平面定轮钢闸门设计

PAGEPAGE17目录1.水工刚结结构平面定定轮钢闸门门设计计算算书。。。。。。。。11）设计资料及及有有关规定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12）闸门结构的的形形式及布置置置。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1<1>闸门尺尺尺寸的确确定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1<2>主梁的的的布置。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13）面板设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。TOC\o"1-3"\h\uHYPERLINK"二．设计资料222HYPERLINK"四、面板设计333HYPERLINK"六、主梁设计555HYPERLINK"八、边梁设计1110HYPERLINK"十、胶木滑块轨轨轨道设计计（见见图10）11HYPERLINK\l""十一、闸门启闭闭闭力和吊吊座验验算12。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。24）水平次梁、顶顶顶梁和底梁梁地地设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。35）主梁设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。66）横隔板设计计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。87）边梁设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。98）行走支承设设计计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。109）胶木滑块轨轨道道设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1110）闸门启闭闭力和和吊座验验算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。112.水工刚结结结构平面面定轮轮钢闸门门设计计图。。。。。。。。。。（附附图）水工刚结构平面面面定轮钢钢闸门门设计计计算书书一.设计任务《钢结构》课程程程设计的的任务务为某节节制闸闸工作闸闸门的的设计。二．设计资料某供水工程，工工工程等级级为1等1级，其某某段段渠道上上设有有节制闸闸。节节制闸工工作闸闸门操作作要求求为动水水启闭闭，采用用平面面定轮钢钢闸门门。本闸闸门结结构设计计按SL744--95《水利水水电电工程钢钢闸门门设计规规范》进进行。基基本资资料如下下：孔口尺寸：6...0m××6..0m(宽×高)；底槛高程：2333.0m；正常高水位：3335.00m；设计水头：1222.0m；门叶结构材料：：：Q2355A。三．闸门结构形形形式及布布置闸门尺寸的确定定定闸门的高度：HHH=6++0..5=66.55m闸门的荷载跨度度度为两侧侧止水水的间距距：L1=6.11mm闸门计算跨度：：：L=L0+2d==66+2××0..2=66.44m主梁的数目及形形形式主梁是闸门的主主主要受力力构件件，其数数目主主要取决决于闸闸门的尺尺寸。因因为闸门门跨度度L=6..4，闸门高高度H=6..5，L<h。所以闸闸门门采用4根主梁。本本本闸门属属于中中等跨度度，为为了便于于制造造和维护护，决决定采用用实腹腹式组合合梁。主梁的布置本闸门为潜孔式式式闸门，按按公公式经计算：设计时按最下面面面的那根根受力力最大的的主梁梁来设计计，各各主梁采采用相相同的截截面尺尺寸。梁格的布置及形形形式梁格采用复式布布布置与等等高连连接，水水平次次梁穿过过横隔隔板所支支承。水水平梁为为连续续梁，间间距应应上疏下下密，使使面板各各区格格需要的的厚度度大致相相等。连接系的布置和和和形式横向连接系，根根根据主梁梁的跨跨度，决决定布布置3道隔板，其其其间距为1.6m，横隔板板兼兼作竖直直次梁梁。布置图见附图111.四、面板设计根据《钢闸门设设设计规范SDJ—78（试行）》关关于面板的设设计，先估算算面板厚度，在在主梁截面选选择以后再验验算面板的局局部弯曲与主主梁整体弯曲曲的折算应力力。1.估算面板厚厚度度假定梁格格格布置尺尺寸如如图附图1所示。面面板板厚度按按下式式计算t=a当b/a≤3时，a=1..55,则t=a=00..0688当b/a>>3时，a=1..44,则t=a=00..07计算表见附表111.根据上表计算，选选用面板厚度度t=12mmm。2.面板与梁格格的的连接计算算算面板局部挠曲时时时产生的的垂直直于焊缝缝长度度方向的的横拉拉力P表达式按按下下式计算算，已已知面板板厚度度t=122mmm,并且近似似地地取板中中最大大弯应力σmax==[σ]=16600N/mmm22,则p=0.07ххх12х160==1134..4NN/mmm,,面板与主梁连接接接焊缝方方向单单位长度度内的的剪力：：T＝=面板与主梁连接接接的焊缝缝厚度度：，面板与梁格连接接接焊缝厚厚度取取起最小小厚度度。五、水平次梁，顶顶梁和底梁地地设计1.荷载与内力力地地验算水平次梁和顶，底底梁都时支承承在横隔板上上地连续梁，作作用在它们上上面的水压力力可按下式计算，即即即q=p计算表格见附表表表2。根据计算，水平平平次梁计计算荷荷载取71.0088kN//m，水平次次梁梁为4跨连续梁梁，跨跨度为1.6m，水平次次梁梁弯曲时时的边边跨弯距距为:MM次中中＝0.07777ql2=0.00777х71.008х1.62=14..001kN∙m支座B处的负弯弯距：：M次B＝0.1107qql22=0.11007х71.008х1.62=19..447kN∙m2.截面选择择择W=考虑利用面板作作作为次梁梁截面面的一部部分，初初选［18b,由附录三三表表四查得得：A=2929mmmm2;Wx=15222200mmm33;Ixmm4;bb1=70mmmm;dd=9mmm。面板参加次梁工工工作的有有效宽宽度分别别按下下式计算算，然然后取其其中较较小值。B≤b1+6600t=770++60Х12=77990mmm;;BB=ζ1b(对跨间正正弯弯距段)BB=ζ2b（对支座座负负弯距段段）。按3号号号梁计算算，设设梁间距b=。对于于第第一跨中中正弯弯距段l0=0.88ll=0..8Х16000==12880mmm;对于支座座负负弯距段l0=0.44l＝0.4Х1600＝640mmmm。根据l0/b查查表：对于lll0/b＝12800//945＝01.33554得ζ1＝0.533，得B=ζ1b＝0.53Х945＝501mmmm,对于l0/b＝＝6400/9945＝0.67777得ζ2＝0.211，得B=ζ2b＝0.21Х945＝198mmmm,对第一跨中选用用用B＝501mmmm,则水平次次梁梁组合截截面面面积见附附图2:面积为AAA=299299+5001Х12=889941mmm22;组合截面形心到到到槽钢中中心线线得距离离：e==65mmmm;跨中组合截面的的的惯性距距及截截面模量量为：：I次中＝136669900000+299299Х652+501Х12Х312＝32811444799mmm4Wmin=对支座段选用BBB＝198mmm，则组合合截截面面积积：A=299229+11988Х12=553305mmm22;组合截面形心到到到槽钢中中心线线得距离离：e==43mmmm支座初组合截面面面的惯性性距及及截面模模量为为：I次B299299Х432+198Х12Х532＝2578889905mmm44Wmin=3...水平次梁梁的的强度验验算由于支座B处处处处弯距最最大，而而截面模模量较较小，故故只需需验算支支座B处截面的的抗抗弯强度度，即即σ次＝说明水平次梁选选选用[18b满足要求求。轧成成成梁的剪剪应力力一般很很小，可可不必验验算。4.水平次梁的的挠挠度验算受均布荷载的的的等跨连续续梁梁，最大大挠度度发生在在便跨跨，由于于水平平次梁在B支座处截截面面的弯距距已经经求得M次B=19.4411kN∙m,则边跨挠挠度度可近似似地按按下式计计算：：＝＝＝＝0.00000274≤故水平平平次梁选选用[18b满足强度度和和刚度要要求。六、主梁设计(一)设计资料料1）主梁跨度：：：净跨（孔孔口口净宽）LL0＝6m；计算跨跨度l＝6.4m；荷载跨跨度l1＝6.1m。2）主梁荷载：：：)横向隔板板间间距：1.6m。4）主梁容许挠挠挠度：[W]]==L/77500。（二）主梁设计计计主梁的设计内容容容包括：：截面面选择；；梁高高改变；；翼缘缘焊缝；；腹板板局部稳稳定验验算；面面板局局部弯曲曲与主主梁整体体弯曲曲的折算算应力力验算。1.截面选择弯距和剪力。弯弯弯距与剪剪力计计算如下下：弯距：剪力：需要的截面抵抗抗抗距已知A3钢的容许许应应力[σ]=16600N/mmm22,考虑钢闸闸门门自重引引起附附加应力力的影影响，取取容许许应力[σ]=则需要要的的截面抵抵抗矩矩为；[W]=（3）腹板高度度选选择。按刚刚刚度要求求的最最小梁高高（变变截面梁梁）为为：经济梁高：由于钢闸门中的的的横向隔隔板重重量将随随主梁梁增高而而增加加，故主主梁高高度宜选选得比比hec为小，但但不小于hmin。现现选选用腹板板厚度度h0＝90cmm。(4)腹板厚度度度选择选用tw＝1..0cm。(5)翼缘截面面面选择：：每个个翼缘需需要截截面为下翼缘选用t111＝2.0ccm（符合钢钢板板规格），需需要取B1＝20cm,上翼缘的部部分截面积可可利用面板，故故只需设置较较小的翼缘板板同面板相连连，选用t1＝2.0cm，b1＝14cm，面板兼作作主梁上翼缘缘的有效高度度为B＝b1+60t＝14+60Х1.2＝86cm。上翼缘截面面积积积A1=14Х2.0++866Х1.2=131..22cm2。(6)弯应力强强强度验算.主梁跨中中梁梁面的几几何特特性见附附表3.主梁跨中中截截面见附附图3.截面形心距：截面惯性距：截面抵抗距：上上上翼缘顶顶边下翼缘底底边弯应力：安全。（7）整体稳定定性性与挠度验验验算。因因主梁梁上翼缘缘直接接同面板板相连连，可不不必验验算整体体稳定定性，因因梁高高大于按按高度度要求的的最小小梁高，故故梁梁的挠度度也不不必验算算。2.截面改变因主梁跨度较大大大，为减减小门门槽宽度度与支支承边梁梁高度度（节约约钢材材），有有必要要将主梁梁承端端腹板高高度减减小为。见见附附图4.梁高开始始改改变的位位置取取在临近近支承承端的横横向隔隔板下翼翼缘的的外侧，离离开开支承端端的距距离为160--110=11500.剪切强度验算：：：考虑到到主梁梁端部的的腹板板及翼缘缘都分分别同支支承边边梁的腹腹板及及翼缘相相焊接接。可按按工字字型截面面来验验算剪应应力强强度，主主梁支支承端面面的几几何特性性见附附表4.因误差未超过1110％，安全全3.翼缘焊缝翼缘焊缝厚度hhhf按受力最最大大的支承承端截截面计算算。Vmax＝424..99kN。I0=12440032ccm44，上翼缘对中和轴轴轴的面积积距：：S1=1033..2Х17.55++28Х15.99==22551ccm3，下翼缘对中和轴轴轴的面积积距：：S2=40Х40.1＝16044ccm3<S1,需要角焊缝最小，。全梁的上下翼缘缘缘焊缝都都采用用hf＝8mm。4.腹板的加筋筋肋肋和局部稳稳稳定性验验算因故需设置横向向向加劲肋，以以保证腹板局局部稳定性。因因闸门上已布布置横向隔板板可兼作横加加劲肋，其间间距a＝160cmm。腹板区格格划分见图6。梁高与弯矩都较较较大的格格局可可按式验算算。区格2左边及右右边截截面的剪剪力分别别为区格2截面的平平均剪剪应力为为区格2左边及右右边截截面上的的弯矩分分别为为区格2的平均弯弯矩为为区格2的平均弯弯应力力为计算，由于区格格格长短边边之长长为1.6//11.0>>1..0，采用下下式式计算：：将以上数据代入入入验算式式（满足局部要求求求）故在横隔板之间间间区格2不应增设设横横加劲肋肋。再从剪力最大的的的区格1来考虑：：该区格的腹板平平平均高度度，不不必计算算，故故在梁高高减小小的区格1内也不必必另另设横向向劲肋肋。取面板区格Ⅲ验验验算其长长边点点的折算算应力力从上述的面板计计计算可见见，直直接与主主梁相相邻的面面板区区格，只只有区区格3所需要的的板板厚较大大，这这就意味味着该该区格的的长边边中点应应力也也较大，所所以以选择区区格3按下列验验算算其长边边的折折算应力力。面板区格Ⅲ的长长长边中点点的主主梁弯距距和弯弯应力该区格长边中点点点的折算算应力力＝故面板厚度选用用用8mm满足强度度要要求。七、横隔板设计计计1.荷载和内力力计计算如图图图所示水水平次次梁为4跨均布连连续续梁，R可看作它它所所受的最最大剪剪力，由由规范范表查知知：作作用于竖竖直次次梁上由由水平平荷载传传递的的集中荷荷载：：取q＝q次次2.横隔板和截截面面选择和强强强度验算算腹板选用与主梁梁梁腹板同同高，采采用900Х10mm，上翼缘缘利利用面板板，下下翼缘采采用200mmmХ800mmm的扁钢，上上上翼缘可可利用用面板的的宽度度公式按按式B＝ζ2b确定。查表表得ζ2＝0.22255，B=0.22555×166000=3660mmm，取B＝360mmmm。计算如如下下图所示示截面面几何特特性截截面型心心到腹腹板中心线距离：＝83mm截面惯性性距距：，验算应力：由于横隔板截面面面高度较较大，剪剪切强度度更不不必验算算，横横隔板翼翼缘焊焊缝采用用最小小焊缝厚厚度hf＝6mm。八、边梁设计边梁的截面形式式式采用单单腹式式，见附附图7，边梁的的截截面尺寸寸按构构造要求求确定定，即截截面高高度与主主梁端端部高度度相同同，腹板板厚度度与主梁梁腹板板厚度相相同，为为了便于于安装装压合胶胶木滑滑块，下下翼缘缘宽度不不宜小小于300mmmm。边梁是闸门的重重重要受力力构件件，由于于受力力情况复复杂，故故在设计计时将将容许应应力值值降低20％作为考考虑虑受扭影影响的的安全储储备。1.荷载和内力力计计算在闸门门门每侧边边梁上上各设4个胶木滑滑块块，其布布置见见附图6：（1）水平荷载载主要是主梁传来来来的水平平荷载载，还有有水平平次梁和和顶，底底梁传来来的水水平荷载载，为为了简化化起见见，可假假定这这些荷载载由主主梁传给给边梁梁，每个个边梁梁作用于于边梁梁荷载为R＝424..99kN竖向荷载有闸门自重，滑滑滑道摩阻阻力，止止水摩阻阻力，起起吊力等等。上滑块所受压力力力：，下滑块所受压力力力：，,最大阻力为作用用用于一个个边梁梁上的起起吊力力，估计计为400kkN，有N＝400kkN进行强度度验验算，,2.边梁强度验验算算截面面积。截面边缘最大应应应力验算算：但不超过10%%%，满足强强度度要求。腹板最大剪应力力力验算：：但不超过10%%%，满足强强度度要求。腹板与下翼缘连连连接处则则算应应力验算算：，。但不超过10%%%，满足强强度度要求。九、行走支承设设设计胶木滑块计算：：：下滑块块受力力最大，其其值值为R2＝899..66kN，设滑块块长长度为350mmm，则滑块块单单位长度度承受受压力根据据上上述q，查表得得轨轨顶弧面面半径径R=20000mm，轨头设设计计宽度为b＝40mm，胶木滑滑块块与规定定弧面面的接触触应力力验算：：。选定胶木高3000mm，宽120mmm，长350mmm。十、胶木滑块轨轨轨道设计计（见见图10）确定轨道底板宽宽宽度轨道底板宽度按按按砼承压压强度度确定，查查表表得：砼砼允许许承压应应力为为[σ]＝7N/mmmm2，则所需需轨轨道底板板宽度度为取Bh＝400mmm，故轨道底面压压压应力：2.确定轨道底底版版厚度轨道底板厚度δδδ按其弯曲曲强强度确定定，轨轨道底版版的最最大弯应应力：：轨道底板悬臂长长长度C＝180mmm，对于A3查表得[σ]＝100NN//mm22，故：，故t＝8880mmm。十一、闸门启闭闭闭力和吊吊座