参考XX水库底孔事故闸门计算说明书

1、xx水库底孔进口事故闸门1.5x1.5-52m计 算 书 2002.01.一 基本资料1. 孔口尺寸（bhh）1.5x1.5 m2. 进口底坎高程：Ñ1117.000 m3. 检修平台高程：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 布置该闸门采用设计水头52.m，运行条件为动闭静启，门体上设置充水阀，利用水柱压力动水闭门，平压后启门。面板设置在上游面，下游止水，止水高度1.6m，止水宽度1.6m。由于闸门孔口尺寸较小，梁

2、系按照结构布置，要满足主梁和主轮的布置要求。还要满足闸门利用水柱闭门和闸门底缘下游倾角不小于30°，上游倾角不小于45°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，侧轮作控制闸门侧向位移支承，侧轮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1，但闸门吊耳较高，故采用单吊点启吊，吊耳设置在门顶，而且在吊耳上设置有短吊杆及充水阀联动。边梁布置为单腹板。顶、侧止水均采用p型橡塑复合止水。三 结构计算1. 总水压力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：=2.0cm;计算面板厚度采用：=1.6cm;设计面板厚度为：=2.0cm;3. 面板与梁格的连接计算：由于该闸门的尺寸较小，属于潜孔高水头闸门，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下主梁进行计算设计。 q l=160cmq=(0.4+0.34)×52=38.48t/m 内力分析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) 截面设计按刚度要求的最小梁高为：=（0.2208×1600×160）÷（2.1×106×（1/750）=24（cm）根据经济梁高计算：=3.1×9062/5=48（cm）初选主梁梁高为：h=46

5、(cm) 539则；主梁腹板厚度； »0.7(cm) 20取值为1.6cm; 460 400 16 后翼缘板的厚度亦采用：=4.0(cm) 40 200主梁不设前翼缘，面板兼作主梁的前翼缘宽度为；=1.6+60×2.0=121.6cml0=l=800cm, b=40cml0/b=160÷74.5=2.1477查图表得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) 应力验算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)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。=2.4×10-6(cm)<1/750可见主梁的挠度满足规范要求。由于h0/=46/1.680×(2400/s)1/2 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

8、。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：荷载分析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;内力计算 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 从剪力与弯矩图可知： qmax=8.1825t; mmax=1.8879t·m; 300截面特性： 20边梁所受的最大弯矩较主横梁要小得 460 400 16 多，采用与主梁近似

10、的截面，只是面板兼作前翼缘宽度b值取为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)应力验算=206.07(kg/cm2)=432.52(kg/cm2)343.32(kg/cm2)从以上

11、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500，轮缘宽度a=100mm c l轴径d=130mm, 140 b 80 400d1=160mm,l=400mm，b=140mm，c=80mm, 100滚轮与轨道的接触应力： a=3×2400=7200(kg/cm2) 滚轮的材料选用zg45，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45号优质碳素钢。 轮轴剪应力轴套的

12、承压应力轴套采用gs-2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30mm的钢板，二期砼标号为c25，。 200 轨道底板与砼承压应力： 300 轨道横断面弯曲应力轨道颈部的局部承压应力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.启闭门力的计算该闸门为事故检修闸门，操作条件为动闭静启。门体上设充水阀平压启门 闭门力根据闸门特性手册查得类似闸门重约3吨作用的闸门上的总水压力p=132t g=3.8t+pt =1.2×(5.44+6.12)-1.0×3.8-24.6+7.987= -6.541t说明利用水柱重可以闭门

13、，移动底止水如下图： 160 300 ws=0.3×1.6×51。25=24.6t 底止水的布置如上布置简图所示：d1=160mm,d2=300mm 此布置还是闸门底缘结构所必须的（水柱虽然大些）上托力pt=thsd1bzs=1×0.6×52×0.16×1.6=7.987t 启门力闸门启门为静水启门，水头差考虑为5m，那么闸门所受的总水压力为： 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