水工钢结构课程设计-露顶式平面刚闸门设计.doc

露顶式平面钢闸门设计 设计资料 闸门形式：溢洪道露顶式平面钢闸门； 孔口净宽：9.00m； 设计水头：5.50m； 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； 混凝土强度等级：C20。 规范：《水利水电工程钢闸门设计规范》 （SL 74-95）。 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：考虑到风浪产生的水位超高为0.2m，故闸门高度= 5.5 + 0.2 = 5.7（m）； 2）闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1 = 9m； 3）闸门的计算跨度：L = L0 + 2d = 9 +2 0.2 = 9.4(m)； 图1 闸门的主要尺寸图（单位：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的合力作用线 = H/3 1.83 (图1) 并要求下臂梁和 0.4 。上臂梁 ,今取 主梁间距 则 （满足要求） （4）梁的布置和形式。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冰被横隔板所支承。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，梁格布置具体尺寸如 (图2) 所示。 图2 梁格布置尺寸图 （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 道横隔板，其间距为 2.35 m，横隔板兼作竖直次梁。 2）纵向连接系，设在两个主梁下的翼缘的竖平面内。采用斜杆式桁架。 （6）边梁与行走支承。边梁采用单复式，行走支承采用胶木滑道。 三、面板设计 根据《水利水电工程钢闸门设计规范》 （SL 74-95），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弯曲的折算应力。 估算面板厚度。假定梁格布置尺寸 (图2) 所示。面板厚度按式计算 当b/a 3 时，a = 1.5 ，则 当b/a 3 时，a = 1.4 ，则 现列 表 1 进行计算。 表1 面 板 厚 度 的 估 算 区格 a(mm) b(mm) b/a k P(N/mm) t(mm) I 1540 2340 1.52 0.584 0.007 0.064 7.18 II 900 2340 2.60 0.500 0.019 0.097 5.94 III 790 2340 2.96 0.500 0.029 0.120 6.45 IV 700 2340 3.34 0.500 0.037 0.136 6.66 V 610 2340 3.84 0.500 0.044 0.148 6.32 VI 470 2340 4.99 0.750 0.050 0.194 6.38 注 1、面板边长a、b都从面板宇梁格的连接焊缝算起，主梁上翼缘宽为140mm (详见后面) 2、区格I、VI中的系数k由三边固定一边简支板查得。 根据表1计算，选用面板厚度 t = 7 mm。 （2）面板与梁格的连接计算。面板局部绕曲时产生的垂直于焊缝长度方向的横向拉力P按式max计算，则 max = 面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力 由式 面板与梁格连接焊缝取其最小厚度。 四、水平次梁、顶梁和底梁的设计 表2 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 梁间距（m） （m） （kN/m） 备 注 1顶梁 顶梁荷载按下图计算 1.63 2 14.5 1.315 19.07 1.00 3上主梁 24.3 0.940 22.84 0.88 4 32.9 0.825 27.14 0.77 5 40.5 0.750 30.38 0.73 6下主梁 47.6 0.635 30.23 0.54 7底梁 52.9 0.370 19.57 （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平压力可按式计算。 列 表2 计算后得 根据 表2 计算，水平次梁计算荷载取30.38kN/m,水平次梁为四跨连续梁，跨度为2.35m（图3）。水平次梁弯曲时的边跨中弯矩为 支座B处的弯矩为 图3 水平次梁计算简图和弯矩图 截面选择。 考虑到利用面板作为次梁截面的一部分，初选 [16a 由附录三表4查的： ；；