钢闸门设计
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一、设计资料
孔口净宽（m）
9
正常挡水位（m）
417
闸门底高程（m）
411.5
设计水头（m）
5.5
钢闸门形式：
采用露顶式平 面钢闸门
结构材料：
平炉热轧碳素 钢A3
焊条：
E侧4止3 水采用P
型橡皮，底止
止水橡皮：
水用条形橡皮
。
行走支撑：
采用滚轮。
砼标号：
C25
二、闸门结构的形 式及布置 1、闸门尺寸的确 定
2515 116800 9350000
65 8.5
〔σ〕（N/mm ２） 160
mm2 mm3 mm4 mm mm
h 面板参加次梁工作 有效宽度分别按式 （6-11）式及（612）计算，然后取 其中较小值。
1） B≤b1+2C 式中： C---对三号钢 C=30t(t为面板 厚度)，对16锰 钢C=25t;
b1(mm)
2） B=ξ1b或B=ξ2b 式中： b=(b1+b2)/2--b1和b2分别为 次梁与两侧相 邻梁的间距； ξ1，ξ2----有效 宽度系数，可 按表G41查得 ξ1适用于梁的 正弯矩图为抛 物线的梁段， 如在均布荷载 作用下的简支 梁或连续梁的 跨中部分； ξ2适用于负弯 矩图可近似的 取为三角形的 梁段，如连续 梁的支座部分 或悬臂梁的悬 臂部分。 按5号梁计算 确定上式中面 板的有效宽度 系数是，需要 知道梁弯矩零 点之间的距离 L0与梁间距b之 比值。 对于第一跨中 正弯矩段取 L0=0.8L 对于支座负弯 矩段取 L0=0.4L
假定梁格布置 尺寸如图3所 示，面板厚度 按下式计算：
a
kp
mm
式中：
k---弹塑性薄板支 撑长边中点弯应力 系数，按附录表 G1~G3采用 а---弹塑性调整系 数，b/a>3时，а =1.4;b/a<=3时，а
=1.5;
当b/a>3时，а 1） =1.4;
b/a<=3时，а 2） =1.5;
压力合力的作
1）
用线
y=H/3
1.83
1.8
2）
下悬臂
a>=0.12H
0.66
0.6
3）
主梁间距：
2b=2*(y-a)
1.20
1.2
4）
上悬臂
c=H-2b-a
2.50
c<=0.45H
2.66
2.5
4、梁格的布置形
式
梁格采用复式布置
和等高连接，水平
次梁穿过横隔板上
的预留孔并横隔板
所支撑，水平次梁
为连续梁。
现列表计算：
水平次梁．顶梁和底梁的水压力计算
梁号
梁轴线处的水压强 度p (kN/mm２) 梁间距（mm）
（a上+a下）/２ （mm）
1（顶梁）
2次梁
３（上主梁）
4次梁
5次梁
6（下主梁）
7（底梁）
根据上表计算水平
次梁弯曲时的边梁
跨中弯矩为：
M次中(KN*m)
13.19
支座B处的负弯矩 为:
M次B(KN*m)
闸门高度： 1）
闸门的荷载跨
度为两侧止水
2）
的间距：
闸门的计算跨
3）
度为：
L=L0+2d
148.23
闸门挡水时， 考虑一定的安 5.90 全超高 9.00 9.40
2、主梁的形式 因本主梁属中等跨 度，采用实腹式组 合梁 3、主梁的布置
为使两个主梁
在设计水位时
所承受的水平
压力相等，两
个主梁的位置
应对称布于水
hf p2 T 2 / 0.7 t w
厚度hf(mm) 〔τtw〕（N/mm2）
2.21
115
面梁与梁格连
接焊缝取其最
小厚度
hf
6
mm
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、 底梁都是支撑在横 隔板上的连续梁， 作用在它们上面的 水压力可按下式计 算;
q
p a上
a下 2
18.32
0.0 13.4 24.5 33.1 40.8 48.0 53.9
q（kN/m） 31.01
q（kN/m） 31.01
1720 1130 880 780 740 500 5750
L（m） 2.35
L（m） 2.35
1425 1005 830 760 640 300
k 0.0770
k 0.107
面板厚度计算 表格1
区格 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
a(mm) 1650 1010 790 710 620 430
b(mm) 2350.00 2350.00 2350.00 2350.00 2350.00 2350.00
b/a 1.424 2.327 2.975 3.310 3.790 5.465
k 0.535 0.499 0.499
p----面板计算区格 中心的水压力强 度，N/mm2; a、b---面板计算区 格的短边和长边长 度，mm，从面板 与主次梁的连接焊 缝算起； 〔σ〕---钢材的抗 弯容许应力，按表 4.2-1-2采用
а 1.4
а 1.5
〔σ〕 160
〔σ〕 160
（аσ）^0.5 0.06681531
（аσ）^0.5 0.064549722
厚度t(mm)
7 面板与主梁连 接焊缝方向单 位长度内的剪 力：
T=VS/2I0=36N /mm
V(N)
333450.00 由下式计算面 板与主梁连接 的焊缝厚度：
σmax 160
S( mm3) 1093766.96
p(N/mm2) 78.4
I0 1142010726.35
T(N/mm) 159.68
5、连接系的布置
和形式
横向连接系，
根据主梁的跨
1）
度，决定布置 3道横隔板，
横隔板兼作竖
直次梁。
其间距为：
2350.00 mm
纵向连接系， 2） 不设置纵向连
结系
6、边梁与行走支 撑 边梁采用双腹式， 行走支撑采用悬臂 式主轮并兼反轮。
三、面板设计 根据《水利水电工 程钢闸门设计规范 SL74-95》关于面 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
0.5 0.5 0.75
注：1、采用
a
kp
mm
2、面板与梁格的 连接计算
2、Ⅴ区格中系数k
由三边固定一边简
支板算得
根据上表计
算，选用面板
厚度
t
7
mm
面板局部挠曲 时产生的垂直 于焊缝长度方 向的横向的横 拉力p按式《 水工钢结构第 三版》（6-6） 计算，并且近 似地取板中最 大弯应力σmax= 〔σ〕 则p=0.07tσmax
q=p*（a上+a 下）/２ （kN/m） 3.84 19.10 24.62 27.47 31.01 30.72 16.17
3.872
2、截面选择
W
ຫໍສະໝຸດ Baidu
M
考虑利用面板作为 次梁截面的一部 分，初选［16，由 附录三表4查得：
W(mm3) 114517.8735
A Wx Ix b1 d
Mmax(N*mm) 18322859.76
孔口净宽（m）
9
正常挡水位（m）
417
闸门底高程（m）
411.5
设计水头（m）
5.5
钢闸门形式：
采用露顶式平 面钢闸门
结构材料：
平炉热轧碳素 钢A3
焊条：
E侧4止3 水采用P
型橡皮，底止
止水橡皮：
水用条形橡皮
。
行走支撑：
采用滚轮。
砼标号：
C25
二、闸门结构的形 式及布置 1、闸门尺寸的确 定
2515 116800 9350000
65 8.5
〔σ〕（N/mm ２） 160
mm2 mm3 mm4 mm mm
h 面板参加次梁工作 有效宽度分别按式 （6-11）式及（612）计算，然后取 其中较小值。
1） B≤b1+2C 式中： C---对三号钢 C=30t(t为面板 厚度)，对16锰 钢C=25t;
b1(mm)
2） B=ξ1b或B=ξ2b 式中： b=(b1+b2)/2--b1和b2分别为 次梁与两侧相 邻梁的间距； ξ1，ξ2----有效 宽度系数，可 按表G41查得 ξ1适用于梁的 正弯矩图为抛 物线的梁段， 如在均布荷载 作用下的简支 梁或连续梁的 跨中部分； ξ2适用于负弯 矩图可近似的 取为三角形的 梁段，如连续 梁的支座部分 或悬臂梁的悬 臂部分。 按5号梁计算 确定上式中面 板的有效宽度 系数是，需要 知道梁弯矩零 点之间的距离 L0与梁间距b之 比值。 对于第一跨中 正弯矩段取 L0=0.8L 对于支座负弯 矩段取 L0=0.4L
假定梁格布置 尺寸如图3所 示，面板厚度 按下式计算：
a
kp
mm
式中：
k---弹塑性薄板支 撑长边中点弯应力 系数，按附录表 G1~G3采用 а---弹塑性调整系 数，b/a>3时，а =1.4;b/a<=3时，а
=1.5;
当b/a>3时，а 1） =1.4;
b/a<=3时，а 2） =1.5;
压力合力的作
1）
用线
y=H/3
1.83
1.8
2）
下悬臂
a>=0.12H
0.66
0.6
3）
主梁间距：
2b=2*(y-a)
1.20
1.2
4）
上悬臂
c=H-2b-a
2.50
c<=0.45H
2.66
2.5
4、梁格的布置形
式
梁格采用复式布置
和等高连接，水平
次梁穿过横隔板上
的预留孔并横隔板
所支撑，水平次梁
为连续梁。
现列表计算：
水平次梁．顶梁和底梁的水压力计算
梁号
梁轴线处的水压强 度p (kN/mm２) 梁间距（mm）
（a上+a下）/２ （mm）
1（顶梁）
2次梁
３（上主梁）
4次梁
5次梁
6（下主梁）
7（底梁）
根据上表计算水平
次梁弯曲时的边梁
跨中弯矩为：
M次中(KN*m)
13.19
支座B处的负弯矩 为:
M次B(KN*m)
闸门高度： 1）
闸门的荷载跨
度为两侧止水
2）
的间距：
闸门的计算跨
3）
度为：
L=L0+2d
148.23
闸门挡水时， 考虑一定的安 5.90 全超高 9.00 9.40
2、主梁的形式 因本主梁属中等跨 度，采用实腹式组 合梁 3、主梁的布置
为使两个主梁
在设计水位时
所承受的水平
压力相等，两
个主梁的位置
应对称布于水
hf p2 T 2 / 0.7 t w
厚度hf(mm) 〔τtw〕（N/mm2）
2.21
115
面梁与梁格连
接焊缝取其最
小厚度
hf
6
mm
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、 底梁都是支撑在横 隔板上的连续梁， 作用在它们上面的 水压力可按下式计 算;
q
p a上
a下 2
18.32
0.0 13.4 24.5 33.1 40.8 48.0 53.9
q（kN/m） 31.01
q（kN/m） 31.01
1720 1130 880 780 740 500 5750
L（m） 2.35
L（m） 2.35
1425 1005 830 760 640 300
k 0.0770
k 0.107
面板厚度计算 表格1
区格 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
a(mm) 1650 1010 790 710 620 430
b(mm) 2350.00 2350.00 2350.00 2350.00 2350.00 2350.00
b/a 1.424 2.327 2.975 3.310 3.790 5.465
k 0.535 0.499 0.499
p----面板计算区格 中心的水压力强 度，N/mm2; a、b---面板计算区 格的短边和长边长 度，mm，从面板 与主次梁的连接焊 缝算起； 〔σ〕---钢材的抗 弯容许应力，按表 4.2-1-2采用
а 1.4
а 1.5
〔σ〕 160
〔σ〕 160
（аσ）^0.5 0.06681531
（аσ）^0.5 0.064549722
厚度t(mm)
7 面板与主梁连 接焊缝方向单 位长度内的剪 力：
T=VS/2I0=36N /mm
V(N)
333450.00 由下式计算面 板与主梁连接 的焊缝厚度：
σmax 160
S( mm3) 1093766.96
p(N/mm2) 78.4
I0 1142010726.35
T(N/mm) 159.68
5、连接系的布置
和形式
横向连接系，
根据主梁的跨
1）
度，决定布置 3道横隔板，
横隔板兼作竖
直次梁。
其间距为：
2350.00 mm
纵向连接系， 2） 不设置纵向连
结系
6、边梁与行走支 撑 边梁采用双腹式， 行走支撑采用悬臂 式主轮并兼反轮。
三、面板设计 根据《水利水电工 程钢闸门设计规范 SL74-95》关于面 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
0.5 0.5 0.75
注：1、采用
a
kp
mm
2、面板与梁格的 连接计算
2、Ⅴ区格中系数k
由三边固定一边简
支板算得
根据上表计
算，选用面板
厚度
t
7
mm
面板局部挠曲 时产生的垂直 于焊缝长度方 向的横向的横 拉力p按式《 水工钢结构第 三版》（6-6） 计算，并且近 似地取板中最 大弯应力σmax= 〔σ〕 则p=0.07tσmax
q=p*（a上+a 下）/２ （kN/m） 3.84 19.10 24.62 27.47 31.01 30.72 16.17
3.872
2、截面选择
W
ຫໍສະໝຸດ Baidu
M
考虑利用面板作为 次梁截面的一部 分，初选［16，由 附录三表4查得：
W(mm3) 114517.8735
A Wx Ix b1 d
Mmax(N*mm) 18322859.76