水工钢结构平面钢闸门设计计算书

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1、水工钢结构平面钢闸门设计计算书一、设计资料及有关规定：1.闸门形式：潜孔式平面钢闸门。2.孔的性质：深孔形式。3.材料：钢材：Q235焊条：E43；手工电焊；普通方法检查。止水：侧止水用P型橡皮，底止水用条型橡皮。行走支承：采用胶木滑道，压合胶布用MCS—2。砼强度等级：C20。启闭机械：卷扬式启闭机。4.规范：水利水电工程刚闸门设计规范（SL74-95），中国水利水电出版社1998.8二、闸门结构的形式及布置（一）闸门尺寸的确定（图1示）1.闸门孔口尺寸：闸门高度：6m。闸门宽度：9m。计算跨度：9.4m。2.计算水头：5.5m。

2、（二）主梁的布置1.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=9.4m,闸门高度h=6m,L>1.5h。所以闸门采用2根主梁。本闸门属中等跨度，为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。2.主梁的布置本闸门为高水头的深孔闸门，孔口尺寸较小，门顶与门底的水压强度差值相对较小。所以，主梁的位置按等间距来布置。设计时按最下面的那根受力最大的主梁来设计，各主梁采用相同的截面尺寸。3.梁格的布置及形式梁格采用复式布置与等高连接，水平次梁穿过横隔板所支承。水平梁为连续梁，间距应上疏下密，使面板个区格需

3、要的厚度大致相等，布置图2示三、面板设计根据《钢闸门设计规范SDJ—78（试行）》关于面板的设计，先估算面板厚度，在主梁截面选择以后再验算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。1.估算面板厚度假定梁格布置尺寸如图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=0.068当b/a>3时，a=1.4,则t=a=0.07现列表1计算如下：表1区格a(mm)b(mm)b/akP[N/mm2]t(mm)1166023401.410.4380.0040.0424.862108023402.160.4970.0180.09

4、47.10381023402.880.5000.0290.1206.80471023403.300.5000.0370.1366.76558023404.030.5000.0450.1506.09643023405.440.5000.0500.1905.82根据上表计算，选用面板厚度t=8mm。2.面板与梁格的连接计算已知面板厚度t=14mm,并且近似地取板中最大弯应力σmax=[σ]=160N/mm2,则p=0.07х8х160=89.6N/mm,面板与主梁连接焊缝方向单位长度内地应力：T＝=面板与主梁连接的焊缝厚度：，面板与梁格

5、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.荷载与内力地验算水平次梁和顶，底梁都时支承在横隔板上地连续梁，作用在它们上面的水压力可按下式计算，即q=p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）q=p(kN/m)1(顶梁)2.121.772（主梁）12.91.48519.161.203（水平次梁）24.71.05526.050.904（主梁）33.50.84028.140.785（水平次梁）41.20.74030.490.706（主梁）48.00.60028.800.507（水平次

6、梁）52.9根据上表计算，水平次梁计算荷载取36.30kN/m，水平次梁为4跨连续梁，跨度为2.35m，水平次梁弯曲时的边跨弯距为:M次中＝0.077ql2=0.077х30.49х2.352=13.0kN∙m支座B处的负弯距：M次B＝0.107ql2=0.107х30.49х2.352=18.0kN∙m2.截面选择W=mm3考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选［18b,由附录三表四查得：A=2569mm2;Wx=141400mm3;Ix=12727000mm4;b1=68mm;d=7mm。面板参加次梁工作的有效宽度分别按式6—1

7、1及式6—12计算，然后取其中较小值。式：6—11B≤b1+60t=68+60х8=548mm;式：6—12B=ζ1b(对跨间正弯距段)B=ζ2b（对支座负弯距段）。梁间距b=(b1+b2)/2=(700+780)/2=740mm。对于第一跨中正弯距段l0=0.8l=0.8Х2350=1880mm;对于支座负弯距段l0=0.4l＝0.4Х2350＝940mm。根据l0/b查表6—1：对于l0/b＝1880/740＝2.541得ζ1＝0.785，得B=ζ1b＝0.785Х740＝581mm,对于l0/b＝940/740＝1.270得ζ

8、2＝0.365，得B=ζ2b＝0.365Х740＝270mm,对第一跨中选用B＝360mm,则水平次梁组合截面面积（例图4）:A=2569+548Х8=6953mm2;组合截面形心到槽钢中心线得距离：e==59mm;跨中组合截面的惯性