潜孔式平面钢闸门设计

1、潜 孔 式 平 面 钢 闸 门 设 计工程概况况：闸门是用用来关闭闭、开启启或者局局部开启启水工建建筑物中中过水孔孔口的活活动结构构。其主主要作用用是控制制水位、调节流流量。闸闸门是水水工建筑筑物的重重要组成成部分，它的安安全与适适用，在在很大程程度影响响着整个个水工建建筑物的的原行效效果。设计目录录：1. 水水工刚结结构潜孔孔式焊接接平面钢钢闸门设设计计算算书。1（1）设设计资料料及有关关规定。1（2）闸闸门结构构的形式式及布置置。1 闸门门尺寸的的确定。1 主主梁的布布置。11（3）面面板设计计。22 （4）水水平次梁梁、顶梁梁和底梁梁地设计计。3（5）主主梁设计计。6（6）横横隔板设设计

2、。8（7）边边梁设计计。9（8）行行走支承承设计。100（9）胶胶木滑块块轨道设设计。111（10）闸门启启闭力和和吊座验验算。112.水工工刚结构构潜孔式式焊接平平面钢闸闸门设计计图。（附图图）水工刚结结构潜孔孔式焊接接平面钢钢闸门设设计计算算书一、设计计资料及及有关规规定：闸门形式式：潜孔式焊焊接平面面钢闸门门。2.孔的性性质：深孔形式式。3.材料料：钢材：QQ2355焊条：EE43；手工电电焊；普普通方法法检查。止水：侧侧止水用用P型橡橡皮，底底止水用用条型橡橡皮。行走支承承：采用用胶木滑滑道，压压合胶布布用MCCS2。砼强度等等级：CC20。启闭机械械：卷扬扬式启闭闭机。4.规范范：

3、水水利水电电工程刚刚闸门设设计规范范（SLL74-95），中国国水利水水电出版版社19998.8二、闸门门结构的的形式及及布置闸门尺寸寸的确定定（图1示示）1.闸门门孔口尺尺寸：孔口净跨跨：3.50m。孔口净高高：3.50m。闸门高度度：3.66mm。闸门宽度度：4.20mm。荷载跨度度：3.66mm。计算跨度度：3.90mm。2.计算算水头：50.00mm。主梁的布布置1.主梁梁的数目目及形式式 主梁是是闸门的的主要受受力构件件，其数数目主要要取决于于闸门的的尺寸。因为闸闸门跨度度L=33.500m,闸闸门高度度h=33.666m,LL33时，aa=1.55,则t=a=00.0667现列表1

4、1计算如如下：表1区格a(mmm)b(mmm)b/akPN/mm22t(mmm)4059652.38830.73320.4990.60013.77953459652.8000.5000.4990.50011.2212553459652.8000.7440.4990.60013.4455根据上表表计算，选用面面板厚度度t=144mm 。2.面板板与梁格格的连接接计算已知面板板厚度tt=144mm ,并且近近似地取取板中最最大弯应应力maxx=1160NN/mmm2,则p=0.07141600=1556.88.2NN/mmm ,面板与主主梁连接接焊缝方方向单位位长度内内地应力力：T=面板与主主梁连

5、接接的焊缝缝厚度：，面板与梁梁格连接接焊缝厚厚度取起起最小厚厚度。四、水平平次梁，顶梁和和底梁地地设计1.荷载载与内力力地验算算水平次梁梁和顶，底梁都都时支承承在横隔隔板上地地连续梁梁，作用用在它们们上面的的水压力力可按下式计计算，即即q=p现列表22计算如如下：表2梁号梁轴线处处水压力力强度PP（kN/mm22）梁间距（m）（m）q=p(kN/m)1(顶梁梁)454.130.2225115.800.5112（主梁梁）459.130.488220.380.4553（水平平次梁）463.540.455208.590.4554（主梁梁）467.950.455210.580.4555（水平平次梁）4

6、72.360.455212.560.4556（主梁梁）476.470.455214.410.4557（水平平次梁）481.180.455216.530.4558（主梁梁）485.590.455218.510.4559（底梁梁）4900.2225110.2517727.61kkN/mm 根据上表表计算，水平次次梁计算算荷载取取2166.533kN/m，水水平次梁梁为4跨跨连续梁梁，跨度度为0.90mm，水平平次梁弯弯曲时的的边跨弯弯距为: MM次中00.0777qll2=0.07772166.5330.997522=155.855kNm支座B处处的负弯弯距：M次B0.1107qql2=0.107

7、72166.5330.997522=222.02248kkNm2.截面面选择W=mmm3考虑利用用面板作作为次梁梁截面的的一部分分，初选选18bb,由附附录三表表四查得得：A=29929mmm2 ; WWx=15222000mm33 ; IIx=1366990000mmm4 ; b11=70mmm ; dd=9mmm 。面板参加加次梁工工作的有有效宽度度分别按按式611及及式612计计算，然然后取其其中较小小值。 式：611 Bb1+60tt=700+60014=9100mm ; 式：612 B=1b (对对跨间正正弯距段段) B=2b （对支支座负弯弯距段） 。 梁间间距b= 。 对对于第一

8、一跨中正正弯距段段l0=0.88l=0.889755=7880mmm ;对对于支座座负弯距距段l0=0.44l0.4497553990mmm 。根据l00/b查查表61： 对于ll0/b7800/900000.8667 得10.40 ，得BB=1b00.40090003660mmm ,对于l00/b3900/900000.4330 得20.16 ，得BB=2b00.16690001444mmm ,对第一跨跨中选用用B3360mmm,则则水平次次梁组合合截面面面积（例例图4）:A=29929+360014=69661mmm2 ;组合截面面形心到到槽钢中中心线得得距离：e=665mmm ;跨中组合

9、合截面的的惯性距距及截面面模量为为：I次中1366990000+29229652+3660143522966621171mmm4Wminn=对支座段段选用BB1444mmm，则组组合截面面面积：A=229299+144414=45992mmm2 ;组合截面面形心到到槽钢中中心线得得距离：e=335mmm支座初组组合截面面的惯性性距及截截面模量量为：I次B1366990000+29229432+1444143522366803365.8mmm4Wminn=3.水平平次梁的的强度验验算由于支座座B处（例图33）处弯弯距最大大，而截截面模量量较小，故只需需验算支支座B处处截面的的抗弯强强度，即即次说

10、明水平平次梁选选用118b满满足要求求。 轧成成梁的剪剪应力一一般很小小，可不不必验算算。4.水平平次梁的的挠度验验算 受均布布荷载的的等跨连连续梁，最大挠挠度发生生在便跨跨，由于于水平次次梁在BB支座处处截面的的弯距已已经求得得M次BB=222.02248kkNm,则则边跨挠挠度可近近似地按按下式计计算： 0.000022 故水平平次梁选选用118b满满足强度度和刚度度要求。五、主梁梁设计(一)设设计资料料1）主梁梁跨度：净跨（孔口净净宽）ll03.55m ；计算跨跨度l3.99m ；荷载跨跨度l13.66mm 。2）主梁梁荷载：3) 横向隔隔板间距距： 00.9775m 。4）主梁梁容许挠

11、挠度： W=L/7500 。（二）主主梁设计计1.截面面选择弯距和剪剪力弯距距与剪力力计算如如下：弯距： 剪力： 需要的截截面抵抗抗距已知知A3钢钢的容许许应力=1160NN/mmm2 ,考虑钢钢闸门自自重引起起附加应应力的影影响，取取容许应应力=则需需要的截截面抵抗抗矩为； W=（3）腹腹板高度度选择按按刚度要要求的最最小梁高高（变截截面梁）为：经济梁高高：由于钢闸闸门中的的横向隔隔板重量量将随主主梁增高高而增加加，故主主梁高度度宜选得得比heec为小小，但不不小于hhminn。现选选用腹板板厚度hh090cmm。(4)腹腹板厚度度选择选用tww1.00cm 。(5)翼翼缘截面面选择：每个翼

12、翼缘需要要截面为为下翼缘选选用t112.00cm（符符合钢板板规格），需要要取B130ccm,上翼缘缘的部分分截面积积可利用用面板，故只需需设置较较小的翼翼缘板同同面板相相连，选选用t112.00cm，bb116cmm，面板兼兼作主梁梁上翼缘缘的有效效高度为为Bbb1+600t116+6601.441000cm 。上翼缘截截面面积积A1=1882.00+10001.44=1722cm2。(6)弯弯应力强强度验算算截面形心心距：截面惯性性距：截面抵抗抗距：上上翼缘顶顶边 下下翼缘底底边 弯应力：安全表3部位截面尺寸寸（cmcm）截面面积积A(ccm2)各型心离离面板表表面距离离y（cmm）Ay（

13、cm33）各型心离离中和轴轴距离y=y-y1(cmm)Ay2(cm44)面板部分分1001.4140.00.7980-27.211035578上翼缘1622.032.002.476.88-25.5208008腹板9011.090.0043.443906615.55192220下翼缘3022.060.0084.445064456.551914405合计31299266.83350011（7）因因主梁上上翼缘直直接同面面板相连连，可不不必验算算整体稳稳定性，因梁高高大于按按高度要要求的最小梁梁高，故故梁的挠挠度也不不必验算算。截面改变变因主梁跨跨度较大大，为减减小门槽槽宽度与与支承边边梁高度度（节

14、约约钢材），有必必要将主主梁承端端腹板高高度减小小为。考考虑到主主梁端部部腹板及及翼缘相相焊接，故可按按工字截截面梁验验算应力力剪力强强度。尺尺寸表44所示：表4部位截面尺寸寸（cmcm）截面面积积A(ccm2)各型心离离面板表表面距离离y（cmm）Ay（cm33）各型心离离中和轴轴距离y=y-y1(cmm)Ay2(cm44)面板部分分1001.44140.00.7980-27.211035578上翼缘1622.032.002.476.88-25.5208008腹板5411.054.0043.4423433.615.55192220下翼缘3022.060.0050.66430388.456.5

15、51914405合计28687100.83350011因误差未未超过110，安全3.翼缘缘焊缝翼缘焊缝缝厚度hhf按受力力最大的的支承端端截面计计算。VVmaxx7900kN。I0=131122ccm4，上翼缘对对中和轴轴的面积积距：SS1=32.025.5+140027.2=46224cmm3，下翼缘对对中和轴轴的面积积距：SS2=6056.5533900cm3S1,需要角焊缝最最小，。全梁的上上下翼缘缘焊缝都都采用hhf8mmm 。4.加筋筋肋验算算因不需设设置横向向加劲肋肋。闸门门上已布布置横向向隔板可可兼作横横加劲肋肋，其间间距a0.9975mm 。腹板板区格划划分见图图2。5.取面面

16、板区格格验算其其长边点点的折算算应力 a=4550-880-990=2280mmm,面板区格格的长边边中点的的主梁弯弯距和弯弯应力该区格长长边中点点的折算算应力 故面板厚厚度选用用14mmm满足强强度要求求 。六、横隔隔板设计计1.荷载载和内力力计算 如图图所示水平平次梁为为4跨均均布连续续梁，RR可看作作它所受受的最大大剪力，由规范范表查知知：作用用于竖直直次梁上上由水平平荷载传传递的集集中荷载载：取qqq次2.横隔隔板和截截面选择择和强度度验算腹板选用用与主梁梁腹板同同高，采采用800010mmm，上上翼缘利利用面板板，下翼翼缘采用用2000mm8000mm的的扁钢，上翼缘缘可利用用面板的

17、的宽度公公式按式式B1b确确定。查查表得100.3669 ，B=0.36999755=3660mmm，取BB3660mmm 。计计算如下下图所示示截面几几何特性性截面型型心到腹腹板中心线距距离： 61mmm截面面惯性距距： ，验算应力力：由于横隔隔板截面面高度较较大，剪剪切强度度更不必必验算，横隔板板翼缘焊焊缝采用用最小焊焊缝厚度度hf6mmm 。七、边梁梁设计边梁的截截面形式式采用单单腹式，如下图图，边梁梁的截面面尺寸按按构造要要求确定定，即截截面高度度与主梁梁端部高高度相同同，腹板板厚度与与主梁腹腹板厚度度相同，为了便便于安装装压合胶胶木滑块块，下翼翼缘宽度度不宜小小于3000mmm 。边

18、梁是闸闸门的重重要受力力构件，由于受受力情况况复杂，故在设设计时将将容许应应力值降降低200作为为考虑受受扭影响响的安全全储备。1.荷载载和内力力计算在在闸门每每侧边梁梁上各设设4个胶胶木滑块块，其布布置如下下图：（1）水水平荷载载 主要是主主梁传来来的水平平荷载，还有水水平次梁梁和顶，底梁传传来的水水平荷载载，为了了简化起起见，可可假定这这些荷载载由主梁梁传给边边梁，每每个边梁梁作用于于边梁荷荷载为RR7990kNN竖向荷载载有闸门自自重，滑滑道摩阻阻力，止止水摩阻阻力，起起吊力等等。上滑块所所受压力力：，下滑块所所受压力力：，,最大阻力力为作用用于一个个边梁上上的起吊吊力，估估计为6650

19、kkN，有有N6650kkN进行行强度验验算， ,2.边梁梁强度验验算截面面积积 。截面边缘缘最大应应力验算算：腹板最大大剪应力力验算：腹板与下下翼缘连连接处则则算应力力验算：， 。均满足强强度要求求八、行走走支承设设计胶木滑块块计算：下滑块块受力最最大，起起值为RR15580kkN，设设滑块长长度为3350mmm，则则滑块单单位长度度承受压压力由表表2查得得轨顶弧弧面半径径R=2200mmm，轨轨头设计计宽度为为b440mmm，胶木木滑块与与规定弧弧面的接接触应力力验算：。九、胶木木滑块轨轨道设计计确定轨道道底板宽宽度轨道底板板宽度按按砼承压压强度确确定，查查表得：砼允许许承压应应力为77N/mmm2 ，则所所需轨道道底板宽宽度为： 取Bhh3550mmm， 故轨轨道底面面压应力力：2.确定定轨道底底版厚度度轨道底板板厚度按其弯弯曲强度度确定，轨道底底版的最最大弯应应力：轨道底板板悬臂长长度C1022.5mmm，对对于A33查表得得1100NN/mmm2 ，故：，故故t550mmm 。十、闸门门启闭力力和吊座座验算1.启门门力：TT启1.11G+11.2(T2dd+T2ss)+PPx G=0.0022KK1K