睢宁黄河故道铸铁闸门计算书
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1)初选面板厚度
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a
kyq [ ]
δ—面板初选的厚度 a—面板短边长度 a=485mm b—面板长边长度 b=520mm q—面板计算区格中心的水压力强度 q=0.04(N/mm2) [σ]—材料的弯曲抗拉容许应力取[σ]=30(N/mm2) Ky—弹塑性薄板支承长边中点弯曲应力系数 Ky=0.5 根据上面公式面板区格δ1,从上至下 1~4 排列 δ1=12.5 考虑锈蚀余量和合理铸造工艺要求,厚度取 δ=20mm 3.3 闸板及横梁强度计算
3、计算
3.1 荷载 1)总水压力 a)平板门水压力 静水压力
P=1/2γ(2Hs-h)hBzs=280(KN) P—水平压力; Hs—上游水头;Hs=6.00m h—孔口止水高度;h=2.15m Bzs—孔口止水宽度;Bzs=2.65m γ—水密度;淡水γ=10(kN/m3) b)启门瞬间提门动水压力 规范规定 “高水头下经常动水操作或经常局部开启的工作闸门,设计时应考 虑闸门各部件承受不同程度的动力荷载,动力系数取值范围为 1.0~1.2。 ”闸门 属低水头并且不经常局部开启,因此动力系数取小值 1.0。 3.2 面板计算 按四边固定的弹性薄板承受均布荷载
因闸门下沿水压力最大,现以最下沿区格为例进行闸板横梁的强度计算。 1)载荷分析 计算区间长 L:2650mm 计算区间宽 B:485mm 平均水压 P 水:0.06(N/mm2) 区间总水压:P=L×B×P 水=82680N 均载:q=P/L=31.2N/mm 弯矩:M=qL2/8=27387750N.mm 2)截面特性 筋板厚 a:24mm 筋板高 H:260mm 盘板净间距 b:496mm 面板厚 d:20mm
经计算,闸门筋板厚为 24mm,筋板净高 255-20=235mm,盘板净间距 b:496mm, 面板厚 d:20mm,符合要求!
2.0×1.5 铸铁闸门设计计算说明书(4m 水头)
1、设计依据和计算方法
1.1 设计依据 水工建筑物金属结构焊接技术规范 SDZ008-84 水工金属结构防腐蚀规范 SLl05—2007 江苏省水利工程铸铁闸门设计制造安装验收规范 DB32/T 1712-2011 水利水电工程启闭机制造、安装及验收规范 DL/T5018—94 水利水电工程启闭机设计规范 SL41-93 碳素结构钢(GB/T700) 铸铁尺寸公差与机械加工余量(GB/T6414) 灰铸铁件(GB/T9439) 铸造铜合金技术条件 GB1176 形状和位置公差 未注公差值(GB/T1184) 铸件重量公差(GB/T11351) 整体铸铁法兰(GB/T17241.6) 铸铁管法兰技术条件(GB/T17241.7) 铸铁管法兰技术条件(GB/T17241.7) 1.2 计算方法 铸铁闸门的结构技术体系,采用平面体系、容许应力方法进行计算。
睢宁段黄河故道干河治理工程 铸铁闸门
设计计算书
江苏润源水务设备有限公司 2014 年 6 月 8 日
2.5×2.0 铸铁闸门设计计算说明书(6m 水头)
1、设计依据和计算方法
1.1 设计依据 水工建筑物金属结构焊接技术规范 SDZ008-84 水工金属结构防腐蚀规范 SLl05—2007 江苏省水利工程铸铁闸门设计制造安装验收规范 DB32/T 1712-2011 水利水电工程启闭机制造、安装及验收规范 DL/T5018—94 水利水电工程启闭机设计规范 SL41-93 碳素结构钢(GB/T700) 铸铁尺寸公差与机械加工余量(GB/T6414) 灰铸铁件(GB/T9439) 铸造铜合金技术条件 GB1176 形状和位置公差 未注公差值(GB/T1184) 铸件重量公差(GB/T11351) 整体铸铁法兰(GB/T17241.6) 铸铁管法兰技术条件(GB/T17241.7) 铸铁管法兰技术条件(GB/T17241.7) 1.2 计算方法 铸铁闸门的结构技术体系,采用平面体系、容许应力方法进行计算。
面板断面面积:A1=b×d=9920mm2 筋板断面面积:A2=a×H=6240mm2 断面的总面积:A= A1+ A2=16160mm2 形心位置:e1= (A1×d/2+ A2×H/2)/A=56.3mm 形心位置:e2=H-e1=203.7mm 形心至面板顶端的距离:h= e1-d=36.3mm bd3+aH3 极惯性距:I= + A1 (e1-d/2)2+A2(H/2-e1)2 =90641817mm4 12 3)应力 弯曲抗拉[σw]= 30 N/mm2 D 点拉应力σw=M×E1/I=17N/mm2 许用压应力[σa]= 110 N/mm2 C 点压应力σ2 =M×E2/I=61.6/mm2 符合要求 4)挠度 材料的弹性模量 E:HT200 材料,E=135000N/mm2 许用挠度:[f]=L/1500=1.77mm 挠度:f=5qL4/384EI=1.6mm 符合要求 符合要求
2.2 荷载状态 按照标书要求,闸门闭门水头 6.00 米,启门水头 6.00 米(闸门后无水) , 闸门最高挡水头 6.00 米(闸门后无水) 。 2.3 容许应力 灰铸铁:HT-200 抗拉强度:[σ]=200MPa 轴心抗压和弯曲抗压:[σa]=110MPa 弯曲抗压:[σw]=30MPa 抗剪强度:[τ]=20MPa 局部承压:[σcd]=120Mpa 局部接头承压:[σcj]=40Mpa 弹性模量:135000MP
3、计算
3.1 荷载 1)总水压力 a)平板门水压力 静水压力 P=1/2γ(2Hs-h)hBzs=135(KN) P—水平压力; Hs—上游水头;Hs=4.00m h—孔口止水高度;h=2.15m Bzs—孔口止水宽度;Bzs=2.15m γ—水密度;淡水γ=10(kN/m3) b)启门瞬间提门动水压力 规范规定 “高水头下经常动水操作或经常局部开启的工作闸门,设计时应考 虑闸门各部件承受不同程度的动力荷载,动力系数取值范围为 1.0~1.2。 ”闸门 属低水头并且不经常局部开启,因此动力系数取小值 1.0。 3.2 面板计算 按四边固定的弹性薄板承受均布荷载
1)初选面板厚度
a
kyq [ ]
δ—面板初选的厚度 a—面板短边长度 a=485mm b—面板长边长度 b=520mm q—面板计算区格中心的水压力强度 q=0.06(N/mm2)
[σ]—材料的弯曲抗拉容许应力取[σ]=30(N/mm2) Ky—弹塑性薄板支承长边中点弯曲应力系数 Ky=0.5 根据上面公式面板区格δ1,从上至下 1~4 排列 δ1=15.3 考虑锈蚀余量和合理铸造工艺要求,厚度取 δ=20mm 3.3 闸板及横梁强度计算
经计算,闸门筋板厚为 24mm,筋板净高 H:260-20=240mm,盘板净间距 b: 496mm,面板厚 d:20mm,符合要求!
2.0×2.0 铸铁闸门设计计算说明书(4m 水头)
1、设计依据和计算方法
1.1 设计依据 水工建筑物金属结构焊接技术规范 SDZ008-84 水工金属结构防腐蚀规范 SLl05—2007 江苏省水利工程铸铁闸门设计制造安装验收规范 DB32/T 1712-2011 水利水电工程启闭机制造、安装及验收规范 DL/T5018—94 水利水电工程启闭机设计规范 SL41-93 碳素结构钢(GB/T700) 铸铁尺寸公差与机械加工余量(GB/T6414) 灰铸铁件(GB/T9439) 铸造铜合金技术条件 GB1176 形状和位置公差 未注公差值(GB/T1184) 铸件重量公差(GB/T11351) 整体铸铁法兰(GB/T17241.6) 铸铁管法兰技术条件(GB/T17241.7) 1.2 计算方法 铸铁闸门的结构技术体系,采用平面体系、容许应力方法进行计算。
2.2 荷载状态 按照标书要求,闸门闭门水头 4.0 米,启门水头 4.0 米(闸门后无水) ,闸 门最高挡水头 4.0 米(闸门后无水) 。 2.3 容许应力 灰铸铁:HT-200 抗拉强度:[σ]=200MPa 轴心抗压和弯曲抗压:[σa]=110MPa 弯曲抗压:[σw]=30MPa 抗剪强度:[τ]=20MPa 局部承压:[σcd]=120Mpa 局部接头承压:[σcj]=40Mpa 弹性模量:135000MP
2、闸门基本资料
2.1 闸门参数及材料表 1)参数 孔口尺寸(宽×高)2000×1500 闭门水头:4.00m 启门水头:4.00m 最大水头差:4.00m 压块数量:4 块 横筋布置:2 横筋、均布
竖筋布置:3 竖筋、均布 2)主要材料 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 名称 门板 门框 导轨 密封座 紧固件 吊座 吊板 吊轴 材料 铸铁 铸铁 铸铁镶铜 铜合金 不锈钢 铸钢 铸钢 碳钢 型号 HT200 灰铸铁 HT200 灰铸铁 HT200 灰铸铁 Zcusnspb5zn/5 Zcusnspb5zn/5 1Cr13 ZG270-500 ZG270-500 45#
2、闸门基本资料
2.1 闸门参数及材料表 1)参数 孔口尺寸(宽×高)2000×2000 闭门水头:4.0m 启门水头:4.0m 最大水头差:4.0m 压块数量:6 块 横筋布置:3 横筋 竖筋布置:3 竖筋
2)主要材料 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 名称 门板 门框 导轨 密封座 紧固件 吊座 吊板 吊轴 材料 铸铁 铸铁 铸铁镶铜 铜合金 不锈钢 铸钢 铸钢 碳钢 型号 HT200 灰铸铁 HT200 灰铸铁 HT200 灰铸铁 Zcusnspb5zn/5 Zcusnspb5zn/5 1Cr13 ZG270-500 ZG270-500 45#
2、闸门基本资料
2.1 闸门参数及材料表 1)参数 孔口尺寸(宽×高)2500×2000 闭门水头:6.00m 启门水头:6.00m 最大水头差:6.00m 压块数量:4 块 横筋布置:3 横筋、均布
竖筋布置:4 竖筋、均布 2)主要材料 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 名称 门板 门框 导轨 密封座 紧固件 吊座 吊板 吊轴 材料 铸铁 铸铁 铸铁镶铜 铜合金 不锈钢 铸钢 铸钢 碳钢 型号 HT200 灰铸铁 HT200 灰铸铁 HT200 灰铸铁 Zcusnspb5zn/5 Zcusnspb5zn/5 1Cr13 ZG270-500 ZG270-500 45#
因闸门下沿水压力最大,现以最下沿区格为例进行闸板横梁的强度计算。 1)载荷分析 计算区间长 L:2150mm 计算区间宽 B:520mm 平均水压 P 水:0.04(N/mm2) (即 4.00m 水头) 区间总水压:P=L×B×P 水=44720N 均载:q=P/L=20.8N/mm
弯矩:M=qL2/8=12018500N.mm 2)截面特性 筋板厚 a:24mm 筋板高 H:255mm 盘板净间距 b:496mm 面板厚 d:20mm 面板断面面积:A1=b×d=9920mm2 筋板断面面积:A2=a×H=6120mm2 断面的总面积:A= A1+ A2=16040mm2 形心位置:e1= (A1×d/2+ A2×H/2)/A=54.81mm 形心位置:e2=H-e1=200.2mm 形心至面板顶端的距离:h= e1-d=34mm bd3+aH3 极惯性距:I= + A1 (e1-d/2)2+A2(H/2-e1)2 =85749228mm4 12 3)应力 弯曲抗拉[σw]= 30 N/mm2 D 点拉应力σw=M×E1/I=7.6N/mm2 许用压应力[σa]= 110 N/mm2 C 点压应力σ2 =M×E2/I=28N/mm2 符合要求 4)挠度 材料的弹性模量 E:HT200 材料,E=135000N/mm2 许用挠度:[f]=L/1500=1.43mm 挠度:f=5qL4/384EI=0.5mm 符合要求 符合要求
2.2 荷载状态 按照标书要求,闸门闭门水头 4.00 米,启门水头 4.00 米(闸门后无水) , 闸门最高挡水头 4.00 米(闸门后无水) 。 2.3 容许应力 灰铸铁:HT-200 抗拉强度:[σ]=200MPa 轴心抗压和弯曲抗压:[σa]=110MPa 弯曲抗压:[σw]=30MPa 抗剪强度:[τ]=20MPa 局部承压:[σcd]=120Mpa 局部接头承压:[σcj]=40Mpa 弹性模量:135000MP