钢闸门尺寸计算书

2、闸门设计洪水下动水压力 3、闸门设计洪水下波浪压力 4、初步估算闸门自重： B ≤ 10mG = K ������ K ������ H 0.42 B 0.33 H������ B > 10������G = K ������ K ������ H 0.63 B1.1 H������ 其中 H������ -------设计水头 K ������ -------孔口宽度系数 B ≤ 5mK ������ = 0.29 5m < ������ ≤ 10������K ������ = 0.472 10m < ������ < 20������K ������ = 0.075 20m ≤ BK ������ = 0.105 B-------闸门宽度 K ������ -----材料系数 普通碳素结构钢制成的闸门K ������ = 1.0 普通低合金结构钢制成的闸门K ������ = 0.8 6、启闭力：
次横梁布置： 1、顶、底横梁：按构造需求选择。 2、小横梁分段嵌设于各纵梁之间，排列间距按水压力的分布布置。 则布置 5 根小横梁，上主梁以上等间距布置 2 根，两主梁之间等距布置 3 根（见图 4） 纵梁布置： 1、跨中纵梁：布置在启吊纵梁与边纵梁之间， 2、启吊纵梁：布置在主横梁与支臂连接处 3、边纵梁：布置在面板梁格两端。 为考虑门体刚度要求将启吊纵梁、启吊纵梁间的跨中纵梁的截面扩大，形成隔板。据此根据 《罐区水工建筑物丛书-闸门与启闭机》 （蔡正坤著）中共共选择纵梁 6 根（启吊纵梁间的跨 中纵梁 2 根、 启吊纵梁与边纵梁间的跨中纵梁 0 根、 启吊纵梁 2 根、 边纵梁 2 根） 。 （见图 4）
主框架选择： 主框架形式分两种： 主横梁式 （1）带悬臂的直支臂 TT 形框架。 （如图 a） （2）斜支臂/‾\形框架。 （如图 b） （3）直支臂П 形框架。 （如图 c）
主纵梁式 主梁竖立放置，与上下两支臂链接（如图 d）
初步采用主横梁式斜式支臂/‾\形框架（图 b） 主横梁布置： 1、实腹截面主横梁：闸门宽高比偏大时采用 2、横桁架主横梁：闸门宽高比偏小时采用 （1） 、据《小型水电站机电设计手册》 （黄希元主编）中闸门尺寸为：宽 X 长=12X6.5m 时 宜选择实腹截面主横梁。 （2） 、为了缩小门槽尺寸和减少钢材用量，采用变截面主梁。
8 2 8 2 1 5
5、面板： 弧形闸门的面板仍按四边支撑的弹性板计算，计算方法同平面板。 面板弧长： 闸门门叶垂直高度为 6.5m，支铰中心水平线以上弧形面板包角 '1 为
'1 sin 16.5 5 / 8 10.81
则面板总弧长为： L= π（ 1 + 2α ）
'
1800
������ =
3.14 × (10.810 + 41.760 ) × 8 = 7.34������ 1800
������������ ������ ������
根据《罐区水工建筑物丛书-闸门与启闭机》 （p38）中公式计算面板板厚δ = a ������ ---钢材的容许抗弯应力（MPa） ，按表 1-1 采用 ������---弹塑性调整系数，b/a>3 时，取 1.4。b/a≤3 时，取 1.5。 ������---弹性薄板支撑长边中点弯应力系数。四边固定按下表采用： 第一组钢材容许应力
2
1.3 0.412 1.9 0.493
1.4 0.436 2.0 0.497
1.5 0.454 ≥2.5 0.500
2
q(N/mm ) 0.0045 0.0169 0.0258 0.0339 0.0413 0.0494 0.0580 0.0658 0.0735 0.0807 0.0876 0.0942
4、支臂： （1） 、支臂与主梁链接： 为方便安装定位，采用螺栓链接，即在支臂端部焊一顶板与主梁翼缘用醋螺栓链接，顶板悬 臂部分用肋板加强，主梁翼缘焊一抗剪板。螺栓拉力按支臂端部弯矩算得（如图 5） 。 P155(小型电站) （2） 、支臂与铰链链接： 支臂另一端与支撑铰的活动部分用螺栓链接，同一侧两支臂焊于一块 12～24mm 的支承垫 板上。并在支臂翼缘侧加加劲板（如图 6） 。 P156(小型电站) 斜支臂弧形闸门由于支臂双向倾斜， 支臂与主横梁水平相接时支承垫板处两支臂形成 扭角2φ（如图 6）P156(小型电站)可按下式计算： φ = sin−1 sin ∅ tan ������ = 5.170 其中tan ������ = = 0.25，sin ∅ = sin ( sin−1 ( )) = 0.3312
根据《水利水电工程钢闸门设计规范》SL-7495 中，主横梁式斜式支臂/‾\形框架，端部梁高 为中跨梁高的 0.4～0.6 倍且要与边纵梁相结合， 梁高改变高度位置距端部 （1/4～1/6） 跨度。 考虑以上因素端部梁高取 0.5h，变化位置取 1/6L（如图 2） 。
一般弧形闸门采用双主横梁，而双主横梁布置一般分为两种： 1、等分水压力布置 2、不等分水压力布置 本水闸采用等水压力布置（如图 3）
设计水位：366m 设计水头：6m 闸门形式：采用露顶式弧形钢闸门 闸门尺寸：闸门高度大于设计水头加安全超高（按《水利水电工程钢闸门设计规范》SL-7495 中取 0.3~0.5m） ，即H ≥ 6 + 0.5 = 6.5m。闸门宽度为 12m 面板弧面半径：弧面曲面半径 R=8m（1.1~1.5H） 。 铰心位置：对于宽顶溢流坝较心位置可布置在 a=（2/3～1）H 处，且高出下游水位 0.5m 左 右（如图 1） 。此处取 a=5m。

1.5 1.5 1.5 1.5 1.4 1.5 1.5 1.5 1.5 1.4 1.4 1.4
[б ](N/mm ) 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160
δ (mm) 4.4 5.7 5.9 6.3 6.2 8.4 8.9 8.8 8.7 8.7 9.1 8.7
1.1 0.349 1.7 0.479
b/a 1.19 2.04 2.44 2.60 3.02 2.38 2.44 2.60 2.79 3.02 3.02 3.28
1.2 0.383 1.8 0.487
k 0.383 0.497 0.5 0.5 0.5 0.499 0.5 0.5 0.5 Βιβλιοθήκη Baidu.5 0.5 0.5
b/a k b/a k
δ计算表如下： 区格 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 a(mm) 1600 930 780 730 630 800 780 730 680 630 630 580
1.0 0.308 1.6 0.468
b(mm) 1900 1900 1900 1900 1900 1900 1900 1900 1900 1900 1900 1900
应力种类 抗拉、抗压和抗剪 抗剪 局部承压 局部紧接承压 符号 2 号钢 3 号钢 第 145 90 220 110 1 160 95 240 120 组
16 号锰钢
������ [τ] ������cd ������������������
230 135 350 175
计算面板的弯应力系数 k 值
− 2 sin ∅1 cos ∅2 − (∅1 − ∅2
2
1
= 823.81KN
总水头压力P =
2 2 2 2 ������ ������ − ������ ������ = 2160 + 823.81 = 2311.77������������ V 823.81 2160
������
P 与水平夹角α = tanh−1 P ������ = tan−1
荷载计算： 1、闸门设计洪水下净水压力
2 水平水压力：P������ = ������������������ ������ = × 10 × 62 × 12 = 2160 (������������) 2 2 2 垂直水压力：V������ = ������������������ ������ 2 1 ������∅ 180 1 1
= 20.880 ，
作用点距门底y = h1 − R sin ������ = 5 − 8 × sin 17.8380 = 2.15������ 计算简图如图所示：
双主横梁共同承受总水头压力荷载：上、下横梁所受荷载为P上 = P下 = 计算简图如图所示：
P 2 cos
������ 4
= 1160.7KN