水工钢闸门设计(课程设计)

露顶式平面钢闸门设计

一、设计资料

闸门形式：溢洪道露顶式平面钢闸门； 孔口净宽：12.00m ； 设计水头：6.00m ； 结构材料：Q235； 焊条：E43；

止水橡皮：侧止水用P 形橡皮，底止水用条形橡皮； 行走支撑：采用胶木滑道，压合胶木为MCS-2； 混凝土强度等级：C20；

二、闸门结构的形式及布置

1、闸门尺寸的确定（图 设-1） 闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2m ，故闸门高度=6+0.2=6.2（m ）； 闸门的何在跨度为两侧止水的间距：L 1=12m ； 闸门的计算跨度：L=L 0+2d=12+2×0.2=12.40 (m)。

2、主梁的形式

主梁的形式应根据水头和跨度大小而定，本闸门属中等跨度，为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。 3、主梁的布置

根据闸门的高跨比，决定采用双主梁。为使两个主梁在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

__

y

=H/3=2.0m(图 设-1)，并要求下悬臂H a 12.0≥和m a 4.0≥、上悬臂

H c 45.0≤，今取

)(72.012.07.0m H m a =≈=

主梁间距： )(6.2)7.02(2)(22__

m a y b =-⨯=-=

则 H m a b H c 45.0)(7.27.06.262==--=--=（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，梁格布置的具体尺寸详见 图 设-2 5、连接系的布置和形式

（1）横向连接系，根据主梁的跨度，决定布置3道横隔板，其间距为3.1m ，横隔板兼作竖直次梁。

（2）纵向连接系，设在两个主梁下翼缘的竖平面内，采用斜杆式桁架。 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。

三、面板设计

根据SL 74—95《水利水电工程钢闸门设计规范》修订送审稿，关于面板的计算，先估算面板厚度，在主梁界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。 1、估算面板厚度

假定梁格布置尺寸如图 设-2所示。面板厚度可按下式计算：

]

[9.0σαkp

a

t =

当b/a ≤3时，5.1=α，则kp a kp

a

t 068.0160

5.19.0=⨯⨯=

当b/a ＞3时，4.1=α，则kp a kp

a

t 070.0160

4.19.0=⨯⨯=

现列 表-1计算如下：

表-1

面板厚度的估算

注：1.面板变长a 、b 都从面板与梁格的连接焊缝算起，主梁上翼缘宽度为180mm （详见于后）

2.区格Ⅰ、Ⅵ中系数k 有三边定一边简支板查得。

根据上表计算，选用面板厚度t=8mm 。

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、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下式计算：

2

下

上a a p

q += 列表-2进行计算

· 梁轴线处

水压强度 （kN/m2）

梁间距 （m ） 2

a a 下

上+

2

a a p

下

上+=q 备注

1（顶梁）

3.68 顶梁荷载的计算

68.372

.1357

.124.1575.11=⨯⨯=

R 1.72 2 15.4 1.425 21.95 1.13 3（主梁） 26.5 1.040 27.56 0.95 4 35.8 0.895 32.04 0.84 5

44.0 0.825 36.30 0.81 6（下主梁） 51.9 0.705 36.59 0.60

7（底梁）

57.8

0.400

23.12

有表-2计算后得

∑=m KN q /24.181

水平次梁的计算荷载取36.30KN/m ，水平次梁为四跨连续梁，跨度为3.1m （图 设-3）。水平次梁弯曲时的边跨中弯矩为

)(9.261.33.36077.0077.022m KN ql M ⋅=⨯⨯==次中

支座B 出的负弯矩为

区格 a (mm)

b (mm)

b/a

k

P (N/mm 2)

kp

t (mm)

Ⅰ 1650 3090 1.87 0.656 0.007 0.068 7.63 Ⅱ 990 3090 3.13 0.500 0.021 0.102 7.07 Ⅲ 840 3090 3.68 0.500 0.031 0.125 7.35 Ⅳ 770 3090 4.01 0.500 0.040 0.142 7.65 Ⅴ 670 3090 4.61 0.500 0.048 0.155 7.26 Ⅵ

510

3090

6.06

0.750

0.055

0.203

7.25

)(32.371.33.36107.0107.022m KN ql M B ⋅=⨯⨯==次

图 设-3 水平次梁计算简图和弯矩图

2、截面选择

)(233250160

1032.37][36

mm M W =⨯==σ

考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选［22a ，由槽钢表查得

A=3184mm 2 W x =217600mm 3 I x =23939000mm 4 b 1=77mm d=7mm

面板参加次梁工作的有效宽度可由公式c b B 21+≤及b B ξ=计算，然后取其中的较小值。

)(55786077601mm t b B =⨯+=+≤

b B 1ξ=（对跨间正弯矩段） b B 2ξ=（对支座负弯矩段）

按5号量计算，设两间距)(8252

810

840221mm b b b =+=+=

。确定上式中面板的有效宽度系数ξ时，需要知道梁弯矩零点之间的距离l 0与梁间距b 之比值。对于第一跨中正弯矩取)(248031008.08.00mm l l =⨯==，对于支座负弯矩段取

)(124031004.04.00mm l l =⨯==。根据l 0/b 查面板有效宽度系数表：

对于l 0/b=2480/825=3.006，得ξ1=0.84，则B=0.84×825=693（mm ） 对于l 0/b=1240/825=1.503，得ξ2=0.42，则B=0.42×825=347（mm ） 对第一跨中选用B=557mm ，则水平次梁组合界面面积（图 设-4）为