平面钢闸门设计.docx

钢结构课程设计题目：平面钢闸门设计专业：水利水水电工程姓名：班级：学号：指导老师二O—六年11月20日平面钢闸门设计一、设计资料闸门形式：平面钢闸门；孔口净宽：10.00m设计水头： 5.40m结构材料：Q 235 A - F ;焊条：焊条采用E 43型手工焊；止水橡皮：侧止水用 P 型橡皮，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;启闭方式：电动固定式启闭机;制造条件：金属结构制造厂制造，手工电弧焊，满足III级焊缝质量检验标准； 执行规范：《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74--1995 ）二、闸门结构的形式及布置（1）闸门尺寸的确定（见下图）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=5.54+0.2 =5.6 （m）；2） 闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：Li = 10m；3） 闸门的计算跨度：L = L0 + 2d = 10+2x 0.2 =10.4 （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/3〜1.867,并要求下臂梁a > 0.12H和a > 0.4上臂梁c < 0.45H，今PSIH■■-LbP= 142.88 4KN/n取a 0.12H=0.672(m)主梁间距2b=2( y -a)=2(1.867-0.672)=2.39(m)则 c二H-2b-a=5.5-2.46-0.6=2.538(m)(满足要求)(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下图所示1 ”f \I; 、/n//// \X/\V \/VIE60026002600橫能版10400r--寸1200 1231 1i=i 口 ■-£iU~i2口 UiCOaCO ■■-LIo■-D 、r--(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2.6m, 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1）估算面板厚度假定梁格布置尺寸 图2所示面板厚度按式'kpt > J 计算\ 0.9aln]I kpi _当 b/a < 3 时，a = 1.5，则 t = a \ = 0.68a Jkp\o.9 x 1.4 x 160I kp当 b/a > 3 时，a =1.4，则 t = a = 0.07afkp0.9 x 1.4 x 160现列表 1 进行计算表1 面板厚度的估算区格a(mm)b(mm)b/akP(N/mm)j V，kPt(mm)I150025901.670.5680.0060.0616.22II95025902.730.5000.0190.1006.53III80025903.240.5000.0280.1206.55IV65025903.980.5000.0370.1346.75V58025904.470.7500.0440.1826.63VI50025905.180.7500.0500.1946.79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 = 8 mm2) 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P二0.07Q max计算，则P 二 0.07Q max =0.07 x 8 x 160=89.6(N/mm) 面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力T二VS/2I333500x 580x8x 262/2x 1003410000=202 (N/mm)由式 h > \ P2 + T2/(0.7仁］=2.7 (mm)f f面板与梁格连接焊缝取其最小厚度6mm四、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a + a 上下 作用在它们上面的水平压力可按式q = p 计算列表2计算后得表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 p In / m 2）梁间距（m）a + a上 下a + a 上 下q = p2(kN/m)2(m)1顶梁1.29214.41.24517.931.203上主梁24.51.0527.730.9133.60.85528.7340.80540.40.7429.900.686下主梁47.40.640.6030.337底梁52.90.37519.8一 mt-f

水平次梁弯曲时的边跨中弯矩为M 次中=0.077qr=0.077x29.90x2.352=12.71(kN•m)支座B处的弯矩为M 次 B=0.107ql2=0.107x 29.90x 2.352=17.67(kN•m)(2) 截面选择W=M/[ ] = 176. 7x 102 x 103/160=1104 3 75mm3)考虑到利用面板作为次梁截面的一部分，初选 [ 16 a 由附表 6.3 查的：A=2569mm 3； Wx=141400mm3； Ix=12727000mm4； b=68mm； d=7mm；面板参加次梁翼缘工作的有效宽度B < b + 60t = 68 + 60 x 8 = 548( mm)B = s b(对跨间正弯矩段)1B = £ b对支座负弯矩段)2(其中b =(b + b )/2 )计算，然后取其其中较小值12按5号梁计算，设梁间距b =(b + b )/2 = (720+770)/2=745(mm)确定式中12面板的有效宽度系数g时，需要知道梁弯矩零点之间的间距l与梁间距b比值0对于第一跨中正弯矩段取l =0.8L=1880mm对于支座负弯矩段取l = 0.4L=940mm。

00表3 面板有效宽度系数 g1 和 g2L / b00.51.01.52.02.5345681012g10.200.400.580.700.780.840.900.940.950.970.981.00g20.160.300.420.510.580.640.710.770.780.830.860.92根据L /b查表3,得0对于L /b = 1880/700= 2.686，得g = 0.78,则 B =0.78*745=581; 01对于 L /b = 940/700 = 1.262，得g = 0.364，则 B =0.364*745二 271.2 01对第一跨中选用B=548mm，则水平次梁组合截面面积(如图)为对于第一跨中选用B=548mm，则水平次梁组合截面面积为A = 2569 + 548 x 8 = 6953( mm 2)组合截面形心到钢槽中心线的距离为548 x8x 94e = = 59( mm)6953跨中组合截面的惯性矩及截面模量为I =127270000+2569x 592 +548 x 8 x 352 =27040000( mm 4)次中Wmin27040000149181500( mm 2)对支座B =300mm，则组合截面面积为A =2569+300x8=4969 (mm21LJZLI.11111111 1 匚ip oj !111J厂；311斗弓组合截面形心到槽钢中心线 的距离为e=8+83-46=45 (mm)支座处组合截面的惯性矩 及截面模量为I 次 B=12727000+2569 x 45?+300 x 8 x492=23691625 (mm4)Wmin=23691625/135=175493 (mm3)(3) 水平次梁的强度验算。

由支座B (图3)处弯矩最大， 而截面模量最小，故只需验算支 座B处的截面的抗弯强度，即 次二M次B/Wmin=17790000/175493=101.4<160N/mm2说明水平次梁选用［18a满足要求轧成梁的剪应力一般很小，可不必验算4) 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M次B =26.26kN・m,则边跨 挠度可近似地计算为v/l=5ql 3 /384EI 一次 M 次 Bl/16 EI 次=5 x 30.10 x 2350 3 /384x 206000x 27040000-17190x 2350/16x 2060000x 27040000=0.000912<【v/l】 =1//250=0.004故水平次梁选用［18a满足强度和刚度要求5) 顶梁和底梁顶梁所受的荷载较小，但考虑水面漂浮物的撞击等影响,必须加强顶梁的刚度，所以也米用［18a底梁也采用［18a五、主梁设计（1）设计资料1） 主梁跨度（图5）；净跨（孔口宽度）二10（m），计算跨度L = 10.4m，荷 载跨度L = 10m ；2） 主梁荷载：；q=74.11kN/m3） 横向隔板间距：2.60 ；4） 主梁容许挠度L］= L/600。

— Llzom LH1P4 玉（2）主梁设计主梁设计包括：①截面选择；②梁高改变；③翼缘焊缝。