露顶式平面钢闸门设计方案(总)

钢结构课程设计

题目：露顶式平面钢闸门设计

专业：水利水水电工程

姓名：杨军飞

班级：14瑶湖一班

学号：2014100034

指导老师：姚行友

二〇一二年6月25日

露顶式平面钢闸门设计

一、设计资料

闸门形式：露顶式平面钢闸门；

孔口净宽：10.00m

设计水头：5.40m

结构材料：Q235F

A-;

焊条：焊条采用E43型手工焊；

止水橡皮：侧止水用P型橡皮，底止水用条形橡皮；行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为2

MCS;

-

启闭方式：电动固定式启闭机;

制造条件：金属结构制造厂制造，手工电弧焊，满足Ⅲ级焊缝质量检验标准；执行规范：《水利水电工程钢闸门设计规范》（1995

SL）。

74-

-

。

二、闸门结构的形式及布置

（1）闸门尺寸的确定（见下图）。

1）闸门高度：考虑到风浪产生的水位超高为0.2m，故闸门高度= 5.54+ 0.2 = 5.6（m）；

2）闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1 = 10m；

3）闸门的计算跨度：L = L0 + 2d = 10+2⨯0.2 =10.4 (m)；

（2）主梁的形式。主梁的形式应根据水头的大小和跨度的大小而定，本闸门属于中等跨度，为了方便制造和维护，决定采用实腹式组合梁。

（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合力作用线y = H/3 ≈1.867， 并要求下臂梁H a 12.0≥和≥a 0.4。上臂梁 H c 45.0≤,今

取

a 0.12H=0.672(m)

主梁间距

2b=2(y-a)=2(1.867-0.672)=2.39(m)

则 c=H-2b-a=5.5-2.46-0.6=2.538(m)

（满足要求）

（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冰被横隔板所支承。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，梁格布置具体尺寸如下图所示。

（5）连接系的布置和形式。

1）横向连接系，根据主梁的跨度，决定布置道横隔板，其间距为 2.6 m，横隔板兼作竖直次梁。

2）纵向连接系，设在两个主梁下的翼缘的竖平面内。采用斜杆式桁架。

（6）边梁与行走支承。边梁采用单复式，行走支承采用胶木滑道。

三、面板设计

根据《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL 74-95），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弯曲的折算应力。

（1） 估算面板厚度。假定梁格布置尺寸 图 2 所示。面板厚度按式

[]

σα9.0________kp

t ≥计算

当b/a ≤ 3 时，a = 1.5 ，则kp a kp

a t 68.0160

4.19.0_________=⨯⨯= 当b/a > 3 时，a = 1.4 ，则kp a kp

a t 07.0160

4.19.0_________=⨯⨯=

现列 表 1 进行计算。

表1 面 板 厚 度 的 估 算

注 1、面板边长a 、b 都从面板宇梁格的连接焊缝算起，主梁上翼缘宽为140mm (详见后面)

2、区格I 、VI 中的系数k 由三边固定一边简支板查得。

根据表1计算，选用面板厚度 t = 8 mm 。

（2）面板与梁格的连接计算。面板局部绕曲时产生的垂直于焊缝长度方向的横向拉力P 按式σt P 07.0=max 计算，则

σt P 07.0=max =0.07⨯8⨯160=89.6(N/mm)

面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力

T=VS/2I 。=333500⨯580⨯8⨯262/2⨯1003410000=202（N/mm ） 由式[]

)7.0/(22ωτf f T P h +≥=2.7（mm ）

面板与梁格连接焊缝取其最小厚度6mm 。

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平压力可按式2

______下

上a a p q +=计算。

列 表2 计算后得

梁 号

梁轴 线处 水压

强度

()2

/m kN p

梁间距（m ）

2_______

下上a a +

（m ）

2

_______

下

上a a p q +=

（kN/m ）

备 注

1顶梁

1.29

2

14.4

1.245

17.93

1.20

3上主梁

24.5

1.05

27.73

0.91 4 33.6 0.855 28.73

0.80

5

40.4

0.74

29.90

0.68

6下主梁

47.4

0.64

30.33

0.60

7底梁 52.9 0.375 19.8

根据 表2 计算，水平次梁计算荷载取30.10kN/m,水平次梁为四跨连续梁，跨度为2.35m （如上图）。水平次梁弯曲时的边跨中弯矩为

M 次中=0.077ql ²=0.077⨯29.90⨯2.35²=12.71(kN •m)

A B C D E

A B C D E

q=29.90kN/m

次中M 次支M