水工钢结构专业课程设计样本

水工钢结构专业课程设计

水工钢结构课程设计

题目：露顶式平面钢闸门设计

专业：水利水电工程

姓名：

班级：

学号：

指导老师：

二〇年月日

设计资料

闸门形式：溢洪道露顶式平面钢闸门； 孔口净宽：； 设计水头：；

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。

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：，故闸门高度=+=；

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 ≥≥、上悬臂c ≤，今取

0.650.120.66a H m =≈=

主梁间距

22() 2.35b y a m =-=

则 2 5.5 2.350.65 2.50.45c 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。

27002350

650

154070

1407070140 920 770 690 610480主梁

水平次梁

横隔板

100

100

200

550 730760

8602050

6502350

650

ⅠⅥ

Ⅴ

ⅣⅢⅡⅠ

底梁

顶梁

主梁

水平次梁主梁

水平次梁横向隔板

胶木滑块

边梁

100

50

1600

10509400

5700

2350

23502350

2350

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，，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。

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=，则kp a t 068.0=

当a b /＞4时，α=，则kp a t 07.0= 现列表2进行计算。

表2 面板厚度的估算

区格 a(mm) b(mm) b/a k p(N/)2mm

kp t(mm)

Ⅰ 2440 2440 2.42 0.472 0.0066 0.062 6.44 Ⅱ 020 2440 2.44 0.400 0.0204 0.008 6.24 Ⅲ 770 2440 4.04 0.400 0.0287 0.220 6.46 Ⅳ 600 2440 4.40 0.400 0.0467 0.244 6.44 Ⅴ 620 2440 4.84 0.400 0.0440 0.248 6.44 Ⅵ 480 2440 4.88 0.740 0.0402 0.204

6.42 注 2 面板边长a 、b 都从面板与梁格的连接焊缝算起。 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

=。

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 +

表2 水平次梁、顶梁和底梁均布荷载的计算

梁号

梁轴线处水压力强度P （kN/mm 2）

梁间距（m ） 2

下上a a +

（m ）

q=p 2下

上a a + (kN/m)

2(顶梁)

2.60

2

24.2

2.424

28.82

2.04

4（上主梁）

24.4

0.044

24.40

0.86

4 42.0

0.820

26.64

0.76

4

40.4

0.744

40.20

0.74

6（下主梁） 47.4 0.640 40.40

0.44

7（底梁） 42.0 0.474 20.84

根据上表计算，，水平次梁为4跨连续梁，（图4），水平次梁弯曲时的边跨弯距为: M 次中＝==∙m

支座B 处的弯距：

M 次B ＝==∙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,：