參考XX水庫底孔事故閘門計算說明書

1、xx水庫底孔進(jìn)口事故閘門1.5x1.5-52m計 算 書 2002.01.一 基本資料1. 孔口尺寸（bhh）1.5x1.5 m2. 進(jìn)口底坎高程：Ñ1117.000 m3. 檢修平臺高程：Ñ1169.500 m4. 上游校核洪水位：Ñ1168.370 m5. 上游正常高水位：Ñ1168.000 m6. 死水位：1130.000m7. 淤沙高程：1122.400二 布置該閘門采用設(shè)計水頭52.m，運(yùn)行條件為動閉靜啟，門體上設(shè)置充水閥，利用水柱壓力動水閉門，平壓后啟門。面板設(shè)置在上游面，下游止水，止水高度1.6m，止水寬度1.6m。由于閘門孔口尺寸較小，梁

2、系按照結(jié)構(gòu)布置，要滿足主梁和主輪的布置要求。還要滿足閘門利用水柱閉門和閘門底緣下游傾角不小于30°，上游傾角不小于45°的布置要求。由于閘門孔口尺寸較小，閘門主輪未能作等荷布置，且兼作控制閘門反位移支承，側(cè)輪作控制閘門側(cè)向位移支承，側(cè)輪布置在門體上游側(cè)的面板上。考慮閘門結(jié)構(gòu)尺寸較小，孔口尺寸寬高比等于1，但閘門吊耳較高，故采用單吊點(diǎn)啟吊，吊耳設(shè)置在門頂，而且在吊耳上設(shè)置有短吊桿及充水閥聯(lián)動。邊梁布置為單腹板。頂、側(cè)止水均采用p型橡塑復(fù)合止水。三 結(jié)構(gòu)計算1. 總水壓力hs=52m h=1.6m bz=1.6m p=1/2(2hs-h)hbzs =0.5h1h(2h52)h1

3、.6h1.6=132t面板與梁格布置簡圖2. 面板 初選面板厚度按下式計算： 考慮到淤沙和銹蝕的作用，初選面板厚度為：=2.0cm;計算面板厚度采用：=1.6cm;設(shè)計面板厚度為：=2.0cm;3. 面板與梁格的連接計算：由于該閘門的尺寸較小，屬于潛孔高水頭閘門，故不設(shè)置水平次梁，頂、底梁均采用與主梁類似的截面。4. 主梁的計算 荷載分析主梁可視為支承在邊梁上的簡支梁，承受水平方向傳遞來的均布水壓力。由于該閘門主梁設(shè)計未能采用等間距布置，計算中取荷載最大的下主梁進(jìn)行計算設(shè)計。 q l=160cmq=(0.4+0.34)×52=38.48t/m 內(nèi)力分析mmax=ql2/8=38.48

4、×1.62÷8=12.3136t-m=12.3136×105（kg·cm）qmax= ql/2=38.48×1.6÷2=30.784t=30.784×103（kg）那么截面所需的w= mmax/0.85=12.316×105÷1600 =906(cm3) 截面設(shè)計按剛度要求的最小梁高為：=（0.2208×1600×160）÷（2.1×106×（1/750）=24（cm）根據(jù)經(jīng)濟(jì)梁高計算：=3.1×9062/5=48（cm）初選主梁梁高為：h=46

5、(cm) 539則；主梁腹板厚度； »0.7(cm) 20取值為1.6cm; 460 400 16 后翼緣板的厚度亦采用：=4.0(cm) 40 200主梁不設(shè)前翼緣，面板兼作主梁的前翼緣寬度為；=1.6+60×2.0=121.6cml0=l=800cm, b=40cml0/b=160÷74.5=2.1477查圖表得1=0.7236b=0.7236×74.5=53.9»53.9cm 截面特性=(2×53.9×1+40×1.6×22+4×20×44)/(253.9+401.6+420)=

6、19.999=20(cm)y2=46-20=26(cm)ix=(53.9×2.03+1.6×403+20×43)/12+53.9×2×192+1.6×40×22+20×4×242=93927(cm4)s=20×4×24+1.6×222/2=2307(cm3) 應(yīng)力驗算1=mmaxy1/ix=（12.3136×105×20）/93927=263(kg/cm2)1=mmaxy2/ix=（12.3136×105×26）/93927=341(k

7、g/cm2)381(kg/cm2)從以上計算可知主梁的截面型式能滿足強(qiáng)度要求。 撓度計算主梁高度是大于最小梁高的，固不必驗算撓度。=2.4×10-6(cm)<1/750可見主梁的撓度滿足規(guī)范要求。由于h0/=46/1.680×(2400/s)1/2 可不必驗算腹板的局部穩(wěn)定性。5. 頂、底梁的設(shè)計由于頂、底梁所受的荷載相對于第三根主梁而言要小，又閘門的吊耳設(shè)置在頂梁腹板上，頂梁在動水閉門時承受部分水柱壓力，故將其設(shè)計成與第三根主梁近似的截面形式，強(qiáng)度及穩(wěn)定均能滿足要求。6. 縱梁該閘門上的縱梁按構(gòu)造要求與門葉、主梁等齊平連接，截面形式如主梁，那么強(qiáng)度與撓度均能滿足要求

8、。7. 邊梁邊梁可簡化為支承在兩個主輪上的雙懸臂梁，承受由頂梁、中橫梁、底梁傳遞來的集中荷載，計算簡圖如下：荷載分析p1=(14.5-2.05)×(0.05+0.62) ×2.1÷4=4.38tp2=(14.5-1.43)×(0.62+0.62) ×2.1÷4=8.51tp3=(14.5-0.81)×(0.62+0.62) ×2.1÷4=8.91tp4=(14.5-0.19)×(0.62+0.19) ×2.1÷4=6.09tpi= r1+ r20.62 p2+1.24 p3+

9、1.86 p4=0.31 r1+ 1.55r2Þ r1=12.5625t; r2=15.3275t;內(nèi)力計算 8.1825t0.31m 0.62m 6.09t(q t) -4.38t -0.3275t 0.31m0.31m 0.31m -9.2375t -1.8879t·m-1.3578t·m(m t.m) +1.178775t·m +0.975725t·m 從剪力與彎矩圖可知： qmax=8.1825t; mmax=1.8879t·m; 300截面特性： 20邊梁所受的最大彎矩較主橫梁要小得 460 400 16 多，采用與主梁近似

10、的截面，只是面板兼作前翼緣寬度b值取為315mm， 40 200=9.1(cm)y2= 28.2-9.1=19.1(cm)ix= (31.5×1.23+1.0×263+10×1.03)/12+31.5×1.2×8.52+1.0×26×5.12+10×1.0×18.62=8336.946(cm4)s = 10×1.0×18.6+1.0×18.12/2= 349.805(cm3)應(yīng)力驗算=206.07(kg/cm2)=432.52(kg/cm2)343.32(kg/cm2)從以上

11、計算可知邊梁的截面型式能滿足強(qiáng)度要求。通過以上的分析計算，可知門葉結(jié)構(gòu)的布置，主梁、頂、底、邊梁的截面形式的設(shè)計均是合理的，穩(wěn)定及撓度能滿足規(guī)范要求。四.主輪設(shè)計本套閘門上共設(shè)置4個主輪，并兼作反向支承。取主輪的直徑為500，輪緣寬度a=100mm c l軸徑d=130mm, 140 b 80 400d1=160mm,l=400mm，b=140mm，c=80mm, 100滾輪與軌道的接觸應(yīng)力： a=3×2400=7200(kg/cm2) 滾輪的材料選用zg45，軌道的材料采用q235，兩者較小的=2400 kg/cm2。輪軸的彎曲應(yīng)力：輪軸材料選用45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼。 輪軸剪應(yīng)力軸套的

12、承壓應(yīng)力軸套采用gs-2的復(fù)合軸承。軸承座的局部緊接承壓應(yīng)力五.軌道軌道采用組合梁的形式，材料選用q235鋼，厚度為30mm的鋼板，二期砼標(biāo)號為c25，。 200 軌道底板與砼承壓應(yīng)力： 300 軌道橫斷面彎曲應(yīng)力軌道頸部的局部承壓應(yīng)力軌道底板彎曲應(yīng)力通過以上計算軌道的設(shè)計能夠滿足要求。六.啟閉門力的計算該閘門為事故檢修閘門，操作條件為動閉靜啟。門體上設(shè)充水閥平壓啟門 閉門力根據(jù)閘門特性手冊查得類似閘門重約3噸作用的閘門上的總水壓力p=132t g=3.8t+pt =1.2×(5.44+6.12)-1.0×3.8-24.6+7.987= -6.541t說明利用水柱重可以閉門

13、，移動底止水如下圖： 160 300 ws=0.3×1.6×51。25=24.6t 底止水的布置如上布置簡圖所示：d1=160mm,d2=300mm 此布置還是閘門底緣結(jié)構(gòu)所必須的（水柱雖然大些）上托力pt=thsd1bzs=1×0.6×52×0.16×1.6=7.987t 啟門力閘門啟門為靜水啟門，水頭差考慮為5m，那么閘門所受的總水壓力為： p=0.5×(2hs-h)hbzs=0.5×(2×5-1.6)1.6×1.6=11t tzd=p×(f1+f)/r=11×(0.14×9+0.1)/33=0.5ttzs=pzs×f3 =0.5(2×0.05×1.6×5+0.05×1.6×5)=0.6tws=hs×d2×bzs=0.3×1.6×51.25=24.6tfq=nt(tzd+tzs)+px+ngg+gj+ws=1.2(0.5+0.6)+0.512+1×3.8+0+2.4=8.1tws=0.3×1.6×11=2.4t