露頂式鋼閘門課程設(shè)計計算書65×35

1、擋洪閘工作閘門計算書（6.5m3.5m） 2016.7.10一 設(shè)計資料(1)閘門型式：提升式平面鋼閘門（露頂式）(2)孔口尺寸（寬高）：6.503.50m2(3)上游水位：35.81m(4)下游水位：無(5)閘底高程：32.5m(6)啟閉設(shè)備：QPQ2x10(7)閘門所用材料：門葉承重鋼結(jié)構(gòu)：Q235.B鋼 焊 條：E43型 行走支承：采用滾輪，材料為鑄鋼ZG45 止水橡皮：側(cè)止水P形橡皮；底止水條形橡皮(9)制造條件：金屬結(jié)構(gòu)制造廠制造，手工電焊，滿足級焊縫質(zhì)量檢驗標準。(10) 采用的規(guī)范：水利水電工程鋼閘門設(shè)計規(guī)范SL7495二閘門結(jié)構(gòu)的型式及布置(1)閘門尺寸的確定閘門總寬：L0 孔

2、口寬度d 行走支承到閘墻邊緣的距離(0.135m)La邊梁兩腹板中到孔中距離(0.16m)b 邊梁下翼緣寬度(0.19m)閘門高度：H=校核洪水位+超高H）閘門的荷載跨度為兩側(cè)止水的間距：閘門的計算跨度：(2)主梁的數(shù)目型式及位置。主梁數(shù)目：采用雙主梁主梁形式：單軸對稱工字形截面焊接組合梁主梁位置：根據(jù)等荷載原則，兩根主梁的位置應(yīng)對稱于水壓力合力的作用線，且應(yīng)滿足：且且且（式中H取閘門止水壓力作用高度，取孔口高度+100mm）數(shù)解法。露頂閘門第K根主梁到水面的距離按下式確定：式中：n為主梁根數(shù)；K為由門頂算起的主梁根數(shù)；H為水面至門底的距離。(3)梁格的連接型式及布置(3)梁格的連接型式及布置

3、梁格采用復式布置和齊平連接，水平次梁為連續(xù)梁，梁格布置具體尺寸如圖4所示：(4)聯(lián)結(jié)系的布置和形式橫向聯(lián)結(jié)系。根據(jù)主梁的跨度，決定布置3道橫隔板，其間距為1.645m，橫隔板兼作豎直次梁。(5)邊梁與行走支承邊梁選用雙腹板型式，行走支承采用滾輪式，且D=500mm，滾輪采用筒支定輪。三、面板設(shè)計根據(jù)水利水電工程鋼閘門設(shè)計規(guī)范SL7495關(guān)于版面的計算，先估算面板厚度，在主（次）梁截面選擇之后再驗算面板的局部彎曲與主梁整體彎曲的折算應(yīng)力。1.估算版面的厚度。初步布置梁格尺寸如圖3所示，面板厚度按下式計算當時，則當時，則現(xiàn)將計算結(jié)果列于下表1：區(qū)格63016452.610.730.00190.02

4、10.6105016451.570.4640.0100.0624.4125016451.320.4120.0210.0917.740016454.110.750.0290.1474.00注：1.面板邊長a，b都從面板與梁格的連接焊縫算起；2.區(qū)格、系數(shù)按三邊固定一邊簡支查得。根據(jù)表1計算結(jié)果，面板計算厚度，本工程取。2.面板與梁格的連接焊縫計算面板局部彎曲時產(chǎn)生的垂直于焊縫長度方向的橫拉力Nt按下式計算已知，并且近似取板中最大彎應(yīng)力，則：面板與主梁連接焊縫方向單位長度內(nèi)的剪力為（主梁的最大剪力及相應(yīng)的截面特性S及I見后）四頂梁和底梁的設(shè)計。1.荷載與內(nèi)力計算水平次梁和頂、底梁都是支承在橫隔板上

5、的連續(xù)梁，作用在它們上的水壓力的計算式為：q=p(a上a下)/2計算列于表2.梁號軸線水壓PkPa梁間距(m)(a上+a下)/2Q=p(a上+a下)/2 (KN/m)備注1（頂梁）0.34頂梁荷載按下圖計算0.632（次橫梁）5.000.8404.21.053（主梁）15.291.15017.591.254（主梁）27.540.82522.720.45（底梁）31.360.26.28根據(jù)表2計算結(jié)果，底梁荷載取6.28kN/m，底梁為四跨連續(xù)梁，跨度為1.645m，如圖4所示底梁的跨中的正彎矩為M底中=0.077ql=1.31kNm支座B處的負彎矩為：MB底=0.107ql=1.82kNm2.

6、截面選擇選14b，查得：3.底梁強度驗算因支座B處彎矩最大，而截面模量較小，故只需驗算支座B處截面的抗彎強度，即：滿足強度要求。軋成梁的剪應(yīng)力一般很小，故不再驗算。4.底梁的撓度驗算底梁為受均布荷載的四跨連續(xù)梁，最大撓度發(fā)生在邊跨，可按式(8-14)計算。滿足剛度要求。4.頂梁設(shè)計頂梁初選用40b五主梁設(shè)計（一）已知條件(1)主梁跨度額計算跨度荷載跨度(2)主梁荷載：(3)橫隔板間距：1.645m主梁容許撓度：（二）主梁設(shè)計1.截面選擇(1)主梁的內(nèi)力計算，計算式為：(2)需要的截面抵抗矩，已知鋼材Q235B的容許應(yīng)力，初估翼緣厚度為第一組鋼材，考慮閘門自重引起的附加應(yīng)力影響，取容許應(yīng)力為，則

7、所需的截面抵抗矩為：(3)腹板高度h0選擇。為減小門槽寬度，主梁采取變梁高形式，則按剛度要求的最小梁高為：經(jīng)濟兩高為：選用(4)腹板的厚度選擇。由經(jīng)驗公式：，選用（實際取1cm）(5)翼緣截面的選擇。每個翼緣所需截面積為：下翼緣選用，則需要 選用（在12.625.2cm之間）上翼緣的部分面積可利用面板，故只需設(shè)置較小的上翼緣板同面板相連，選用 。面板兼作主梁上翼緣的有效寬度B可按下列二者計算，然后取其較小值。下主梁與底梁的間距較小，其值為由，查表8-1得，則故面板可利用的有效寬度為40cm，則主梁上翼緣總面積為(6)彎應(yīng)力強度驗算：主跨中截面如圖所示，截面形心矩為：截面慣性矩為：截面抵抗矩為：

8、彎應(yīng)力：滿足要求(7) 整體穩(wěn)定與撓度驗算，因主梁上翼緣直接同鋼面板相連，按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2003）規(guī)定可不必驗算其整體穩(wěn)定性，又因梁高大于按剛度要求的最小梁高，故梁的撓度也不必驗算。2.截面改變因主梁跨度較大，為節(jié)約鋼材，同時為減小門槽寬度，決定降低主梁端部高度，如圖所示，取主梁支承端腹板高度為：，取梁開始改變的位置取在鄰近支承端的橫向隔板下翼緣的外側(cè)，若隔板的下翼緣寬取為150mm，則梁高改變位置離開支承的距離為1645-150/2=1570mm剪切強度驗算：若主梁端部的腹板及翼緣都分別與支承邊梁的腹板及翼緣焊接，可按工字型截面來驗算剪切應(yīng)力強度。主梁支承端的截面參數(shù)計算

9、如下：截面形距：截面慣性矩：截面上半部分對中和軸的面積矩：則3.翼緣焊縫翼緣焊縫厚度hf按受力最大的支承端截面計算，最大剪力 截面慣性矩上翼緣對中和軸的面積矩：下翼緣對中和軸的面積矩： 需要角焊縫的最小厚度則主梁上下翼緣焊縫全長均取。4.腹板的加勁肋和局部穩(wěn)定驗算加勁肋的布置：因為，故不需要設(shè)置橫向加勁肋，就可以保證腹板的局部穩(wěn)定性。六、面板局部彎曲與主梁整體彎曲的折算應(yīng)力驗算從上述的面板計算可見，直接與主梁相鄰的面板區(qū)格，只有區(qū)格所需的板厚度較大，這意味著該區(qū)格長邊中點應(yīng)力也較大，所以選取區(qū)格（圖4）按式2-12驗算其長邊中點的折算應(yīng)力。面板區(qū)格在長邊中點的局部彎應(yīng)力為：對應(yīng)于面板區(qū)格的長邊

10、中點的主梁彎矩和彎應(yīng)力為：面板區(qū)格的長邊中點的折算應(yīng)力為：故面板厚選用10mm，滿足強度要求。七橫隔板設(shè)計橫隔板同時兼作豎直次梁，主要承受水平次梁、頂梁和底梁傳遞的集中荷載和面板傳遞的分布荷載，計算時可把這些荷載以梯形分布的水壓力來代替，橫隔板按支承在主梁上的雙懸臂梁計算，則每道橫隔板在懸臂的最大彎矩為：橫隔板的腹板選用與主梁腹板相同，采用。上翼緣利用面板，下翼緣采用的扁鋼。上翼緣可以利用的面板寬度按式計算。其中橫隔板平均間距，按查表8-1得 則，取驗算，如圖12所示，截面參數(shù)為：截面形心到腹板中心線的距離：彎應(yīng)力驗算：由于橫隔板的截面高度較大，剪應(yīng)力強度不必驗算。橫隔板翼緣焊縫采用最小焊縫厚

11、度。八閘門自重估算縱向聯(lián)結(jié)系承受閘門自重，露頂式平面滾輪閘門的自重可按附錄五估算即：九邊梁設(shè)計邊梁的截面形式采用雙腹式（圖14），邊梁的截面尺寸按構(gòu)造要求確定，截面高度與主梁端部高度相同，腹板厚度與主梁厚度相同。在閘門每側(cè)兩邊梁中間各設(shè)兩個滾輪，其布置尺寸如圖15。邊梁所承受的水平荷載主要是主梁傳來的支座反力及水平次梁頂?shù)琢簜鬟f的水平荷載。為了簡化計算，可假設(shè)這些荷載完全由主梁傳給邊梁。每根主梁作用于邊梁的集中荷載邊梁所受的豎向荷載包括：閘門自重、支承摩擦阻力、止水摩擦力、起吊力等，如圖15所示，可計算得滾輪所受壓力：邊梁最大彎矩最大剪力最大軸向力為作用在一個邊梁上的起吊力，計算式如下：其中，閘門自重支承摩擦阻力式中，止水摩阻力式中：橡皮止水與鋼板間摩擦系數(shù)，受壓寬度取每邊側(cè)止水受壓長度側(cè)止水平均壓強故根據(jù)水利水電工程鋼閘門設(shè)計規(guī)范（SL74-1995），