钢结构课程设计-露顶式平面钢闸门设计

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1、钢结构课程设计报告题目：露顶式平面钢闸门设计学生姓名：学号：指导老师：设计地点：东大九龙湖校区交通学院港航系206/22/2021露顶式平面钢闸门设计一、设计资料1)闸门型式。露顶式平面钢闸门。2)空口尺寸（宽×高）。12m×6.0m。3)上游水位。▽9.0。4)下游水位。无。5)闸底高程。▼3.0。6)启闭方式。电动固定式启闭机。7)材料。钢结构：Q235AF；8)焊条：E43型；行走支承：胶木滑道，压合胶木为MCS-2；止水橡皮：侧止水用P型橡皮，底止水用条形橡皮；混泥土强度等级：C20（200号）。9)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。10)

2、规范。《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-1995）。206/22/2021二、闸门结构的型式及布置1.闸门尺寸的确定2.闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2m，故闸门高度=6.0+0.2=6.2m闸门的荷载跨度为两侧止水间的间距Lq=12.0m闸门计算跨度L=L0+2d=12+2×0.2=12.4m2.主梁的型式主梁的型式应根据水头和跨度大小而定，本闸门属于中等跨度，为了便于制造和维护，采用实腹式组合梁。206/22/20213.主梁的布置根据闸门的高垮比，决定采用双主梁。为使2根主梁在设计时水压力相等，2根主梁的位置应对称于水压力合力的作用线yc=H3=2.0m，并

3、要求上悬臂c≤0.45H，且使底主梁到底止水的距离尽量符合底缘布置要求（即α≥30°），取c=0.45H=2.7m，则主梁间距2b=2H-yc-c=2×6.0-2.0-2.7=2.6ma=H-2b-c=6.0-2.6-2.7=0.7m4.梁格的布置和形式梁格采用复式布置和齐平连接，水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所支承。水平次梁为连续梁，其间距上疏下密，面板各区格所需要的厚度大致相等。5.联结系的布置和形式（1）横向联结系。根据主梁的跨度，采用布置3道横隔板，其间距为3.1m，横隔板兼作竖直次梁。（2）纵向联结系。采用斜杆式桁架，布置在2根主梁下翼缘的竖平面内。6.边梁与行走

4、支承边梁采用单腹式，行走支承采用胶木滑道。206/22/2021三、面板设计1.估算面板厚度当ba≤3时，t=akp1.5σ当ba>3时，t=akp1.4σp=ρgh=0.0098hN㎜2；（h为区格中心的水头，单位m）σ=160N㎜2；设计时选用[20b计算结果注1.竖直次梁腹板厚取8㎜；2.主梁上翼缘宽度取140㎜。3.区格1，4中系数k按三边固定一边简支查得根据计算结果，选用面板厚度t=8㎜。2.面板与梁格的连接焊缝计算面板局部弯曲式产生的垂直于焊缝长度方向上的横拉力Nt。近似取板中最大弯应力σmax=σ=160N/mm2Nt=0.07tσmax=0.07×8×160=89.

5、6N㎜面板与梁连接焊缝方向单位长度内剪力T=VS2I0=529.2×103×680×8×3642×2802×106=187.0N㎜面板与主梁连接的焊缝厚度hf≥Nt2+T20.7τfw=89.62+18720.7×115=2.6mmhfmax<1.2tmin=9.6hfmin≥1.5tmax=1.520=6.71mm面板与梁格的连接焊缝取其最小厚度hf=8㎜。206/22/2021四、水平次梁、顶梁和底梁的设计1.荷载与内力计算水平次梁和顶、底梁都是支承在横隔板上的连续梁，作用在他们上面的水压力的计算式为g=pa上+a下2计算列表梁号梁轴线处水压强度p（kN/m2）梁间距（m）a上

6、+a下2(m)q=pa上+a下2(kN/m)1（顶梁）——3.681.72215.3861.42521.951.133（上主梁）26.461.04027.560.95435.770.89532.040.84544.0020．82536.300.816（下主梁）51.940.70536.590.607（底梁）57.820.40023.120.10根据表计算结果，水平次梁计算荷载取最大值36.30KN/m，水平次梁为四跨连续梁，跨度为3.1m，水平次梁边跨中的正弯矩为206/22/2021M次中=0.077ql2=0.077×36.3×3.12=26.86KN⋅m2支座B处的负弯矩为M

7、次B=0.107×36.3×3.12=37.33KN⋅m2.截面选择W=Mσ=37.33×=mm3考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选[20b由附表3-6，查得A=3280mm2,Wx=mm3Ix=1914×104mm4bl=75mm，d(即tw)=9.0mm面板参加次梁翼缘工作的有效宽度B≤bl+60t=75+60×8=555mm按5号梁进行计算，该梁平均间距b=a上+a下2=840+8102=825mm。对于第一跨中正弯矩段，零点之间的距离l0=0.8l=0.8