(完整word版)水工钢结构课程设计

水工钢结构课程设计某节制闸工作闸门的设计

姓名：学院：

专业班级：学号：

组号：指导教师：

设计日期： 2015年1月5日—2015年1月9日

华北电力大学（北京）

可再生能源学院

目录

水工钢结构课程设计 0

一、课程设计任务与要求 (3)

二、设计资料 (3)

三、闸门结构形式及布置 (3)

1.闸门尺寸的确定 (3)

2.主梁的数目及形式 (4)

3.主梁的布置 (4)

4.梁格的布置及形式 (4)

5.连接系的布置和形式 (4)

6.边梁与行走支撑 (5)

四、面板设计 (5)

1.估算面板厚度 (5)

2.面板与梁格的连接计算 (6)

五、水平次梁，顶梁和底梁的设计 (6)

1.荷载与内力验算 (7)

2.截面选择 (8)

3.水平次梁的强度验算 (9)

4.水平次梁的挠度验算 (10)

5.顶梁和底梁 (10)

六、主梁设计 (10)

1.设计资料 (10)

2.主梁设计 (10)

（1）截面选择 (10)

（2）截面改变 (13)

（3）翼缘焊缝 (14)

（4）腹板的加筋肋和局部稳定性验算 (14)

（5）面板局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力的验算 (16)

七、横隔板设计 (16)

1.荷载和内力计算 (16)

2.横隔板和截面选择和强度验算 (17)

八、纵向连接系设计 (18)

1.荷载和内力计算 (18)

2.斜杆截面计算 (18)

九、边梁设计 (19)

1.荷载和内力计算 (19)

2.边梁强度验算 (20)

十、行走支承设计 (21)

十一、胶木滑块轨道设计 (21)

1.确定轨道底板宽度 (21)

2.确定轨道底版厚度 (22)

十二、闸门启闭力和吊座验算 (22)

1.启门力 (22)

2.闭门力 (23)

3.吊轴和吊耳板验算 (23)

十三、参考文献 (24)

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：宽为()6.08/10 6.8+=m ，高为()6.08/57.6+=m ； 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

闸门高度：孔口高=+h H （安装顶止水构造要求取0.3=H m ）

7.60.37.9=+=h m

闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：1 6.8=L m 闸门计算跨度：02 6.820.27.2=+=+⨯=L L d m

图 1 闸门尺寸图（m ）

2. 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

7.2=L m ，闸门高度7.9=h m ，

3. 主梁的布置

本闸门为潜孔式闸门，按公式

()()1.5 1.5

1

ββ⎤=

+-+-⎦k y k k 2

22-β=na H a

计算，（其中35-231212-7.9 4.1，====H m a m ，a 为水面至门顶止水的距离） 经计算：

2

22

3 4.1=0.39612-4.1

β⨯= ()()1.5.5

1110.39610.396-1 6.08⎤=

+-+=⎦y m

()()1.5.5

2120.39620.396-18.94⎤=

+-+=⎦y m ()()1.5.5

3130.39630.396-111.07⎡⎤=

+-+=⎣

⎦y m 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所支承。水平梁为连续梁，间距应上疏下密，使面板各区格需要的厚度大致相等。

5. 连接系的布置和形式

横向连接系，根据主梁的跨度，决定布置3道隔板，其间距为1.8m ，横隔板兼作竖直次梁。

纵向连接系，设在两个主梁下翼的竖平面内，采用斜杆式桁架。

6. 边梁与行走支撑

边梁采用单腹式，行走支撑采用胶木滑道。

图 2 闸门尺寸布置图（mm ）

四、 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

水平次梁

主梁

Ⅰ-Ⅰ

当/3≤b a 时， 1.5α=，则=t

当/ 3>b a 时， 1.4α=，则=t

现列计算表计算如下：

表 1 面板厚度的估算

注：1.面板边长,a b 都从面板与梁格的连接焊缝算起，主梁上翼缘宽度为140mm ;

2.区格Ⅰ-Ⅵ中系数k 由三边固定一边简支板查得。 根据上表计算，选用面板厚度17=t mm 。

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拉力P 表达式按式

max 0.07P t σ=

计算，已知面板厚度17=t mm ，并且近似地取板中最大弯应力

2[160/]σσ==max N mm

则

0.0717160190.4/=⨯⨯=P N mm

面板与梁格连接焊缝厚度的计算见后文。

五、 水平次梁，顶梁和底梁的设计