闸门计算书(修改)

1、钢闸门计算书11 -单吊点螺杆启闭机滑动支撑o=160N/mm2=95N/mm2ocj=120N/mm2o=100N/mm2=65N/mm2ocj=80N/mm2ok=120N/mm2o=140N/mm2-、基本资料1孔口尺寸宽XX6启闭方式：7行走支撑：8主要构件采用材料及容许值钢材Q235AA:门体梁系及其容许应力如下：抗拉、抗压、抗弯容许应力抗剪局部紧接承压B：零部件容许应力如下：抗拉、抗压、抗弯容许应力抗剪局部紧接承压孔壁抗拉铸件:选用ZG45,其容许应力如下：抗拉、抗压、抗弯容许应力抗剪1=105N/mm2锻件:选用45#钢，其容许应力如下：抗拉、抗压、抗弯容许应力司=145N/mm

2、2抗剪1=95N/mm2电焊条：门梢轨道外表采用不锈钢焊条堆焊，焊条型号采用E0-19-10Nb-16,其余构件均采用E43型焊条。硅：二期硅采用C30细石硅。梁系容许挠度：17501250主梁-次梁-l止水：顶、侧止水采用P45X120型橡皮，底止水采用20X110条形橡皮。制造条件：专业金属结构制造厂家制造，手工电弧焊。执行标准：水利水电工程钢闸门设计标准SL74-95水利水电工程钢闸门制造安装及验收标准DL/T5018-94。、布置本闸门为潜孔式平面闸门，闸门面板设于迎水侧，梁格布置采用多主梁齐平连接，因闸门高宽比为1：1,且闸门跨度不大，故采用单吊点；为控制闸门反向、侧向移动，分别于闸

3、门闸门反、侧向设置反滑块及限位块。三、结构计算按闸门门体结构布置：一闸门支撑跨度llo2d4.020.154.3m式中：I0闸门孔口宽度；d一闸门主行走支撑至闸墩侧面距离。二顶止水中心至底槛高度：三闸门荷载跨度即两侧止水宽度：4.0+2X四门槽门梢宽度W=660mm,门梢深度D=250mm。五闸门总水压力计算十三围窦建筑物等级为4级，设计防洪标准为20年一遇设计洪水位，因此，本闸门防洪标准同主体建筑物，即设计防洪水位为6.845m,相应内涌水位2.0m。闻口水压力图总水压力P可按如下公式计算:_2_2HshhHxBzs式中：P一总水压力，KN;丫一水的重度，取10KN/m3；Hs上游水头，m;

4、h一闸门高度计算至顶止水，m;Hx一下游水头，m;Bzs一两侧止水间距，m。则，总水压力P11027.1454.054.052.324.12根据运行条件，本闸门在静水中启闭，其动力系数为1.0,所以，总水压力P=1.0XP1=1.0X=KNP力作用点位置：3HsHXHX6Hs2h6Hsh22h3He33HX6HSh3h22322337.1452267.1454.0567.1454.0524.0522二-232267.1454.0534.052六闸门结构尺寸拟定1、主梁间距的布置及其荷载分配主梁间距的布置及其荷载分配采用近似取相邻间距和之半法详见水电站机电设计手册金属结构一P197主梁荷载分配方

5、法3，即主梁所分配的荷载基本上以主梁为中心，上下两相邻梁距离一半的范围，主梁间距及其所分配的荷载见表3-1。表3-1主梁荷载试算表梁号距水面距离yk(m)各梁间距(m)受力梯形上底(kN/m)受力梯形上底(kN/m)梁轴向载(kN/m)备注顶梁29.84137.09324.7661#主梁37.09349.44154.5162#主梁49.44160.22160.31413#主梁60.22167.08144.556底梁67.08171.00127.6162、闸门结构布置（七）面板厚度计算按公式a?¥yp计算式中：S一面板厚度，mm;ky四边固定的矩形弹塑性薄板在支承长边中点处的弯曲应力系

6、数；一弹塑性调整系数，-3时，=1.4;b3时，=1.5;aa其中a,b分别为面板计算区格的短边和长边的长度，mm;p一面板计算区格中心的水压强度，N/mm2；一钢材二抗弯容许应力，并考虑0.9的调整系数。现列表计算如下：表3-2面板厚度计算表区格a(mm)b(mm)b/akyp(N/mn2)(kyP)6(mm)I66010751.6290.4710.0340.1275.71Rr660r10751.6290.47110.0400.1386.201m60010751.7920.4860.0470.1516.15IV60010751.7920.4860.0530.1606.54Vr500r1075

7、2.1500.49810.0580.1705.791VI50010752.1500.4980.0630.1776.03VU40010752.6880.5000.0680.1845.01根据表中计算结果，取S=10mm。八主梁计算1、主梁荷载及内力计算根据表31计算结果，取最大荷载即2#主梁，q=KN/m。因面板布置在上游，止水布置在下游，主梁除承受均布荷载外，还承受侧向水压力作用在边梁腹板上引起的轴向力。主梁按简支梁计算，其计算简图如下：Lq=4100nuiiq=60.4kN/mL=4300mm主梁计算简q作用下的最大弯矩，剪力分别为:maxPlala60.4 4.14.3 4.1224qla

8、1Qmaxa-60.44.1123.9KN22侧向水压力产生的轴向力N为:Nqh60.40.530.06235.8KN2、主梁设计所需截面抵抗矩WMa139.3106967362mm30.90.9160最小梁高hmin0.210.2160一30051.6cm516mmf61E2.1106l750经济梁高hec3.10.4W3.10.4967362769mm综上，取梁高h=520mm,其中腹板高度M=500mm横梁腹板厚度f273酗78.5mm,实取10001000所以每个翼缘板所需截面积：W1Aifh。h06967362110500650021102mm10mm。bi= 150mm因为翼缘宽度

9、bi选取时应符合1002bi瞿200,52.5翼缘厚度i3工027.4mm实取i10mmbi150立竺01526户526所以符合要求。i10'fy3、主梁截面特性面板参与主梁作用的有效宽度B按2#主梁b"60000550m22l0b43005507.82查得0.97Bb0.97550530mm又B60b06010150750mm取二者小值B530mm根据主梁设计计算成果，绘制主梁截面如下列图所示:钢闸门计算书10x5301Qx150XX1”5皿10x150主梁计算截面mm截面积A530102101501050014300mm2Ai yi10 530 5 10 150 15 1

10、0 500270 10 150 5252186500mm3全截面对前翼缘的面积距:-28中性轴到面板距y1修152.9mm对形心轴的惯性矩:Ix I xia2A13530 10312152.91013530 10150 1032121013152.9 10150 1010 5003212500 10210 152.9500 101 15012103笆 500 10 10 152.9 2 150 2105.25108mm4形心轴以上面积对形心轴的面积距Sx上AV,10530152.910150152.922152.910101.08106mm3中性轴与前后翼缘的截面模量Wy1上 5.25 108

11、 y?152.93.43 106 mm3Ix5.2510863W-1.4010mmy2V2530152.94、主梁强度校核主梁属偏心受力构件:NMxAWx轴向力N产生的偏心弯矩1.29kNM1eN0.5300.062/20.2635.8则 Mx Mmax M1 139.3 1.29138.01kN所以前后翼缘正应力:335.81014300138.01106-42.8Mpa3.431060.9144Mpa剪应力35.8103138.01106143001.410696.1Mpa0.9144MpamaxQmax.Sxf.Ix123.91031.08106105.2510825.5Mpa0.985

12、.5Mpa所以强度满足要求。5、主梁刚度校核为简化计算，可视为在计算跨度的全跨内均布水压力挠度f5ql4384EIx5 60.4 43004384 2.06 106 5.25 1080.26mm工0.261二l430016538750所以刚度满足要求。6、主梁稳定验算主梁腹板的高厚比国陋508023580所以腹板不需加肋f10fy翼缘宽厚比立空1526陛26所以符合要求。i101fy7、主梁翼缘焊缝验算翼缘焊缝厚度hf按受力最大的支承端截面积算，公式如下:hfQmax.Sx1.4Ix式中fw一焊缝的容许应力，此处为角焊缝，取115N/mm2；其余符号同前。hf123.91031.0810681

13、.6mm1.45.2510115又因为角焊缝最小厚度hf1.5几1.5。104.8mm综上主梁上、下翼缘焊缝全长均取hf8.0mm。8、顶梁设计本闸门不采用变截面，顶梁截面设计同主梁，因顶梁所受荷载KN/m均远小于主梁所受荷载KN/m，所以不需验算，只计算顶梁f = 10mm x腹板在水柱作用下的强度。按四边固结计算，a=500mm,b=1075mm0.01=0.032N/mm2,b/a= ,=1.5,查表得 ky =kyqa2 20.498 0.032 500my2f10239.84Mpa0.9 144Mpa所以符合要求九水平次梁（底梁）计算1、荷载及内力计算水平次梁是支撑在纵梁上的连续梁，

14、根据梁格布置，按相邻间距和元半法计算每根梁上的线荷载，结果见表。表3-3横梁荷载内力计算表梁号距水面距离（m）梁间距（m）梁轴线处水压强度2P（kN/m2）（a上+a下）/2（m）q=p*（a上+a下）/2（kN/m）备注门顶1（顶梁）12.25计算不同2（1#次梁）24.483（1#主梁）27.444（2#次梁）29.665（2#主梁）30.436（3#次梁）30.117（3#主梁）29.308（底梁）17.26门底注：表中主梁荷载为将主梁视为次梁的计算数据，不作为主梁结构计算的依据。根据表33中计算结果，由于水平次梁采用相同截面，因此以线荷载最大的3号次梁来进行计算。水平次梁按承受均布荷载

15、的四等跨连续梁计算，计算简图如图：q=30.llkN/m>4 3 00mmBA CA DA次梁计算简图22MmaxMb0.107ql0.10730.111.0753.8kNm2、截面选择所需截面抵抗距W袅丝38626389mm30.90.9160根据所需截面抵抗距，初步选用16a热轧普通梢钢，A=2190mm2,Wx=108000mm3,Ix=8660000mm4,bL=63mm,d=6.5mm。3、水平次梁强度校核因支座B处弯矩最大，故只需验算支座B处的截面抗弯强度，即次二maxWx3.8 10610800035.2Mpa 0.9144Mpa轧成梁的剪应力一般很小，不需验算4、水平次梁

16、刚度校核最大饶度fmax0.632-ql100EI0.63230.11 107545100 2.06 105 86600000.15mm所以刚度符合要求fmax0.151f工l10757167250十边梁设计边梁截面型式采用单腹式，边梁的截面尺寸按构造要求及安装要求确定，截面高度与主梁端部高度相同，腹板厚度与主梁腹板厚度相同。边梁是闸门的重要受力构件，由于其受力情况较复杂，故在设计中，可将其容许应力降低20%作为考虑受扭影响的安全储备。1、内力计算水平荷载：主要是主梁传来的水平荷载，还有顶、底梁和各水平次梁传来的水平荷载，为了简化计算起见，可假定这些荷载全部作用在主梁端部。竖向荷载：包括闸门自

17、重、滑道摩阻力、起吊力等。作用在一个边梁上的起吊力可估计为100KN。根据以上的受力分析，及其前面的计算成果，边梁的受力简图如下列图所示：则可计算得上滑块所受压力R±=KN下滑块所受压力R下=KN在最大弯矩作用截面上的轴向力等于起吊力减去上滑块的摩阻力，即:N100201.30.1667.8kN2、边梁的强度验算边梁的截面形式如下列图所示截面积面积距S10截面惯性距Ix截面模量10x26010x5006010x260200mm_2102601050010200mm53260255102501259.75510mm133BH3bh3121326052031225050034.42108

18、mm4Ix0.5H4.421080.55201.76310mm截面边缘处最大应力max-AMmaxW67.810399.3106maxVmaxSIxf102001.710665.1MPa0.8128MPa1481039.7551054.421081032.7MPa0.876MPa由以上验算结果可知，边梁满足强度要求。闸门偏心距计算假设闸门重心线相对横梁腹板中心向上游偏离e,列表计算如下:表3-4闸门偏心距计算表序号名称规格总重(kg)偏心距(m)力矩(kgXmm)1面板-10X4420X41001422.58265-e-1422.58(265-e)横梁腹板-10X500X4290673.53e

19、横梁翼板-10X150X3900367.38e次(底)梁16aX4290295.15180-e-295.15(180-e)中纵梁腹板-10X500X1310/1190/990/388152.21e中纵梁翼板-10X150X1170/1050/850/32579.95e次纵梁工16aX655/648巧95/588/495/488/388162.24180-e-162.24(180-e)边梁腹板-10X500X4100321.85e边梁翼板-10X260X4100334.72e次梁端加劲板-10X100X35016.4975+e16.49(75+e)吊座加劲板-20X280X40035.1700底

20、部连接板-10X100X5007.85e2吊座见大样70.29003滑块见大样110.725-e-110.72(5-e)4限位块见大样6.04e5顶止水橡皮P45-5型L=344512.06290+e12.06(290+e)6顶止水垫板H20-7型L=39007.02270+e7.02(270+e)7顶止水压板-10X60X389018.32301+e18.32(301+e)8侧止水橡皮（内）P45-5型L=372226.05290+e26.05(290+e)9侧止水垫板（内）H20-7型L=407014.65270+e14.65(270+e)10侧止水压板（内）-10X60X401037.7

21、7301+e37.77(301+e)11侧止水橡皮（外）P45-5型L=407228.50300-e-28.5(300-e)12侧止水垫板（外）H20-7型L=407214.66280-e-14.66(280-e)13侧止水压板（外）-10X60X407238.36311-e-38.36(311-e)14转角橡皮P745-3型4.20290+e4.2(290+e)15底止水橡皮1H120-4型L=405010.94280-e-10.94(280-e)16底止水压板1-10X60X389018.32295-e-18.32(295-e)17底止水橡皮2H120-4型L=5302.86e18底止水压

22、板2-10X60X5004.71e19止推板1-12X20X40507.63280-e-7.63(280-e)注：1、假设闸门重心向迎水侧侧偏离横梁腹板中心e；2、令力矩=0,可解得e=110mm,即闸门重心线偏离门槽中心线100mm迎水侧四：闸门启闭力计算闸门启闭力计算公式：闭门力“nTTzdTzsgGPt持住力T持%GGjWsPXPtTzdTzs启门力T启nTTzdTzsPxrGGjWs式中：、一摩阻力安全系数，'=1.2;%一计算闭门力时闸门自重修正系数，nG=0.9;%一计算持住力和启门力时闸门自重修正系数，nG=1.1；Tzd一支承摩阻力，对于滑动支承，Tzdf2P式中，f2

23、为滑动摩擦系数，P为作用在闸门上的总水压力；Tzs一止水摩阻力，Tzsf3Pzs式中，f3为止水摩擦系数，Pzs为作用在止水上的总水压力G一闸门自重，按闸门实际重量计算，G=T;Pt一上托力，PtHsDiBzs式式中丫为水的重度，0为上托力系数，Hs为设计水头，Di为底止水至上游面的间距，Bzs为两侧止水的间距，本闸门中Pt0;Gj一配重块重量，本闸门中Gj=0;Px一下吸力，PxPsDzBzs式中Ps为底止水到下游面的间距部分的平均下吸强度，一般可按20kN/m2考虑，对溢流坝和坝内明流底孔闸门，当下游流态良好，通气充分时，可不计下吸力，D2为底止水至下游面间距，Bzs为两侧止水间距，本闸门

24、中不计下吸力，Px=0；Wx一作用于闸门上的水柱压力，本闸门中Wx=0。由业主及西南水电所提供的资料，闸门在以下两种情况下会遭遇较大的启门力：一是汛期开闸引水灌溉，相应最不利水位组合是内涌水位-0.3m,外涌水位2.5m根据闸门运行管理条件，当外涌水位超过2.5m时必须关闭闸门，二是内涌达最高蓄水位2.5m,外涌水位为-0.3m时，因突降暴雨需开闸放水；汛期当外涌水位上涨当2.5m时，为保护围内安全，应关闭闸门，关闭时内外水头差不得超过0.5m。依据以上工况，可分别计算闸门所受的水压力，受力简图如下:间门水压力图（开周外涌恻 内涌倒I I 1 = 2.50Q !/1QOOI II III I ' f 涮第1水压力图（关闭）1222 Hs HXB1210 2.802160.7kN4.1122%- Hs2HX Bzs212210 2.82.34.1252.3kNTf f min0.1625.7 .zd 开f2max P 0.35160.756.3 kNTzd闭f2 minf2 max0.160.3552.38.418.4 kN止水受到的水压力12Pzs开2102.80.086.3kN212pzsffl2-102.8