水工钢结构课程设计书--露顶式平面闸门设计

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1、露顶式平面闸门设计书露顶式平面闸门设计1、设计资料闸门形式：露顶式平面闸门设计；空口净宽：10.00m；设计水头：6.6m；结构材料：Q235B—F；焊条：焊条采用E43型手工焊；止水橡皮：侧止水用P型橡皮，底止水用条形橡皮；行走支撑：采用胶木滑道，压合胶木为MCS—2；启闭方式：电机固定启闭机；混凝土强度等级：C20；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执行规范：《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74—1995）。2、闸门结构的形式及布置（1）闸门尺寸的确定（图1）。1）闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2m，故闸门

2、高度=6.6+0.2=6.8(m);2）闸门的和在跨度为两侧止水的间距：L1=10m;3)闸门计算跨度：L=L0+2d=10+20.2=10.40(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，本闸门属于中等跨度，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。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于水压力合力的作用线ӯ=H/3=2.2m（图1）并要求下悬臂a0.12H和a0.4m、上悬臂c0.45H，今取:a=0.70.12H=0.792(m)主梁间距：2B=2(ӯ

3、－a)＝21.4=2.82(m)则（4）梁格的布置和形式。梁格采用复式布置和高等连接，水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所支撑。水平次梁为连续梁，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图2所示。（5）连接系的布置和形式。1）横向连接系，跟据主梁的跨度，决定布置3道横隔板，其间距为2.6m，横隔板兼竖直次梁。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。22-22-露顶式平面闸门设计书（6）边梁与行走支撑。边梁采用单腹式，行走支撑采用胶木滑道。3、面板设计根据《钢闸门设计规范》(SL74—95)及2006修订

4、送审稿，关于板面的计算，西安估算板面厚度，在主梁截面选择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。面板厚度计算公式如下t=a当b/a3时，a=1.5，则t==0.68a当b/a3时，a=1.4，则t==0.07a现列表1进行计算。面板厚度的估算区格a(mm)b(mm)b/akp(N/mm2)　t(mm)Ⅰ180025901.440.4790.00980.0698.45Ⅱ115025902.250.4990.0230.1078.37Ⅲ96025902.70.5000.03470.1328.62Ⅳ84025

5、903.080.5000.04420.1498.51Ⅴ74025903.50.5000.05260.1628.15Ⅵ62025904.0180.7500.06070.2139.26注1面板边长ab都从面板与梁格的连接焊缝算起，主梁上翼缘宽为140mm。2Ⅰ、Ⅵ中系数k由三边固定一边简支板查得。根据表1.1计算，选用面板厚度t=10mm。（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计算，已知面板厚度t=10mm，并且近似的取板中最大弯应力σmax=[]=160N/mm2，则P=0.07tmax=0.0710160=112（N

6、/mm）面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力为计算面板与主梁连接的焊缝厚度为hf=面板与主梁连接焊缝取其最小厚度hf=6mm。4、水平次梁、顶梁和底梁的设计22-22-露顶式平面闸门设计书（1）荷载与内力计算。水平次梁和顶、底梁都是支撑在横隔板上的连续梁，作用在它们上面的水平压力按下式计算，水平次梁、顶梁和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)(m)(kN/m)备注1（顶梁）　　　顶梁荷载按下图计算　1.8852171.57026.691.2553（上主梁）29.31.16033.991.065439.70.98839.220

7、.915（下主梁）48.70.87842.720.845656.90.76843.700.6907（底梁）63.70.4629.3根据上表计算，水平次梁计算荷载取42.72KN/m，水平次梁为四跨连续梁，跨度为2.6m（图3）。水平次梁弯曲时的边跨中弯矩为：支座B处的负弯矩为：（2）截面选择。考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选[22a，由表查得：A=4402mm3；Wx=339500mm2；Ix=4753000mm4；b=82mm；d=7.5mm。面板参加次梁工作有效宽度按下式计算，然后取其中较小值。按5号梁计算，设梁间距确定上式中面板的有效宽度系数ζ

8、时，需要知道梁弯矩零点之间的距离与梁间距b之比值。对于第一跨中正弯