水工钢结构设计

水利水电工程钢结构课程设计任务书

学院名称：专业：水利水电工程年级：2012级

一、设计题目

1、某露顶式平面钢闸门设计

2、某潜孔式平面钢闸门设计

3、某小型露顶式闸门（或潜孔式平面钢闸门）设计+拦污栅设计

二、主要内容

1、某大型露顶式平面钢闸门设计

①闸门型式：露顶式平面钢闸门

②孔口尺寸（宽⨯高）：20 m ⨯14 m

③上游水位：m

④下游水位：m

⑤闸底高程：m

⑥启闭方式：

⑦材料钢结构：Q235-A.F；

焊条：E43型；

行走支承：滚轮支承或胶木滑道

止水橡皮：侧止水用P型橡皮，底止水用条形橡皮

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》

三、具体要求

学生应在规定时间内，要求完成下列成果：

1、设计书一份。包括：①设计资料；闸门结构的型式及布置；面板设计；水平次梁、顶梁

和底梁的设计；主梁设计；面板参加主（次）梁工作的折算应力验算；横隔板设计；纵向连接系设计；边梁设计；行走支承设计；轨道设计；埋设构件设计，闸门启闭力计算，启闭设备选

择等；②设计资料，拦污栅的结构布置，栅面结构设计，梁格设计。设计书要求分章节次序，采用设计纸来书写；要求数字计算正确，书写端正并符合规范化要求的格式，装订成册。

2、图纸。要求设计中图纸与设计计算相匹配，要求图纸结构布置合理，构造合理正确、线

条清晰匀称，符合制图标准要求。图纸包含：①梁格布置尺寸图，次梁截面图，主梁截面图，主梁变截面图，横隔板图，纵向连接系图，边梁图，轨道图，启闭设备图纸等等；②拦污栅结构布置图，栅面构造图，梁格设计图。图纸附在说明书里。

四、主要技术路线提示

1、平面钢闸门的设计路线

①闸门结构的型式及布置

②面板设计

③水平次梁、顶梁和底梁的设计

④主梁设计

⑤面板参加主（次）梁工作的折算应力验算

⑥横隔板设计

⑦纵向连接系设计

⑧边梁设计

⑨行走支承设计，埋设构件设计

⑩轨道设计以及闸门启闭力计算，启闭设备选择

2、拦污栅的设计路线

①拦污栅的结构布置

②栅面结构设计

③梁格设计

五、进度安排

1.露顶式平面钢闸门或潜孔式平面钢闸门设计

①第一天上午：布置设计和理清设计思路

②第一天下午：闸门结构的型式及布置

③第二天：面板，次梁和主梁的设计

④第三天：横隔板，纵向连接系和边梁的设计

⑤第四天：行走支承，轨道设计和闸门启闭力计算，启闭设备选择，止水布置等

⑥第五天：上交课程设计成果和答辩

2、拦污栅设计+小型潜孔式平面钢闸门设计

①第一-第二天：拦污栅设计

②第三-第四天：小型钢闸门设计

③第五天：上交课程设计成果和答辩

六、完成后应上交的材料

1.水工钢结构课程设计说明书

七、推荐参考资料

1. 曹平周，朱召泉 .钢结构. 北京：科学技术文献出版社.2002，6

2.范崇仁.水工钢结构设计.北京：中国水利水电出版.2000，5

3.水利水电工程钢闸门设计规范（SL 74-95）

指导教师签名日期年月日

系主任审核日期年月日

露顶式平面钢闸门设计

一：设计资料

闸门形式：露顶式平面钢闸门。

孔口尺寸：20.0m × 14.0m 空口净宽：20.0m 设计水头：13.8m 结构材料：Q235 焊条：E43型;

止水橡皮：侧止水用P 型橡皮，底止水用条形橡皮。 行走支承：滚轮支承 混凝土强度等级：C20

二：闸门结构的形式及布置 1.闸门尺寸的确定：

闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2m,故闸门高度=13.8+0.2=14m 闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=20m 闸门的计算跨度：L=L1+2×0.3=20.6m

2.主梁的形式

主梁的形式根据水头合跨度大小而定，本闸门属大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

根据闸门的高跨比，决定采用4根主梁，为使两个主梁在设计水位时所承受的水压力相等，两个主梁的位置应对称于水压力合力的作用线 H=13.8，n=4 则

6.43

8.133===

-

H y 1y =4.6m 2y =8.4m 3y = 10.9m 4y =12.9m

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承。水平次梁为连续梁，其间应上疏下密，使面板各区格所需要的厚度大致相等，梁布置的具体尺寸详见上图

5连接系的布置和形式

（1）横向联接系 根据主梁的跨度决定布置9道横隔板，其间距为2m,横隔板兼作竖直次梁。 （2）纵向联接系 采用斜杆式桁架。 6边梁与行走支承

边梁采用复合腹式，行走支承采用滚轮支承。 三：面板设计

1.估算面板厚度

[]σα9.0所示。面板厚度按1假定梁格布置如图kp

a

t =

当b/a ≤3时，a=1.5，当b/a ≥3时，a=1.4 现列表计算如下: 区格 a(mm) b(mm) b/a k h p t (mm) 1 1225 2000 1.633 0.6006 0.605 0.0059 4.96 2 1175 2000 1.702 0.479 1.8125 0.0178 7.37 3 1125 2000 1.778 0.485 2.9625 0.029 9.08 4 1075 2000 1.86 0.491 4.0625 0.0398 10.23 5 1000 2000 2 0.497 5.1 0.05 10.72 6 975 2000 2.051 0.4973 6.0875 0.0597 11.43 7 925 2000 2.162 0.498 7.0375 0.0690 11.66 8 900 2000 2.22 0.4983 7.95 0.0780 12.07 9

875

2000

2.286

0.4987

8.8375

0.0866

12.37