水库工作闸门计算说明书.docx
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水库工作闸门计算说明书
水库放水闸工作闸门
2×2。
5—7.25m
计
算
书
2005.11
一．基本资料
1.孔口尺寸（BH）2。
5×2m
2.进口底坎高程：
∇950.40m
3.检修平台高程：
∇959。
50m
4.上游校核洪水位:
∇956。
86m
5.上游设计水位:
∇957.65m
6.死水位：
950.40m
二．布置
该闸门采用设计水头7。
25m，运行条件为动水启闭，利用螺杆下压力动水闭门，动水启门。
面板设置在上游面,止水布置在下游，止水高度2。
6m，止水宽度2。
1m。
由于闸门孔口尺寸较小，梁系按照结构布置，要满足主梁和主轮的布置要求。
还要满足闸门底缘下游倾角不小于30°的布置要求。
由于闸门孔口尺寸较小，闸门主轮未能作等荷布置，且兼作控制闸门反位移支承，侧滑块作控制闸门侧向位移支承，侧滑块布置在门体上游侧的面板上。
考虑闸门结构尺寸较小,孔口尺寸宽高比等于0.8小于1，故闸门采用单吊点启吊，吊耳设置在门顶，边梁布置为单腹板.悬臂轮布置为双腹板.
顶、侧止水均采用P型橡塑复合止水，底止水为I型平板橡皮,底侧止水也为平板橡皮。
三．结构计算
1.总水压力：
结构布置见下图
Hs=7。
25m，h=2.6m,Bz=2.1m，P=1/2λ（2Hs—h）hBzs=0.51（27。
25—2.6）2。
62.1=32.49t
面板与梁格布置简图
2.面板初选面板厚度按下式计算：
考虑到淤沙和锈蚀的作用，初选面板厚度为:
δ=1。
2cm;
计算面板厚度采用:
δ=0.84cm；
设计面板厚度为：
δ=1.2cm；
3.面板与梁格的连接计算:
由于该闸门的尺寸较小，属于潜孔低水头闸门，故不设置水平次梁，顶、底梁均采用与主梁类似的截面。
4.主梁的计算
1荷载分析
主梁可视为支承在边梁上的简支梁，承受水平方向传递来的均布水压力。
由于该闸门主梁设计未能采用等间距布置，计算中取荷载最大的中下主梁进行计算设计。
q
l=210cm
q=（5.69+6。
51）/2×（6.51-5。
69）=5。
0t/m
2内力分析
Mmax=ql2/8=5.0×2。
12÷8=2。
79t-m=2.79×105（kg·cm）
Qmax=ql/2=5。
0×2.1÷2=5。
31t=5.31×103（kg）
那么截面所需的W=Mmax/0。
85
=2.79×105÷0.85*1600
=205（cm3）
3截面设计
按刚度要求的最小梁高为：
=（0.208×1600×210）÷（2.1×106×（1/750））
=25（cm）
根据经济梁高计算：
=3。
1×2052/5=26（cm）
选定主梁为：
I28a则；h=28cm，b=12.2cm,d=0.85cm,Wx=508cm3，，Ix=7114cm4，Ix:
Sx=24。
62
面板参加主梁作用的宽度为;
⑴
=30×1。
2+12.5=48。
5cm
⑵
l0=l=210cm,b=12。
2cm
l0/b=210÷12。
2=17。
21查图表得ξ1=0.99
B=0。
99×12。
2=12.1cm
为考虑适当裕度，不考虑面板参与主粱作用。
4应力验算
σ1=MMAX/WX=2.79×105/508=549（kg/cm2）
254（kg/cm2）
从以上计算可知主梁的截面型式能满足强度要求。
5挠度计算
主梁高度是大于最小梁高的，固不必验算挠度.
=0。
19（cm）<1/750＝210/750=0。
28
可见主梁的挠度满足规范要求.
由于h0/δ=28/0.85=32.94≤80×（2400/σs）1/2=60可不必验算腹板的局部稳定性。
5.顶、底梁的设计
由于顶、底梁所受的荷载相对于第三根主梁而言要小，又闸门的吊耳设置在顶梁腹板上，顶梁在动水闭门时承受部分水柱压力，故将其设计成与第三根主梁近似的截面形式，强度及稳定均能满足要求。
6.纵梁
该闸门上的纵梁按构造要求与门叶、主梁等齐平连接，截面形式如主梁,那么强度与挠度均能满足要求。
7.边梁
边梁可简化为支承在两个主轮上的双悬臂梁，承受由顶梁、中横梁、底梁传递来的集中荷载，计算简图如下:
P10.42mP20.88mP30.12mP4
R10。
17m0.65mR2
①荷载分析
P1=（4。
65+4。
95）×0。
3×2。
1×÷2÷2=1.51t
P2=（4。
95+5.69）×0.74×2.1×1÷2÷2=4.14t
P3=（5。
69+6。
51）×0。
82×2。
1×÷2÷2=5。
25t
P4=（6。
51+7.15）×0.64×2.1×÷2÷2=4.59t
ΣPi=R1+R2
0.59P2+1。
47P3+2。
24P4=0.42R1+2.12R2
⇒R1=7.29t；R2=8。
19t；
②内力计算
05。
78t1.65t
0.17m0。
88m4。
59t（Qt）
0。
42m-1。
51t0。
65m0.12m
—3。
61t
—0。
5508t·m
-0。
6378t·m（Mt。
m）
+0。
3449t·m+1.7925t·m
从剪力与弯矩图可知：
Qmax=5.78t;
Mmax=1。
7925t·m;320
③截面特性：
12
边梁所受的最大弯矩较主横梁要的多30428012
，采用与主梁近似的截面，只是面板
兼作前翼缘宽度B值取为320mm，12220
=
=13。
42（cm）
y2=30.4—13.42=16。
98（cm）
Ix=15704（cm4）
S=581。
85（cm3）
④应力验算
=153（kg/cm2）
=194（kg/cm2）
178（kg/cm2）
从以上计算可知边梁的截面型式能满足强度要求。
通过以上的分析计算，可知门叶结构的布置,主梁、顶、底、边梁的截面形式的设计均是合理的，稳定及挠度能满足规范要求.
四.主轮设计
本套闸门上共设置4个主轮,并兼作反向支承.
取主轮的直径为φ380，轮缘宽度a=80mmcL
轴径d=80mm,100b95300
d1=90mm，L=300mm，b=100mm，c=95mm，80
滚轮与轨道的接触应力：
a
≤
=3×2400=7200（kg/cm2）
滚轮的材料选用ZG35，轨道的材料采用Q235，两者较小的
=2400kg/cm2.
轮轴的弯曲应力：
轮轴材料选用40Cr号优质合金钢调质热处理.
轮轴剪应力
轴套的承压应力
轴套采用ZQAL9-4的复合轴承。
轴承座的局部紧接承压应力
五。
轨道
轨道采用组合梁的形式，材料选用Q235钢，厚度为10mm的钢板,二期砼标号为C25，
。
1。
轨道底板与砼承压应力：
2.轨道横断面弯曲应力
3.轨道颈部的局部承压应力
4.轨道底板弯曲应力
通过以上计算轨道的设计能够满足要求。
六。
启闭力的计算
该闸门为工作闸门，操作条件为动水启启。
用螺杆机平压启门
1闭门力
根据技施图得知闸门重约2吨,作用的闸门上的总水压力P=0.5×（2Hs—h）hBzs=0.5×（2×7。
25—2。
6）2.1×2.6=32.49t
G=2t
+Pt
Tzd=P/R×（f1r+f）=32。
49/19×（0.3×3。
5+0.1）=1.97t
Tzs=Pzsf3=0.7×（2×0。
05×2.6×5。
95+0.05×2.1×5。
95）=1.52t
上托力Pt=γβtHsD1Bzs=1×0.8×7.25×0。
028×2。
1=0。
34t
+Pt=1。
2（1.97+1.52）-1×2+0.34=2。
53t
2启门力
闸门启门为动水启门，那么闸门所受的总水压力为:
P=0.5×（2Hs-h）hBzs=0.5×（2×7.25-2。
6）2。
1×2.6=32.49t
TZd=P×（f1r+f）/R=32.49×（0。
3×3。
5+0。
1）/19=1.97t
Tzs=Pzsf3=0.7×（2×0。
05×2。
6×5。
95+0。
05×2.1×5.95）=1.52t
FQ=nt（Tzd+Tzs）+Px+n’GG+Gj+Ws
=1.2（1.97+1.52）+1。
1+1。
1×2+0+4。
02
=11。
5t
Ws=0。
264×2.1×7.25=4。
02t
Px=psD2Bzs=2×0。
264×2.1=1.1t
所以启闭机选用LQ-150kN的手电两用螺杆式启闭机。
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