露顶式平面钢闸门设计

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1、露顶式平面钢闸门设计一、设计资料1.闸门形式：露顶式平面钢闸门；2.孔口尺寸（宽×高）：5m×4m3.上游水位：3.7m4.下游水位：0.1m5.闸低高程：0m6.启闭方式：电动固定式启闭机;7.材料：A.钢结构：235-A.F;B.焊条：E43型；C.行走支承：胶木滑道;D.止水橡皮：侧止水用P型橡皮，底止水用条形橡皮。8.制造条件：金属结构制造厂制造，手工电弧焊，满足Ⅲ级焊缝质量检验标准；9.执行规范：《水利水电工程钢闸门设计规范》（）。二、闸门结构的形式及布置1.闸门尺寸的确定（见下图）。1）闸门高度：由于上游水位为3

2、.7m，要求闸门高度为4m，而3.7+0.2m＜4m，故闸门高度=4m。2）闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=5m；3）闸门的计算跨度：L=L0+2d=5+20.2=5.4(m)；2.主梁的形式主梁的形式应根据水头的大小和跨度的大小而定，本闸门属于小跨度，为了方便制造和维护，决定采用实腹式组合梁。3.主梁的布置由于梁的跨度较小，决定由多主梁形式。为使梁所受的水压力相等，由公式yk=2H[K1.5-(K-1)1.5]/进行计算；现令n=3则：y1=1.42my2=2.60my3=2.37m4.梁格的布置和形式梁格采用简式布

3、置，其间距应上疏下密，使面板各区格需要的厚度大致相等，梁格布置具体尺寸如下图所示。5.连接系的布置和形式1）横向连接系，根据主梁的跨度，决定布置道横隔板，其间距为1.8m，横隔板兼作竖直次梁。2）纵向连接系，在2、3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复式，行走支承采用胶木滑道。三、面板设计根据《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95），关于面板的计算，先估算面板的厚度，在主梁截面选择之后再验算面板的局部弯曲与主梁弯曲的折算应力。1.估算面板厚度假定梁格布置尺寸图2所示。面板厚度按式计算时

4、,当b/a3时，a=1.5，则当b/a>3时，a=1.4，则现列表1进行计算。表1面板厚度的估算区格a(mm)b(mm)b/akP(N/mm)t(mm)I162017901.100.3860.0070.0525.73II110017901.630.4710.0190.0947.03III69017902.590.5000.0290.1205.63IV23017907.780.7500.0340.1602.58注1、面板边长a、b都从面板宇梁格的连接焊缝算起，主梁上翼缘宽为140mm(详见后面)2、区格I、VI中的系数k由三边

5、固定一边简支板查得。根据表1计算，选用面板厚度t=8mm。2.面板与梁格的连接计算面板局部绕曲时产生的垂直于焊缝长度方向的横向拉力P按式max计算，则max=0.078160=89.6(N/mm)面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力T=VS/2I。=3335005808262/21003410000kk=202（N/mm）由式=2.7（mm）面板与梁格连接焊缝取其最小厚度6mm。四、顶梁和底梁的设计1.荷载与内力计算顶、底梁都是支承在横隔板上的连续梁，作用在它们上面的水平压力可按式计算，列表2计算后得：表2顶梁和底梁均布荷

6、载的计算梁号梁轴线处水压强度梁间距（m）（m）（kN/m）1顶梁2.811.722主梁13.921.45020.181.183主梁25.480.97524.840.774主梁33.030.52017.180.275主梁35.670.1354.82由表可得：=69.83kN/m2.顶梁和底梁顶梁所受的荷载较小，但考虑水面漂浮物的撞击等影响，必须加强顶梁的刚度，所以也采用20b槽钢。而底梁也采用20b槽钢。五、主梁设计1.设计资料1）主梁跨度（图5）；净跨（孔口宽度），计算跨度,荷载跨度；2）主梁荷载：q=33.54kN/m3）

7、横向隔板间距：1.8m；4）主梁容许挠度。2.主梁设计主梁设计包括：截面选择；翼缘焊缝；腹板局部稳定验算；面板局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力验算。（1）截面选择弯矩与剪力。弯矩与剪力计算如下Mmax=33.545.0（5.4/2-5/4）/2=122kN/mVmax=33.545.0/2=84kN需要的截面模量。已知Q235钢的容许应力，考虑钢闸门自重应力引起的附加应力作用，取容许应力为，则需要的截面模量为W=Mmax/[6]=122100/14.4=847（cm3）腹板的高度选择。按高度要求的最小高梁为hmin=0.96

8、0.2314400540/20600000（1/600）=50.0（cm）经济梁高=3.12=3.1=46（cm）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小，但不小于。由于hec＜hmin，现选用腹板高度h。=hmin=50cm腹板厚度选择。按经验公式计算：，选用。