bq露顶式平面钢闸门设计

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目录

露顶式平面钢闸门设计 (1)

一、设计资料

1

二、闸门结构的形式及布置 (2)

三、面板设计 (4)

四、水平次梁、顶梁和底梁的设计 (6)

五、主梁设计 (11)

六、横隔板设计 (18)

七、纵向连接系设计 (20)

八、边梁设计 (22)

九、行走支承设计 (24)

十、胶木滑块轨道设计（图13） (25)

十一、闸门启闭力和吊座计算 (26)

十二、设计经验总结与不足 (30)

十三、致谢 (31)

十四、参考文献 (32)

露顶式平面钢闸门设计

一、设计资料

闸门形式：溢洪道露顶式平面钢闸门；

孔口净宽：10.00m；

设计水头：6.80m；

结构材料：Q235钢；

焊条：E43；

止水橡皮：侧止水用P形橡皮,底止水用条形橡皮；

行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为MCS-2；

启闭方法：电动固定式启闭机

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;

执行规范：《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL 74--1995）。

二、闸门结构的形式及布置

（1）闸门尺寸的确定（图1）。

1）闸门高度：考虑到风浪产生的水位超高为m 2.0，故闸门高度=6.8+0.2=7.0（m ）； 2）闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：m L 101= 3）闸门的计算跨度：)(4.102.021020m d L L =⨯+=+=；

图1 闸门的主要尺寸图（单位：m ）

（2）主梁的形式。主梁的形式应根据水头的大小和跨度的大小而定，本闸门属于中

等跨度，为了方便制造和维护，决定采用实腹式组合梁。

（3）主梁的布置。根据闸门的高跨比，决定采用双主梁。为使两个主梁设计水位时

所受的水压力相等，两个主梁的位置应对称于水压力合力的作用线)(0.33/m H y ==(图1) 并要求下悬臂H a 12.0≥和m a 4.0≥、上悬臂 H c 45.0≤,今取

)(8.012.06.0m H a =≈=

主梁间距

)(0.35.12)(22m a y b =⨯=-=

则

H m a b H c 45.0)(38.038.62<=--=--=（满足要求）

（4）梁格的布置和形式。梁格采用复式布置和等高连接，水平次梁穿过横隔板上的

预留孔并被横隔板所支撑。水平次梁为连续梁，其间距应上疏下密，使面板各区格需要的厚度大致相等，梁格布置具体尺寸如 (图2) 所示。

图2 梁格布置尺寸图

（5）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3道横隔板，其间距为 2.60 m，横隔板兼作竖直次梁。

2）纵向连接系，设在两个主梁下翼缘的竖平面内，采用斜杆式桁架。

（6）边梁与行走支承。边梁采用单腹式，行走支承采用胶木滑道。

三、面板设计

根据《水利水电工程钢闸门设计规范》 （SL 74-95）及2006修订送审稿，关于面板的计算，先估算面板厚度，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。

（1）估算面板厚度。假定梁格布置尺寸 (图2) 所示。面板厚度按[]

σa kp

a

t 9.0=计算

当b/a ≤ 3 时，a = 1.5 ，kp a kp

a

t 068.0160

5.19.0=⨯⨯=

当b/a > 3 时，a = 1.4 ，则kp a kp

a t 07.0160

4.19.0_________=⨯⨯= 现列表1进行计算。

表1 面 板 厚 度 的 估 算

注 1)

2、区格I 、VI 中的系数k 由三边固定一边简支板查得。 根据表1计算，选用面板厚度t=10mm 。

（2）面板与梁格的连接计算。面板局部挠曲时产生的垂直于焊缝长度方向的横向拉力P 按式σt P 07.0=max 计算，则

σt P 07.0=max =(112

1601007.0=⨯⨯N/mm ） 面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力为

)/(1901617000000

25

.276756056700020mm N I VS T =⨯⨯⨯⨯==

由[]

)7.0/(22ωτf f T P h +≥计算面板与主梁连接的焊缝厚度为

[]()()()mm T P h f

f 0.31157.0/1901127.0/2222=⨯+=

+=ω

τ

面板与梁格连接焊缝取其最小厚度mm h f 6=。

四、水平次梁、顶梁和底梁的设计

表2 水平次梁、顶梁和底梁均

布荷载的计算

（1）荷载与内力计算。水平次梁和顶、底梁都是支承在横隔板上的连续梁，作用在

它们上面的水平压力可按式2

下

上a a p q +=计算。 列表2计算后得

∑=m kN q

/6.219

根据 表2计算，水平次梁计算荷载取46.51kN/m,水平次梁为四跨连续梁，跨度为2.6m （图3）。水平次梁弯曲时的边跨中弯矩为

()m kN ql M •=⨯⨯==21.246.251.46077.0077.022次中

支座B 处的弯矩为

()m kN ql M B •=⨯⨯==64.336.251.46107.0107.022次

A

B

C

D

E

M M 次中

次

支A

q =30.69K N /m

图3 水平次梁计算简图和弯矩图

（2）截面选择。

[]()

36

210250160

1064.33mm M W =⨯==σ

考虑到利用面板作为次梁截面的一部分，初选 [20a 由附表6.3查得：23184mm A = ；

3217600mm W x =；423940000mm I x =；mm b 77=;mm d 7=。

面板参加次梁工作有效宽度分别按式c b B t 2+≤及式b B 1ξ=或b B 2ξ=（其中

()2/21b b b +=）计算，然后取其其中较小值。

()mm t b B 677106077601=⨯+=+≤

b B 1ξ=（对胯间正弯矩段）