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、设计资料闸门形式：露顶式平面钢闸门；孔口净宽：3.0m；设计水头：2.8m；结构材料：Q235钢；焊条：E43；止水橡皮：侧止水用P形橡皮；行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为MCS-2；砼强度等级：C20。参考资料：《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）、《水工钢结构》。二、闸门结构形式及布置1、闸门尺寸的确定，如图-1所示：1）闸门的高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2m，闸门的高度H=2.8+0.2=3.0m；2）闸门的荷载在跨度为两侧止水间的跨度：L0=

2、3.0m；3）闸门的计算跨度：L=L0+2×0.15=3.30m。图1闸门主要尺寸图2、主梁形式的确定。主梁的形式根据水头的大小和跨度大小而定，一般分为实腹式和行架式，为方便制造和维护，采用实腹式组合梁。3、主梁布置。当闸门的跨度L不大于门高H或L/H<1.5时，采用多主梁式。根据每根主梁承受相等水压力的原则进行布置，保证主梁尺寸一致，便于制作安装。水面至门底距离为H，主梁个数n，对于露顶式闸门，第K根主梁至水面的距离为yk，则：本次设计根据实际情况采用两根主梁，采用两根主梁布置时，应该对称于水

3、压力合力的作用线`y=H/3=2.8/3=0.93m，闸门上悬臂C不宜过长，通常要求C≤0.45H=0.45×2.8=1.26m，下悬臂a≥0.12H，则a=0.33≈0.12H=0.336（m）主梁间距2b=2(`y-a)=2×(0.93-0.33)=1.20m则C=H-2b-a=2.8-1.2-0.33=1.27≈0.45H（满足要求）4、梁格布置。梁格布置一般分为：简式、普通式、复式三种。设计跨度较小且宽高比L/H<1.5时,可不设次梁，面板直接支承在多根主梁上。本设计采用普通式，不设水平

4、次梁，只在竖向设两道横隔板。图2梁格布置尺寸图5、梁格连接形式。梁格的连接形式有齐平连接和降低连接两种。本次设计采用齐平连接。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、面板设计根据规范，关于面板计算，先估算面板厚度，在主梁截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、估算面板厚度。面板厚度按《钢闸门设计规范》5.2.6-1式计算：当b/a≤3,时，α=1.5；当b/a＞3,时，α=1.4。现对面板进行分区列表计算。表1面板厚度估算区格a(mm)b(mm)b/a

5、kyq(N/mm2)t(mm)Ⅰ147011000.7480.2450.0063.635Ⅱ120011000.9170.2820.0185.572Ⅲ33011003.3330.7500.0263.083根据表1计算，选用面板厚度t=6mm。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按下式计算：P=0.07tσmax=0.07×6×160=33.6（N/mm）面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力为则面板与主梁连接的焊缝厚度为面板与梁格连接焊缝取其最小焊缝厚度hf

6、=6mm。四、顶梁、底梁设计1、荷载与内力计算。作用在顶梁、底梁上的水平压力按下式计算，即列表计算如下表2顶梁、底梁均布荷载的计算梁号梁轴线处水压强度P（kN/m2）梁间距（m）(a上+a下)/2(m)q(kN/m)备注1(顶梁)2.28顶梁荷载按下图计算1.472(上主梁)12.451.3416.621.24(下主梁)24.210.76518.520.335(底梁)27.440.226.04根据表2计算，选取底梁计算，底梁边跨中弯矩为M底中=0.08ql2=0.08×6.04×1.12=0.5

7、8(kN·m)M底B=0.10ql2=0.10×6.04×1.12=0.73(kN·m)图2底梁计算简图和弯矩图2、截面选择。计算出截面积较小，考虑水面漂浮物的撞击等影响，按最小截面选取即可，底梁及顶梁均采用[8槽钢，由《水工钢结构》附录6附表6.3查得：A=1024mm2；Wx=25300mm3；I=mm4；b=43mm；tw=5mm。面板参加底梁工作有效宽度按下式计算，然后取其较小值。B≤bt+60t=43+60×6=403（mm）B=ξ1b（对跨间正弯矩段）B=ξ2b（对支座负弯矩段）梁间

8、距b=2/3×b1=2/3×330=220（mm）。对于第一跨中正弯矩取L0=0.8L=0.8×1100=880（mm）；对于支座负弯矩段取L0=0.4L=0.4×1100=440（mm）。根据L0/b查《规范》附表G4：L0/b=880/403=2.18，查表得ξ1=0.73，则B=ξ1b=0.73×220=160(mm)；L0/b=440/403=1.09，查表得ξ2=0.43，则B=ξ2b=0.43×220=95(mm)。对于第一跨中，选用B=160mm，则底梁组合截面面积为A=1024+