模板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。
模板潜孔式平面钢闸门设计教材
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。
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首先，需要根据具体的工程条件确定钢闸门的尺寸和材料参数。
这涉及到水位变化范围、水流速度、水压力等参数的测定和分析。
其中，水位变化范围主要由水库水位的最高和最低水位决定；水流速度可以通过流速仪进行测量；水压力可以通过水压力计进行测量。
根据这些参数，可以确定钢闸门的尺寸和材料参数，如闸门高度、宽度、钢板厚度等。
其次，需要进行水流力学的计算。
水流力学计算主要涉及水压力、水力冲击力、波浪力等。
在计算水压力时，可以使用公式P = ρgh，其中P 为水压力，ρ为水的密度，g为重力加速度，h为水的压力高度。
在计算涉及水流冲击力和波浪力时，则需要根据具体的工程情况选择合适的计算方法，如Morison公式等。
再次，需要进行结构力学的计算。
结构力学计算主要涉及到钢闸门受力分析、应力、变形等。
在进行受力分析时，需要考虑钢闸门受到的水压力、水力冲击力、波浪力等，通过受力分析可以确定钢闸门的内力大小和分布。
在计算应力时，可以使用应力平衡方程σ=F/A，其中σ为应力，F为受力，A为受力面积。
在计算变形时，则需要根据钢闸门的材料参数和工程条件选择合适的变形计算方法，如理论计算法或有限元法等。
最后，还需要进行结构稳定性的计算和安全评估。
结构稳定性的计算主要涉及到钢闸门的承载力和稳定性等方面的问题，可以通过结构稳定性计算来确定钢闸门的稳定状态。
安全评估则需要考虑钢闸门在使用过程中可能遇到的突发情况，如地震、洪水等，通过安全评估可以确定钢闸门的安全系数。
综上所述，潜孔式钢闸门的课程设计计算书需要综合考虑水流力学和结构力学等方面的知识，以确保设计的钢闸门能够安全可靠地运行。
课程设计计算书的内容包括确定钢闸门的尺寸和材料参数、进行水流力学计算、进行结构力学计算、进行结构稳定性计算和安全评估等。
通过科学、合理的计算和分析，可以设计出性能优良、安全可靠的潜孔式钢闸门。
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。
钢闸门设计
项目 变量 名称 γ H 参数 h L b b1 结果 Px Py 变量含义 水容重 设计水深 闸门高度 闸门宽度 闸门厚度 顶止水厚度 水平水压力 竖直水压力 单位 KN/m m m m m m KN KN
3
工况 1 10.00 10.00 2.65 1.65 0.16 0.06 379.31 26.68
FQ={1.2*(Tzdr0+Tzsr1)+n`GGr2 +GjR1+Pxr4}/R2
止水摩阻力 下吸力 钢闸门启门力
结果
Px FQ
329.16 658.32 274.593 932.913
参数
f2 f3 B px δ Tzd Tzs
滑块与闸槽间摩擦系数 水封与闸槽间摩擦系数 闸门宽度 闸门底部下吸强度
底止水厚度（1650-160）
滑动支撑摩阻力:Tzd=Pf2
0.50 0.70 m KN/m m t t t t KN
2
1.65 20.00 0.016 18.97 5.57 0.05 25.52 250.08 (总水压力x轴套摩擦系数) Tzs=f3(Pzs1+Pzs2) Px=pxBδ
三.平板钢闸门启闭力计算 平板钢闸门启闭力计算表
项目 变量 名称 G Gj P Pzs1 参数 Pzs2 变量含义 钢闸门重量 钢闸门加重块重量 总水压力 水封预压受压力 水封水压力 单位 t t KN KN KN 工况 1 0.93 0 379.31 29.54 50.00 P=(Px+Py)1/2 单位压缩力x水封总长 平均水压x水封面积 备注
备注
Px=γ*(H-h)*h*L Py=γ*(H-h)*(b+b1)
二.平板钢闸门重量计算 平板钢闸门自重计算表
水工钢结构平面钢闸门设计计算专项说明书
水工钢构造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. 孔旳性质：深孔形式。
3. 材料：钢材：Q235焊条：E43；手工电焊；一般措施检查。
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、闸门构造旳形式及布置（一）闸门尺寸旳拟定（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。
学号为1 学号为2 学号为3 学号为4 学号为5L=3.5m，L1=3.9m L=3.55m，L1=3.95mL=3.6m，L1=4.0mL=3.65m，L1=4.05mL=3.7m，L1=4.1mH=4.05m, H1=4.05m H=4.05m,H1=4.05mH=4.05m,H1=4.05mH=4.05m,H1=4.05mH=4.05m,H1=4.05m学号为6 学号为7 学号为8 学号为9 学号为0L=3.75m，L1=4.15m L=3.8m，L1=4.2mL=3.85m，L1=4.25mL=3.9m，L1=4.3mL=3.95m，L1=4.35mH=4.05m, H1=4.05m H=4.05m,H1=4.05mH=4.05m,H1=4.05mH=4.05m,H1=4.05mH=4.05m,H1=4.05m2.计算水头：50.00m。
（二）主梁旳布置1.主梁旳数目及形式主梁是闸门旳重要受力构件，其数目重要取决于闸门旳尺寸。
由于闸门跨度L=3.50m,闸门高度h=3.66m,L<h。
因此闸门采用4根主梁。
本闸门属中档跨度，为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。
2.主梁旳布置本闸门为高水头旳深孔闸门，孔口尺寸较小，门顶与门底旳水压强度差值相对较小。
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.（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=0.067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=0.07х14х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=。
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)：。
孔口净高：。
闸门高度(H)：。
闸门宽度：。
荷载跨度(H1)：。
学号为1 学号为2 学号为3 学号为4 学号为5L=，L1= L=，L1= L=，L1= L=，L1= L=，L1=H=, H1= H=, H1= H=, H1= H=, H1= H=, H1=学号为6 学号为7 学号为8 学号为9 学号为0L=，L1= L=，L1= L=，L1= L=，L1= L=，L1=H=, H1= H=, H1= H=, H1= H=, H1= H=, H1=2.（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=,闸门高度h=,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。
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=。
平面潜孔钢闸门设计设计任务书
此设计任务为学号为奇数的学生做水工钢结构课程设计题目平面潜孔钢闸门设计学院水利与土木工程学院专业水利水电工程班级姓名学号指导教师周峰职称讲师成绩评定2011年12月29日新疆农业大学教务处制水工钢结构课程设计任务书（平面潜孔钢闸门设计）适合专业：水利水电工程农业水利工程水利水电工程管理新疆农业大学水利与土木工程学院二○一一年十二月一、设计任务为某水库设计放水洞底孔平面钢闸门一面，作为主要工作闸门。
二、设计资料1、 放水洞净孔口尺寸：宽 1.8米，高 2.0米。
2、 凭均设计水头（孔口中心处）20米。
3、 闸门相对位置放水洞中部设闸井，闸门位于闸井上游井壁一边，在运用过程中闸下保持无压出流，闸井内不充水。
启闭机设于闸井顶端，从启闭中心至闸门底槛之间的高差为21米。
4、 闸门行走支承采用滑动滚轮。
5、 材料：门叶结构采用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，滚轮轴套为铸锡磷青铜，用普通螺栓。
6、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书写白纸，钢笔书写整齐端正，用铅笔绘制简图。
2、 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：为了布置顶止水，门的超高（高出孔口净高）可取0.15～0.30ｍ，本设计可取0.2ｍ。
门宽：为了布置侧止水和行走支承闸门总宽度应按净宽加大 2.5ｂ～4.0ｂ。
ｂ为滚轮宽度，一般取ｂ=8～15ｃｍ。
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，孔口不大的潜孔平面门，可才用多主梁等间距0.4ｍ～0.5ｍ的布置形式。
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。
平面钢闸门设计指导
平面钢闸门设计指导闸门是用来关闭、开启或局部开启水工建筑物中过水孔口的活动结构，其主要作用是控制水位、调节流量。
闸门按工作性质可分为工作闸门、事故闸门和检修闸门；按闸孔口的位置分为露顶闸门和潜孔闸门；按闸门结构型式分为平面闸门、弧形闸门和人字形闸门。
平面钢闸门是最常见的一种钢闸门型式，它由活动的门叶结构、埋件和启闭设备三部分组成。
平面钢闸门的组成和结构布置1．平面钢闸门的组成平面钢闸门一般是由可以上下移动的门叶结构、埋固构件和启闭闸门的机械设备三大部分所组成的。
门叶结构,埋设构件,闸门的启闭机械门叶结构的组成门叶结构是用来封闭和开启孔口的活动挡水结构。
门叶结构是由面板、梁格、横向和纵向联结系、行走支承(滚轮或滑块)以及止水等部什所组成。
1)面板。
面板是用来直接挡水，并将承受的水压力传给梁格。
面板通常设在闸门上游面，这样可以避免梁格和行走支承浸没于水中而聚积污物，也可以减少因门底过水而产生的振动。
仅对静水启闭的闸门或当启闭闸门时门底流速较小的闸门，为了设置止水的方便，面板可设在闸门的下游面。
2)梁格。
梁格用来支承面板，以减少面板跨度而不致使面板过厚。
梁格一般包括主梁、次梁(包括水平次梁、竖直次梁、顶梁和底梁)和边梁，共同支承面板传来的水压力。
3)空间联结系。
由于门叶结构是一个竖放的梁板结构，梁格自重是竖向的，而梁格所承受水压力却是水平的，因此，要使每根梁都能处在它所承担的外力作用的平面内，就必须用联结系来保证整个梁格在闸门空间的相对位置。
同时，联结系还起到增强门叶结构在横向竖平面内和纵向竖平面内刚度的作用。
横向联结系位于闸门横向竖平面内，其形式一般为实腹隔板式和桁架式。
横向联结系用来支承顶梁、底梁和水平次梁，并将所承受的力传给主梁。
同时，横向联结系保证着门叶结构在横向竖平面内的刚度，不使门顶和门底产生过大的变形。
纵向联结系一般采用桁架式或刚架式。
桁架式结构的杆件由横向联结系的下弦、主梁的下冀缘和另设的斜杆所组成。
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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。
（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 kp[N/mm2]t(mm)19101231.350.5100.5440.52732.6129101231.350.4290.5540.48830.2039101231.350.4290.5640.49230.4449101231.350.4290.5730.49630.6959101231.350.4290.5830.50030.94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σmax=[σ]=160N/mm2,则面板局部扰曲时产生的垂直于焊缝长度方向的横向拉力P为：P=0.07tσmax =0.07×35×160=392(N/mm )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：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，即现列表2计算如下表2梁号梁轴线处水压力强度P（kN/mm2）梁间距（m）（m）(kN/m)1(顶梁)5390.5075273.51.0152（主梁）548.9 1.015557.11.0153（水平次梁）558.9 1.015567.31.0154（主梁）568.8 1.015577.31.015梁）13（底657.90.4825317.4梁）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＝0.072ql2=0.072×648.1×1.242=71.9(kN·m)支座B处的负弯距：M次B＝0.106ql2=0.106×648.1×1.24 2=105.4(kN·m)2、截面选择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；W x=659700mm3；I x=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：l0=0.8l=0.8×1240=992(mm)对于支座负弯距段：l0=0.4l＝0.4×1240＝496(mm)根据l0/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：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: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：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）L0＝7.0m ；计算跨度L＝7.44m；荷载跨度L1=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/mm2，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/mm2则需要的截面抵抗矩为：（3）腹板高度选择：按刚度要求的最小梁高（变截面梁）为：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h ec为小，但不小于h min。
现选用腹板厚度h0＝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：表3部位截面尺寸（cmcm）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224×3.5784 1.751372-78.354812758上翼缘14×228 4.5126-75.6160030腹板240×4960125.512045.41974808714下翼缘60×2120246.529580166.43322675合计1892151558102 74177（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改变高度减小为。
梁高开始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合计1508641983447585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：3、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。
V max＝4184.6kN。
I0=4442913cm4，上翼缘对中和轴的面积距：S1=784×40.85＋28×38.1=33093(cm3)下翼缘对中和轴的面积距：S2=120×107.9＝12948(cm3)﹤S1需要角焊缝最小厚度全梁的上下翼缘焊缝都采用h f＝21mm 。
4、腹板的加劲肋加劲肋的布置：因，故不需要设置横向加劲肋。
5、面板局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力的验算取面板区格12验算其长边中点的折算应力计算面板区格12的长边中点的主梁弯矩和弯应力该区格长边中点的折算应力故面板厚度选用35mm满足强度要求。
六、横隔板设计1、荷载和内力计算横隔板同时兼作竖直次粱，主要承受水平次粱、底梁和顶梁传来的集中荷载以及面板传来的分布荷载，则每片横隔板在上悬臂的最大负弯矩为：2、横隔板和截面选择和强度验算腹板选用与主梁腹板同高，采用2400mm×20mm，上翼缘利用面板，下翼缘采用200mm×10mm的扁钢，上翼缘可利用面板的宽度公式按式B＝ξ2b 确定其中b=1240mm,按l0/b=2×1.015/1.24=1.64,查表得ξ2＝0.46 ，则B=0.46×1240=570mm，取B ＝570mm 。
计算如下图所示截面几何特性。
截面型心到腹板中心线距离截面惯性距：截面模量：验算应力：由于横隔板截面高度较大，剪切强度更不必验算，横隔板翼缘焊缝采用最小焊缝厚度，选取h f＝8mm。
七、纵向连接系1、荷载和内力计算纵向连接系承受闸门自重。