水利水电工程水工钢结构课程设计

露顶式平面钢闸门设计

2007101316 王亮春

一、设计资料

闸门形式：溢洪道露顶式平面钢闸门；

孔口净宽：14.00m；

设计水头： 6.00m；

结构材料：Q235；

焊条：E43；

止水橡胶：侧止水用P 形橡皮，底止水用条形橡皮；

行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为MCS —2;

混凝土强度等级：C20

二、闸门的结构形式及布置

1、闸门尺寸的确定（图1）

闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.3m，故闸门高度为9+0.3=9.3 米

闸门的荷载跨度为两侧止水的间距即为孔口净宽：L1 14 m

闸门的计算跨度：L L0 2 d 14 2 0.3 14.6 m

2、主梁的形式

本闸门为中等跨度，为了便于制造和维护决定采用实腹式组合梁

3、主梁的布置

闸门高跨比L / H 1.5 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的作用线y H / 3 3 m （图2），并要求下悬臂

a 0.12 H 和a 0.4 m 。

4、梁格的布置和形式

梁格采用复式布置和等高连接，水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所支承。水平次梁为连续梁，其间距应上疏下密，使面板各区格需要的厚度大致相等，梁格布置的具体尺寸见详图 2

5、连接系的布置和形式

1）横向连接系，根据主梁的跨度决定布置 3 道横隔板，其间距为横隔板兼作竖直次梁。

2）纵向连接系，设在两个主梁下翼缘的竖平面内采用斜杆式桁架。

6、边梁和行走支承

1

变量采用单腹式，行走支承采用胶木滑道。

三、面板设计

根据SL74—95《水利水电工程钢闸门设计规范》修订送审稿，关于面板的计算，先估算面板的厚度，在主梁截面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

假定梁格布置尺寸如上图所示。面板厚度按式（7--3）计算：

t a

0.9 k p a

kp

当b / a 3 时，a 1.5 ，则t a 0.068 a kp

0.9 1.5 160

kp

当b / a 3 时，a 1.4 ，则t a 0.07 a kp

0.9 1.4 160

现列表（如下）计算：

表1

注1、面板边长a、b 都从面板与梁格的连接焊缝算起，主梁上翼缘宽度为260mm（详见于后）；

2

2.、区格Ⅰ、Ⅵ中系数k 由三边固定一边简支板查得。

根据上表计算，选用面板厚度t=14mm 。

2、面板和梁格的连接计算

面板局部挠曲时产生的垂直于焊缝长度方向的横拉力p 按式（7--6）计算。已知面板厚度t=14mm ，并且近似地取版中最大弯应力 2

max 160 N / mm ，则

P 0.07 t 0.07 14 160 156.8 N / mm

max

2

面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力：

VS 1417500 1100 14 637

T 433 N / mm

2 I 2 16053500000

2

由式（7--7）计算面板与主梁连接的焊缝厚度：

2 2 / 0.7 156.8 2 43

3 2 / 0.7 113 5.82

h P T m m

f t

面板与梁格连接焊缝取其最小厚度h 10 m m 。

f

四、水平次梁、顶梁和底梁的设计

1、荷载与内力计算

水平次梁和顶、底梁都是支承在横隔板上的连续梁，作用在它们上面的水压力可按式（7--8）计算，即

q p a a

上

2

下

列表（如下）计算后得

q 427 K N / m

3

根据表 2 计算，水平次梁计算荷载去79.92KN/m 。水平次梁为五跨连续梁，为 2.92 米。水平次梁弯曲时的边跨中弯矩为

2 2

M 0.077 ql 0.077 79.92 3.65 87.7 KN / m

次中

2 2

M 0.107 ql 0.107 79.92 3.65 111.2 KN / m

次B

2、截面选择

M 111200000

3

W 695000 m

160

考虑利用面板作为次梁截面的一部分初选[36b。由附录三表 4 查得

A 6809 mm 2 W 702900 mm

x 3 4

I 126518000 m m b 98 m m d 11m m

x

面板参加次梁工作有效宽度分别按式（7—11）及式（7—12）计算，然后取其中较小值。

式（7—11）

B b1 60 t 98 60 14 938 mm

式（7—12）

B 1b(对跨间正弯距段)

B 2 b( 对支座负弯距段)

按 5 号梁计算。设梁间距

b1 b2 1.2 1.2

b 1.2 m 1200 m m 。对于第一跨中正

2 2

弯矩段取l0 0.8 l 0.8 3650 2920 mm 。

对于支座负弯矩段l0 0.4 l0.4 3650 1460 mm 。

由l0 / b 查表7—1：

对于l b 得 1 0.769 则B 1 b 0.769 1200 922.8 mm

0 / 2920 / 1200 2.4l b 得 1 0.769 则B 1 b 0.769 1200

922.8 mm

对于l

0 / b 1460 / 1200 1.21 得20.3504 则 B 2 b 0.3504 1200 420 mm

对第一跨中选用B=923mm，则水平次梁组合截面面积为

2

A 6809 923 14 19731 mm