露顶式钢闸门设计举例

露顶式钢闸门设计举例

水利水电钢闸门设计

一、设计资料：

1 潜孔式平面闸门设计：①潜孔式平面闸门

②孔口尺寸（宽×

高）： 4.0m×7.0m

③上游水位： 47m

④下游水位： 0m

⑤闸底高程：0m

⑥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：滚动支承或胶木滑道

止水橡

皮：侧止

水和顶

止水用

P型橡

皮，底止

水用

条形象

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》2拦污栅设计：①拦污栅型式：固定式平面

拦污栅

②尺寸（宽×高）：4.0m ×7.0m

③水头：4m

二、闸门结构的型式及布置

1 闸门尺寸的确定：

闸门净高：7.0m 闸门高度：7.4m

闸门的荷载跨度为两侧止水之间的间

距：L=4m

闸门的计算跨度：L= L 0+2d = 4+2×

0.2 = 4.4m 2 主梁的形式:

本闸门属于小跨度中水头闸门，所以主梁采用实腹式组合梁。 3 主梁的布置

因为闸门跨度L 小于闸门高度H ，所以采用主梁式。主梁根数采用5根。

6.1547

544752

22

222=-⨯=-=a H na β

由公式 y k =

β

+n H 32()

()

[]5

.15

.11-+-+ββK K 得：

每根主梁距水面的距离：

m y 74.471

=

m

y 20.492=

m y 62.503= m

y 00.524=

m

y 34.535=

图一闸门主要尺寸图（单位：m）

4 梁格的布置和形式：

根据面板的计算结果，采用复式。详

细布置见图二。

图二梁格布置尺寸图（单位：m）

5 连接系的布置和形式：

（1）横向连接系，根据主梁的跨度，

布置4道横隔板，其间距为

0.88m ，横隔板兼做竖直次梁。

（2） 纵向连接系，由于面板尺寸较小，水平次梁较多，可以不必设置纵向连接系。 6 边梁和行走支承

边梁采用单腹式，行走支承采用胶木滑道。

三、面板设计

1 估算面板厚度：

计算面板厚度的公式：[]

σa kp

a t 9.0= 当kp

a kp

a

t a a b 068.0160

5.19.0,5.13=⨯⨯==≤则时，；

当kp

a kp

a

t a a b 07.0160

4.19.0,4.13=⨯⨯==>则时，

计算结果详见表一： 表一 面板厚度的估算

根据上表计算，选用面板厚度t=15mm 2 面板与梁格的连接计算

面板局部挠曲时产生的垂直与焊缝长度方向的横向拉应力P 按式：P max

07.0σt =计算，面

板厚度t=15mm,近似取板中最大弯应力

[]2

max 160mm N ==σσ，则

2

max 1681601507.007.0mm N t P =⨯⨯==σ

面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力：

mm N I VS T 8705879540000

2473

151040138700020=⨯⨯⨯⨯==

面板与主梁焊缝厚度：

[])

7.0/(22w t f T P h σ+=

mm

11)1157.0(8701682

2=⨯+=

面板与梁格连接取焊缝厚度mm

h

f

11=

四、水平次梁、顶梁和底梁的设计

1 荷载与内力计算

水平次梁和顶梁、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式：

2

下

上

a a

p q +=计

算，计算结果见表二。

表二 水平次梁、顶梁和底梁均布荷载计算

∑水平次梁

m

=

3556

q/

kN

q=230.7kN/m

水平次梁为五跨连续梁，跨度为0.88m。水平

次梁弯曲时的边梁中弯矩为：

m

kN ql M •=⨯⨯==7.1388

.07.230077.0077.02

2

次中

支座B 处的弯矩为：

m

kN ql

M B

•=⨯⨯==1.1988.07.230107.0107.033

次

图三 水平次梁计算简图和弯矩图 2 截面选择

[]3

6

119375160

101.19mm M

W =⨯==σ 初选

[18a 由附录表得：

A=2569mm 2

W x =1414003

mm 4

12727000mm I x

=

mm b 68= mm d 7= 面板参加次梁工作有效宽度： mm t b B 96815606860=⨯+=+≤

按14号梁计算，梁间距

mm b b b 4452

440

450221=+=+=

确定面板的有效宽度系数ε

时，需要知道梁弯矩之间的距离0

l 与梁间距b 之