水工钢结构课程设计

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题目：露顶式平面钢闸门设计

专业：水利水电工程

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二〇年月日

2.2 设计资料

闸门形式：溢洪道露顶式平面钢闸门； 孔口净宽：0.00m ； 设计水头：4.40m ； 结构材料：Q244钢； 焊条：E44；

止水橡皮：侧止水用p 形橡皮；

行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为MCS-2； 混凝土强度等级：C20。

2.2 闸门结构的形式及布置

（2）闸门尺寸的确定（图2）

2）闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2m ，故闸门高度=4.4+0.2=4.7m ；

2）闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：m L 91=；

4）闸门计算跨度：m d L L

40.92.02920

=⨯+=+=

；

（2）主梁的形式。主梁的形式应根据水头的大小和跨度大小而定，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。

（4）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m H y 83.13/==（图2）并要求下悬臂a ≥0.22H 和a ≥0.4m 、上悬臂c ≤0.44H 且不大于4.6m ，今取

0.650.120.66

a H m

=≈=

主梁间距

22() 2.35

b y a m

=-=

则2 5.5 2.350.65 2.50.45

c H b a H

=--=--=≈(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

（4）连接系的布置和形式。

2）横向连接系，根据主梁的跨度，决定布置4道横隔板，其间距为2.44m，横隔板兼做竖直梁。

2）纵向连接系，设在两个主梁下翼缘的竖直平面内，采用斜杠式桁架。

（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。

2.4 面板设计

根据《钢闸门设计规范》（SL 74-04）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。

（2）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

[]

σα9.0kp

a t =

当a b /≤4时，α=2.4，则kp a t 068.0=

当a b /＞4时，α=2.4，则kp a t 07.0= 现列表2进行计算。

2 区格Ⅰ、Ⅵ中系数k 由三边固定一边简支板查得。

根据表2计算，选用面板厚度t=8mm 。 （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 按下式计算，已知t=8mm ，并且近似地取板中最大弯曲应力

[]mm N 2

max /160==σσ，则

mm N t P /6.89160807.007.0max =⨯⨯==σ

面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力为

mm N VS T I /19110649600002263

858033345020=⨯⨯⨯⨯==

面板与主梁连接的焊缝厚度为 mm W F f T P

h 62.2)1157.0/()7.0/(1916

.892

2

22

=⨯+=

+=τ

面板与梁格连接焊缝取其最小厚度.6mm h f

=。

2.4 水平次梁、顶梁和底梁的设计

（2）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

2a a p q 下

上+=，且m KN R /11.36

.1345

.122.1445.11=⨯⨯=

列表2计算后得

∑=q 240.22KN/m+4.22KN/m=242.42KN/m

跨度为 2.44m （图4），水平次梁弯曲时的边跨弯距为: M 次中＝0.077ql 2=0.077х40.2х2.442=22.8kN ∙m

支座B 处的弯距：

M 次B ＝0.207ql 2=0.207х40.2х2.442=27.8kN ∙m

(2)截面选择

W=111250160

108.17][6

=⨯=σM mm 4 考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选［24b,由附录6.4表查得：

图面板参加水平

次梁工作后的组合截面

A=2242mm 2 ; W x =87200mm 4 ;

I x =6000000mm 4 ; b=60mm ; d=8mm 。

面板参加次梁工作的有效宽度分别按式下式计算，然后取其中较小值。 B ≤mm c b t 540860602=⨯+=+

B=ζ2b (对跨中正弯距段)

B=ζ2b （对支座负弯距段） 。

梁间距b=mm b b 7452

730

760221=+=+ 。 对于第一跨中正弯距段

l 0=0.8l=0.8Х2440=2880mm ;对于支座负弯距段l 0=0.4l ＝0.4Х2440＝040mm 。 根据l 0/b 查表6—2：

对于l 0/b ＝2880/744＝2.424 得ζ2＝0.78 ，得B=ζ2b ＝482mm , 对于l 0/b ＝040/744＝2.262 得ζ2＝0.464 ，得B=ζ2b ＝272mm , 对第一跨中选用B ＝440mm,则水平次梁组合截面面积（图4）: A=2242+440Х8=6442mm 2 ;

组合截面形心到槽钢中心线得距离：

e=6451

748540⨯⨯=40mm ;

跨中组合截面的惯性距及截面模量为：

I 次中＝6000000+2242Х402+440Х8Х242＝24004820mm 4

W min =

2115882120

13905820

mm = 对支座段选用B ＝272mm ，则组合截面面积：A=2242+272Х8=4200mm 2 ; 组合截面形心到槽钢中心线得距离：

e=4299

748271⨯⨯=47mm

支座初组合截面的惯性距及截面模量为：

I 次B ＝6000000+2242Х472+272Х8Х472＝22074442mm 4

W min =

2111919107

11975331

mm =