钢结构平面钢闸门设计

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1、钢结构课程设计设计资料闸门形式：露顶式平面钢闸门设计；孔口净宽：9.00m；设计水头：5.5m；结构材料：Q235钢；焊条：E43；止水橡胶：侧止水用P型橡皮；行走支承：采用胶用滑道，压合胶木为MCS-2；混凝土强度等级：C20。一、闸门结构的形式及布置图1-1闸门主要尺寸图（单位：m）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0.2m，故闸门高度=5.5+0.2=5.7m；闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=9.0m；闸门计算跨度：L=L0+2d=9+2×0.2=9.40m。2.主梁的形式主梁的形式应根据水头

2、和跨度大小而定，本闸门应用实腹式组合梁。3.主梁的布置根据闸门的高跨比，决定采用双主梁。为使两个主梁设计水位时所受的水压力相等，两个主梁的位置应对称与水压力合力的作用线(图1-1)并要求下悬臂a≧0.12H和a≧0.4m、上悬臂c≦0.45H，现取a=0.6≈0.12H=0.66（m）主梁间距2b=2（-a）=2×1.23=2.46（m）则c=H-2b-a=5.5-2.46-0.6=2.44（m）=0.44H（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承。水平次梁为连

3、续梁，其间距应上疏下密，使面板各区格所需要的厚度大致相等，梁格的布置具体尺寸见下图。图1-2梁格布置尺寸图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2.35m，横隔板兼做竖直次梁。（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SL1974-1995《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

4、度假定梁格布置尺寸如图1-2所示，面板厚度按下式计算：t=a当b/a≦3时，a=1.5，则t=a=0.068a当b/a>3时，a=1.4，则t=a=0.07a面板厚度的估算区格a(mm)b(mm)b/akp(N/mm2)t(mm)Ⅰ149023401.570.5840.0060.0595.98Ⅱ92523402.520.5000.0190.0976.10Ⅲ82023402.850.5000.0280.1186.77Ⅳ72523403.230.5000.0370.1366.90Ⅴ66523403.520.5000.0440.1

5、486.89Ⅵ44023405.320.7500.0500.1945.98注1面板边长a、b都从面板与梁格的年连接焊缝算起，主梁上翼缘宽度为120mm（详见后面）2区格Ⅰ、Ⅵ中系数k由三边固定一边简支板查得。根据上表计算，选用面板厚度t=7mm。2、面板与梁格的连接计算面板局部挠曲时产生的垂直于焊缝长度方向的横向拉力P，已知面板厚度t=7mm,并且近似地取板中最大弯应力σmax==160N/mm2，则P=0.07tσmax=0.07×7×160=78.4(N/mm)面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力：T==（N/mm）计

6、算面板与主梁连接的焊缝厚度：面板与梁格连接焊缝最小厚度=6mm四、水平次梁、顶梁和底梁的设计1.荷载与内力的计算水平次梁和顶底梁都是支承在隔板上的连续梁，作用在它们上面的水压力按q=P计算现列表计算如下：=152.08kN/m水平次梁、顶梁和底梁均布荷载计算梁号梁轴线处水压强度p(kN/m)梁间距(m)(m)q=P(m)备注1(顶梁)顶梁荷载按下图计算R1=1.56213.81.29517.871.033(上主梁)23.90.96523.060.90432.70.84527.630.79540.50.78031.590.77

7、6(下主梁)480.63530.480.507(底梁)52.90.35018.52根据上表计算，水平次梁计算荷载取31.59KN/m,水平次梁为4跨连续梁，跨度为2.53m。如图1-3所示。图1-3水平次梁计算简图和弯矩图水平次梁弯曲时的边跨跨中弯矩为：=0.077ql2=0.077×31.59×2.352=13.43（kN·m）支座B处的负弯矩为：=0.107ql2=0.107×31.59×2.352=18.67(kN.m)2.截面选择W===1116687.5()考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选[16a，由附录三表

8、4表查得：A=2195()；WX=108300()；=8660000()；=63(mm)；d=6.5(mm)面板参加次梁工作有效宽度按下式计算，然后取其中最小值。B≤+60t=63+60×7=483(mm)B=ξ1b(对跨间正弯矩段）；B=ξ2b(对支座负弯矩段）；按5号梁计算，设梁间距b