钢闸门尺寸计算书.docx

设计水位：366m设计水头：6m闸门形式：采用露顶式弧形钢闸门闸门尺寸：闸门高度大于设计水头加安全超高（按《水利水电工程钢闸门设计规范》SL-7495 中取 0.3~0.5m） ，即 闸门宽度为 12m𝐻≥6+0.5=6.5𝑚面板弧面半径：弧面曲面半径 R=8m（1.1~1.5H） 铰心位置：对于宽顶溢流坝较心位置可布置在 a=（2/3 ～1）H 处，且高出下游水位 0.5m左右（如图 1） 此处取 a=5m主框架选择：主框架形式分两种：主横梁式（1 ）带悬臂的直支臂 TT 形框架 （如图 a）（2 ）斜支臂/‾\形框架 （如图 b）（3 ）直支臂 П 形框架 （如图 c）主纵梁式主梁竖立放置，与上下两支臂链接（如图 d）初步采用主横梁式斜式支臂/‾\形框架（图 b）主横梁布置：1、实腹截面主横梁：闸门宽高比偏大时采用2、横桁架主横梁：闸门宽高比偏小时采用（1 ） 、据《小型水电站机电设计手册 》 （黄希元主编）中闸门尺寸为：宽 X 长=12X6.5m 时宜选择实腹截面主横梁2 ） 、为了缩小门槽尺寸和减少钢材用量，采用变截面主梁根据《水利水电工程钢闸门设计规范》SL-7495 中，主横梁式斜式支臂/‾\形框架，端部梁高为中跨梁高的 0.4～0.6 倍且要与边纵梁相结合，梁高改变高度位置距端部（1/4 ～1/6）跨度。

考虑以上因素端部梁高取 0.5h，变化位置取 1/6L（如图 2） 一般弧形闸门采用双主横梁，而双主横梁布置一般分为两种：1、等分水压力布置2、不等分水压力布置本水闸采用等水压力布置（如图 3）次横梁布置：1、顶、底横梁：按构造需求选择2、小横梁分段嵌设于各纵梁之间，排列间距按水压力的分布布置则布置 5 根小横梁，上主梁以上等间距布置 2 根，两主梁之间等距布置 3 根（见图 4）纵梁布置：1、跨中纵梁：布置在启吊纵梁与边纵梁之间，2、启吊纵梁：布置在主横梁与支臂连接处3、边纵梁：布置在面板梁格两端为考虑门体刚度要求将启吊纵梁、启吊纵梁间的跨中纵梁的截面扩大，形成隔板据此根据《罐区水工建筑物丛书-闸门与启闭机》 （蔡正坤著）中共共选择纵梁 6 根（启吊纵梁间的跨中纵梁 2 根、启吊纵梁与边纵梁间的跨中纵梁 0 根、启吊纵梁 2 根、边纵梁 2 根） 见图 4）4、支臂：（1 ） 、支臂与主梁链接：为方便安装定位，采用螺栓链接，即在支臂端部焊一顶板与主梁翼缘用醋螺栓链接，顶板悬臂部分用肋板加强，主梁翼缘焊一抗剪板螺栓拉力按支臂端部弯矩算得（如图 5） P155(小型电站)（2 ） 、支臂与铰链链接：支臂另一端与支撑铰的活动部分用螺栓链接，同一侧两支臂焊于一块 12～24mm 的支承垫板上。

并在支臂翼缘侧加加劲板（如图 6） P156(小型电站)斜支臂弧形闸门由于支臂双向倾斜，支臂与主横梁水平相接时支承垫板处两支臂形成扭角 （如图 6）P156(小型电站) 可按下式计算：2𝜑 𝜑=sin‒1（ sin∅tan𝛼） =5.170其中 ，tan𝛼=28=0.25sin∅=sin(12sin‒1(58))=0.33125、面板：弧形闸门的面板仍按四边支撑的弹性板计算，计算方法同平面板面板弧长：闸门门叶垂直高度为 6.5m，支铰中心水平线以上弧形面板包角 为1'8.0/5.6sin1' 则面板总弧长为：𝐿=𝜋（ +2𝛼）1800 𝑅=3.14×(10.810+41.760)×81800 =7.34𝑚1'根据《罐区水工建筑物丛书-闸门与启闭机》 （p38）中公式计算面板板厚 𝛿=𝑎𝑘𝑞𝛼[𝜎] ---钢材的容许抗弯应力（MPa） ，按表 1-1 采用[𝜎]---弹塑性调整系数，b/a>3 时，取 1.4b/a 3 时，取 1.5𝛼 ≤---弹性薄板支撑长边中点弯应力系数四边固定按下表采用：𝑘第一组钢材容许应力2 号钢 3 号钢 16 号锰钢应力种类 符号第 1 组抗拉、抗压和抗剪 [𝜎] 145 160 230抗剪 [𝜏] 90 95 135局部承压 [𝜎𝑐𝑑] 220 240 350局部紧接承压 [𝜎𝑒𝑓] 110 120 175计算面板的弯应力系数 k 值b/a 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5k 0.308 0.349 0.383 0.412 0.436 0.454b/a 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.5≥k 0.468 0.479 0.487 0.493 0.497 0.500计算表如下：𝛿区格 a(mm) b(mm) b/a k q(N/mm2) [б](N/mm 2) δ(mm)1 1600 1900 1.19 0.383 0.0045 1.5 160 4.42 930 1900 2.04 0.497 0.0169 1.5 160 5.73 780 1900 2.44 0.5 0.0258 1.5 160 5.94 730 1900 2.60 0.5 0.0339 1.5 160 6.35 630 1900 3.02 0.5 0.0413 1.4 160 6.26 800 1900 2.38 0.499 0.0494 1.5 160 8.47 780 1900 2.44 0.5 0.0580 1.5 160 8.98 730 1900 2.60 0.5 0.0658 1.5 160 8.89 680 1900 2.79 0.5 0.0735 1.5 160 8.710 630 1900 3.02 0.5 0.0807 1.4 160 8.711 630 1900 3.02 0.5 0.0876 1.4 160 9.112 580 1900 3.28 0.5 0.0942 1.4 160 8.7荷载计算：1、闸门设计洪水下净水压力水平水压力： 𝑃𝑆=12𝛾𝐻2𝑆𝐵=12×10×62×12=2160 (𝐾𝑁)垂直水压力： 𝑉𝑆=12𝛾𝑅2𝑆𝐵{𝜋∅180‒2sin∅1cos∅2-12((∅1‒∅2)} =823.81KN总水头压力 𝑃=𝑃2𝑆‒𝑉2𝑆=21602+823.812=2311.77𝐾𝑁P 与水平夹角 ，𝛼=tanh‒1𝑉𝑆𝑃𝑆=𝑡𝑎𝑛‒1（ 823.812160） =20.880作用点距门底 𝑦=ℎ1‒𝑅sin𝛼=5‒8×sin17.8380=2.15𝑚计算简图如图所示：双主横梁共同承受总水头压力荷载：上、下横梁所受荷载为𝑃上 =𝑃下 = 𝑃2cos𝛼4=1160.7𝐾𝑁计算简图如图所示：2、闸门设计洪水下动水压力3、闸门设计洪水下波浪压力4、初步估算闸门自重：𝐵≤10𝑚𝐺=𝐾𝐶𝐾𝑏𝐻0.42𝐵0.33𝐻𝑠𝐵>10𝑚𝐺=𝐾𝐶𝐾𝑏𝐻0.63𝐵1.1𝐻𝑠其中 -------设计水头𝐻𝑠-------孔口宽度系数𝐾𝑏𝐵≤5𝑚 𝐾𝑏=0.295𝑚<𝐵≤10𝑚 𝐾𝑏=0.47210𝑚<𝐵<20𝑚 𝐾𝑏=0.07520𝑚≤𝐵 𝐾𝑏=0.105B-------闸门宽度-----材料系数𝐾𝐶普通碳素结构钢制成的闸门 𝐾𝐶=1.0普通低合金结构钢制成的闸门 𝐾𝐶=0.86、启闭力：。