4)
腹板厚度选择
tw=
h
11
0.48104569 cm
112
M Vmax
S
28.82 26.2 899.63775
N/mm2
A3钢
N/mm
KN.M KN cm³
面板局部 挠曲时垂 直于焊缝 长度方向 的横拉力
面板与主 梁连接的
T=VS/(2I0)
[
w t
]
309.55583 113
N/mm N/mm2
查书P39
hf
P2
T
2
/(
0
.7
[
w t
])
4.161747
0.565
0.455
1.50
0.473
4
1.75
0.632
0.465Leabharlann Baidu
1.75
0.489
5
2.00
0.683
0.470
2.00
0.500
6
2.50
0.732
0.470
2.50
0.500
7
3.00
0.740
0.471
3.00
0.500
8

0.750
0.472

0.500
四边固定矩形弹性薄板受均载的弯应力系数k(μ=0.3)
mm
ξ1
0.5
ξ2
0.35
e
I次中
Wmin
mm
mm4
mm2
51
33321683
220673
e
I次支座
Wmin
mm
mm4
mm2
42
30549782
215139
水平次梁强度验算
σ次 水平次梁挠度验算 w 5 ql 3 M 次支l l 384 EI次中 16EI次中
五、主梁设计
1、
L0
板宽
4.0
5 5.34
区格
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
a(短边) mm
750 750 550 550 550
b(长边) mm
750 750 750 750 750
b/a
1.00 1.00 1.36 1.36 1.36
选择 下限
1 1 5 5 5
三边

取t
10
400
750
1.88
5
mm

[σ]
160
2、面板
与梁格的
连接计算
P=0.07tσmax
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