水利水电工程水工钢结构课程设计.doc

露顶式平面钢闸门设计 2007101316王亮春 设计资料 闸门形式：溢洪道露顶式平面钢闸门； 孔口净宽：14.00m； 设计水头：6.00m； 结构材料：Q235； 焊条：E43； 止水橡胶：侧止水用P形橡皮，底止水用条形橡皮； 行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为MCS—2; 混凝土强度等级：C20 二、 闸门的结构形式及布置 1、闸门尺寸的确定（图1） 闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.3m，故闸门高度为9+0.3=9.3米 闸门的荷载跨度为两侧止水的间距即为孔口净宽： 闸门的计算跨度： 2、主梁的形式 本闸门为中等跨度，为了便于制造和维护决定采用实腹式组合梁 3、主梁的布置 闸门高跨比 采用双主梁，为使两个主梁在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的作用线（图2），并要求下悬臂和。 4、梁格的布置和形式 梁格采用复式布置和等高连接，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，使面板各区格需要的厚度大致相等，梁格布置的具体尺寸见详图2 5、连接系的布置和形式 1）横向连接系，根据主梁的跨度决定布置3道横隔板，其间距为横隔板兼作竖直次梁。 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。 6、边梁和行走支承 变量采用单腹式，行走支承采用胶木滑道。 面板设计 根据SL74—95《水利水电工程钢闸门设计规范》修订送审稿，关于面板的计算，先估算面板的厚度，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。 估算面板厚度 假定梁格布置尺寸如上图所示。面板厚度按式（7--3）计算： 当时，，则 当时，，则 现列表（如下）计算： 表1 注 1、面板边长a、b都从面板与梁格的连接焊缝算起，主梁上翼缘宽度为260mm（详见于后）； 2.、区格Ⅰ、Ⅵ中系数k由三边固定一边简支板查得。 根据上表计算，选用面板厚度t=14mm。 面板和梁格的连接计算 面板局部挠曲时产生的垂直于焊缝长度方向的横拉力p按式（7--6）计算。已知面板厚度t=14mm，并且近似地取版中最大弯应力，则 面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力： 由式（7--7）计算面板与主梁连接的焊缝厚度： 面板与梁格连接焊缝取其最小厚度。 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，作用在它们上面的水压力可按式（7--8）计算，即 列表（如下）计算后得 根据表2计算，水平次梁计算荷载去79.92KN/m。水平次梁为五跨连续梁，为2.92米。水平次梁弯曲时的边跨中弯矩为 截面选择 考虑利用面板作为次梁截面的一部分初选[36b。由附录三表4查得 面板参加次梁工作有效宽度分别按式（7—11）及式（7—12）计算，然后取其中较小值。 式（7—11） 式（7—12） 按5号梁计算。设梁间距。对于第一跨中正弯矩段取。 对于支座负弯矩段。 由查表7—1： 对于 得 则 对于 得 则 对第一跨中选用B=923mm，则水平次梁组合截面面积为 组合截面形心到槽钢中心线的距离为 跨中组合截面的惯性矩及截面模量为 对支座段选用B=420mm。则组合截面面积： 组合截面形心到槽钢中心线距离： 支座处组合截面的惯性矩及截面模量： 水平次梁的强度验算 由于支座B（图3）处弯矩最大，截面模量较小，故只需验算支座B处截面的抗弯强度，即 说明水平次梁选用[36b满足要求。轧成梁的剪应力一般很小可不必验算。 水平次梁的挠度验算 受均布荷载的等跨连续梁，最大挠度发生在边跨。由于水平次梁在B支座处截面的弯矩已经求得。则边跨挠度可近似地按下式计算： 故水平次梁选用[36b满足强度和刚度要求。 顶梁所受荷载较小，但考虑水面漂浮物的撞击等影响，必须加强顶梁的刚度。所以采用[36b，底梁也采用[36b。 主梁设计 设计资料 主梁跨度（如图5）：净跨（孔口宽度），计算跨度L=14.6m，荷载跨度; 主梁荷载：; 横向隔板间距：3.65m; 主梁容许挠度:。 （二）主梁设计 主梁设计内容包括：1、截面选择;2、梁高改变；3、翼缘焊缝；4、腹板局部稳定验算；5、面板局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力验算。 截面选择 剪力和弯矩。弯矩与剪力计算如下： 2、需要的截面模量。已知Q235A-F钢的容许应力,则需要的截面模量为 3、腹板高度选择。按刚度要求的最小梁高（变截面梁）为 经济梁高 由于钢闸门中的横向隔板重量将随主梁增高而增加。故主梁高度宜选得比小，不小于。现选用腹板高度。 腹板厚度选择。按经验公式计算，，选用。 翼缘截面选择。每个翼缘需要截面为 下翼缘选用 需要 取。 上翼缘的部分截面积可以利用面板，故需设置较小的上翼缘板同面板相连，选用