闸门计算书

本横拉闸门为检修闸门，闸门按照平面框架进行计算。

具体参数如下： 一、基本资料和结构布置 1.闸门基本参数
孔口尺寸：12.6m ×5.2m （宽×高）； 设计水头：4.0m 门叶结构材料：Q235B
许用应力：[]160MPa σ=,[]95MPa τ=。

2.总水压力
闸门在关闭位置的总水压力如图所示，其计算公式为
22=0.5 0.510 4.712.82 1416s zs
P H B KN
γ=⨯⨯⨯=总
3.结构布置
检修闸门为平板门。

闸门采用面板+水平次梁+主纵梁+主横梁体系。

梁格布置尺寸见图。

水平次梁承受上下两个梁格板传来的梯形荷载。

主纵梁一方面承受其两侧梁格传来的三角形荷载，同时又承受由水平次梁传来的集中荷载。

二． 门叶结构计算 （一）面板
面板厚度计算，按照公式如下
[]
y k q
a
δασ=区格
()a mm ()b mm b a y k 2()p N mm
α
2()N mm σ ()mm δ 面板2 784 1946 2.48 0.49as s9 0.002 1.5 160 1.60 面板3
879 1946 1.70 0.479 0.00888 1.5 160 3.70 面板4 879 1946 1.70 0.479 0.01883 1.5 160 5.38 面板5 784 1946 2.48 0.499 0.0283 1.5 160 6.01 面板6
612
1946
3.18
0.5
0.03644
1.4
160
5.52
面板1中，不承受水压力，所以不考虑。

综合考虑面板厚度，暂取6mm δ= （二）水平次梁 横拉闸门水头不高，并且次梁截面型式和布置型式一样，故取第五根水平次梁进行计算（每根梁上荷载可按其相邻间距和之半法）。

梁号
梁轴线处的水
压强度
2()p KN m
梁间距（m ）
()2a a m +下
上 ）
（下
上m 2
kN a a p
q += 2 3.9 0.39 0.6925 2.7 0.995
3 13.85
0.995
13.78 0.995
4 23.8
0.9475
22.55 0.90
5
32.8
0.835 27.388
0.77
由于水平次梁采用相同截面，因此以线荷载最大的5号次梁来进行计算。

5号次梁的弯矩图如下：
第一跨中最大弯矩m KN M .7.91-= 支座B 处最大弯矩m KN M .1.162= 第一跨中最大弯矩m KN M .3.83-= 所以最大弯矩m KN M M .1.162max == （1）支座B 处截面特性：
1）面板参与次梁作用的有效宽度B
b B 2ξ=，式中：b 为次梁间间距，2
2
1b b b +=
； b1、b2分别为次梁与两侧相邻梁的间距，即mm b b b 8352
900
270221=+=+=
由于mm l l l 860)21002200(2.0)(2.0210=+⨯=+=，则03.18358600==l ，通过查表得，3072.02=ξ，代入上式中，mm b B 51.2568353072.02=⨯==ξ，取
mm B 256=
2）次梁截面特性见表，截面尺寸见图
截面特性
2()A mm
0()y mm 4()I mm
3()S mm 3
()q W mm 3()h W mm 数值 6322.9
99.9 68456534 305488 685213.9
438557.8
3）强度计算 前翼缘正应力为
6
max 116.110=23.5[]160685213.9q M Mpa MPa W σσ⨯==<=
后翼缘正应力为
6
max 216.110=36.7[]160438557.8M Mpa MPa W σσ⨯==<=h
4挠度验算，最大挠度为
44max
5
27.38822000.6320.6320.28100 2.11684565304
x ql f mm EI ⨯==⨯=⨯⨯⨯ 1
[] 5.6250
f l mm =
=, max f <[]f
（三）主梁计算
1面板布置在上游，止水布置在下游，主梁布置采用竖向支承在上下主横梁上， 纵向主梁承受着由其两侧面板传来的水压荷载及水平次梁传来的集中荷载。

为使
计算方便，把纵向主梁的荷载可简化为三角形分布的水压荷载。

下横梁处的均布荷载q 为
m KN q 1.1722
4200
43001005.4=+⨯⨯=
m KN M .8.240max = KN Q 4.264max =
2主纵梁截面特性：
1)面板参与次梁作用的有效宽度B
b B 1ξ=，式中：b 为隔板间间距，2
2
1b b b +=
； b1、b2分别为主纵梁与两侧隔板间的间距，即mm b b b 21002
2100
2100221=+=+=
由于mm l 53300=，则538.2210053300==b l ，通过查表得，784.01=ξ，代入上式中，mm b B 4.16462100784.01=⨯==ξ，取mm B 1640= 2）次梁截面特性见表，截面尺寸见图
截面特性
2()A mm
0()y mm 4()I mm 3()S mm 3
()q W mm 3()h W mm 数值 22656
89.5
343358394 1241650 3834319
1586308
3）强度计算 前翼缘正应力为
6
max 138343240.810=62.79[]19016q M Mpa MPa W σσ⨯==<=
后翼缘正应力为
6
max 215863240.810=151.83[]10860M Mpa MPa
W σσ⨯==<=h
3max
264.410=79.7[]95343358394112650241QS Mpa MPa It ττ⨯⨯==<=⨯
3）挠度验算，最大挠度为
44max
5
27.38822000.6320.6329.52100 2.11684565304
x ql f mm EI ⨯==⨯=⨯⨯⨯ 1
[] 5.6250
f l mm =
=, max f <[]f
5.稳定性验算
整体稳定性验算：当梁的受压翼缘与闸门面板连接时，可不验算梁的整体稳定性。

局部稳定性验算：
主梁腹板高度与厚度比为3001225h ==，满足局部稳定性要求。

（四）面板强度计算
面板本身在局部弯曲的同时还随主（次）梁整体弯曲，面板为双向受力状态。

选
取面板6进行计算（此处水压力最大），由于1946612 3.179 1.5b a ==>，其验收公式为：
1.1[]zh σασ=≤
式中：
22my y K qa σ=—垂直于水平次梁轴线方向面板支承长边中点的局部弯曲应力；
mx my σμσ=—面板沿水平次梁轴线方向的局部弯曲应力，其中μ为泊桑比，取
0.3；
ox σ—对应于面板验算点的水平次梁上翼缘的整体弯曲应力；
[]σ—抗弯容许应力；
α—弹塑性调整系数，当3b a >时，取 1.4α=；当3b a ≤时，取 1.5α=；
y K —支承长边中点弯应力系数；
q —面板计算区格中心的水压强度，MPa ；
my σ、mx σ、ox σ均取绝对值。

面板6板格进行计算：
1496b mm =，612a mm =，3b a >；6t mm =（面板厚度），3644h mm =（面板6中心水压力）
，0.5y K =，193.9y mm =（主梁上翼缘到主梁截面重心距离）， 6210.01036440.036440.03644q h N mm MPa γ-==⨯⨯==
22220.50.036446126189.6my y K qa MPa σδ==⨯⨯=
0.3189.656.88mx my MPa σμσ==⨯= 6max 1684565349.710y =93.913.3ox M Mpa I σ⨯=⨯=
将上述结果代入公式得
1.1[]
=172.0 1.1 1.4160246.4zh Mpa Mpa
σασ=<⨯⨯=故面板满足强度要求。