水库工作闸门计算说明书.doc

水库放水闸工作闸门22.5-7.25m计 算 书 2005.11一 基本资料1. 孔口尺寸（BHH）2.52 m2. 进口底坎高程：950.40 m3. 检修平台高程：959.50 m4. 上游校核洪水位：956.86 m5. 上游设计水位：957.65 m6. 死水位：950.40m二 布置该闸门采用设计水头7.25m，运行条件为动水启闭，利用螺杆下压力动水闭门，动水启门。面板设置在上游面，止水布置在下游，止水高度2.6m，止水宽度2.1m。由于闸门孔口尺寸较小，梁系按照结构布置，要满足主梁和主轮的布置要求。还要满足闸门底缘下游倾角不小于30的布置要求。由于闸门孔口尺寸较小，闸门主轮未能作等荷布置，且兼作控制闸门反位移支承，侧滑块作控制闸门侧向位移支承，侧滑块布置在门体上游侧的面板上。考虑闸门结构尺寸较小，孔口尺寸宽高比等于0.8小于1，故闸门采用单吊点启吊，吊耳设置在门顶,边梁布置为单腹板。悬臂轮布置为双腹板.顶、侧止水均采用P型橡塑复合止水，底止水为I型平板橡皮，底侧止水也为平板橡皮。三 结构计算1. 总水压力：结构布置见下图Hs=7.25m，h=2.6m，Bz=2.1m，P=1/2(2Hs-h)hBzs =0.5H1H(2H7.25-2.6)H2.6H2.1=32.49t 面板与梁格布置简图2. 面板 初选面板厚度按下式计算： 考虑到淤沙和锈蚀的作用，初选面板厚度为：=1.2cm;计算面板厚度采用：=0.84cm;设计面板厚度为：=1.2cm;3. 面板与梁格的连接计算：由于该闸门的尺寸较小，属于潜孔低水头闸门，故不设置水平次梁，顶、底梁均采用与主梁类似的截面。4. 主梁的计算 荷载分析主梁可视为支承在边梁上的简支梁，承受水平方向传递来的均布水压力。由于该闸门主梁设计未能采用等间距布置，计算中取荷载最大的中下主梁进行计算设计。 q l=210cmq=(5.69+6.51)/2（6.51-5.69）=5.0t/m 内力分析Mmax=ql2/8=5.02.128=2.79t-m=2.79105（kgcm）Qmax= ql/2=5.02.12=5.31t=5.31103（kg）那么截面所需的W= Mmax/0.85=2.791050.85*1600 =205(cm3) 截面设计按刚度要求的最小梁高为：=（0.2081600210）（2.1106（1/750）=25（cm）根据经济梁高计算：=3.12052/5=26（cm）选定主梁为：I28a 则；h=28cm，b=12.2cm ，d=0.85cm，Wx=508cm3，Ix=7114cm4，Ix:Sx=24.62面板参加主梁作用的宽度为；=301.2+12.5=48.5cml0=l=210cm, b=12.2cml0/b=21012.2=17.21查图表得1=0.99B=0.9912.2=12.1cm为考虑适当裕度，不考虑面板参与主粱作用。 应力验算1=MMAX/WX=2.79105/508=549(kg/cm2)254(kg/cm2)从以上计算可知主梁的截面型式能满足强度要求。 挠度计算主梁高度是大于最小梁高的，固不必验算挠度。=0.19(cm)1/750210/750=0.28可见主梁的挠度满足规范要求。由于h0/=28/0.85=32.9480(2400/s)1/2=60 可不必验算腹板的局部稳定性。5. 顶、底梁的设计由于顶、底梁所受的荷载相对于第三根主梁而言要小，又闸门的吊耳设置在顶梁腹板上，顶梁在动水闭门时承受部分水柱压力，故将其设计成与第三根主梁近似的截面形式，强度及稳定均能满足要求。6. 纵梁该闸门上的纵梁按构造要求与门叶、主梁等齐平连接，截面形式如主梁，那么强度与挠度均能满足要求。7. 边梁边梁可简化为支承在两个主轮上的双悬臂梁，承受由顶梁、中横梁、底梁传递来的集中荷载，计算简图如下：P1 0.42m P2 0.88m P3 0.12m P4R1 0.17m 0.65m R2荷载分析P1=(4.65+4.95)0.3 2.122=1.51tP2=(4.95+5.69)0.74 2.1122=4.14tP3=(5.69+6.51)0.82 2.122=5.25tP4=(6.51+7.15)0.64 2.122=4.59tPi= R1+ R20.59 P2+1.47 P3+2.24P4=0.42 R1+ 2.12R2 R1=7.29t; R2=8.19t;内力计算0 5.78t 1.65t0.17m 0.88m 4.59t(Q t) 0.42m -1.51t 0.65m 0.12m -3.61t -0.5508tm-0.6378tm(M t.m) +0.3449tm +1.7925tm 从剪力与弯矩图可知： Qmax=5.78t; Mmax=1.7925tm; 320截面特性： 12边梁所受的最大弯矩较主横梁要的多 304 280 12 ，采用与主梁近似的截面，只是面板兼作前翼缘宽度B值取为320mm， 12 220=13.42(cm)y2= 30.4-13.42=16.98(cm)Ix= 15704(cm4)S = 581.85(cm3)应力验算=153(kg/cm2)=194(kg/cm2)178(kg/cm2)从以上计算可知边梁的截面型式能满足强度要求。通过以上的分析计算，可知门叶结构的布置，主梁、顶、底、边梁的截面形式的设计均是合理的，稳定及挠度能满足规范要求。四.主轮设计本套闸门上共设置4个主轮，并兼作反向支承。取主轮的直径为380，轮缘宽度a=80mm c L轴径d=80mm, 100 b 95 300d1=90mm,L=300mm，b=100mm，c=95mm, 80滚轮与轨道的接触应力： a=32400=7200(kg/cm2) 滚轮的材料选用ZG35，轨道的材料采用Q235，两者较小的=2400 kg/cm2。轮轴的弯曲应力：轮轴材料选用40Cr号优质合金钢调质热处理。 轮轴剪应力轴套的承压应力轴套采用ZQAL9-4的复合轴承。轴承座的局部紧接承压应力五.轨道轨道采用组合梁的形式，材料选用Q235钢，厚度为10mm的钢板，二期砼标号为C25，。 1.轨道底板与砼承压应力： 2.轨道横断面弯曲应力3.轨道颈部的局部承压应力4.轨道底板弯曲应力通过以上计算轨道的设计能够满足要求。六.启闭力的计算该闸门为工作闸门，操作条件为动水启启。用螺杆机平压启门 闭门力根据技施图得知闸门重约2吨,作用的闸门上的总水压力P=0.5(2Hs-h)hBzs=0.5(27.25-2.6)2.12.6=32.49t G=2t+Pt Tzd=P/R(f1r+f) =32.49/19(0.33.5+0.1)=1.97t Tzs=Pzsf3 =0.7(20.052.65.95+0.052.15.95)=1.52t上托力Pt=tHsD1Bzs=10.87.250.0282.1=0.34t+Pt=1.2(1.97+1.52)-12+0.34=2.53t 启门力闸门启门为动水启门，那么闸门所受的总水压力为： P=0.5(2Hs-h)hBzs=0.5(27.25-2.6)2.12.6=32.49t TZd=P(f1r+f)/R=32.49(0.33.5+0.1)/19=1.97tTzs=Pzsf3 =0.7(20.052.65.95+0.052.15.95)=1.52tFQ=nt(Tzd+Tzs)+Px+nGG+Gj+Ws=