潜孔式钢闸门课程设计计算书..

水工钢闸门课程设计计算书

一．设计资料

(1)闸门型式：提升式平面钢闸门（潜孔式） (2)孔口尺寸（宽×高）：10.0×5.0m2 (3)上游水位：▽27.5m (4)下游水位：无

(5)闸底高程：▽20.0m (6)胸墙底高程：▽25.0m

(7)启闭设备：电动固定式启闭机 (8)闸门所用材料：

门叶承重钢结构：Q235.B钢

焊 条：E43型

行走支承：采用滚轮，材料为铸钢ZG45

止水橡皮：顶止水，侧止水——P形橡皮；底止水——条形橡皮

(9)制造条件：金属结构制造厂制造，手工电焊，满足Ⅲ级焊缝质量检验标准。 (10) 采用的规范：《水利水电工程钢闸门设计规范SL74—95》 二．闸门结构的型式及布置 (1)闸门尺寸的确定 闸门总宽：

B?L0?2d?La?b

L0 ——孔口宽度

d ——行走支承到闸墙边缘的距离(0.2m) La ——边梁两腹板中到孔中距离(0.4m) b ——边梁下翼缘宽度(0.2m)

B?10.0?2?0.2?0.4?0.2?11.0(m)

闸门高度：

H=胸墙底高程-闸底高程+△H

（安装顶止水构造要求取△H=0.3m）

H?25.0?20.0?0.3?5.3(m)

闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：

Lq?L0?2?0.1?10.0?2?0.1?10.2(m)闸门的计算跨度：

L?L0?2d?10.0?2?0.2?10.4(m)

(2)主梁的数目型式及位置。

L0/H?10.0/5.3?1.9?1.2

主梁数目：采用双主梁

主梁形式：单轴对称工字形截面焊接组合梁

主梁位置：根据等荷载原则，两根主梁的位置应对称于水压力合力的作用线，且应满足：

a?0.12H且?0.4m且?D?60mm?0.66m

c?0.45H且?3.6m（式中H取闸门止水压力作用高度，取孔口高度+100mm）

计算yc简图如图3所示

P1?1?9.8?(7.5?5.3)?21.56(kPa) P2?1?9.8?7.5?73.5(kPa)

22P1H/2?(P2?P1)H/6yc??2.17(m)(P?P)H/212

取yc=2.2m

a?0.12H?0.12?5.3?0.636m

取a?0.72m，则：

b?2(yc?a)?2.96m

c?5.5?0.75?2.9?1.82m?0.45H?2.385m

(3)梁格的连接型式及布置

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，其间距应上疏下密，使面板各区格所需要的厚度大致相等，梁格布置具体尺寸如图4所示：

(4)联结系的布置和形式

横向联结系。根据主梁的跨度，决定布置3道横隔板，其间距为2.5m，横隔板兼作竖直次梁。

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。 (5)边梁与行走支承

变量选用双腹板型式，行走支承采用滚轮式，且D=600mm，滚轮位置沿门高布置按等荷载原则，采用筒支定轮。 三、版面设计

根据《水利水电工程钢闸门设计规范SL74—95》关于版面的计算，先估算面板厚度，在主（次）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.估算版面的厚度。

初步布置梁格尺寸如图4所示，面板厚度按下式计算

t?akp????

t?0.065akp

当b/a?3时，??1.5，则

t?0.067akp

当b/a?3时，??1.4，则

现将计算结果列于下表：

区格 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ a(mm) 800 780 740 680 620 570 500 b(mm) 2590 2590 2590 2590 2590 2590 2590 b/a 3.24 3.32 3.50 3.81 4.18 4.54 5.18 k 0.75 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.75 p(N/mm2) 0.0244 0.0330 0.0415 0.0492 0.0563 0.0631 0.0695 kp 0.135 0.129 0.144 0.157 0.168 0.178 0.228 t(mm) 7.24 6.72 7.14 7.15 6.97 6.78 7.65 Ⅵ Ⅶ 注：1.t的最终确定。任意两个区格的厚度之差满足?t?1mm； 2.面板边长a，b都从面板与梁格的连接焊缝算起； 3.区格Ⅰ、Ⅶ系数按三边固定一边简支查得。 根据表1计算结果，选用面板厚度t?8mm。 2.面板与梁格的连接焊缝计算

面板局部弯曲时产生的垂直于焊缝长度方向的横拉力Nt按下式计算

Nt?0.07t?max

2?????????160N/mmt?8mmmax已知，并且近似取板中最大弯应力，，则：

Nt?0.07?8?160?89.6N/mm

面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力为（主梁的最大剪力及相应的截面特性S及I

见后）

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，作用在它们上的水压力的计算式为：q=p(a上a下)/2

计算列于表2. 梁号 1 2 3 4 5 6 7 8 轴线水梁间距(a上+a压PkPa (m) 下)/2 0.87 28.62 0.885 0.9 37.44 0.865 0.83 45.57 0.79 0.75 52.92 0.72 0.69 59.68 0.69 0.69 66.44 0.655 0.62 72.52 0.36 0.10 q 12.12 25.33 32.39 36.00 38.10 41.18 43.52 26.11 备注 顶梁荷载按下图计算 R1?12.12kN/m 根据表2计算结果，水平次梁荷载取43.52kN/m，水平次梁为四跨连续梁，跨度为2.5m，如图5所示

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