学士平板刚闸门课程设计

水工钢结构课程设计题目：平面钢闸门设计姓名：安以轩班级：2008级水利水电工程学号：2008162036指导老师：刘丽霞2010-111设计任务书一、题目平面钢闸门设计二、设计资料闸门形式：溢洪道露顶式平面钢闸门；孔口净宽：9.60m；设计水头：5.40m；结构材料：Q235；焊条：E43；止水橡皮：侧止水用P形橡皮；行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为MCS-2；混凝土强度等级：C20设计内容枝根据给定的原旬始资料，需完增成以下设计内堂容：丸了解任务，熟加悉资料，确定差闸门结构的形胃式并对其进行笼布置；面板设计桐水平次梁、顶即梁和底梁的设牧计主梁设计横隔板设计脾纵向联结系设亲计边梁设计等。款四、课程设计考的要求1、总体要求晶集中布置，明谈确要求，提倡基讨论，独立完烂成，严禁抄袭杏，拷贝现象。2、成果要求盒（渐1责）说明书一份雾，内容包括：浪工程概况及基锈本资料；闸门她结构布置、面误板设计、水平山次梁、顶梁、鄙低梁设计、施叼工图绘制等。以说明书应文字别通顺，字迹工嫩整，论据充足仓。桶（悠2挽）设计图惧纸嘉1~你2榴张2设计指导书目的要求哀《水工钢结构峰》是水利水电脏工程专业的重迎要专业课，为颗了加强学生对小基本理论的理浴解和《水工钢弊结构设计》规肾范条文的应用它，培养学生独挺立分析问题和液解决问题的能禁力，必须在讲裕完有关课程内吵容后，安排适绒当时间的课程宪设计，以提高忆学生的综合运拆用能力。阅二、给税闸门结构的形盏式及布置纪闸门尺寸的确笼定；主梁的形式；主梁的布置；净梁格的布置及且形式；薪联结系的布置骗及形式。慢三、主要设计候计算步骤面板设计旧估算面板厚度瓜；倡面板与梁格的虏连接计算；前水平次梁、顶疮梁和底梁的设阵计行荷载与内力计舰算；截面选择；枯水平次梁的强接度验算；昼底梁和顶梁设败计主梁设计截面选择；截面改变；翼缘焊缝；庙腹板局部稳定奖验算；辫面板局部弯曲颤与主梁整体弯袋曲的折算应力代验算。横隔板设计吐荷载和内力计这算；简横隔板截面选刚择和强度计算办；泼纵向联结系设维计旺荷载和内力计痛算；拴斜杆截面计算企；边梁设计等。绘制施工图欺露顶式平板刚夕闸门设计设计资料张闸门形式：溢裙洪道露顶式平但板刚闸舟门腔;弹孔口净宽：鸽9.6m朋；叔设计水头：澡5.4m汁；奸结构材料丛：阵Q23国5锦钢；戴焊条摇：域E4燥3剩；鸦止水橡皮：侧僚止水止用最P丧形橡皮；娱行走支撑：采船用胶木滑道，药压合胶木旬为萄MCS-惑2蓝；私混凝土强度等受级宫：掩C20;殖闸门结构的形姥式级布置自闸门尺寸的确冰定（杜图肠1若）敞闸门的高度：传考虑风浪所产琴生的水位超高衣为语0.2m脆，故闸门高拢度班H=5.4+烂0.2=肚5.6m唯；敲闸门的荷载跨未度为两止水的漏间距烂；渡L榜1却=例9.6m炭；秀闸门的设计跨熊度圈：浪L=L0+2通d=9.6+麦2x0.2=翁10m类；灾主梁的形式：漫主梁的形式根烫据水头的大小抱和跨度大小而脏定，本闸门属仰于中等跨度，寄为了方便制造格和维护，决定肯采用实腹式组她合梁。捉主梁的布置：怖根据闸门的高糖宽比，决定采没用双主梁。为接了方便两个主钱梁设计水位是撇所受的水压力搬相等。两个主幻梁的位置对称号与水压力的作疼用吨线舟Y=H/3=英1.8m喘。并且要求下题悬疾梁牙a凡0.2尺H愈且度a黎0.4m迎，上悬梁脂才刊c点0.45H,忌今干取竖a=0医.63满0.12H=但0.12x5粱.4=0.6淋4者8什，邮主梁间俱距誓2b=辅2(Y-a)党=2(1.8厨-0.63)萌=冤2.34m吼，补则事c=征H-2b-a榆=5.4-2受.34-0.田63=2.3轿4=0.45呈H=蹦2.43m榨校帐所以，满足要屋求。押（概4麻）梁格的布置谊和形期1障式。梁格采用纹复式布置和等去高连接，水平版次梁穿过横隔怪板上的预留孔朋并且被横隔板撕所支撑。水平后次梁为连续梁想，其间距应上泰疏下密，使得户面板各区往需要的厚度大过致相等，梁格妥布置具体尺寸竟如缓图趟2诱所示宵（惯5法）连接系的布标置和形式。终1槐)滴横向连接系，混根据主梁的跨考度，决定布蝶置箭3徒道横隔板，其铁间距为摆2.5m筝。横隔板兼作袖竖直次梁。融2诞）纵向连接系狐，设计在两个霞主梁下翼缘的军竖直平面内，步采用斜杆式桁森架。蝴3丙）边梁与行走之支撑，边梁采坑用单复式，行童走支撑采用胶峰木滑道。统1-3.屑唉面板设计崭（呈1梨）估计面板厚览度，假定梁格亮布置尺寸如苹图饲1爹所示。面板厚授度按式t=；膊嗓计宪算参翻当显b/a荐3再时胸，灾a=1.5练,缴则窃t=我；快当叉b/a>浙3椅时喝，挑a=1.4湿,团则驼t=水；幼挂现在列表进行京计算洒面板厚度的估袄算嘱区格指a(mm)直b(mm)背b/a尼R交p(N/mm举2雾)陈t(mm)吸Ⅰ烤1430嘴2490什1.51刷0.568澡0.006杨0.058滔5.64轧Ⅱ音960婶2490社2.59牲0.5扮0.019淋0.097鉴6.33编Ⅲ谁760洽2490睛1.89绘0.5朽0.028瑞0.118炮6.1扣Ⅳ茎690顺2490述3.23莲0.5若0.036款0.134拆6.47抚Ⅴ棵610驻2490租4.08蹲0.5企0.043喉0.147蝶6.28丘Ⅵ朵460依2490胁5.41下0.75秩0.05鸦0.194花6.25跟根据表的计算灰，选用面板厚迎度蔬为首t=驴8mm榴。膊（赴2邻）症面板与梁格计佳算。面板局部满挠曲是产生的明垂直与焊缝长戚度的横向拉锁力井P时的计算。已知敌面壁那厚炭度射t=愁8mm逐，并且取最大染弯曲应力名燥；则；水面板营与主梁连接焊差缝方向单位长罢度内的剪力为；酸计算样面板与主梁连狡接的焊缝厚度摇为啊面板逐与梁格连接焊慎缝取其最小厚域度垒；融1-4挑水平次梁，顶延梁和底梁的设赏计袄（桨1忙）该荷载与内力计皱算。版水平次梁仓和泡顶梁舟都是支撑在横件隔板上的连续歌梁，作用在他填们上面的水平君压力计算。识尚洞妻即胞估能；译列表计算后叮得堵夹；或水平次梁，顶裹梁和底梁僚均布荷载的计睁算妈梁你紧唇号渐水压强度

纯P(KN/m与2)愿梁间距拾（景m乡）拖备煎哪仗注叫1毒顶弹淘梁略1.5

堵路协顶梁荷载按下惠图计算

碰2挨13.2椅1.29周17.03研3寄上主梁送23.8胖1.08碗0.965肠22.97惜4懒32.1去0.85耕0.805抹25.84慎5长39.6怖0.76筝0.745陡29.5铜6吹下主梁哑47.3设0.73肆0.63狼29.8颈7总底盏留梁赵53.9栏0.53得0.365桂19.67壳根据表的计算朗，水平次梁计拳算荷载孕取挂29.5kN堤/m姜,房水平次梁为四丧跨连续梁，跨放度为故2.5m收，如下图所示障，水平次梁弯观曲时的边跨中参弯矩为；与广支灿座盲B仪处的弯矩为；每(央2)羞截面选择累考虑虾利用面板作为坚次梁截面的一相部分，选择倡有附录查表得煮到：倘；滑；因；锈；作。骤面板参加次梁饺工作有效宽度线：慧；遍(板对跨间正弯矩曲段衣)耽（对支撑负弯戴矩段）查按昨5酒号梁计算，设否梁间距：令；话对于第一跨中滥正弯矩段取：骤；奋对于支座负弯梳矩段取：箩根据蔽查表得到假对于班=妨,忽得到粉，则趣。壶对于赏=售，漆病得阳到纹,障则料。伤对第一跨中选忠用贷B=捕545mm后，则水平次梁理组合截面面积市为：黑A=2515谅+545x8碌=宁6875mm沿2手组合截面形心售到槽钢中心线葵的距离为：；亡跨中组合截面险的惯性矩及截坡面模量为：；；恶对支座段选照用晓B=雾269mm贱，则组合截面晓面积为：；业组合截面形心尽到槽钢中心线笋距离：；晕支座处组合截煌面惯性矩及截希面模量为：；；寿(3)鹅水平次梁的强腊度验算。由支品座余B里处支座弯矩最酱大，而截面模私量最小，故只凶需验算支环座选B怕处截面的弯袜矩逮笨强度。即；叼说明水平次梁鉴选用条，满足要污求碎骄。鸡轧成梁的剪应吉力一般很小，锹可不必验算。知水平次梁的扰俩度验算。受均唉布荷载的等连森续梁，最大挠潮度发生在边跨含，由于水平次治梁专在铅B方支座处截面的沙弯矩已经求出苏，则边跨挠度毯可近似地计算累为：；社故水平次梁选序择鸽，满足强度和芳刚度的要求。取顶梁和底梁。计顶梁荷载较小凭，但考虑水面击漂浮物撞击影葬响，必须加强胁顶梁刚度，所孝以也采用昆，底梁也采用吉。不1-警5触主梁设计衰（紫1奖）设计资料嘱1俭）主梁跨度（示图唤5太）；净跨（孔摇口坏携宽度投）判L0=买9.6m续。计算跨史度堆L=野10m昂。搭荷载跨赌度雄L1=辱9.6m屋；诞2厌)库主梁荷籍载境q=1/2p似=71.5K比N/拐m丘；轨3慰）横向隔板间鞭距：荒2.5m盯；姿4资）主梁容许挠祝度容；奏（生2万）驰主梁设计。编主梁设计包括酸：eq\o\ac(○,涝1肺)邻截面选择；eq\o\ac(○,督2糟)脸梁高改变；eq\o\ac(○,型3拾)端翼缘焊缝；eq\o\ac(○,曾4蹦)裁腹板局部稳定手性验算；eq\o\ac(○,蜡5冰)贩面板局部弯曲夺与主梁整体弯慌曲的折算应力他验算。炕1薪）截面选择。eq\o\ac(○,泽1惰)箩弯矩与剪力。桨弯矩与剪力的水计算如下：；；eq\o\ac(○,赞2阴)挪需要的截面模上量。已迈知芝Q23司5劣钢的容许应力鸽，考虑刚闸门脏自重引起的附颜加应力作用，副取容许应力古，则需要的截墙面模量数为（cm3）；eq\o\ac(○,督3鸟)工腹板高度选择领。按刚度要求铸的最小高粱为（cm）；疮寿疑经济梁仓高港催（屑c盘m数）冻；唱辈宣由时于祖步刚闸门中的横天向隔板重量将友随增加，故主物梁高宜选此染h闻oc攀小，但不小于正h成min亏。少现在用腹板高继度舟h树0腰=柔100cm妇。eq\o\ac(○,工4共)原腹板厚度选择漂。按经验公最式框页c程m净。选池t亭w绘=计1.0cm染。eq\o\ac(○,帮5挠)预翼缘截面选择南。每个翼缘截寨面为(cm2)；省伏岛下翼缘选据用躺膏t果1中=垃2.0cm蓄.糕符合钢板要求梯。妙惯悦需要微c抛m燕，选用转b上1驼=久25cm啊。（在潜c窗m长之间）帮上翼缘的部分乱截面可利用面份板，故只需设类较小翼缘板同减面板连接，选能用为t壁1凑=习2.0cm批，半b伯1距=读12cm蔬。刷面板兼作主梁献上翼缘的有效巩宽度取为仔胃残斥B=b恳1井+6膀0放δ伐=12+60惨0.8=60满(cm)抱；都上翼缘截面面妈积为蓬纱茧趟A1=12肌2.0+60妹0.8利=72(cm谷2泄)猫；eq\o\ac(○,阴6泊)妹弯应力强度验豆算。主梁跨中太截面（句图洽6斥）的几何特性屡见下表。截面缝形心矩为疗(膜cm)聚；截面惯性矩电(cm苗4驱)叙；截面模量映上翼缘顶边躺：剑彻(管cm)客；黄下翼缘底边救：产（辫c弹m喊）伍；涛弯应力尝(吨KN解/cm配2盟)虾；摩所以末，所膏三次截面梁设计装安全边。顶主梁跨中截面同的几何特性杯部位果截面尺寸

类（姐cmxcm)壳截面面积

沸(磁cm杯2含)桑各形心离面板

丧表面距吊离批y'(cm)例Ay'

调(闯cm扛3访)吉各形心离中和恰轴

辱距头离舌y=y'-y艰1拌(表cm)怀Ay羡2

礼(澡cm镇4尊)作面板部分骨60x0.8芳48腰0.4的19.2掠-45早97200品上翼缘板逢12x2.0富24缸1.8作48.2从-43.6狠45623影腹部按100x1.项0奋100白52.8古5280劣7.4庙5476年下翼缘决25x2.0拘50漆103.8堡5190吃58.4剑170528稿合计线232贫10532.圣4墓318827eq\o\ac(○,禾7尼)扣整体稳定性与故挠度验算。橡因为主梁上翼尚缘直接同钢面斤板相连，可以叛不必验算整体单稳定性。有因仗梁高大于按刚印度要求的最小增梁高，故梁的绸挠度也不必验麦算。袋2)潮截面改变。捷因主梁跨度较惰大，为减小门但宽和支撑边梁忍高度，有必要街将主梁支撑姨端腹板高度减隆小为杰(闸图旺7)穴。恼祖斩梁高开始改变东的位置取在邻晃近支撑端的横晕向隔板下翼缘杏的外侧（报图既8星）离开支撑端及的距离脉为漠250-10扬=茎240cm管。待滚盾剪切强度验算烈：考虑到主梁进端部及翼缘都脖分别同支撑边燃的腹板及翼缘耻相焊接，可以数按工字形截面望来验算剪应力寸强度。主梁支炮撑端截面的几也何性质见下表初。怪主梁端部截面司的几何特性且部位杆截面尺寸

熟（讲cmxcm)梢截面面积

愤(苍cm缴2锈)冠各形心离面板

屡表面距袖离唇y'(cm)准Ay'

狠(忽cm后3厅)城各形心离中和蚕轴

乏距茄离感y=y'-y曲1颈(已cm)侦Ay泻2

弱(赠cm躁4雹)跳面板部分忙60x0.8驻48款0.4冒19.2攻-28.3恰38443议上翼缘板裕12x2.0劲24雀1.8统43.2将-26.9蚂17361饱腹部雅60x1.0壁60发32.8甚1968最4.1鸟1008途下翼缘银25x2.0址50鹊63.8酷3190袜35.1制61600边合计杜182想5220.4天118418掠考截面形心矩：（cm）；苍截面惯性矩崖：眠(cm4)；永截面趣下半部对中和文轴的面积矩：堤S=25卵2驰35.1+3掉4.1望1.0蛙=2366(扣cm锡2恨)座；吐剪应力敢：牙糖；膛(网安循全艘)相3)尸翼缘焊缝。翼防缘焊缝厚度垂h询f厉按受力最大的吴支撑端截面计纷算。最大剪应游力悼Vmax=3忽43.2K思N池。截面惯性矩老I衔0烧=融136418话cm局4朵。类上翼缘糟对中和轴的面妄积矩：栽S野1乓=48x28低.3+24x完26.9=2觉004(cm有3芦)朋；阅下锦翼缘由对中和轴的面影积矩：相S宏2但=50x35租.1=175灌5(cm伏3腿)<S读1萄；需要；渗脚焊缝最小厚假度查持；淋所以屯，联羊全梁上下翼缘德焊缝都采用即h已f棋=监8mm痕。窃4街）腹板的加劲难肋和局部稳定辈性验算。加劲裹肋的布置：因求为猫。故需要设置起横向加劲肋。柱以保证板的局蒜部稳定性，因鸡闸门上已经布匙置横向隔板可猜兼作横向加劲始肋，其间距岸a=芬250mm锣决接腹板区格划分者如（算图渣8闭）所示奖。蜻家雹梁高与弯矩都爽较大的区扛格涨Ⅱ险可以按锻绘炸验算。绑系贼区演格探Ⅱ舟左边及右边截邀面的剪力分别佩为坦；咐劳；窝区伐格哑Ⅱ意截面平均剪力与为；窜区醉格主Ⅱ室左边及右边截故面的弯矩分别饲为；；维区绳格剂Ⅱ怀截面平均弯矩帜为；骄区朗格训Ⅱ声截面平均弯应胸力为；胸计算紫，由于区格长稠短边之牢比锡2.5/1.遮0>1.棋0去；则；则；；脱傅将以上数据代饲入公式带则有袍养；块（栏这里无局部压挤应力村）润。庄快蜂满足局部稳定称要求，故在横济隔板之间（区燕格结Ⅱ拨）不必增设横园向加劲肋。击谨享在从剪力最大售的区拼格境Ⅰ案考虑；该区格狭的腹板平均高退度疗，宫因加漆，不必验算，颈故在梁高减小桶的区托格茅Ⅰ兼内也不必另设属横向加劲肋。注5两）面板局部弯纸曲与主梁整体甩弯曲折算应力暖的验算。剂面板区筐格狭Ⅳ材在边长中点的诞局部弯曲应力金为；；琴对抱应与面板区源格千Ⅳ惠在长边中点的透主梁弯矩（顾图怪5希）和弯应力为；；墙娃面板区格的长哥边中点的折算耍应力为；；；奴上式中宜和框的取值均以拉抓应力为正号，希压应力为符号皮。测号诚故面板厚度选筑用崖8mm此，满足强度要吩求。算1-6波横隔板设计怠秃绝（剂1牌）惰荷载和内力计伙算。横隔板同师时兼作竖直次托梁，它主要承单受水平次梁，突顶梁和底梁传汪来的集中荷载晃以及面板传来毕的分布荷载。本计算时可以把番这些荷载用似持三角形分布的共水压力来代替仓（榜图页1么）并且把横隔早板作为支撑在改主梁上的双悬姑臂梁，则每片首横隔板在上悬状臂梁的最大负兽弯矩为哀(2)盖测横隔板截面选枯择和强度计算愈。粗其腹板选用与车主梁腹板同高崇，采用挎1000mm耻8mm棵，上翼缘板利沉用面板，下翼再缘采用觉200mm西8mm拒，扁钢。上翼赶缘可利用面板术宽驾确定。其娘中忧b=派2500mm改，在按立，堪从表中查吼，件则演B=0.4钞99档2500=蹄1248mm虑，帐取洞B=冰1200mm哨。场宰计算如浮图钥9登所示的截面几裕何特性暗。想个截面形心到腹丰板中心线的距病离为宋：繁灯；百盘迷阿从截面惯性矩为昏：；凶丈讲截面模纯量托镰：；贸验算弯应臣力芹桐恶由于温横隔板截面高定度较大，剪切女强度更加不必绞验算，横隔板晃翼缘焊缝采用益最小焊缝厚度路。听1-上7陡纵向连接系设榜计活（寄1养）械荷载和内力计劣算。纵向连接战系中承受闸门睁的自重。露顶钳式平面刚闸门驱门叶自米重达G符，按下列公式揉计含算秋汪下游纵向连接尿系承受泻：凭绳0.4G葱=0.4壤84.2=奏33.7(K铁N咬)涌；禽纵向连接系视币作简支的平面撇桁架，其中桁怀架腹板布置如诚图仁1胸0淹所示。其结点仁荷载寒为丙33.7/4哭=8.42(险KN腰)尼。重杆件内力计算输结果如（查图刘1危0辟）所示。为（话2龙）斜杆截面计摄算。斜杆承受宜最大拉败力韵N=18.5毫K削N久。同时考虑闸圣门偶然扭曲时纯可能承受压力饥。故上细比舞的限制值与压尿杆相同，即诸。科选用单角执钢棒L涂100mm阻8mm底m立，查表得：配歇负截面面饱积戚寻步；脆唇挖回转半紫径练震孙；匹斜杆计算长鸽度斑侵；暖上细六比曲煌角；肆验算拉杆强炎度额丑；嫁考虑单角钢受教力偏心的影响锅，将容许应力宫降梨低贡15朱%森进行强度验算术。斜1-8.造边梁设计胖边梁的截面形徐式采用单腹式晋，边梁的截面饿尺寸按构造要晃求确定，及截限面高度与主梁羡端部高度相同颂，腹板厚度与办主梁腹板厚度蹈相同，为了方治便安装合胶木戚滑块，下翼缘劣宽度不宜小于监300mm慌。蛛边梁是闸门重怪要的受力构件庭，由于受力复天杂，故在设计揪的可容许应力弦值降离低者20池%转作为考虑受扭却安全的储备。挪（祸1能）荷载和内力访计算。在闸门于每侧边梁上各朱设两个胶木滑毙块，其布置尺慧寸见（棉图障1帅1走）所示。捡1扑)即水平荷载。主薄要是主梁传来核的水平荷载，修还有水平次梁柱和顶梁，顶梁现传来的水平荷约载。可假设这逐此荷载由主梁捆传来给边梁的屿，每个主梁作尝用于边梁的荷孟载捡为枣R=343.灌2K傻N站。得2壁）竖向荷载。援有闸门自重，秧滑道摩阻力，闷止水摩阻力，般启吊力等等。练上滑块所受的荷压虽力丈咬介；站下滑块所受的经压祝力滔是温；躬最大弯花矩彻乏紧尽；田问最大剪勺力挖拦夏盟；鹰最大轴向力为剥作用在一个边殃梁上的启吊力熊，估计洁为俯150K子N对。在最大弯矩区作用截面上的血轴向力，等于过启吊力减去上饥滑块的摩阻力共，该轴向力堂。绒（屡2供）边梁的强度华验算睬截面面攻积苦刚飘；西讯吗面积肿矩刃耻膨；截面惯性矩；截面模量；瓣截面边缘最大内应力验算您；；蜂腹板最大剪应诊力验算；舱（担3庭）盗腹板与下翼缘雨连接处折算应痒力陈验算；；；浸1-袜9.厚行走支承设计嫌稀缸胶木滑块计算缠：滑块位置如遵上部图曲1险2巩所示，下滑块乱受力最大。其骨值搏R幕2段=416K趁N深，设滑块长度鬼为咸350mm李，则滑块单位毙长度的承压力真为；著根网据刷q耀值查得轨顶弧顶面半弄径谋R=野150mm温。轨头设计宽驼度鲁b=俊35mm效,墓胶木滑道圣与轨道弧面的版接触应力进行尝验算：；备选定胶木高指30mm灰，宽室120mm瞒，长肤350mm铁。翅1-10暂.特胶木滑块轨道氏设计麻吊五（书1骡）确定轨道底里板宽度。轨道榆底板宽度按混哭凝土承压强度幼决定。根壳据司C2惧0搬混凝土，由表器查得混凝土得做容许承压应力些为跪，幅则所