露顶式平面钢闸门设计.doc
露顶式平面钢闸门设计
1、设计资料
1.1闸门形式：露顶式平面钢闸门。
1.2设计水头：5.80m
1.3孔口净宽：9.00m
1.4结构材料：碳素钢Q235B-F。
1.5焊条：E43型手工焊。
1.6止水橡皮：侧止水用P型橡皮，底止水用条形橡皮。
1.7行走支承：采用胶木滑道，压合木为MCS-2。
1.8启闭方式：电动固定式启闭机。
1.9制造条件：金属结构制造，手工电弧焊，焊缝满足=3\*ROMANIII级质量检验标准。
1.10执行标准：《水利水电工程钢闸门设计标准》(SL74-95)
2、闸门结构的形式及布置
2.1闸门尺寸确实定(图1)。
(1)闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2m,故闸门高度=5+0.2=5.2〔m〕；
(2)闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=9(m);
(3)闸门的计算跨度：L=L0+2×0.2=9.0+0.4=9.4(m);
2.2主梁的形式
主梁的形式根据水头合跨度大小而定，本闸门属中等跨度为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。
2.3主梁的布置
根据闸门的高跨比，决定采用双主梁。为使两个主梁在设计水位时所承受的水压力相等，两个主梁的位置应对称于水压力合力的作用线=H/3=2.0(m)〔图1〕,并要求下悬臂a≥0.12H和a≥0.4m,上悬臂、c≤0.45H,今取，a=0.7m≈0.12H=0.729〔m〕
那么主梁间距：
那么〔满足要求〕
2.4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，其间应上疏下密，使面板各区格所需要的厚度大致相等，梁布置的具体尺寸详见图2。
2.5连接系的布置和形式
横向联接系根据主梁的跨度决定布置三道隔板，其间距为2.6m,横隔板兼作竖直次梁。
纵向联接系设在两个主梁下翼缘的竖平面内，采用斜杆式桁架。
2.6边梁与行走支承
边梁采用单腹式，行走支承采用胶木滑道。
3、面板设计
3.1估算面板厚度
假定梁格布置如下图，面板厚度由公式t=，且tmax-tmin≤2mm
当b／a≤3QUOTEba3时，α=1.5，那么t=0.068a
当b/a＞3时，α=1.4，那么t=0.07a
现列表计算如下：
格区
a(mm)
b(mm)
b/a(mm)
k(mm)
P(N/mm2)
t(mm)
Ⅰ
1500
2150
1.43
0.537
0.0076
0.064
6.53
Ⅱ
960
2150
2.24
0.491
0.020
0.099
6.46
Ⅲ
850
2150
2.53
0.500
0.028
0.118
6.82
Ⅳ
660
2150
3.26
0.500
0.036
0.134
6.19
Ⅴ
630
2150
3.41
0.500
0.042
0.145
6.39
Ⅵ
600
2150
3.58
0.750
0.048
0.190
7.98
根据计算结果，选用面板厚度t=8mm
3.2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拉力P，面板厚度t=8mm,并且近似地取板中最大弯应力,那么
面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力:
T=
计算面板与主梁连接的焊缝厚度：
面板与梁格连接焊缝最小厚度。
4、水平次梁、顶梁和底梁的设计
4.1荷载与内力计算
水平次梁和顶、底梁都是支承横隔板的连续梁，作用在上面的水压力按q=p计算
计QUOTE算列表如下：
梁号
梁轴线水压强度p
〔KN/m2〕
梁间距
(m)
〔m〕
(mm)
q=p
(m)
备注：
顶梁荷载按下列图下式计算
1(顶梁)
2.76
R1=
=2.76KN/m2
1.50
2
14.70
1.230
18.08
0.96
3〔上主梁〕
24.11
0.905
21.82
0.85
4
32.44
0.755
24.49
0.66
5
38.91
0.645
25.10
0.63
6〔下主梁〕
45.08
0.615
27.72
0.60
7〔底梁〕
50.96
0.300
15.29
据表中结果，水平次梁计算荷载取最大值25.10KN/m，水平次梁为四跨连续梁，跨度为2.15m
水平次梁边跨中的正弯矩为：M次中=0.077qL=0.077×25.10×2.152=8.93KN/m
支座B处的负弯矩为：M次B=0.107ql=0.107×25.10×2.152=12.42KN/m
4.2截面选择
==77625
考虑利用面板作为次梁截面的一局部，初选槽钢14a由附表查得：A=1851；=80500；=5637000；=5