水工钢结构课设说明书

《水工钢结构》暨露顶式平面钢闸门课程设计

一、设计资料

某水库溢洪道工作闸门，孔口净宽8.0m，设计水头H=5m，采用直升式露顶平面钢闸门，门顶超高取0.2m，试设计闸门门叶结构、门槽埋件、选择启闭机设备。

闸门门叶采用Q235镇静钢，焊条E43 。侧止水选用P60A型，底止水选用I110—16型。行走支承（学号为单号者，采用胶木滑道，压合胶木为MCS—2。学号为双号者，采用滚轮支承）。闸墩混凝土强度等级C20。依照《水利水电工程钢闸门设计规范》SL74—95设计。

二、设计内容及步骤

1、闸门结构的形式及布置

整个设计过程的关键，应综合考虑各方面因素。内容包括：闸门尺寸确定，门叶上需要的各种构件、数目及所在位置，梁格的形式及连接方式，联结系的布置和形式及边梁与行走支承。首先确定主梁形式、数目、位置，然后确定水平次梁及竖直次梁的形式、数目和位置。

2、面板设计

在满足强度要求的基础上，设计出一经济合理的面板厚度。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。

3、水平次梁、顶梁和底梁设计

水平次梁采用不等肢角钢（单学号），槽钢（双学号）。顶、底梁

宜采用槽钢。在计算出各构件的内力后，选择各梁的截面，考虑利用部分面板抗弯，将所选截面适当缩小。之后，进行强度、刚度验算。

4、主梁设计

采用焊接组合截面，面板兼作主梁上翼缘的有效宽度按教材（7—11）式确定。内容包括：截面选择、（梁高改变）、翼缘焊缝、腹板局部稳定验算、面板局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力验算。

W=1.4--2.5的要求，可不改变梁高。

若主梁高度满足门槽宽深比

D

5、竖直次梁及横向联结系设计

横向联结系采用横隔板，并兼作竖直次梁。按构造要求确定其尺寸，即截面高度、腹板厚度与主梁相同，横隔板可不设上翼缘，其下翼缘用宽度100~200mm厚度10~12mm的扁钢做成。因横隔板截面尺寸大应力很小，可不进行强度验算。

6、纵向联结系设计

闸门自重G按教材附录十一附式（1）计算。纵向斜杆采用等肢单角钢其截面尺寸主要按刚度条件要求进行选择。

7、边梁设计

截面型式采用单腹式（适用滑动支承），双腹式（适用滚动支承），尺寸按构造要求确定，即截面高度与主梁端部高度相同，腹板厚度与主梁腹板厚度相。对单腹式边梁，为了便于安装胶木滑快，下翼缘宽度不宜小于300mm。对双腹式边梁，为便于腹板焊接其两腹板间距为300~400mm。边梁需验算的危险截面为与主梁连接处，即求出该截面的弯矩、剪力、轴力，按拉弯构件验算截面的强度以及抗剪强度

和腹板与翼缘连接处的折算应力强度。

8、行走支承及轨道设计

①、滑动行走支承设计

滑块每侧布置两个，由三条胶木压入铸钢夹槽内，用螺栓固定在边梁下翼缘上。根据滑块传递的荷载，确定其几何尺寸及单位长度的承压力，并由此确定夹槽尺寸及由表（7—2）确定出支承轨道轨顶弧面半径R及轨头宽度b。之后，验算滑块与轨顶弧面的接触应力及夹槽的强度。

胶木滑块轨道设计

轨道通长布置，埋设在门槽内。先根据混凝土承压强度确定出轨道底板宽度，然后按其弯曲强度确定底板厚度，最后定出轨道总高度，应大于三分之一的轨道底板宽度。

②、滚动行走支承设计

采用圆柱形滚轮，简支滑动轴承滚动支撑。滚轮尺寸：轮径D=300~1000mm，轮缘宽度b=80~150mm，D/d=4~6。在上述范围内初选D与b，后经（7—15式）验算滚轮轮缘与轨道之间接触应力强度，若不满足可增大D、b值。

轮轴直径d与轮径之比为d/D=0.15~0.3，初定d，并经验算。

轮轴验算包括：弯曲应力，剪应力强度，若不满足可加大d值。还应按（7—17式）验算轮轴与轴承板之间的紧密接触局部承压应力。

滚轮支承轨道设计

视轮压采用三块钢板焊接的工字形截面，应验算轨道底与门槽砼

之间的承压应力。为提高其刚度，可将轨道与门槽护角角钢连接起来，并将轨道上端做成斜坡形，以便将门叶引入门槽。

9、止水、止水座、门槽金属护角、导向装置及轨道设计

按设计资料设计门叶两侧及底止水，上游止水座可由门槽护角兼。导向装置可采用铸钢弧面滑块和钢板轨道，均按构造要求设置不必做结构计算。

10、闸门启闭力计算和吊耳设计，启闭机容量确定

闸门启闭力依照式（7—24、25）计算。根据闸门的宽高比宜采用双吊点，吊耳可设在边梁顶部（适用滚动行走支承，但需加设轴承板）或横隔板与顶梁相交处（需另设吊耳板，适用滑动行走支承）。由启吊力设计吊轴直径及初估吊耳板尺寸，之后由（7—26、27）式验算吊耳板孔壁局部紧接承压应力和孔壁拉应力。

由启门力选择双吊点电动卷扬式启闭机及容量

三、设计成果及要求

1、露顶式平面钢闸门设计计算说明书1份。

2、设计图纸1张。

内容包括：门叶上、下游立视图，侧视图，俯视图（包括门槽宽深比及行走支承和导向装置预埋轨道、护角、止水），材料表（将构件依次编号逐项填入表中，包括名称、形状、规格、数量），说明（提出对钢材、焊条、螺栓、止水、胶木、混凝土的材质要求和型号及标号）。

3、图纸采用50×75cm米格计算纸，制图比例1：25。

四、时间安排（共一周时间）

第一天闸门结构的形式及布置，面板设计，水平次梁，顶、底梁设计。

第二天主梁设计，横、纵向联结系设计。

第三天边梁设计，行走支承及轨道设计。

第四天止水、止水座，门槽埋件，导向装置，启闭力，吊耳板设计，启闭机容量选择。

第五天整理计算说明书，画图。

第六天画图

第七天交设计成果