平面钢闸门设计.docx

1、平面钢闸门设计一、设计资料及有关规定1、闸门形式：潜孔式平面钢闸门2、孔口尺寸（宽高）：7.0m12.0m3、上游水位：67m4、下游水位：0.1m5、闸底高程：0m6、启闭方式：电动固定式启闭机7、材料： 钢结构：Q235-A.F焊条：E43型行走支承：采用滚轮支承止水橡皮：侧止水和顶止水用P型橡皮，底止水用条型橡皮8、制造条件：金属结构制造厂制造，手工电弧焊，满足级焊缝质量检验标准。9、规范：水利水电工程钢闸门设计规范 SL 1974-2005二、闸门结构的形式及布置1、闸门尺寸的确定闸门高度：12.2m闸门的荷载跨度为两止水的间距：7.0m闸门计算跨度：10+20.22=7.44(m)

2、设计水头：67m 2、主梁的数目及形式 主梁是闸门的主要受力构件，其数目主要取决于闸门的尺寸。因为闸门跨度L=7m,闸门高度h=12m,L3时，a=1.4,则现列表1计算如下：表1区格a(mm)b(mm)b/akpN/mm2t(mm)191012301.350.5100.5440.52732.61291012301.350.4290.5540.48830.20391012301.350.4290.5640.49230.44491012301.350.4290.5730.49630.69591012301.350.4290.5830.50030.94691012301.350.4290.5930

3、.50431.19791012301.350.4290.6030.50931.50891012301.350.4290.6130.51331.74991012301.350.4290.6220.51731.991091012301.350.4290.6320.52132.241191012301.350.4290.6420.52532.491286012301.430.5390.6520.59334.68根据上表计算，选用面板厚度t=35mm2、面板与梁格的连接计算已知面板厚度t=35mm ,并且近似地取板中最大弯应力max=160N/mm2,则面板局部扰曲时产生的垂直于焊缝长度方向的横向拉力

4、P为：P=0.07tmax =0.0735160=392(N/mm )面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力：面板与主梁连接的焊缝厚度： 角焊缝最小厚度： 面板与梁格连接焊缝厚度取起最小厚度四、水平次梁，顶梁和底梁地设计1、荷载与内力验算水平次梁和顶、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，即现列表2计算如下表2梁号梁轴线处水压力强度P（kN/mm2）梁间距（m）（m）(kN/m)1(顶梁)5390.5075273.51.0152（主梁）548.91.015557.11.0153（水平次梁）558.91.015567.31.0154（主梁）568.81.015577

5、.31.0155（水平次梁）578.81.015587.51.0156（主梁）588.71.015597.51.0157（水平次梁）598.71.015607.71.0158（主梁）608.61.015617.71.0159（水平次梁）618.61.015627.91.01510(主梁)628.51.015637.91.01511（水平次梁）638.51.015648.11.01512（主梁）648.40.990641.90.96513（底梁）657.90.4825317.4由列表计算后得q=7258.8kN/m根据上表计算，水平次梁计算荷载取648.1kN/m，水平次梁为6跨连续梁，跨度为1

6、.24m，水平次梁弯曲时的边跨弯距为: M次中0.072ql2=0.072648.11.242=71.9(kNm)支座B处的负弯距：M次B0.106ql2=0.106648.11.24 2=105.4(kNm)2、截面选择考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选36a,由附录三表4查得：A=6089mm2 ； Wx=659700mm3； Ix=118742000mm4； b1=96mm； d=9mm 面板参加次梁工作的有效宽度分别按下式计算，然后取其中较小值。 Bb1+60t=96+6035=2196(mm) B=1b (对跨间正弯距段) B=2b （对支座负弯距段）按11号梁计算，梁间距对于第

7、一跨中正弯距段 ：l0=0.8l=0.81240=992(mm)对于支座负弯距段：l0=0.4l0.41240496(mm) 根据l0/b查表7-1： 对于l0/b992/10150.997 得10.40，得B=1b406(mm) 对于l0/b496/10150.489 得20.16，得B=2b162.4(mm)对第一跨中选用B406mm,则水平次梁组合截面面积（如图）:A=6089+40635=21199(mm2)组合截面形心到槽钢中心线得距离:跨中组合截面的惯性距及截面模量为：I次中118742000+60891322+4063565.52285801188(mm4)对支座段选用B162.

8、4mm，则组合截面面:A=6089+162.435=11773(mm2)组合截面形心到槽钢中心线得距支座初组合截面的惯性距及截面模量为：惯性距： 截面模量： 3.水平次梁的强度验算 由于支座B处弯距最大，而截面模量较小，故只需验算支座B处截面的抗弯强度，即: 说明水平次梁选用36a满足要求。 轧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受均布荷载的等跨连续梁，最大挠度发生在便跨，由于水平次梁在B支座处截面的弯距已经求得M次B=71.86kNm,则边跨挠度可近似地按下式计算：故水平次梁选用36a度和刚度要求。五、主梁设计（一）设计资料（1）主梁跨度：净跨（孔口净宽）L07.0m ；

9、计算跨度L7.44m；荷载跨度L1=7m；（2）主梁荷载： （3）横向隔板间距：1.24m （4）主梁容许挠度：W=L/600 （二） 主梁设计1、截面选择（1）弯距和剪力。弯距与剪力计算如下：弯距：剪力：（2）需要的截面抵抗距：已知Q235钢的容许应力=160N/mm2，考虑钢闸门自重引起附加应力的影响，取容许应力=0.9160=144N/mm2 则需要的截面抵抗矩为：（3）腹板高度选择：按刚度要求的最小梁高（变截面梁）为：经济梁高： 由于钢闸门中的横向隔板重量将随主梁增高而增加，故主梁高度宜选得比hec为小，但不小于hmin。现选用腹板厚度h0240cm 。（4）腹板厚度选择 选用tw4c

10、m（5）翼缘截面选择：每个翼缘需要截面为下翼缘采用 t1=2cm（符合钢板规格）需要，选用b1=60cm（在h/2.5h/5=9648之间）。 上翼缘的部分截面积可利用面板，故只需设置较小的翼缘板同面板相连，选用t12cm， b114cm， 面板兼作主梁上翼缘的有效高度为Bb1+6014+603.5224(cm) 上翼缘截面面积A1=142.0+2243.5=812(cm2 ) (6)弯应力强度验算截面形心距：截面惯性距：截面抵抗距： 上翼缘顶边 下翼缘底边弯应力： 表3部位截面尺寸（cmcm）截面面积A(cm2)各型心离面板表面距离y（cm） Ay（cm3）各型心离中和轴距离y=y-y1(c

11、m)Ay2(cm4)面板部分2243.57841.751372-78.354812758上翼缘142284.5126-75.6160030腹板2404960125.512048045.41978714下翼缘602120246.529580166.43322675合计189215155810274177（7）因主梁上翼缘直接同面板相连，可不必验算整体稳定性，因梁高大于按高度要求的最小梁高，故梁的挠度也不必验算。2、截面改变因主梁跨度较大，为减小门槽宽度与支承边梁高度（节约钢材），有必要将主梁承端腹板高度减小为。梁高开始改变的位置取在邻近支承端的横向隔板下翼缘的外侧，离开支承端的距离为12410=114cm考虑到主梁端部腹板及翼缘相焊接，故可按工字截面梁验算应力剪力强度。尺寸表4所示：表4部位截面尺寸（cmcm）截面面积A(cm2)各型心离面板表面距离y（cm）Ay（cm3）各型心离中和轴距离y=y-y1(cm)Ay2(cm4)面板部分2243.57841.751372-40.851308278上翼缘142284.5126-38.140645腹板144457677.54464043.9701573下翼缘602120150.518060107.91397089合计1508641983447585截面形心距：截面惯性距：截面下半部对中和轴的面积距：剪应