水工建筑平面鋼閘門講義

第七章平面鋼閘門第一節(jié)概述一、閘門的作用閘門是水工建筑物的重要組成部分之一，它可用來關(guān)閉、開啟或局部開啟水工建筑物的過水孔口，其主要作用是調(diào)節(jié)上下游水位和流量，獲得防洪、供水、灌溉和發(fā)電等效益。二、閘門的類型閘門的類型較多，一般可按閘門的工作性質(zhì)、設(shè)置部位及結(jié)構(gòu)形式等加以分類。

1、按閘門的工作性質(zhì)分工作閘門、事故閘門、檢修閘門和施工期導(dǎo)流閘門。⑴工作閘門也稱主要閘門，能在動(dòng)水中啟閉。(2)事故閘門多設(shè)于深孔工作閘門前，用于建筑物或設(shè)備出現(xiàn)事故時(shí)，能在動(dòng)水中關(guān)閉而在靜水中開啟；兼作檢修閘門時(shí)，也稱事故檢修閘門；需要在限定時(shí)間內(nèi)緊急關(guān)閉的事故閘門，稱為快速閘門。(3)檢修閘門設(shè)于工作閘門前。用于建筑物或工作閘門等檢修時(shí)短期擋水，一般在靜水中啟閉。

2、按閘門設(shè)置的部位分⑴露頂式閘門：設(shè)置在開敞式泄水孔口，當(dāng)閘門關(guān)閉孔口擋水時(shí)，其門葉頂部高于擋水水位，并需設(shè)置三邊止水。⑵潛孔式閘門：設(shè)置在潛沒式泄水孔口，當(dāng)閘門關(guān)閉孔口擋水時(shí)，其門葉頂部低于擋水水位，需要設(shè)置頂部、兩側(cè)和底緣四邊止水。

3、按閘門的結(jié)構(gòu)型式和構(gòu)造特征分⑴平面鋼閘門：系指擋水面板形狀為平面的一類鋼閘門。最為常用，較易滿足建筑物的布置要求。

根據(jù)門葉結(jié)構(gòu)的運(yùn)移方式又可分為：直升式平面閘門、升臥式平面閘門、橫拉式平面閘門（船閘中采用）、繞豎軸轉(zhuǎn)動(dòng)的平面形閘門（如船閘中的人字門和一字門）及繞橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)的平面形閘門（如翻版閘門）等。⑵弧形閘門：系指擋水面板形狀為圓弧形的一類鋼閘門。應(yīng)用也十分廣泛，它將一塊弧形門葉用支臂鉸支于鉸座上，通?；∶嬷行募礊殂q心，所以水壓力總是通過鉸心的，運(yùn)行阻力矩較小。三、閘門的選擇選擇閘門形式需要考慮其在水工建筑物中的位置、尺寸、設(shè)計(jì)水頭、運(yùn)用條件、制造能力和安裝技術(shù)水平等因素，要求做到泄流時(shí)水流條件好、止水嚴(yán)密、啟閉力小、操作簡(jiǎn)便靈活、檢修維護(hù)方便等。平面閘門和弧形閘門是最常用的門型。在工作閘門中，大型露頂式閘門和高水頭潛孔式閘門多用弧形閘門，船閘上多用人字閘門和橫拉閘門，檢修閘門和事故閘門一般都用平面閘門。制造門葉的材料近代多用鋼材，而鋼筋混凝土多用做需要借自重關(guān)閉施工導(dǎo)流底孔的封堵閘門。

本章主要介紹直升式平面鋼閘門。四、閘門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求1、閘門結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法《水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL74-95）規(guī)定鋼閘門結(jié)構(gòu)采用容許應(yīng)力法進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。2、結(jié)構(gòu)分析方法⑴按平面體系設(shè)計(jì)法：可采用手算，簡(jiǎn)單易行，但不太精確。⑵按空間體系設(shè)計(jì)法：可采用有限元法（FEM）分析，較合理。平面鋼閘門的工程實(shí)例

人字形鋼閘門的工程實(shí)例弧形鋼閘門的工程實(shí)例柴河水庫(kù)弧形鋼閘門清河水庫(kù)弧形形鋼閘門都江堰飛沙堰堰鋼閘門魚嘴寶瓶口都江堰飛沙堰堰鋼閘門第二節(jié)平平面鋼閘閘門的組成和和結(jié)構(gòu)布置一、平面鋼閘閘門的組成平面鋼閘門是是由活動(dòng)的門門葉結(jié)構(gòu)、埋埋固構(gòu)件和啟啟閉機(jī)械三部部分組成。(一)門葉結(jié)構(gòu)的組組成門葉結(jié)構(gòu)是用用來封閉和開開啟孔口的活活動(dòng)擋水結(jié)構(gòu)構(gòu)。由門葉承承重結(jié)構(gòu)、行行走支承以及及止水和吊具具等組成。1.平面鋼閘門的的承重結(jié)構(gòu)平面鋼閘門的的承重結(jié)構(gòu)，，一般由鋼面面板、梁格及及縱、橫向聯(lián)聯(lián)結(jié)系組成。。門葉結(jié)構(gòu)的立立體示意圖⑴面板：：是用來?yè)跛?，直接承受受水壓并傳給給梁格。面板板通常設(shè)在閘閘門的上游面面，這樣可以以避免梁格和和行走支承浸浸沒于水中而而積聚污物，，也可以減小小因門底過水水而產(chǎn)生的振振動(dòng)。⑵梁格：：由互相正交交的梁系（水水平次梁（包包括頂、底次次梁）、豎直直次梁、主梁梁和邊梁等））組成，用來來支承面板并并將面板傳來來的全部水壓壓力傳給支承承邊梁，然后后通過設(shè)置在在邊梁上的行行走支承把閘閘門上的水壓壓力傳給閘墩墩。⑶橫向聯(lián)結(jié)結(jié)系（又稱豎豎向聯(lián)結(jié)系））布置在垂直直于閘門跨度度方向的豎直直平面內(nèi)，以以保證閘門橫橫截面的剛度度，使門頂頂和門底不致致產(chǎn)生過大的的變形。其主主要承受由頂頂梁、底梁和和水平次梁傳傳來的水壓力力并傳給主梁梁。其形式主主要有實(shí)腹隔隔板式和桁架架式。⑷縱向聯(lián)結(jié)結(jié)系（又稱門門背聯(lián)結(jié)系或或起重桁架））布置在閘門門下游面主梁梁（或主桁架架）的下翼緣緣（或下弦桿桿）之間的縱縱向豎直平面面內(nèi)，承受閘閘門部分自重重和其它豎向向荷載，并可可增強(qiáng)閘門縱縱向豎平面的的剛度；當(dāng)閘閘門受雙向水水頭時(shí)還能保保證主梁的整整體穩(wěn)定性（（當(dāng)閘門承受受反向水頭時(shí)，，主梁下翼緣受壓）。2.行走支承：又稱支承移動(dòng)動(dòng)部件，應(yīng)保保證既能將閘閘門所受的全全部水平荷載載安全地傳遞遞給閘墩，又又應(yīng)保證閘門門能沿門槽上上下順利移動(dòng)動(dòng)，并減小閘閘門移動(dòng)時(shí)的的摩擦阻力。。行走支承包括括主行走支承承（主輪或主主滑塊）、側(cè)側(cè)向支承（側(cè)側(cè)輪）及反向向支承（反輪輪）裝置三部部分。門葉結(jié)構(gòu)總圖圖3.止水：為了防止閘閘門漏水而固固定在門葉周周邊的橡膠止止水。4.吊具：用來連接閘閘門啟閉機(jī)的的牽引構(gòu)件。。門葉結(jié)構(gòu)總圖圖(二)埋固構(gòu)件平面閘門的固固定埋設(shè)部件件一般包括：：⑴主輪或或主滑道的軌軌道，簡(jiǎn)稱主主軌；⑵側(cè)輪輪和反輪的軌軌道，簡(jiǎn)稱側(cè)側(cè)軌和反軌；；⑶止水埋件件，頂止水埋埋件簡(jiǎn)稱門楣楣，底止水埋埋件簡(jiǎn)稱底坎坎；⑷門槽護(hù)護(hù)角、護(hù)面和和底檻，用以以保護(hù)混凝土土不受漂浮物物的撞擊、泥泥砂磨損和氣氣蝕剝落。門葉結(jié)構(gòu)總圖圖閘門擋水時(shí)所所受的水壓力力在閘門上的的傳力路徑：應(yīng)熟悉閘門結(jié)結(jié)構(gòu)的傳力路路徑，以掌握握閘門各種構(gòu)構(gòu)件的受力情情況并能正確確確定各承重重構(gòu)件的計(jì)算算簡(jiǎn)圖。（三）閘門的的啟閉機(jī)械常用的閘門啟啟閉機(jī)有卷?yè)P(yáng)式、螺桿桿式和液壓式式三種。它們又又可分為固定定式和移動(dòng)式式兩類。啟閉閉機(jī)的型號(hào)和和選用詳見《水電站機(jī)電設(shè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（金屬結(jié)構(gòu)●●二）的介紹紹。二、平面鋼閘閘門的結(jié)構(gòu)布布置布置內(nèi)容：確確定閘門上需需要設(shè)置的構(gòu)構(gòu)件、每種構(gòu)構(gòu)件需要的數(shù)數(shù)目以及每個(gè)個(gè)構(gòu)件的所在在位置。應(yīng)統(tǒng)統(tǒng)籌考慮、全全面安排并進(jìn)進(jìn)行必要的方方案比較后最最終確定。(一)主梁的布置1.主梁的數(shù)目主梁是閘門的的主要承重部部件。主梁的的數(shù)目主要取取決于閘門的的尺寸和水頭頭的大小。平平面閘門按主主梁的數(shù)目可可分為雙主梁梁式和多主梁梁式。建議當(dāng)當(dāng)閘門的跨高高比L/H≥1.5時(shí)，采用雙主主梁；而當(dāng)閘門的跨跨高比L/H≤1.0時(shí)，采用多主主梁。在大跨跨度的露頂式式閘門中常采采用雙主梁。。2.主梁的位置主梁位置的確確定應(yīng)考慮下下列因素：⑴主梁宜按按等荷載要求求布置，可使使每根主梁所所需的截面尺尺寸相同，便便于制造；⑵主梁間距距應(yīng)適應(yīng)制造造、運(yùn)輸和安安裝的條件；；⑶主梁間距距應(yīng)滿足行走走支承布置的的要求；⑷底主梁到到底止水距離離應(yīng)符合底緣緣布置的要求求。對(duì)于實(shí)實(shí)腹式式主梁梁的工工作閘閘門和和事故故閘門門，一一般應(yīng)應(yīng)使底底主梁梁的下下翼緣緣到底底止水水邊緣緣連線線的傾傾角不不應(yīng)小小于30。（如如下圖圖所示示），，以免免啟門門時(shí)水水流沖沖擊底底主梁梁和在在底主主梁下下方產(chǎn)產(chǎn)生負(fù)負(fù)壓，，而導(dǎo)導(dǎo)致閘閘門振振動(dòng)。。如圖所所示，，雙雙主梁梁式閘閘門的的主梁梁位置置應(yīng)對(duì)對(duì)稱于于靜水水壓力力合力力P的作用用線，，在滿滿足上上述底底緣布布置要要求的的前提提下，，兩主主梁的的間距距b宜盡量量大些些，并并注意意上主主梁到到門頂頂?shù)木嗑嚯xC不宜太太大，，一般般不超超過0.45H，且不宜宜大于于3.6m。多主梁梁式閘閘門的的主梁梁位置置，可可根據(jù)據(jù)各主主梁等等荷載載的原原則確確定。。具體體做法法有圖圖解法法和數(shù)數(shù)解法法兩種種。下下面按按數(shù)解解法進(jìn)進(jìn)行介介紹。。假定水水面至至門底底的距距離為為H，主梁的的數(shù)目目為n，第k（k=1，2，…，n）根主梁梁至水水面的的距離離為yk，對(duì)于露露頂門門（圖圖7-5a）有（7-1）對(duì)于潛潛孔式式閘門門（圖圖7-5b）有（7-2）式中：：；；a—水面至至門頂頂止水水的距距離。。(二)梁格的的布置置型式式梁格的的布置置應(yīng)考考慮鋼鋼面板板厚度度的經(jīng)經(jīng)濟(jì)合合理性性和梁梁格制制造省省工等等要求求，盡盡量使使面板板各區(qū)區(qū)格的的計(jì)算算厚度度接近近相等等，并并使面面板和和梁格格的總總用鋼鋼量最最少。。閘門門的梁梁格布布置可可分為為以下下三種種型式式。1.簡(jiǎn)式梁梁格（圖a）在主梁梁之間間不設(shè)設(shè)次梁梁，面面板直直接支支承在在主梁梁上，，面板板上的的水壓壓力直直接通通過主主梁傳傳給兩兩側(cè)的的邊梁梁。2.普通式式梁格格（圖b）由水平平主梁梁、豎豎立次次梁和和邊梁梁組成成。3.復(fù)式梁梁格（圖c）由水平平主梁梁、豎豎立次次梁、、水平平次梁梁和邊邊梁組組成。。普普通式式梁格格和復(fù)復(fù)式梁梁格的的面板板均為為四邊邊支承承板。。(三)梁格連連接型型式如圖7-9所示，，梁格格的連連接型型式有有如下下三種種型式式。1.齊平連連接即水平平次梁梁、豎豎立次次梁和和主梁梁的前前翼緣緣表面面齊平平，都都直接接與面面板相相連，，又稱稱為等等高連連接。。2.降低連連接即主梁梁和水水平次次梁直直接與與面板板相連連，而而豎立立次梁梁則離離開面面板降降低到到水平平次梁梁下游游，這這樣水水平次次梁可可以在在面板板與豎豎立次次梁間間穿過過而成成為連連續(xù)梁梁。3.層疊連連接即水平平次梁梁和豎豎立次次梁直直接與與面板板相連連，主主梁放放在豎豎立次次梁后后面。。由于該該連接接型式式使得得閘門門的整整體剛剛度和和抗振振性能能有所所削弱弱，且且增大大了閘閘門的的總厚厚度，，故在在平面面閘門門中現(xiàn)現(xiàn)已很很少采采用。。（四）邊邊梁的的布置置邊梁的的截面面型式式有單單腹式式（圖圖7-10a）和雙腹腹式（（圖7-10b）兩種。。單腹式式邊梁梁構(gòu)構(gòu)造造簡(jiǎn)單單，便便于與與主梁梁相連連接，，但抗抗扭剛剛度差差，這這對(duì)于于閘門門因彎彎曲變變形、、溫度度脹縮縮及其其它力力作用用而在在邊梁梁中產(chǎn)產(chǎn)生扭扭轉(zhuǎn)的的情況況是不不利的的。單單腹式式邊梁梁主要要用于于滑道道式支支承的的閘門門。雙腹式式邊梁梁抗抗扭扭剛度度大，，也便便于設(shè)設(shè)置滾滾輪和和吊軸軸，但但構(gòu)造造復(fù)雜雜且用用鋼量量較多多，截截面內(nèi)內(nèi)部的的焊接接也較較困難難。雙雙腹式式邊梁梁廣泛泛用于于定輪輪閘門門中。。第三節(jié)節(jié)平平面面鋼閘閘門的的結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)一、鋼鋼面板板的設(shè)設(shè)計(jì)面板的的工作作情況況及承承載能能力-------對(duì)于四四邊固固定支支承的的面板板（圖圖7-11），在在均布布荷載載作用用下最最大彎彎矩出出現(xiàn)在在面板板支承承長(zhǎng)邊邊的中中點(diǎn)A處。但但是當(dāng)當(dāng)該點(diǎn)點(diǎn)的應(yīng)應(yīng)力達(dá)達(dá)到所所用鋼鋼材的的屈服服點(diǎn)fy時(shí)，面面板的的承載載能力力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒沒有耗耗盡，，隨著著荷載載的增增加，，支承承邊上上其它它各點(diǎn)點(diǎn)的彎彎矩都都隨之之增加加，而而使面面板上上、下下游面面逐步步達(dá)到到屈服服點(diǎn)，，此時(shí)時(shí)，面面板仍仍然能能夠承承受繼繼續(xù)增增大的的荷載載。試試驗(yàn)表表明，，當(dāng)荷荷載增增加到到設(shè)計(jì)計(jì)荷載載（A點(diǎn)屈服服時(shí)））的（（3.5~4.5）倍時(shí)時(shí)，面面板跨跨中部分才才進(jìn)入入彈塑塑性階階段。。面板板在使使用過過程中有很很大的的強(qiáng)度度儲(chǔ)備備。因此，，在強(qiáng)強(qiáng)度計(jì)計(jì)算中中，容容許面面板在在高峰峰應(yīng)力力（點(diǎn)點(diǎn)A）附近的的局部部小范范圍進(jìn)進(jìn)入彈彈塑性性階段段工作作，故故可將將面板板的容容許應(yīng)應(yīng)力[σ]乘以大大于1的彈塑塑性調(diào)調(diào)整系系數(shù)α予以提提高。。（一）初初選面面板厚厚度t鋼面板板是支支承在在梁格格上的的彈性性薄板板，在在靜水水壓力力作用用下，，面板板的應(yīng)應(yīng)力由由兩部部分組組成：：一是局局部彎彎曲應(yīng)應(yīng)力，即矩矩形薄薄板本本身的的彎曲曲應(yīng)力力；二是整整體彎彎曲應(yīng)應(yīng)力，即面面板兼兼作主主（次次）梁梁翼緣緣參與與梁系系彎曲曲的整整體彎彎應(yīng)力力。初初選選面板板厚度度時(shí)，，由于于主（（次））梁的的截面面尚未未確定定，面面板參參與主主（次次）梁梁的整整體彎彎應(yīng)力力尚未未求得得，故故面板板的厚厚度可可先按按面板板支承承長(zhǎng)邊邊中點(diǎn)點(diǎn)A的最大大局部部彎曲曲應(yīng)力力強(qiáng)度度條件件初步步計(jì)算算（如如圖7-11所示））（7-3）式中:k為彈性性薄板板支承承長(zhǎng)邊邊中點(diǎn)點(diǎn)（A點(diǎn)）的彎應(yīng)應(yīng)力系系數(shù)；；p為面板計(jì)計(jì)算區(qū)區(qū)格中中心的水壓壓力強(qiáng)強(qiáng)度；；0.9為面板參參加主主梁工工作需要要保留留的強(qiáng)強(qiáng)度儲(chǔ)儲(chǔ)備系系數(shù);a,b分別為為面板板計(jì)算算區(qū)格格的短短邊和和長(zhǎng)邊邊的長(zhǎng)長(zhǎng)度(mm),從面板板與主主(次)梁的連連接焊焊縫算算起；；α為彈塑塑性調(diào)調(diào)整系系數(shù),當(dāng)b/a≤3時(shí),α=1.5；當(dāng)當(dāng)b/a＞3時(shí),α=1.4。[σ]為鋼材材的抗抗彎容容許應(yīng)應(yīng)力（（Mpa）（7-3）對(duì)于普普通式式和復(fù)復(fù)式梁梁格支支承的的面板板的支支承情情況實(shí)實(shí)際上上為雙雙向連連續(xù)板板，根根據(jù)試試驗(yàn)研研究，，面板板的中中間區(qū)區(qū)格在在水壓壓力作作用下下，其其在各各支承承邊上上的傾傾角均均接近近于零零，故故為簡(jiǎn)簡(jiǎn)化計(jì)計(jì)算，，中間間區(qū)格格可當(dāng)當(dāng)作四四邊固固定板板計(jì)算算。對(duì)對(duì)于頂頂、底底梁截截面比比較小小的頂頂、底底部區(qū)區(qū)格，，因面面板在在剛度度較小小的頂頂梁和和底梁梁處會(huì)會(huì)產(chǎn)生生較大大的傾傾角，，接近近于簡(jiǎn)簡(jiǎn)支邊邊，故故頂、、底區(qū)區(qū)格按按三邊邊固定定另一一邊（（頂或或底邊邊）簡(jiǎn)簡(jiǎn)支的的矩形形板計(jì)計(jì)算。。鋼面板厚厚度的計(jì)計(jì)算需與與水平次次梁間距距的布置置同時(shí)進(jìn)進(jìn)行。因因鋼面板板的重量量占閘門門總重量量的比例例較大，，為節(jié)約約鋼材，，鋼面板板宜選用用較薄的的鋼板，，但考慮慮銹蝕余余量要求求，一般般不應(yīng)小小于6mm，通?？扇∪。?～16）mm。(二)面板參加加主（次次）梁整整體彎曲曲時(shí)的強(qiáng)強(qiáng)度計(jì)算算在初步選選定面板板厚度，，并在主主（次））梁截面面選定后后，考慮慮到面板板為雙向向受力狀狀態(tài)。故故應(yīng)按第第四強(qiáng)度度理論驗(yàn)驗(yàn)算面板板的折算算應(yīng)力強(qiáng)強(qiáng)度。1.當(dāng)面板的的邊長(zhǎng)比比b/a＞1.5，且長(zhǎng)邊b沿主梁軸軸線方向向時(shí)（圖7-12），只需需按下式式驗(yàn)算面面板A點(diǎn)在上游游面的折折算應(yīng)力力：（7-4）式中:σmy垂直于主主(次)梁軸線方方向、面面板區(qū)格格支承長(zhǎng)長(zhǎng)邊中點(diǎn)點(diǎn)的局部部彎曲應(yīng)應(yīng)力,ky·pa2/t2;σmx面板區(qū)格格沿主(次)梁軸線方方向的局局部彎曲曲應(yīng)力，μ·σmy，μ=0.3；σ0x與面板驗(yàn)驗(yàn)算點(diǎn)對(duì)對(duì)應(yīng)的主主(次)梁上翼緣緣的整體體彎曲應(yīng)應(yīng)力。2.當(dāng)b/a≤≤1.5或面板長(zhǎng)長(zhǎng)邊方向向與主（（次）梁梁垂直時(shí)時(shí)（圖7-13），面板板在B點(diǎn)下游面面的應(yīng)力力值（σmx+σ0xB）較大，這這時(shí)雖然然B點(diǎn)下游面面的雙向向應(yīng)力為為同號(hào)（（均受壓壓），但但仍可能能比A點(diǎn)上游面面更早地地進(jìn)入塑塑性狀態(tài)態(tài)，故應(yīng)應(yīng)按下式式驗(yàn)算B點(diǎn)下游面面的折算算應(yīng)力強(qiáng)強(qiáng)度：（7-5）式中：σ0xB—對(duì)應(yīng)于面面板驗(yàn)算算點(diǎn)（B點(diǎn)）主梁梁上翼緣緣的整體體彎曲應(yīng)應(yīng)力。考考慮整體體彎應(yīng)力沿沿面板寬寬度分布布不均影影響后，，可按下下式計(jì)算算：—面板兼作作主（次次）梁前前翼緣工工作的有有效寬度度系數(shù)，，見表7-1式（7-5）的適用用條件為為ξ1≥1/3。（三）面板板與梁格格的連接接計(jì)算當(dāng)水壓力力作用下下面板彎彎曲時(shí)，，由于梁梁格之間間相互移移近受到到約束，，在面板板與梁格格之間的的連接角角焊縫將將產(chǎn)生垂垂直于焊焊縫方向向的側(cè)拉拉力。經(jīng)經(jīng)分析計(jì)計(jì)算，每每mm焊縫長(zhǎng)度度上的側(cè)側(cè)拉力可可按下面面的近似似公式計(jì)計(jì)算：Nt=0.07tσσmax（7-6）式中：σmax厚度為t的面板中中的最大大彎應(yīng)力力，σmax可取[σ]。此外，由由于面板板作為主主梁的上上翼緣，，當(dāng)主梁梁彎曲時(shí)時(shí)，面板板與主梁梁之間的的連接角角焊縫還還承受沿沿焊縫長(zhǎng)長(zhǎng)度方向向的水平平剪力，，主梁軸軸線一側(cè)側(cè)的角焊焊縫每單單位長(zhǎng)度度內(nèi)的剪剪力為T，則T=V·S/2I因此，面面板與梁梁格連接接角焊縫縫的焊腳腳尺寸hf可近似按按下式計(jì)計(jì)算：（7-7）式中：[τfw]為角焊縫縫的容許許剪應(yīng)力力。面板與梁梁格的連連接焊縫縫應(yīng)采用用連續(xù)焊焊縫，通通常hf不宜小于于6mm。二、次梁梁設(shè)計(jì)（一）次次梁的荷荷載與計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖圖1.梁格為降降低連接接時(shí)次梁梁的荷載載和計(jì)算算簡(jiǎn)圖對(duì)于降低連接接梁格（如圖7-15），豎直直次梁為為簡(jiǎn)支在在主梁上上的簡(jiǎn)支支梁，而而水平次次梁為支支承在豎豎直次梁梁上的連連續(xù)梁。。水平次梁梁承受均均布水壓壓力荷載載，水壓壓力荷載載作用范范圍按面面板區(qū)格格的中線線來劃分分，則水水平次梁梁所受的的均布荷荷載為q=p（a上+a下）/2（7-8）豎直次梁梁承受水水平次梁梁支座反反力傳來來的集中中力R。2.梁格為齊齊平連接接時(shí)次梁梁的荷載載和計(jì)算算簡(jiǎn)圖如圖7-16為梁格齊平平連接，水平次次梁和豎豎直次梁梁同時(shí)支支承著面面板。面面板傳給給梁格的的水壓力力，按梁梁格夾角角的平分分線來劃劃分各梁梁所負(fù)擔(dān)擔(dān)的水壓壓力作用用范圍。。水平次梁梁的計(jì)算算簡(jiǎn)圖：：⑴當(dāng)當(dāng)水平次次梁為在在豎直次次梁處斷斷開后再再連接于于豎立次次梁時(shí)，，水平次次梁為簡(jiǎn)簡(jiǎn)支梁；；⑵當(dāng)當(dāng)采用實(shí)實(shí)腹隔板板兼作豎豎直次梁梁時(shí)，水水平次梁梁為連續(xù)續(xù)穿過實(shí)實(shí)腹隔板板預(yù)留的的切孔并并被支承承在隔板板上的連連續(xù)梁。。水平次梁梁的荷載載集度q同式（7-8），計(jì)算算簡(jiǎn)圖分別如圖圖7-16（b）、（d）所示。。豎直次梁梁為支承承在主梁梁上的簡(jiǎn)簡(jiǎn)支梁。。作用荷荷載有三三角形分分布水壓壓力荷載載q上和q下及水平平次梁梁的支支座反反力傳傳來的的集中中力R。（二）次次梁的的截面面設(shè)計(jì)計(jì)次梁一一般受受荷不不大，，常按按軋成成梁設(shè)設(shè)計(jì)。。計(jì)算算步驟驟如下下：1.按上述述次梁梁的計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖計(jì)計(jì)算次次梁的的最大大內(nèi)力力Mmax、V。2.按梁的的彎應(yīng)應(yīng)力強(qiáng)強(qiáng)度條條件求求所需需的截截面模模量W≥Mmax/[σσ]（7-10）根據(jù)此此截面面模量量和滿滿足剛剛度要要求的的最小小梁高高h(yuǎn)min，選合適適型鋼鋼。3.截面驗(yàn)驗(yàn)算當(dāng)次梁梁直接接焊接接于面面板時(shí)時(shí)，焊焊縫兩兩側(cè)的的面板板在一一定的的寬度度（有有效寬寬度））內(nèi)可可以兼兼作次次梁的的翼緣緣參加加次梁梁的抗抗彎工工作。。面板板參加加次梁梁工作作的有有效寬寬度B可按下下面兩兩式計(jì)計(jì)算的的較小小值取取用：：（1）考慮慮面板板兼作作梁受受壓翼翼緣時(shí)時(shí)不至至失穩(wěn)穩(wěn)而限限制的的有效效寬度度：（（圖圖7-17）（7-11）（2）考慮慮面板板沿寬寬度上上應(yīng)力力分布布不均均而折折算的的有效效寬度度（圖圖7-18）B=ξξ1.b或B=ξξ2.b（7-12）式中：：b=(b1+b2)/2；ξ1、ξ2為有效效寬度度系數(shù)數(shù)，ξ1用于正正彎矩矩區(qū)，，ξ2用于負(fù)負(fù)彎矩矩區(qū)。?？刹椴楸?-1。三、主主梁設(shè)設(shè)計(jì)（一））主梁梁的形形式主梁是是平面面鋼閘閘門中中的主主要受受力構(gòu)構(gòu)件。。根據(jù)據(jù)閘門門的跨跨度和和水頭頭大小小，主主梁可可采用用實(shí)腹式式或桁桁架式式。跨度度小水水頭低低的閘閘門，，可采采用制制造方方便的的型鋼鋼梁；；對(duì)于于中等等跨度度的閘閘門（（5～10m）常采用用實(shí)腹腹式組組合梁梁，為為縮小小門槽槽寬度度和節(jié)節(jié)約鋼鋼材，，也常常采用用變高高度的的主梁梁（圖圖7-20）；對(duì)對(duì)于大大跨度度的閘閘門，，則宜宜采用用桁架架式主主梁，，以節(jié)節(jié)約鋼鋼材。。（二）主主梁的的荷載載和計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖主梁為為支承承在閘閘門邊邊梁上上的單單跨簡(jiǎn)簡(jiǎn)支梁梁。當(dāng)當(dāng)主梁梁按等等荷載載原則則布置置時(shí)，，每根根主主梁梁所受受的均均布荷荷載集集度為為：q=P/n式中：：P為閘門門單位位跨度度上作作用的的總水水壓力力（kN/m）；n為主梁梁的數(shù)數(shù)目。。如圖7-20，主梁梁的計(jì)計(jì)算跨跨度L為閘門門行走走支承承中心心線之之間的的距離離，即即L=L0+2d式中：：L0為閘門門的孔孔口寬寬度；；d=（0.15~0.4）m（如圖圖7-20）如圖7-20，主梁梁的荷荷載跨跨度L1等于兩兩側(cè)止止水間間的距距離。。當(dāng)側(cè)側(cè)止水水布置置在閘閘門的的下游游面而而面板板設(shè)在在上游游面時(shí)時(shí)，閘閘門側(cè)側(cè)向水水壓力力將對(duì)對(duì)主梁梁產(chǎn)生生軸向向壓力力N。（三））主梁梁設(shè)計(jì)計(jì)特點(diǎn)點(diǎn)1.對(duì)于鋼鋼閘門門的主主梁，，考慮慮到其其除承承受閘閘門水水平水水壓力力而產(chǎn)產(chǎn)生水水平彎彎曲外外，其其下翼翼緣兼兼作縱縱向聯(lián)聯(lián)結(jié)系系的弦弦桿，，還需需承受受一部部分閘閘門自自重產(chǎn)產(chǎn)生的的應(yīng)力力。故故按主主梁的的水平平水壓壓力荷荷載產(chǎn)產(chǎn)生的的內(nèi)力力選擇擇截面面時(shí)，，可按按0.9[σσ]計(jì)算。。2.當(dāng)主梁梁直接接與面面板相相連時(shí)時(shí)，部部分面面板可可兼作作主梁梁上（（前））翼緣緣的一一部分分參加加其抗抗彎工工作。。面板板的有有效寬寬度取取下列列兩式式的較較小值值：，B=ξξ1b式中：：bl為主梁梁的上上翼緣緣寬度度，b為每根根主梁梁承受受荷載載面的的寬度度。3.主梁的的剛度度、整整體穩(wěn)穩(wěn)定和和局部部穩(wěn)定定的驗(yàn)驗(yàn)算見見第四四章內(nèi)內(nèi)容。。四、邊邊梁設(shè)設(shè)計(jì)支承邊邊梁是是位于于閘門門兩邊邊并支支承在在滑塊塊或滾滾輪等等行走走支承承上的的豎向向梁。。其主主要承承受由由主梁梁等水水平梁梁傳來來的水水壓力力產(chǎn)生生的彎彎矩，，以及及由縱縱向聯(lián)聯(lián)結(jié)系系和吊吊耳傳傳來的的門重重和啟啟閉力力等豎豎向力力產(chǎn)生生的拉拉力或或壓力力。邊梁的的工作作條件件為：：當(dāng)閘閘門關(guān)關(guān)閉擋擋水時(shí)時(shí)為壓壓彎構(gòu)構(gòu)件；；當(dāng)閘閘門開開啟時(shí)時(shí)為拉拉彎構(gòu)構(gòu)件。邊邊梁的截截面尺尺寸通通常按按構(gòu)造造要求求確定定，然然后進(jìn)進(jìn)行強(qiáng)強(qiáng)度計(jì)計(jì)算。。如圖圖7-27，邊梁梁的截截面高高度與與主梁梁的端端部截截面高高度相相同，，腹板板厚度度為8~14mm，翼緣厚厚度應(yīng)應(yīng)比腹腹板加加厚2~6mm；單腹式式邊梁梁的下下翼緣緣一般般由布布置滑滑塊或或滾輪輪的要要求決決定，，不宜宜小于于200~300mm；雙腹式式邊梁梁常用用兩塊塊下翼翼緣，，每條條下翼翼緣可可分別別采用用寬度度為100~200mm的扁鋼鋼做成成。兩兩塊腹腹板之之間的的距離離不宜宜太小小，以以便于于腹板板施焊焊和安安裝滾滾輪，，不應(yīng)應(yīng)小于于300~400mm。五、橫橫向聯(lián)聯(lián)結(jié)系系和縱縱向聯(lián)聯(lián)結(jié)系系的設(shè)設(shè)計(jì)（一））橫向向聯(lián)結(jié)結(jié)系1.橫向聯(lián)聯(lián)結(jié)系系（豎豎向聯(lián)聯(lián)結(jié)系系）的的作用用承受水水平次次梁（（包括括頂、、底梁梁）傳傳來的的水壓壓力，，并將將其傳傳給主主梁。。當(dāng)水水位變變更等等原因因而引引起各各主梁梁的受受力不不均時(shí)時(shí)，橫橫向聯(lián)聯(lián)結(jié)系系可均均衡各各主梁梁的受受力并并且保保證閘閘門在在橫截截面的的剛度度。2.橫向聯(lián)聯(lián)結(jié)系系的布布置應(yīng)對(duì)稱稱與閘閘門的的中心心線，，一般般布置置1～3道，數(shù)數(shù)目宜宜取奇奇數(shù)，，間距距不宜宜超過過4～5m，并通通常按按等間間距布布置。。3.橫向聯(lián)聯(lián)結(jié)系系的型型式應(yīng)根據(jù)據(jù)主梁梁的截截面高高度、、間距距和數(shù)數(shù)目而而定。。主要要有實(shí)實(shí)腹隔隔板式式和桁桁架式式兩種種。如如圖7-23所示。。橫隔隔板板的的截截面面設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)：橫橫隔隔板板的的應(yīng)應(yīng)力力一一般般都都很很小小，，其其尺尺寸寸可可按按構(gòu)構(gòu)造造要要求求及及穩(wěn)穩(wěn)定定條條件件確確定定，，隔隔板板的的截截面面高高度度與與主主梁梁的的截截面面高高度度相相同同，，其其腹腹板板厚厚度度一一般般采采用用8~12mm，上上翼翼緣緣可可利利用用面面板板兼兼作作而而不不必必另另行行設(shè)設(shè)置置；；下下翼翼緣緣可可采采用用扁扁鋼鋼，，寬寬度度取?。ǎ?00~200）mm，厚度度取?。ǎ?0~12）mm。為減減輕輕門門重重，