露顶式平面钢闸门设计答案.docx

1、露顶式平面钢闸门设计答案露顶式平面钢闸门设计说明书 一、设计资料 闸门型式：露顶式平面钢闸门 孔口净宽：8.0 m 设计水头：7.0m 235QA?F 结构材料：E43型手工焊 焊条：焊条采用P型橡皮，底止水用条形橡皮；行走支承：采用胶木滑道，压止水橡皮：侧止水用MCS?2 合胶木为混泥土强度等级：C20 规范：水利水电工程钢闸门设计规范 （SL 74-1995） 二、闸门结构的型式及布置 1. 闸门尺寸的确定: 闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2 m，故闸门高度5.2+0.2=5.4 m 闸门的荷载跨度为两侧止水间的间距L=8.0 m D 闸门计算跨度L=L0.3=8.6 m +2d

2、=8+20 2. 主梁的型式 主梁的型式应根据水头和跨度大小而定，本闸门属于中等跨度(L=510)，为了便于制造和维护，采用实腹式组合梁，焊接组合截面。 3. 主梁的布置 L8.6根据闸门的高垮比 = =1.651.55，决定采用双主梁，为使两根主梁在设计水位时所受 H5.2H5水压力相等，两根主梁的位置应对称于水压力合力的作用线y= = =1.67 m，并要求下悬 33臂a0.12H和a0.4 m，上悬臂c0.45H和c3.6 m。且使底主梁到底止水的距离尽量符合底缘布置要求（即30），先取a=0.12H=0.6 m，则主梁间距：2b=2(y-a)=2(1.67-0.6)=2.14 m 4.

3、 梁格的布置和形式 格采用复式布置和高等连接，三根水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所支承。水平次梁为连 续梁，其间距上疏下密，面板各区格所需要的厚度大致相等。梁格的布置及具体尺寸如下 图所示：联结系5. 的布置和形 式）横向1（道横隔板，横隔板兼作竖直次梁，其横向联3联结系：根据主梁的跨度，采用布置8.6 =2.15 m 结间距为L= 4根等4:2（）纵向联结系采用斜杆式桁架，布置在两根主梁下翼缘的竖平面内，并设有 肢角钢的斜杆。 边梁与行走支承6. 采用单腹式边梁，行走支承采用双股式滚动行走支承。 三、面板设计 估算面板厚度 1. kpa2 mm ，且假定梁格布置如图所示，面板厚度由公

4、式t=t-t ?minmax?92.0kp?akp 3时，则t=0.068a=1.5当ba160?1.05.9kpa?kpt=，则时，0.07a=1.4 当b/a31604?0.9?1现列表计算如下： 格区a(mm) b(mm) b/a(mm) k(mm) 2P(N/mm) kpt(mm) 1500 2150 1.43 0.537 0.0076 0.064 6.53 960 2150 2.24 0.491 0.020 0.099 6.46 850 2150 2.53 0.500 0.028 0.118 6.82 660 2150 3.26 0.500 0.036 0.134 6.19 630

5、2150 3.41 0.500 0.042 0.145 6.39 600 2150 3.58 0.750 0.048 0.190 7.98 注： 区格，中系数k按三边固定一边简支查表得 根据计算结果，选用面板厚度t=8 mm 四、水平次梁、顶梁和底梁的设计 1. 荷载与内力计算 a?a下上计算q=p 水平次梁和顶、底梁都是支承横隔板的连续梁，作用在上面的水压力按 2 ：计算列表如下 梁号 梁轴线水压强度p 2 KN/m（） 梁间距 (m) aa?下上2） （maa?下上 q=p2(m) 备注：顶梁荷载按下图下式计算 1(顶梁) 2 14.70 1.230 2.76 18.08 1.30?14.

6、71.30?23 R=11.502 =2.76KN/m1.50 0.96 0.85 0.66 0.63 0.60 3（上主梁） 24.11 0.905 21.82 4 32.44 0.755 24.49 5 38.91 0.645 25.10 （下主梁）6 （底梁）745.08 50.96 0.615 0.300 27.72 15.29 据表中结果，水平次梁计算荷载取最大值25.10KN/m，水平次梁为四跨连续梁，跨度为2.15m。 水平次梁计算结构简图及弯矩图如下： 2 =8.93 KN/m25.102.15水平次梁边跨中的正弯矩为：M=0.077qL=0.077次中2KN/m 2.15=1

7、2.42 =0.107ql=0.10725.10支座B处的负弯矩为：MB次61042?12.M3mm =776252、截面选择 ? ?160?2mm；A=1851 槽钢14a由附表查得：考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选24mmmmbIW=58 mm; d=6 mm =5637000 ；=80500 ；1XX面板参加次梁翼缘工作的有效宽度按下式计算，然后取最小值。 b+60t=58+60B8=538 mm 1 B=b( 对跨间正弯矩段）； 1 B=b(对支座负弯矩段）； 2(b1+b2)660+630按5号梁进行计算，设该梁平均间距b= = =645 mm，对于第一跨中正弯矩 22l?0.

8、8l?0.8?2150?1720mm，对于支座负弯矩段取：段，零点之间的距离:0l?0.4l?0.4?2150?860mm，根据L/b查表21; 00l17200?2.667得=0.80，则B=b=0.80645=516 mm 由11 645b860l03331?.?645=245 mm b=0.380由=0.380，则B=得22 645b2 8=5978mmB=516 mm，则水平次梁的组合截面积：A=1851+516对于第一跨中，选用 组合截面形心到槽钢中心线的距离：748516=51 mm e= 5978 跨中组合截面的惯性矩及截面模量为：422，23=12635136mm51+5168

9、=5637000+1851次中126351362 mm =104423=W min121 组合截面形心到槽钢中心线的距离： 516874e=51 mm 59782 8=3811 mm，则水平次梁的组合截面积：A=1851+245对于支座段，选用B=245 mm748245 =38 mm e=组合截面形心到槽钢中心线的距离： 3811224 =10850004 mm836支座处截面的惯性矩及截面模量为：=5637000+185138+245B次108500042 W= =100463 mm min108 2. 水平次梁的强度验算 支座B处弯矩最大，截面模量也较大，跨中弯矩小，故两处截面的抗弯强度

10、都需要验算。M610?8.93?次中?2 2 =160 N/mm=85.52 N/ mm 次中104423WminM610?11.78?次B?22 =160 N/mm =123.63 N/ mm B次100463minW 满足弯应力强度要求。综上可知水平次梁选用14a 3. 水平次梁的扰度验算，水平次梁为受均布荷载的四跨连续梁，其最大扰度发生在边跨，已求得M=12.42 KN/mB次1w?0063?0.k4=0.004 = =10850004 mm，四跨连续梁，?B次 L250?335ql102.15?25.10?ww?0k=0.0063=0.0007=0.004，满足挠度要求。 ? 5LL0

11、04.?10852.06?10E?B次4. 顶梁和底梁 底梁计算简图和弯矩图 2Mlq2 =7.56 KNm 15.29=0.1072.15=0.107支座M610?.567支座33cm.mm25?47?47250W =? 需?16033W47.cm25cm =62.13712选用 =W需 底梁弯应力强度验算：M31056?7.?支座22?cmmm?121.67N/，满足弯应力要求。 =160 N/ 62.W137y底梁刚度验算： 3ql5310.15?15.29?2ww?k=0.0063=0.00119=0.004=满足刚度要求。 ? 5LE?L466.10?3912.06?B次顶梁采用和底

12、梁相同的槽钢即12，顶梁弯应力强度验算： 2Ml2q=1.37 KN2.15m =0.107=0.1072.76支座M310?1.37?支座22?cmmm05N/22?.满足应力强度要求。=160 N/ = 62.W137y顶梁的刚度验算： 3ql5310?76?2.152.ww?k=0.0063=0.00021=0.004满足刚度要求。= ? 5L?EL466.?10?391062.?B次五、主梁设计 （一）已知条件 ll=8.0m L=8.6m主梁跨度：净跨度，荷载跨度=8.0m，计算跨度（1） 111p?22q=，5.0=61.25 KN/m H=122.5 KN/m=主梁荷载：（2）

13、P=9.8 222（3） 横隔板间隔：2.15m。 1w? 。 主梁容许绕度：=（4）? L600? （二）主梁设计 截面选择 1. ）主梁内力分析如图：（1 主梁简支于边梁上，最大弯矩在跨中， 最大剪力在支承处qll61.25?88M(L?)?(8.6?)?563.5 KN=m axm4264211Vql?61.25?8?245 KN = max22（2）需要的截面抵抗矩（考虑闸门自重引起的附加应力的影响） 3M10?563.53maxWcm?3828= ? ?0.92?1600.92（3）腹板高度h选择（刚度条件求得最小梁高h） min0?2?010.92160?8.6?Lh?73.62c

14、m =0.960.2080.960.208? min5L/WE600/1?10?06.252/2/5hcm.W05?843828 =3.1 =3.1echh 。一般应大于稍小，故应选取但比h=80 cm经济梁高选取的梁高hecmin80h?0.81tt=1.0cm=，选（4）腹板厚度选择：腹板厚度= ww1111 （5）翼缘截面选择：th38281.0?80W20w?cm 每个翼缘所需截面为：A=34.521 h68060A34.521?17.26cmt?2.0cm,b?cmb?25下翼缘选用(在，因此需要选用。 1112t1hh?32?16cm之间)上翼缘的部分截面面积可利用面板，故只需设置较小的上翼缘， 2.55t?2.0cm,b?14cm。板同面板相连，选用 11b+5t=14+50B=0.8=54cm 面板兼做主梁上翼缘的有效宽度12cm.2.8?71?2.0?54?014A? 上翼缘截面面积1 6）弯应力强度验算：（