B=Eib（对跨间正弯矩段）；
B=E2b（对支座负弯矩段）；
按9号梁计算，设梁间距b=（bi+b）/2=（500+500）/2=500（mm）.确定上式中面板的有效宽
度系数E时，需要知道梁弯矩零点之间的距离L0与梁间距b之比值。
对于第一跨中正弯矩段取lo==x2000=1600（mm）对于支座负弯矩段取Io==x2000=800（mm）根据Io/b查表7-1得：
对于I0/b=1600/500=得E1=则B=E1b=x500=426（mm）
对于I0/b=800/500=得E2=则B=E2b=x500=（mm）
图六面板参加水平次梁工作后的组合截面（单位：
mm）
对于第一跨中弯矩选用B=550（mm）则水平次梁组合截面面积：
A=2883+550x12=9483（mrr）
组合截面形心到槽钢中心线的距离：
e=（550x12x106）/9483=74（mm）
跨中组合截面的惯性矩及截面模量为：
234
I次中2883x74+550x12x32=（mrr）
Wmin=/174=231894（mm）
对支座段选用B=220（mm）则组合截面面积：
A=2883+220x12=5523（mr^
组合截面形心到槽钢中心线的距离：
e=（220x12x106）/5523=51（mm）。
支座处组合截面的惯性矩及截面模量：
I次b2883x502+220x12x562=（mrn）
Win=/150=221937（mm）
3.水平次梁的强度验算
由于支座处B弯矩最大，而截面模量较小，故只需验算支座B处截面的抗弯强度，
=M次B欧=Wmin
即：
=*106/221937=118N/mmA2<160N/mm^2
说明水平次梁选用［20a槽钢满足要求。
扎成梁的剪应力一般很小，可不必验算。
4.水平次梁的挠度验算
M次B=则边跨挠度可近似地按下式计算:
xqL3M次BL
El次16EI次
受均布荷载的等跨连续梁，最大挠度发生在边跨，由于水平次梁在B支座处，截
w=5
l=384
面的弯矩已经求得
=5x73.54（2.0xi03）3
384x?
.06xi05x40349708
=＜【w】J=
I250
故水平次梁选用槽钢20a满足强度和刚度要求。
5.顶梁和底梁
顶梁所受荷载较小，但考虑水面漂浮物的撞击等影响，必须加强顶梁刚度，所以
也米用槽钢20a。
底梁也采用槽钢20a。
五、主梁设计
（一）设计资料
1.设计如下图，主梁跨度净宽L0=，计算跨度L=,荷载跨度L1=22m
2.主梁荷载q=m
3.横向隔间距：
2m
4.主梁容许挠度：
【W】=L/600。
1-1
图七平面钢闸门的主梁位置和计算简图
（二）主梁设计
主梁设计内容包括：
1.截面选择；2.梁高改变；3.翼缘焊缝；4.腹板局部稳定验算;
5.面板局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力验算。
（1）弯矩与剪力。
1.截面选择
弯矩与剪力计算如下：
maF空＞2汽空.刍=9612
224
（2）需要的截面抵抗矩已知Q235钢的容许应力［｝=160KN/mm考虑钢闸门自重引
起的附加应力作用，取容许应力［｝=X160=144N/mm则需要的截面模量为
W=Mma^=9612^100=66750cm.[片144X0.1
（3）腹板高度选择。
按刚度要求的最小梁高（变截面梁）为:
min=0.96>0.23
E
1=0.96>0.23X44X02严.4X02=207.4（cm）w/L]2.06X07（1/600）
对于变截面梁的经济梁高：
hec=xwz/5=x667502/5=238（cm）。
现选用腹板高度h0=260cm.
（4）腹板厚度选择。
按经验公式计算：
w=Uh/11=J260/11=选用tw=.
A1=W
h0
twh0=6675O_2^=170.1（cm2）
62606
下翼缘选用t1=（符合钢板规格）
需要bi=^A1=170.1=42.5（cm）,选用bi=60cm（在—~-=104cm~52cm之间）。
ti4.02.55
上翼缘的部分截面可利用面板，故只需设置较小的上翼缘板同面板相连，选用
t1=,b1=30cm
面板兼作主梁上翼缘的有效宽度取为
B=b1+60t=30+60X=102（cm）
上翼缘面积
Ai=30X+102X=（cm2）
（6）弯应力强度验算。
主梁跨中截面（见图八）的几何特性如下表:
部位
截面尺寸
（cmXcm）
截面面积A
（cm2）
各形心离面板表面距离y
（cm）
Ay，
（cm3）
各形心离中和轴距离
y=yy1（cm）
Ay2（cm4）
面板部分
102X
-134
2197814
上翼缘板
30X
384
2071915
腹板
260X
70304
下翼缘板
60X
64128
合计
图八主梁跨中截面（单位：
mm）
134889.44~、
截面形心矩:
截面惯性矩:
y1=H==134.6（cm）
VA1002.4
I=呼+&2=2^+8489778.6=11419112（cm4）
截面模量:
弯应力：
（7=
Wmin
Mma^-967B5i600=12.2（kN/cm2）Qi6=（kN/cm2）（安全）
（7）整体稳定性与挠度验算。
因主梁上翼缘直接同钢板相连，按规范规定可不必验算整体稳定性。
又因梁高大于刚度要求的最小梁高，故梁的挠度也不必验算。
2.截面改变
因主梁跨度较大，为减小门槽宽度和支承边梁高度（节省钢材），有必要将主梁支承段腹板高度宽度减小hos==x260=156cm（图九）。
梁高开始改变的位置取在临近支承段的横向隔板下翼缘的外侧（图十），离开支承
段的距离为440-10=430cm
图九主梁支承端截面（单位：
mm
图十主梁变截面图（单位：
mm
剪切强度验算：
考虑到主梁段部的腹板及翼缘部分分别同支承边梁的腹板及翼缘相焊接，故可按工字钢截面来验算剪应力强度。
主梁支承端截面的几何特性如下表。
部位
截面尺寸
（cmxcm）
A
（cm2）
y,
（cm）
Ay（cm3）
Y=y,-y1
（cm）
Ay2（cm3）
面板部分
102X
-82
上翼缘板
30X
120
384
756523
腹板
156X
312
下翼缘板
60X
240
39168
合计
截面形心距：
yi=65583-8=82.6（cm）
794.4
截面惯性矩：
I0=2X*5^+3138779.3=3771515.3（cm4）
12
截面下半部中和轴的面积矩：
S=240X+78X2X78=25428（cm3）
2
剪应力：
’=错=37霍53%=5.68曲/cm4）"[T=9.5KN/cm2（安全）。
3.翼缘焊缝
翼缘焊缝厚度hf按受力最大的支承端截面计算。
最大剪力Vma=1686kN.截面惯性矩
上翼缘对中和轴的面积矩S1=X82+120X=（cm3）
下翼缘对中和轴的面积矩S2=240X=6（cm3）VS11686X9780.8
需要
hf=————一=0.6（cm）
f1.4|0lfw]1.4X37715153X1.3
角焊缝最小厚度hf羽.57!
=1.5X^40=9.5（mm）
所以全梁的上下翼缘焊缝都采用hf=12mm.
4.腹板的加劲肋和局部稳定验算
加劲肋的布置：
因为h0/tw=260/2=130>80故需设置横向加劲肋，以保证腹板的局部稳定性。
因闸门上已布置横向隔板兼作加劲肋，其间距a=200cm腹板区格划分见图十主梁变截面图。
该区格的腹板平均高度是hg=1（260+156）=208cm
3=104
因tw,故在梁高减小的区格内要设置横加劲肋.
5.面板局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力的验算
从上述的面板设计可见，直接与主梁相邻的面板区格，只有6区格所需板厚度较大，这意味着该区格的长边中点应力也较大，所以选取区格6（图三），并验算其长边中点的折算应力。
面板区格6在长边中点的局部弯曲应力：
对应于面板区格6在长边中点的主梁弯矩（图七）和弯应力：
面板区格6的长边中点的折算应力：
=J^y+（bmx+o0x）2-伽（尬+“=J1862+（56-122）2-186>（56-122）=226.3（N/mm2）
上式中知y知X和呦X的取值均以拉应力为正号，压应力为负号。
故面板厚度选用12mm，满足强度要求
六、横隔板设计
1.荷载和内力计算
横隔板同时兼做竖直次梁，它主要承受水平次梁、顶梁和底梁传来的集中荷载以及面板传来的分布荷载，计算时可把这些荷载用以三角形分布的水压力来代替（见图二），并且把横隔板作为支撑在主梁上的双悬臂梁。
则每片横隔板在上悬臂的最大负弯矩为
2.横隔板截面选择和强度计算
其腹板选用与主梁腹板同高，采用2600mmX10mm，上翼缘利用面板，下翼缘采用500mmX10mm的扁钢。
上翼缘利用面板的宽度按B=E2b确定，其中b=2000mm按
10=2X3800=3.8,查表可得有效宽度系数E2=，则B=X2000=1420mm取B=1400mmb2000
图^一横隔板截面（单位：
mm）如上图，截面形心到腹板中心线的距离：
截面惯矩：
10X2200322244
I=+10X2200X286+10X500X1166+10X400X1044=1144387X0（mm）
12
截面模量：
验算弯应力:
七、纵向连接系设计
1.载荷和内力计算
纵向连接系受闸门自重。
露顶式平面钢闸门门叶自重G按下式计算:
当H>8m寸
G=0.012KzKcH1.65B1.85X9.8=0.012X1.0X.0xJ65X221.85刈.8=3122（kN）
纵向连接系视作简支的平面桁架，其桁架腹杆布置如图十二所示
1249
其节点荷载为—=624.5kN
图十二纵向连接系计算图（单位：
mm）
2.斜杆截面计算
限制值应与压杆相同，即
选用双角钢L200X16,查表得:
截面面积A=^2=6200mm^2
回转半径i
验算拉杆强度:
八、边梁设计
边梁的截面形式采用双腹式（如图十三），边梁的截面尺按照构造要求确定,
即截面高度与主梁端部高度相同，腹板厚度与主梁腹板厚度相同，为了便于安装
滚轮，两个下翼缘为用宽度为200mm勺扁钢做成。
边梁是闸门的重要受力构件，由于受力情况复杂，故在设计师将容许应力
值降低15%乍为考虑受扭影响的安全储备。
图十三边梁截面（单位：
mm
1■荷载和内力计算
在闸门每侧边梁上各设六个滚轮。
其布置尺寸可见图十四。
图十四滚轮布置和弯矩剪力图
最大轴向力为作用在一个边梁上的起吊力，估计为9812kN（详细计算见后）。
在最
大弯矩作用截面上的轴向力，等于起吊力减去上滚轮的摩阻力，该轴向力
2.边梁的强度验算
截面面积
面积矩
A=550X40+2X1560X20+2X200X40=100400（mnn）
Smax=550X40X800+2X780X20X390=29768000（mm3）
截面惯性矩
截面边缘最大应力验算：
36
NMmax9569.34X10丄770.6X02、
omax=—+—=+=115.14N/mm<0.8[]=0.8X157=126（N/mm）
AW10040038847220匚』
腹板最大剪应力验算:
T=VmaxSmax=1686曲X?
68000=39.2（N/mm2）<0.8[}=0.8X95=76（N/mm2）2Itw2X3.2XO10X20
腹板与下翼缘连接处应力验算:
O2h=Jo"2+3T=』103.72+3X20.22=109.4（N/mm2）<0.8[}=0.8XI60=128（N/mm2）
以上的验算满足强度要求。
九、行走支承设计
滚轮计算：
轮子的主要尺寸是轮径D和轮缘宽度b,这些尺寸是根据轮缘与轨道之间的接触应力的强度条件来确定的，对于圆柱形滚轮与平面轨道的接触情况是线接触,
其接触应力可按下式计算，其中第五个滚轮受力最大，其值为2912kNo设滚轮轮缘宽
度b=110mm轮径D=480mm
为了减少滚轮转动时的摩擦阻力，在滚轮的轴孔内还要设滑动轴承，选用钢对10-1铸铁铝磷青铜。
轮轴选用45号优质碳素钢，取轮轴直径d=200mm其工作长度为b=300mm对其进
行弯曲应力和剪应力验算:
Mmax=158.3（KN?
m）
W=j^=3.^=2093333（mm3）
轴在轴承板的连接处还应按下式验算轮轴与轴承板之间的紧密接触局部承压应力:
以上验算满足条件。
十、滚轮轨道设计（图十五）
1.确定轨道钢板宽度
[ahpOON/mm2，贝U所需要的轨道底板宽度为
2.确定轨道底板厚度
轨道底板厚度t按其弯曲强度确定。
轨道底板的最大弯应力:
式中轨道底板的悬臂长度c=40mm对于Q235由表查得［｝=100N/mm2。
故需要轨道底板厚度:
取值t=70mm
時]3X7401=68.23（mm）
V[}V100
卜一、闸门启闭力和吊耳计算
1.启门力按式计算:
其中闸门自重
G=3122KN
滑道摩阻力
Tzd=fP二0.12X1073.3X22=2833.5（kN）
止水摩阻力
Tzs=2fbHp
因橡皮止水与钢板间摩擦系数f=
Tzs=2>0.65>0.2X15X73.5=286.65（kN）
下吸力Px底止水橡皮采用I110-16型，其规格为宽16mm长110mm底止水沿门
跨长。
根据SL74-95修订稿：
启门时闸门底缘平均下吸强度一般按20KN/rf计算,
则下吸力:
故闸门的启门力:
1.闭门力按式计算:
显然仅靠闸门自重是不能关闭闸门的。
为此，我考虑采用一个重量4000kN的加
载梁，在闭门时可以依次对需要关闭的闸门加载下压关闭。
2.吊轴和吊耳板验算，如下图:
（1）吊轴。
由于采用双腹式边梁，采用Q235钢,
由表查得［T=65N/mm2，采用
双吊点，每边起吊力为
P5887.2
吊轴每边剪力
V二一二=1471.8（kN）
44
需要吊轴截面积A十=1471651"=22643（mm2）
A=J785#
（2）吊耳板强度验算。
按局部紧接承压条件，吊耳板需要厚度按下式计算。
由表
查得Q235钢的[ocj]=80N/mm2，故
因此在边梁腹板上端部各焊一块厚度为70mm勺轴承板。
轴承板采用圆形，其直
径取为D=3d=3X200=600（mm）
吊耳孔壁拉应力按下式计算:
3
式中=需0=80（N/mm2），吊耳板半径R=300mm轴孔半径r=100mm
由表查得［qJ=120N/mm2，所以孔壁拉应力:
故满足要求。
十二、电动固定液压式启闭机
因为启门力T启=9812kN,由上图可知，应该选取由江苏龙城洪力液压设备有限公司制造的QPKY-5000型号液压式启闭机4个。
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