水工钢结构潜孔式平面钢闸门设计
钢结构平面钢闸门设计
钢结构平面钢闸门设计一、引言钢结构平面钢闸门是一种广泛应用于水利工程、市政建设和工业设施中的设备。
它具有结构稳定、安全可靠、使用寿命长等优点，因此受到广大用户和设计师的青睐。
本文将详细介绍钢结构平面钢闸门的设计过程。
二、设计要求1.安全性：钢结构平面钢闸门必须能够承受水的冲击力和重力，确保在极端情况下不会发生变形或损坏。
2.稳定性：闸门在开启和关闭过程中应保持稳定，不能出现晃动或倾斜。
3.耐久性：闸门应能够经受长期使用和环境的侵蚀，保持良好的工作性能。
4.易操作性：闸门的操作应简单、方便，便于工作人员进行操作和维护。
三、设计步骤1.确定尺寸和规格：根据实际应用需求，确定钢结构平面钢闸门的尺寸和规格。
2.选择材料：根据设计要求和使用环境，选择合适的钢材。
通常选用高质量的碳钢或不锈钢，以满足强度和耐久性的要求。
3.结构设计：根据尺寸和规格，进行钢结构平面钢闸门的结构设计。
主要考虑以下几点：a. 门叶结构：门叶是闸门的核心部分，需要考虑强度、刚度和稳定性。
可采用钢板焊接或型材拼接的方式，形成稳定的结构。
b. 支撑和固定结构：为了确保闸门的稳定性和安全性，需要设计合理的支撑和固定结构。
可采用柱式支撑、悬臂支撑或地脚螺栓固定等方式。
c. 止水装置：为防止闸门在关闭时出现漏水现象，需要设计可靠的止水装置。
可采用橡胶止水带或金属止水片等方式。
d. 操作装置：为方便工作人员进行操作和维护，需要设计简便的操作装置。
可采用手动操作杆、电动操作器或液压驱动器等方式。
4. 应力分析：利用有限元分析软件对钢结构平面钢闸门进行应力分析，确保在设计工况下，各部件的应力和变形都在允许范围内。
5.校核与优化：根据分析结果，对钢结构平面钢闸门的设计进行校核和优化，确保其满足各项设计要求。
6.绘制施工图：根据最终设计方案，绘制详细的施工图纸，包括各部件的详细尺寸、材料要求、制造工艺等。
7.制造与检验：按照施工图纸进行制造和加工，对每个环节进行严格的质量检验，确保最终产品符合设计要求。
水工钢闸门课程设计布置
7. 启闭设备：电动固定式启闭机 启闭设备： 8. 闸门所用材料： 闸门所用材料： 门叶承重钢结构： 门叶承重钢结构：Q235.B钢 钢 焊 条：E43型 型 行走支承：采用滚轮，材料为铸钢 行走支承：采用滚轮，材料为铸钢ZG45 止水橡皮：顶止水、侧止水—P形橡皮；底止水 条形橡皮。 形橡皮； 条形橡皮。 止水橡皮：顶止水、侧止水 形橡皮 底止水—条形橡皮 9. 制造条件： 制造条件： 金属结构制造厂制造，手工电焊，满足Ⅲ级焊缝质量检验标准。 金属结构制造厂制造，手工电焊，满足Ⅲ级焊缝质量检验标准。 10. 采用的设计规范：《水利水电工程钢闸门设计规范 采用的设计规范： 水利水电工程钢闸门设计规范SL74—95》 》
ΔH
闸底高程
a
b
C
•
潜孔式： 潜孔式：
H=胸墙底高程 闸底高程 +∆H 胸墙底高程-闸底高程 胸墙底高程
（安装顶止水构造要求，取∆H=0.25~0.3m） 安装顶止水构造要求， ）
ΔH 0.1m
胸墙高程
闸底高程
a
b
C
⑵、闸门总宽
B=L0+2d+La+b
L0---孔口尺寸 孔口尺寸 d---行走支承到闸墙边缘的距离（本次设计取 行走支承到闸墙边缘的距离（本次设计取0.2~0.3m） ） La---边梁两腹板中到中距离 （本次设计取 本次设计取0.4~0.5m） ） b---边梁一块下翼缘的宽度
(三) 技术设计图 三 • 根据结构布置和结构计算成果，绘制闸门结构详图。 根据结构布置和结构计算成果，绘制闸门结构详图。 • 要求作闸门门叶结构的三视图：立面图、水平剖示图、 要求作闸门门叶结构的三视图：立面图、水平剖示图、垂 直剖示图。 直剖示图。 • 应做到图面布局合理，投影关系正确，表达清晰， 应做到图面布局合理，投影关系正确，表达清晰，线条分 明，字体工整，符合工程制图标准。 字体工整，符合工程制图标准。 • 图纸规格： 图纸 图纸（ × 左右图框） 图纸规格：1#图纸（75×50cm2左右图框） (四) 主要参考书目： 四 主要参考书目： • 钢结构》教材（第三版）。曹平周、 ）。曹平周 《钢结构》教材（第三版）。曹平周、朱召泉编 • 水工钢闸门设计》安徽省水利局勘测设计院， 《水工钢闸门设计》安徽省水利局勘测设计院，水利出版 社1980年 年 • 水电站机电设计手册》金属结构（ ），水利水电出版 《水电站机电设计手册》金属结构（一），水利水电出版 社1987年 年
水工程钢结构课程设计--潜孔式平面钢闸门设计
水工程钢结构课程设计--潜孔式平面钢闸门设计
潜孔式平面钢闸门的设计是水利工程钢结构的一项重要课程设计。
这是一种细节设计
非常复杂的落水阀，其用途是控制水流量，引导水体流向特定方向。
该类落水阀采用潜孔式平面钢结构，可以实现水体狭小的开启和关闭，以及沿着水渠
或河道浮动控制管道。
其结构特征经过良好设计后，可以有效限制阀门的漂浮和旋转。
在设计中，潜孔式钢闸门的尺寸大小和参数定量化应该根据水体的性质及其与结构的
可承受应力和受力状况相结合，考虑到该类钢闸门在潜孔沟壑中受到局部流体力和水面波
动的影响，易受抗湍行为影响，要求对应力计算和水力性能计算稳健有效。
按照设计要求，结构参数应该满足要求，这里明确指出受力水平在概率变异限度，使用的材料符合用途的
性能需求，并符合抗腐蚀性能要求和安装要求。
在搭建钢结构时，必须采用有限元方法，以便得出结构的整体稳定性及构件的稳定性。
通过有限元分析，可以确定构件的稳定性及受力状态，并进行结构完整性计算，以保证设
计结构和构件能满足设计要求。
此外，还必须按设计要求处理各种涂层，以便防止潜孔式钢闸门构件在使用时受腐蚀，对符合要求的涂层、密封因素进行严格的检查，以保证构件的正常使用。
总之，潜孔式平面钢闸门的设计必须结合水体流动的特性、材料的受力能力、构件的
受力特性以及抗腐蚀涂层的质量，按照规范要求结合合理的结构形式和准确的计算方法，
才能保证设计方案的有效性和可行性。
水工钢结构平面定轮钢闸门设计计算书
目录一.课程设计任务与要求 (1)二．设计资料 (1)三．闸门结构形式及布置 (1)四、面板设计 (2)五、水平次梁，顶梁和底梁地设计 (3)六、主梁设计 (5)七、横隔板设计 (10)八、边梁设计 (11)九、行走支承设计 (12)十、胶木滑块轨道设计 (12)十一、闸门启闭力和吊座验算 (13)水工钢结构钢闸门课程设计计算书一.课程设计任务与要求1、《钢结构》课程设计的任务为某节制闸工作闸门的设计。
2、要求根据钢闸门设计规范与要求，设计出合理、可行的平面定轮钢闸门。
二．设计资料某供水工程，工程等级为1等1级，其某段渠道上设有节制闸。
节制闸工作闸门操作要求为动水启闭，采用平面定轮钢闸门。
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。
基本资料如下：孔口尺寸：6.0m×6.0m(宽×高)；底槛高程：23.0m；正常高水位：35.0m；设计水头：12.0m；门叶结构材料：Q235A。
三．闸门结构形式及布置1.闸门尺寸的确定闸门的高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.5m，故闸门高度H=6+0.5=6.5m闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=6.1m闸门计算跨度：L=L0+2d=6+2×0.2=6.4m闸门尺寸图见附图12.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=6.4，闸门高度H=6.5，L<h。
所以闸门采用4根主梁。
本闸门属于中等跨度，为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。
3.主梁的布置本闸门为潜孔式闸门，按公式()()[]1.51.5k1βkβkβn32Hy-+-++=222aHnaβ-=计算，（其中H=35-23=12m，a=12-6.5=5.5m）经计算：64.01=β m 4.66y 1= m 3.58y 2= m 6.010y 3= m 9.311y 4= 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。
水工钢结构第七章平面钢闸门
露顶式闸门
潜孔式闸门
3、按闸门的结构型式和构造特征可分为： ⑴平面门叶钢闸门：系指挡水面板形状为平面的一类钢闸门。 根据门叶结构的运移方式又可分为：直升式平面闸门、升卧式 平面闸门、横拉式平面闸门（船闸中采用）、绕竖轴转动的平 面形闸门（如船闸中的人字门和一字门）及绕横轴转动的平面 形闸门（如翻版闸门、舌瓣闸门和盖板闸门）等。
zh
2 m
y
(mx
0xB )2
m y ( m x
0xB )
1.1[]
（三）面板与梁格的连接计算
1）当水压力作用下面板弯曲时，由于梁格之间相互移近受到约束， 在面板与梁格之间的连接角焊缝将产生垂直于焊缝方向的侧拉力。 经分析计算，每毫米焊缝长度上的侧拉力可按下面的近似公式计算：
主梁
边梁 主轮（或主滑块） 主轨道 混凝土闸墩 闸门的传力路径
（三）闸门的启闭机械
常用的闸门启闭机有卷扬式、螺杆式和液压式三种。它们又 可分为固定式和移动式两类。启闭机的型号和选用详见《水电 站机电设计手册》（金属结构●二）的介绍。
二、平面钢闸门的结构布置
布置内容：确定闸门上需要设置的构件、每种构件需要的 数目以及每个构件的所在位置。应统筹考虑、全面安排并 进行必要的方案比较后最终确定。
直升式
横拉式
人字门
⑵弧形闸门：系指挡水面板形状为圆弧形的一类钢闸门。又可 分为绕横轴转动的弧形闸门、绕竖轴转动的立轴式弧形闸门等。
横轴式
竖轴式
(3)人字形闸门：人字形闸门是一种钢筋混凝土半固定式蓄水 闸门,由于支架为人字形状,故称人字闸。
三、闸门结构设计的基本要求
1、闸门结构的计算方法 《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）规定钢闸门 结构采用容许应力法进行结构验算
水工钢结构课程设计-平面钢闸门的设计
水工钢结构课程设计-平面钢闸门的设计### 一、概述平面钢闸门是水工钢结构及水利iooocxx中常用结构形式之一，它由类似重锤头的重门板、加强附件、主动节、水密密封铰链等零部件组成，可用于水坝、桥涵、泵站等水工工程的闸门及安装在水厂总池等建筑物边缘上的用途。
本次课程设计旨在研究平面钢闸门的结构原理，设计符合工程要求的应用实例，分析闸门的性能以及可能的故障现象，采取有效的解决方案以满足工程规范要求。
### 二、研究内容1. 结构原理：分析平面钢闸门结构原理，了解它从几个方面来保证性能和工作效果，要求运行及操作方便，安装牢固可靠，抗压、抗拉能力强，止水性能优越。
2. 工程实例：根据工程要求，考虑抗震、抗风、抗滑水等等要求，确定合理的规范尺寸，计算支撑力、稳定力及固定的力值，设计应用实例并做出相应的图纸。
3. 性能分析：分析闸门的型式（例如：滑动闸门、转轴闸门）、使用频率（例如：经常开关或者严格控制）、耐久性（使用寿命、耐腐蚀性）、导流性能（抗决口、水位差）、防泄漏能力（密封性能）等等要求性能，完成性能的综合分析，基于此完善闸门的结构构件。
4. 故障分析：分析可能出现的故障现象（例如：闸板断裂、节点受力大、闸板渗漏等等），从成因及原因来考虑闸门的设计，采取有效的解决方案。
### 三、实施方案1. 计算平面闸门的基本参数，如质量、支撑力及稳定力，根据水力学及结构力学原理，分析平面钢闸门的合理配置及设计标准；2. 对工程实例进行尺寸估算、考虑抗震、抗风、抗滑水等要求，修正钢闸门的结构图纸及构件；3. 分析关于平面闸门性能的各个要求，并进行性能综合分析，完善自身结构，确保抗压、抗拉能力强；4. 对可能出现的故障现象进行科学的分析，采取有效的措施，使闸门的操作及运行安全可靠。
本次课程设计旨在对平面钢闸门的设计进行研究，掌握平面钢闸门的结构原理、了解使用频率、耐久性及性能要求等，以及分析可能出现的故障现象并采取适当措施。
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MCS—2。
砼强度等级：C20。
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。
荷载跨度(H1)：3.66m。
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<h。
所以闸门采用4根主梁。
本闸门属中等跨度，为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。
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SDJ—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kpt=aa[]9.0当b/a ≤3时，a=1.65,则t=a16065.19.0⨯⨯kp=0.065kp a当b/a >3时，a=1.55,则t=a 16055.19.0⨯⨯kp=0.067现列表1计算如下：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σmax=[σ]=160N/mm 2,则p=0.07х14х160=156.8.2N/mm ,面板与主梁连接焊缝方向单位长度内地应力：T ＝02I VS =,/39837767700002272141000107903mm N =⨯⨯⨯⨯⨯ 面板与主梁连接的焊缝厚度：mm T P h w t f 51137.0/398][7.0/22=⨯=⨯+=τ， 面板与梁格连接焊缝厚度取起最小厚度mm h f 6=。
潜孔式闸门设计
潜孔式闸门设计一、设计资料闸门形式：溢洪道潜孔式事故平面刚闸门； 孔口尺寸（宽×高）：4m ×6.0m ；上游水位：36.0m ；下游水位：0.1m ；闸底高程：0m ； 启闭方式：电动固定式启闭方式； 结构材料：1.钢结构：Q235-A.F ； 2.焊条：E43型；3.行走支承：滚轮支承或胶木滑道；4.止水支承：侧止水和顶止水用P 型橡皮，底止水用条形橡皮； 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； 规范：《水利水电工程钢闸门设计规范SL 1974-2005》二、闸门结构形式及布置1. 闸门尺寸的确定闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高约0.2m ，故闸门高度=6m ； 闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：1L 1=4m ； 闸门计算跨度：1L 1=L 0+2d=4+2×0.25=4.5(m)。
2. 主梁形式主梁形式根据水头和跨度而定，本闸门属于跨度较小而门高较大的闸门，所以闸门采用4根主梁。
本闸门属中等跨度，为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。
3. 主梁布置根据闸门的高跨比：L=4<H=6，故采用多主梁式。
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。
4.梁格的布置与形式梁格采用简式布置与等高连接，可不设次梁。
按等荷载原则确定多主梁式闸门的主梁位置三、面板设计根据《水利水电工程钢闸门设计规范SL 1974-2005》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t=a][9.0σa kp当b/a ≤3时，a=1.65,则t=a16065.19.0⨯⨯kp=0.065kp a当b/a >3时，a=1.55,则t=a 16055.19.0⨯⨯kp=0.067kp a现列表1计算如下：表1根据上表计算，选用面板厚度t=22mm 。
实用模板潜孔式平面钢闸门设计
目录一、设计资料及有关规定 (2)二、闸门结构的形式及布置 (2)三、面板设计 (3)四、水平次梁、顶梁和底梁地设计 (4)五、主梁设计 (7)六、横隔板设计 (10)七、纵向连接系 (11)八、边梁设计 (11)九、行走支承设计 (13)十、轨道设计 (14)十一、止水布置方式 (14)十二、埋固构件 (15)十三、闸门启闭力 (15)十四、闸门的启闭机械 (15)一、设计资料及有关规定1、闸门形式：潜孔式平面钢闸门2、孔口尺寸（宽×高）：5.0m×5.0m3、上游水位：45m4、下游水位：0m5、闸底高程：0m6、启闭方式：电动固定式启闭机7、材料：钢结构：Q235-A.F焊条：E43型行走支承：采用滚轮支承止水橡皮：侧止水和顶止水用P型橡皮，底止水用条型橡皮8、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。
9、规范：《水利水电工程钢闸门设计规范 SL 1974-2005》二、闸门结构的形式及布置1、闸门尺寸的确定闸门高度：顶止水△H=0.2m，故闸门高度5.2m闸门的荷载跨度为两止水的间距：5.0m闸门计算跨度：5+2×0.2=5.4(m)设计水头：45m2、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=5m,闸门高度h=5m,L<h。
所以闸门采用6根主梁。
本闸门属中等跨度，为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。
3、主梁的布置本闸门为高水头的深孔闸门，主梁的位置可按主梁均匀间隔来布置。
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。
4、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，其间距应均匀，以减少计算量。
5、连接系的布置与形式（1）横向连接系，根据主梁的跨度，决定布置5道横隔板，其间距为1.24m，横隔板兼作竖直次粱。
水工钢结构课程设计任务书(平面钢闸门)
水工钢结构课程设计任务书（平面钢闸门设计）班级：农业水利工程12-1、2一、设计任务为某水库溢洪道设计平面钢闸门一面，作为主要工作闸门。
二、设计资料1、 孔口净宽：12米。
2、 计算水头：6米。
3、 材料：门叶结构 Q235，侧止水用P －60A 型橡皮，底止水用I110—16条型橡皮，焊条 E43型，砼等级C20，采用普通螺栓。
4、参考资料：《水工钢结构》范崇仁主编，《水利水电工程钢闸门设计规范》。
三、设计要求1、 编写设计书，参照“设计计算参考提纲”的内容，对原则问题应有简略的论证并附必要的简图。
用A4打印，用铅笔绘制简图。
2、 手工绘制施工图，图幅为A2图2张（或A3图4张）。
图中包括：门叶结构总图、侧视图、俯视图、必要的大样图，闸槽尺寸及埋固构件。
比例根据布图需要自定。
3、 作出闸门的材料表附在设计图上。
四、设计参考提纲1、 根据闸门工作条件，初步拟出闸门的构造形式及其总体布置⑴ 选择闸门的基本尺寸门高：6＋0.3（门的超高，高出孔口净高）=6.3ｍ。
门宽：为了布置侧止水和行走支承闸门宽度等于孔口净宽＋2×0.3ｍ。
⑵ 选择梁格布置方案主梁根数和布置，为简化设计和制造方便，又能保持闸门的整体刚度。
对与跨度远大于门高平面闸门，宜采用双主梁的复式梁格。
主梁位置按等水压力的原则布置，上下主梁应放置在离水压合力作用线相等的位置，并要求门的下悬臂≥0.12门高，上悬臂≤0.45门高。
水平次梁的间距，根据水压力的变化，应布置上疏下密，使各区格的面板厚度大致相同。
次梁可采用槽钢（包括顶梁和底梁）。
底梁不到底，布置底止水。
设置横隔板三道，等间距。
边梁采用单腹式。
⑶ 梁格采用齐平连接水平次梁穿过横隔板成连续梁。
纵向联结系，两主梁的下翼缘设斜杆，形成纵向桁架。
将所选择的梁格布置方式、行走支承的位置绘出简图。
2、 面板设计根据梁格布置，进行面板设计。
列表估算面板厚度，结合构造要求选择面板厚度。
对底梁下的面板悬出段，应按悬臂板进行验算。
平面钢闸门设计
一、设计资料及有关规定
、闸门形式：潜孔式平面钢闸门
、孔口尺寸（宽×高）：×
、上游水位：
、下游水位：
、闸底高程：
、启闭方式：电动固定式启闭机
、材料：钢结构：
焊条：型
行走支承：采用滚轮支承
止水橡皮：侧止水和顶止水用型橡皮，底止水用条型橡皮、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。
、规范：《水利水电工程钢闸门设计规范》
二、闸门结构的形式及布置
、闸门尺寸的确定
闸门高度：
闸门的荷载跨度为两止水的间距：
闸门计算跨度：×()
设计水头：
、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,闸门高度<。
所以闸门采用根主梁。
本闸门属中等跨度，为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。
、主梁的布置
本闸门为高水头的深孔闸门，主梁的位置可按主梁均匀间隔来布置。
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。
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。
-撞击力和回转力矩的计算与具体应用情况有关，需根据实际情况进行定量分析。
设计三：潜孔式钢闸门性能测试1.强度测试：-使用不同的负荷，测试闸门的弯曲、扭转、剪切等强度指标。
-测试结果与设计值进行对比分析。
2.操作性能测试：-测试闸门的开启和关闭时间，操作力的大小和稳定性，以及闸门的密封性能。
水工钢结构第七章平面钢闸门
第三节 平面钢闸门的结构设计
1 钢面板的设计 二 次梁的设计 三 主梁的设计 四 横向连结系和纵向连结系的设计 五 边梁的设计
一、钢面板的设计
面板的工作情况及承载能力： 对于四边固定支承的面板，在均布荷载作用下最大弯矩出现在面板支 承长边的中点A处。但是当该点的应力达到所用钢材的屈服点fy时，面 板仍然能继续承受荷载。 试验表明，当荷载增加到设计荷载 （A点屈服时）的（3.5~4.5）倍时， 面板跨中部分才进入弹塑性阶段。
主梁的位置 (a)露顶闸门 (b)潜孔闸门
（二）梁格的布置型式 梁格的布置应考虑钢面板厚度的经济合理性和梁格制造省工等 要求，尽量使面板各区格的计算厚度接近相等，并使面板和梁 格的总用钢量最少。 ⑴简式梁格 在主梁之间不设次梁，面板直接支承在主梁上，面 板上的水压力直接通过主梁传给两侧的边梁。 ⑵普通式梁格 由水平主梁、竖立次梁和边梁组成。 ⑶复式梁格 由水平主梁、竖立次梁、水平次梁和边梁组成。
门叶结构: 用来封闭和开启孔口的 活动挡水结构 埋固构件: 埋置在土建结构中，把 门叶的荷载传递给土建结构 启闭机械: 控制门叶在孔口中的位 置
（一）门叶结构的组成: 承重结构、行走支承、止水、吊具
1、平面钢闸门的门叶结构 平面钢闸门的门叶结构，一般由钢面板、梁格及纵、横
向联结系组成。
⑴面板 是用来挡水，直接承受水压并传给梁格。面板通常设在闸门的 上游面，这样可以避免梁格和行走支承浸没于水中而积聚污物，也可 以减小因门底过水而产生的振动。
z h 2 m ( y m x 0 x ) 2 m ( y m x 0 x ) 1 .1 [ ]
式中 σmy= ky ·p a2/ t2 ；σmx=μ·σmy； μ=0.3
⑵当面板的边长比b/a≤1.5或面板长边方向与主（次）梁垂直时，面板在 B点下游面的应力值（σmx+σ0xB）较大，这时虽然B点下游面的双向应力 为同号（均受压），但还是可能比A点上游面更早地进入塑性状态，故 应按下式验算B点下游面在同号平面（压）应力状态下的折算应力强度：
钢闸门潜孔式
课程设计说明书课程名称:水利水电工程钢结构课程计课程代码: 8203281 题目:潜孔式平面钢闸门设计学生姓名:刘攀学号: 312011********* 年级/专业/班: 2011级水利水电1班学院(直属系) :能源与环境学院指导教师:徐良芳目录1设计资料2闸门结构的形式及布置3面板设计4水平次梁、顶梁和底梁的设计5主梁设计6 横隔板设计7 纵向连接系8 边梁设计9 行走支撑设计10滚轮滑道设计11 闸门启闭力和吊耳计算一、设计资料及有关规定1，闸门形式：潜孔式焊接平面刚闸门。
2，孔的性质：深孔形式。
孔口尺寸（宽×高）：10m×8m。
上游水位：38m；下游水位：0.1m；闸底高程：0m。
3，材料：钢材Q235-A.F焊条 E43;手工电弧焊；满足Ⅲ级焊缝质量检验标准。
止水：侧止水和顶止水用P型橡皮，底止水用条形橡皮。
行走支承：滚轮支承。
砼的强度等级：C20。
启闭机械：卷扬式启闭机。
4，规范：《水利水电工程钢闸门设计规范SL1974-2005》。
二，闸门结构的形式及布局。
（一）闸门尺寸的确定（图一示）1，闸门的孔口尺寸：孔口净跨：10m。
孔口净高：8m。
闸门高度：8.4m。
闸门宽度：10.4m。
计算跨度：10.4m。
荷载跨度：10m（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。
因为闸门跨度为１０．４ｍ，高度为８．４ｍ。
所以采用３根主梁，决定采用实腹式组合梁。
２，主梁的布局本闸门为高水头的深水闸门，孔口尺寸较大，所以主梁的位置俺上疏下密布置。
设计时按最下面的那根受力最大的主梁来设计，个主梁采用相同尺寸。
３，梁格的布置及形式梁格采用复式布置与打等高连接，水平次梁穿过横隔板所支承。
水平梁伟连续梁，间距应上疏下密，使整个区格需要的厚度大致相等，布置如图２示。
4，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6道横隔板，其间距为1.486m，横隔板兼作竖直次梁。
钢闸门潜孔式
课程设计说明书课程名称:水利水电工程钢结构课程计课程代码:8203281题目:潜孔式平面钢闸门设计学生姓名:攀学号:312011*********年级/专业/班:2011级水利水电1班学院(直属系) :能源与环境学院指导教师:徐良芳目录1设计资料2闸门结构的形式及布置3面板设计4水平次梁、顶梁和底梁的设计5主梁设计6 横隔板设计7 纵向连接系8 边梁设计9 行走支撑设计10滚轮滑道设计11 闸门启闭力和吊耳计算一、设计资料及有关规定1，闸门形式：潜孔式焊接平面刚闸门。
2，孔的性质：深孔形式。
孔口尺寸（宽×高）：10m×8m。
上游水位：38m；下游水位：0.1m；闸底高程：0m。
3，材料：钢材Q235-A.F焊条E43;手工电弧焊；满足Ⅲ级焊缝质量检验标准。
止水：侧止水和顶止水用P型橡皮，底止水用条形橡皮。
行走支承：滚轮支承。
砼的强度等级：C20。
启闭机械：卷扬式启闭机。
4，规：《水利水电工程钢闸门设计规SL1974-2005》。
二，闸门结构的形式及布局。
（一）闸门尺寸的确定（图一示）1，闸门的孔口尺寸：孔口净跨：10m。
孔口净高：8m。
闸门高度：8.4m。
闸门宽度：10.4m。
计算跨度：10.4m。
荷载跨度：10m（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。
因为闸门跨度为１０．４ｍ，高度为８．４ｍ。
所以采用３根主梁，决定采用实腹式组合梁。
２，主梁的布局本闸门为高水头的深水闸门，孔口尺寸较大，所以主梁的位置俺上疏下密布置。
设计时按最下面的那根受力最大的主梁来设计，个主梁采用相同尺寸。
３，梁格的布置及形式梁格采用复式布置与打等高连接，水平次梁穿过横隔板所支承。
水平梁伟连续梁，间距应上疏下密，使整个区格需要的厚度大致相等，布置如图２示。
4，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6道横隔板，其间距为1.486m，横隔板兼作竖直次梁。
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目录一、设计资料及有关规定 (1)二、闸门结构的形式及布置 (1)三、面板设计 (2)四、水平次梁、顶梁和底梁地设计 (3)五、主梁设计 (6)六、横隔板设计 (9)七、纵向连接系 (10)八、边梁设计 (10)九、行走支承设计 (12)十、轨道设计 (13)十一、止水布置方式 (13)十二、埋固构件 (14)十三、闸门启闭力 (14)十四、闸门的启闭机械 (14)一、设计资料及有关规定1、闸门形式：潜孔式平面钢闸门2、孔口尺寸（宽×高）：7.0m×12.0m3、上游水位：67m4、下游水位：0.1m5、闸底高程：0m6、启闭方式：电动固定式启闭机7、材料：钢结构：Q235-A.F焊条：E43型行走支承：采用滚轮支承止水橡皮：侧止水和顶止水用P型橡皮，底止水用条型橡皮8、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。
9、规范：《水利水电工程钢闸门设计规范 SL 1974-2005》二、闸门结构的形式及布置1、闸门尺寸的确定闸门高度：12.2m闸门的荷载跨度为两止水的间距：7.0m闸门计算跨度：10+2×0.22=7.44(m)设计水头：67m2、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=7m,闸门高度h=12m,L<h。
所以闸门采用6根主梁。
本闸门属中等跨度，为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。
3、主梁的布置本闸门为高水头的深孔闸门，主梁的位置可按主梁均匀间隔来布置。
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。
4、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，其间距应均匀，以减少计算量。
5、连接系的布置与形式（1）横向连接系，根据主梁的跨度，决定布置5道横隔板，其间距为1.24m，横隔板兼作竖直次粱。
（2）纵向连接系，采用斜杆式桁架。
三、面板设计根据《钢闸门设计规范S74—95》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ασ当b/a≤3时，a=1.5,则当b/a >3时，a=1.4,则现列表1计算如下：表1区格a(mm) b(mm) b/a k p[N/mm2] t(mm)1 910 1230 1.35 0.510 0.544 0.527 32.612 910 1230 1.35 0.429 0.554 0.488 30.203 910 1230 1.35 0.429 0.564 0.492 30.444 910 1230 1.35 0.429 0.573 0.496 30.695 910 1230 1.35 0.429 0.583 0.500 30.946 910 1230 1.35 0.429 0.593 0.504 31.197 910 1230 1.35 0.429 0.603 0.509 31.508 910 1230 1.35 0.429 0.613 0.513 31.749 910 1230 1.35 0.429 0.622 0.517 31.9910 910 1230 1.35 0.429 0.632 0.521 32.2411 910 1230 1.35 0.429 0.642 0.525 32.4912 860 1230 1.43 0.539 0.652 0.593 34.68根据上表计算，选用面板厚度t=35mm2、面板与梁格的连接计算已知面板厚度t=35mm ,并且近似地取板中最大弯应力σ=[σ]=160N/mm2,则面板局max部扰曲时产生的垂直于焊缝长度方向的横向拉力P为：P=0.07tσ=0.07×35×160=392(N/mm )max面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力：面板与主梁连接的焊缝厚度：τω角焊缝最小厚度：面板与梁格连接焊缝厚度取起最小厚度四、水平次梁，顶梁和底梁地设计1、荷载与内力验算水平次梁和顶、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下式计算，即上下现列表2计算如下表2梁号 梁轴线处水压力强度P （kN/mm 2）梁间距 （m ） 上 下（m ）上 下(kN/m) 1(顶梁) 539 0.5075 273.5 1.0152（主梁） 548.91.015557.1 1.0153（水平次梁） 558.91.015567.3 1.0154（主梁） 568.81.015 577.3 1.0155（水平次梁） 578.81.015 587.5 1.0156（主梁） 588.71.015 597.5 1.0157（水平次梁） 598.71.015 607.7 1.0158（主梁） 608.61.015 617.7 1.0159（水平次梁） 618.61.015 627.9 1.01510(主梁) 628.51.015 637.9 1.01511（水平次梁） 638.51.015 648.1 1.01512（主梁） 648.40.990 641.9 0.96513（底梁） 657.90.4825 317.4由列表计算后得∑q=7258.8kN/m 根据上表计算，水平次梁计算荷载取648.1kN/m ，水平次梁为6跨连续梁，跨度为1.24m ，水平次梁弯曲时的边跨弯距为:M 次中＝0.072ql 2=0.072×648.1×1.242=71.9(kN ·m)支座B 处的负弯距：M 次B ＝0.106ql 2=0.106×648.1×1.24 2=105.4(kN ·m)2、截面选择σ考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选［36a,由附录三表4查得：A=6089mm2； Wx =659700mm3； Ix=118742000mm4； b1=96mm； d=9mm面板参加次梁工作的有效宽度分别按下式计算，然后取其中较小值。
B≤b1+60t=96+60×35=2196(mm)B=ξ1b (对跨间正弯距段)B=ξ2b （对支座负弯距段）按11号梁计算，梁间距对于第一跨中正弯距段：l=0.8l=0.8×1240=992(mm)对于支座负弯距段：l=0.4l＝0.4×1240＝496(mm)根据l/b查表7-1：对于l0/b＝992/1015＝0.997 得ξ1＝0.40，得B=ξ1b＝406(mm)对于l0/b＝496/1015＝0.489 得ξ2＝0.16，得B=ξ2b＝162.4(mm)对第一跨中选用B＝406mm,则水平次梁组合截面面积（如图）:A=6089+406×35=21199(mm2)组合截面形心到槽钢中心线得距离:跨中组合截面的惯性距及截面模量为：I次中＝118742000+6089×1322+406×35×65.52＝285801188(mm4)对支座段选用B＝162.4mm，则组合截面面:A=6089+162.4 35=11773(mm2)组合截面形心到槽钢中心线得距支座初组合截面的惯性距及截面模量为：惯性距：次中截面模量：3.水平次梁的强度验算由于支座B 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:σ次 次σσ次中说明水平次梁选用[36a 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 =71.86kN ∙m,则边跨挠度可近似地按下式计算：ω次 次 次ω故水平次梁选用[36a 度和刚度要求。
五、主梁设计 （一）设计资料（1）主梁跨度：净跨（孔口净宽）L 0＝7.0m ；计算跨度L ＝7.44m ；荷载跨度L 1=7m ； （2）主梁荷载： （3）横向隔板间距：1.24m （4）主梁容许挠度：[W]=L/600 （二）主梁设计 1、截面选择（1）弯距和剪力。
弯距与剪力计算如下： 弯距：剪力：（2）需要的截面抵抗距：已知Q235钢的容许应力[σ]=160N/mm 2，考虑钢闸门自重引起附加应力的影响，取容许应力[σ]=0.9×160=144N/mm 2 则需要的截面抵抗矩为：σ（3）腹板高度选择：按刚度要求的最小梁高（变截面梁）为：σω经济梁高：由于钢闸门中的横向隔板重量将随主梁增高而增加，故主梁高度宜选得比hec为小，但不小于hmin 。
现选用腹板厚度h＝240cm 。
（4）腹板厚度选择选用t w＝4cm （5）翼缘截面选择：每个翼缘需要截面为下翼缘采用 t1=2cm（符合钢板规格）需要，选用b1=60cm（在h/2.5~h/5=96~48之间）。
上翼缘的部分截面积可利用面板，故只需设置较小的翼缘板同面板相连，选用t1＝2cm， b1＝14cm，面板兼作主梁上翼缘的有效高度为B＝b1+60δ＝14+60×3.5＝224(cm)上翼缘截面面积A1=14×2.0+224×3.5=812(cm2 )(6)弯应力强度验算截面形心距：′截面惯性距：截面抵抗距：上翼缘顶边下翼缘底边弯应力：σσ表3部位截面尺寸（cm cm）截面面积A(cm2)各型心离面板表面距离y′（cm）Ay′（cm3）各型心离中和轴距离y=y′-y1(cm)Ay2(cm4)面板部分224×3.5 784 1.75 1372 -78.35 4812758 上翼缘14×2 28 4.5 126 -75.6 160030 腹板240×4 960 125.5 120480 45.4 1978714下翼缘 60×2 120 246.5 29580 166.4 3322675 合计 1892 151558 10274177（7）因主梁上翼缘直接同面板相连，可不必验算整体稳定性，因梁高大于按高度要求 的最小梁高，故梁的挠度也不必验算。
2、截面改变因主梁跨度较大，为减小门槽宽度与支承边梁高度（节约钢材），有必要将主梁承端腹板高度减小为 。
梁高开始改变的位置取在邻近支承端的横向隔板下翼缘的外侧，离开支承端的距离为124－10=114cm考虑到主梁端部腹板及翼缘相焊接，故可按工字截面梁验算应力剪力强度。
尺寸表4所示：表4部位 截面尺寸 （cm cm ） 截面面积 A(cm 2) 各型心离面板表面距离y ′（cm ）Ay ′ （cm 3） 各型心离中和轴距离 y=y ′-y 1(cm)Ay 2(cm 4)面板部分 224×3.5 784 1.75 1372 -40.85 1308278 上翼缘 14×2 28 4.5 126 -38.140645 腹板 144×4 576 77.5 44640 43.9 701573 下翼缘 60×2 120 150.5 18060 107.9 1397089 合计 1508 64198 3447585截面形心距：截面惯性距：截面下半部对中和轴的面积距：剪应力：τ ωτ3、翼缘焊缝翼缘焊缝厚度h f 按受力最大的支承端截面计算。