露顶式平面钢闸门课程设计报告.docx

目录1设计资料 32闸门构造的型式及布置 32.1 闸门尺寸确实定: 32.2主梁的型式 32.3主梁的布置 32.4梁格的布置和形式 42.5连接系的布置和形式 4横向连接系 4纵向连接系 5边梁与行走支承 53面板设计 53.1估算面板厚度 54水平次梁、顶梁和底梁的设计 64.1荷载与内力计算 64.2截面选择 64.3. 水平次梁的强度验算 74.4水平次梁的扰度验算 84.5顶底梁的截面选择以及弯应力刚度验算 85主梁设计 85.1设计资料 85.2截面选择：—焊接组合截面梁 95.2.1 弯矩与剪力计算 9需要的截面模量 9腹板梁高h选择 9经济梁高 9腹板厚度选择 10翼缘板截面选择 10主梁应力强度验算 11支撑端强度验算 12整体稳定性与挠度验算 125.3截面改变 125.4主梁翼缘焊缝设计 125.5主梁的腹板加劲肋和局部稳定性验算 135.6面板局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力计算 135.7面板与主梁的连接焊缝hf计算 146纵向连接系 146.1结点荷载与斜杆内力 146.2斜杆截面计算 156.3斜杆与节点板连接焊缝计算 167边梁设计 167.1边梁的截面形式采用双腹式 167.2荷载与内力计算 167.3.边梁强度验算 178滚动支撑—滚轮与轨道的设计 189止水、侧止水、门槽护角、导向装置及轨道 1810闸门启闭力计算 1811启闭机的选择 19露顶式平面钢闸门设计说明书1设计资料闸门型式：溢洪道露顶式平面钢闸门孔口净宽：8.0m 设计水头：5.0m 构造材料：Q235镇定钢焊条：E43型行走支承：采用滚轮行走支撑止水橡皮：侧止水用P60A型橡皮，底止水用Ｉ110-16型条形橡皮混泥土强度等级：C20 规*：?水利水电工程钢闸门设计规*?〔SL 74-1995〕2闸门构造的型式及布置2.1闸门尺寸确实定:闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2m，故闸门高度H=5.0+0.2=5.2m闸门的荷载跨度为两侧止水间的间距L1=8.0m闸门计算跨度L=L1+2d=8+2×0.3=8.6m 图1闸门主要尺寸图〔单位：m〕2.2主梁的型式主梁的型式应根据水头和跨度大小而定，本闸门属于中等跨度(L=5-10)，为了便于制造和维护，采用实腹式组合梁，焊接组合截面。

2.3主梁的布置根据闸门的高垮比L/H=8.6/5.2=1.65>1.55决定采用双主梁为使两根主梁在设计水位时所受水压力相等两根主梁的位置应对称于水压力合力的作用线y=H/3=5/3=1.67m并要求下悬臂a≥0.12H和a≥0.4m上悬臂c≤0.45H和c＜3.6m且使底主梁到底止水的距离尽量符合底缘布置要求即α>30°先取a=0.12H=0.6 m则主梁间距2b=2(y-a)=2×(1.67-0.6)=2.14m 则c=H-2b=5-2.14-0.6=2.26m~0.45H=2.25m<2.26m=c仅超0.5%，满足要求2.4梁格的布置和形式梁格采用复式布置和高等连接，三根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，其间距上疏下密，面板各区格所需要的厚度大致相等梁格的布置及具体尺寸如以下图所示：图2梁格布置尺寸〔单位：mm〕2.5连接系的布置和形式横向连接系根据主梁的跨度，采用布置3道横隔板，横隔板兼作竖直次梁，其横向联结间距为L=8.6/4=2.15 m 2.5.2纵向连接系采用斜杆式桁架，布置在两根主梁下翼缘的竖平面内，并设有4根等肢角钢的斜杆边梁与行走支承采用双腹式边梁，行走支承采用滚轮支承。

3面板设计3.1估算面板厚度假定梁格布置如以下图，面板厚度由公式t=kp0.92[σ]且tmax-tmin≤2mm当b/a≤3时,α=1.5，则t=kp0.9×1.5×160=0.068kp当b/a>3时，α=1.4，则t=kp0.9×1.4×160=0.07akp现列表计算如下：表1 面板厚度估算区格a(mm)b(mm)b/a(mm〕k(mm)P(N/mm2)(kp)^0.5t(mm)Ⅰ152021501.410.5280.0070.0616.31Ⅱ94021502.280.5000.0180.0956.08Ⅲ80021502.690.5000.0260.1146.202Ⅳ69021503.120.5000.0330.1296.230Ⅴ65021503.310.5000.0400.1426.460Ⅵ60021503.580.7500.0460.1867.810注：区格Ⅰ，Ⅵ中系数k按三边固定一边简支查表得,根据计算结果，选用面板厚度t=8mm4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如下公式计算q=a上+a下2计算列表如下：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。

水平次梁计算构造简图及弯矩图如下：表2 荷载计算梁号梁轴线水压强度P〔kN/m2〕梁间距〔m〕a上+a下2q=pa上+a下2备注：顶梁荷载按下式计算1(顶〕02.47R1=2.47KN/m212.941.521.2315.923〔上主〕22.150.940.8719.27429.990.80.74522.34536.750.690.6724.636〔下主〕43.120.650.62526.957〔底〕490.60.314.7图3水平次梁计算简图及弯矩图水平次梁边跨中的正弯矩为：M次中=0.077qL=0.077×24.63×2.152=8.77KN/m支座B处的负弯矩为：M次B=0.107ql=0.107×24.63×2.152=12.18KN/m4.2截面选择W选=M[σ]=12.18×106160=76125mm3考虑利用面板作为次梁截面的一局部，初选槽12·6由附表查得：A=1569mm2W=62137mm2Ιx=391.4660mm4b1=53mmd=5.5mm面板参加次梁翼缘工作的有效宽度按下式计算，然后取最小值B=ξ1b( 对跨间正弯矩段）B=ξ2b( 对跨间负弯矩段）按5号梁进展计算设该梁平均间距b=(b1+b2)/2=(690+650)/2=670mm对于支座负弯矩段取：l0=0.4l=0.4×2150=860mm根据L0/b查表：由l0b=860670=1.284得ξ2=0.368则B=ξ2b=0.368×670=246.7mm选用B=247mm则水平次梁的组合截面积A=1569+247×8=3545mm2组合截面形心到槽钢中心线的距离： e= 247×8×673545=37mm跨中组合截面的惯性矩及截面模量为：Iy=3914660+1569×372+247×8×900=7841021mm4W肢尖=Iyx上=784102134=230619mm3W肢背=Iyx下=7841021100=78410mm3Wmin=minW肢尖，W肢背=78410mm24.3. 水平次梁的强度验算支座B处弯矩最大，截面模量也较大，跨中弯矩小，故两处截面的抗弯强度都要验算。

σ次中=M次BWmin=12.18×10678410=155N/mm2<[σ]=160N/mm2说明水平次梁选择该型号钢满足要求，轧成钢的剪应力一般很小，可以不演算4.4水平次梁的扰度验算受均布荷载的等跨连续梁，最大挠度发生在边跨，已求得M次B=12.18KN/m四跨连续梁k''=0.0063wL=1250=0.004wL=k''ql03EI次B=0.0063×24.63×215032.06×105×3914660=1523

5.2.5腹板厚度选择tw=√h11=√8011=0.81cm选用tw=1cm5.2.6翼缘板截面选择按4-32式A1=wh0=twh06=35.6cm2下翼缘t1=20mmb1=A1t1=17.8cm选用b1=18cm〔在h/2.5-h/5=3.2-16cm之间〕上翼缘选的局部截面面积可利用面板，故只需要设置较小的上翼缘板同面板相连选用t1=20mm，b1=18cm面板兼作主梁上的有效宽度按7-11式取为B≤b1+2c=58cm上翼缘面积A1=58×0.8+10×2=66.4cm2图5 主梁支撑端截面5.2.7主梁应力强度验算表3 主梁跨中截面的几何特征截面形心矩y1=Ay'∑A=35.6cm截面惯性矩I=twh0312+∑Ay2=210790.7627cm4截面模量上翼缘顶边wmax=Iy1=5921.1cm3下翼缘顶边wmin=Iy2=4284.4cm3弯应力σ=MmaxWmin=131.5<0.9σ=144N/mm2平安5.2.8支撑端强度验算S1=180×20×492-10=1735200mm3S2=(490-20)/2×10×492-20=113920mm3S=S1+S2=2849120mm3τ。