弧形钢闸门计算实例2014369171417380.doc

弧形钢闸门计算实例 一、基本资料和结构布置 1．基本参数 孔口形式：露顶式； 孔口宽度：12.0m； 底槛高程：323.865m； 检修平台高程：337.0m； 正常高水位（设计水位）：335.0m； 设计水头：11.135m； 闸门高度：11.5m； 孔口数量：3孔； 操作条件：动水启闭； 吊点间距：11.2m； 启闭机：后拉式固定卷扬机。 2．基本结构布置 闸门采用斜支臂双主横梁式焊接结构，其结构布置见图3-31。孤门半径R=15.0m，支铰高度H2=5m。垂直向设置五道实腹板式隔板及两道边梁，区格间距为1.9m，边梁距闸墩边线为0.3m；水平向除上、下主梁及顶、底次梁外，还设置了11根水平次梁，其中上主梁以上布置4根，两主梁之间布置7根。支铰采用圆柱铰，侧水封为“L”形橡皮水封，底水封为“刀”形橡皮水封。在闸门底主梁靠近边梁的位置设置两个吊耳，与启闭机吊具通过吊轴相连接。采用2×500KN固定式卷扬机操作。 本闸门结构设计按SL74-95《水利水电工程钢闸门设计规范》进行。门叶结构材料采用Q235，支铰材料为铸钢ZG310-570。材料容许应力（应力调整系数0.95）： Q235第1组：[б]=150MPa，[]=90 MPa； 第2组：[б]=140MPa，[]=85 MPa； ZG310-570：[б]=150MPa，[]=105 MPa。 3．荷载计算 闸门在关闭位置的静水压力，由水平压力和垂直水压力组成，如图1所示： 水平水压力： 垂直水压力： 式中： 故 总水压力： 总水压力作用方向： 所以 4．面板弧长 闸门门叶垂直高度为11.5m，支铰中心水平线以上弧形面板包角为 总水压力作用线上、下的弧长L上、L下分别为： 面板总弧长为L总为 L总=L上+L下=8.028+3.79=11.818(m) 5．主框架位置 根据等荷载原则，闸门上、下主梁与支臂组成的主框架平面布置应与总水压力作用线对称，使两框架受力均匀。两主梁之间的弧长为6.0m，上、下主框架之间的夹角为2θ，即 所以 θ=11.459° 上、下框架与水平线的夹角（负号表示位于水平线的上方）为 二、结构计算 （一）面板 面板厚度按下列公式选，并按表1计算。 表1 面板厚度计算表 区格 a(mm) b(mm) b/a ky q(N/mm2) [б](N/mm2) δ(mm) 1 1600 1900 1.19 0.383 0.0045 1.5 150 4.4 2 930 1900 2.04 0.497 0.0169 1.5 150 5.7 3 780 1900 2.44 0.5 0.0258 1.5 150 5.9 4 730 1900 2.60 0.5 0.0339 1.5 150 6.3 5 630 1900 3.02 0.5 0.0413 1.4 150 6.2 6 800 1900 2.38 0.499 0.0494 1.5 150 8.4 7 780 1900 2.44 0.5 0.0580 1.5 150 8.9 8 730 1900 2.60 0.5 0.0658 1.5 150 8.8 9 680 1900 2.79 0.5 0.0735 1.5 150 8.7 10 630 1900 3.02 0.5 0.0807 1.4 150 8.7 11 630 1900 3.02 0.5 0.0876 1.4 150 9.1 12 580 1900 3.28 0.5 0.0942 1.4 150 8.7 13 480 1900 3.96 0.5 0.1005 1.4 150 7.4 14 550 1900 3.45 0.5 0.1073 1.4 150 8.8 注 主梁前翼缘宽度取100mm，次梁前翼缘宽度取70mm 根据上有的计算结果，面板厚度选定为δ=10mm （二）水平次梁 1．荷载及内力 水平次梁荷载按“近次取相邻间距和之半法”计算单位宽度荷载，见表2。 表2 水平次梁荷载计算表 顶次梁 次梁 底次梁 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 承载宽度（弧长）（m） 0.451 1.325 0.925 0.825 0.750 0.875 0.825 0.775 0.725 0.700 0.675 0.650 0.395 中心水压（kN/m2） 2.1 10.3 21.0 29.5 37.3 53.3 61.8 69.8