水库工作闸门计算说明书

水库放水闸工作闸门2X2。5—7・25m计算2005.11一．基本资料L孔口尺寸(BH)2。5x2m进口底坎高程：V950.40m检修平台高程：V959。50m上游校核洪水位:V956。86m上游设计水位:V957.65m死水位：950.40m二．布置该闸门采用设计水头7。25m，运行条件为动水启闭，利用螺杆下压力动水闭门，动水启门。面板设置在上游面,止水布置在下游，止水高度2。6m，止水宽度2。lm。由于闸门孔口尺寸较小，梁系按照结构布置，要满足主梁和主轮的布置要求。还要满足闸门底缘下游倾角不小于30°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，侧滑块作控制闸门侧向位移支承，侧滑块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0.8小于1，故闸门采用单吊点启吊，吊耳设置在门顶，边梁布置为单腹板.悬臂轮布置为双腹板.顶、侧止水均采用P型橡塑复合止水，底止水为I型平板橡皮,底侧止水也为平板橡皮。三．结构计算

总水压力：结构布置见下图Hs=7。25m,h=2.6m,Bz=2.1m,P=l/2入(2Hs—h)hBzs252.6)X2=0.5X1X(2252.6)X26x2.1=32.49t面板与梁格布置简图面板 初选面板厚度按下式计算：8—a kP\i0.9alaJ梁格编号b(cm)a(cm)b/aka p(kg/cm2) 8(cm)1106.487.21.220.3891.65 0.5690.8423考虑到淤沙和锈蚀的作用，初选面板厚度为：6=1。2cm;计算面板厚度采用：6=0.84cm；设计面板厚度为：6=1.2cm；面板与梁格的连接计算：

由于该闸门的尺寸较小，属于潜孔低水头闸门，故不设置水平次梁，顶、底梁均采用与主梁类似的截面。主梁的计算①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中下主梁进行计算设计。q=(5.69+6。q=(5.69+6。51)/2x(6.51-5。69)=5。Ot/m②内力分析M=ql2/8=5.Ox2。12^8=2。79t-m=2.79xl05(kg・cm)maxQ=ql/2=5。0x2・1三2=5。31t=5.31xlO3(kg)max那么截面所需的W=M/0。85U=2.79x105^0.85*1600max=205(cm3)截面设计按刚度要求的最小梁高为：h=按刚度要求的最小梁高为：h=0.208minElmTZl=(0.208x1600x210)-(2.1x106x(1/750))=25(cm)根据经济梁高计算：h=3.1W2/5=3。1x2052/5=26(cm)ec选定主梁为：I28a则；h=28cmb=12.2cm,d=0.85cm,Wx=508cm3,,Ix=7114cm4,Ix:Sx=24。62面板参加主梁作用的宽度为;⑴B二306+b=30x1。2+12.5=4&5cm⑵B=匕b1l0=l=210cm,b=12。2cml0/b=210"2。2=17。21查图表得Ei=0.99B=0。99x12。2=12.1cm为考虑适当裕度，不考虑面板参与主粱作用。应力验算o]=MMAX/WX=2.79x105/508=549(kg/cm2)二Qmax%S二5.31x103二254(kg/cm2)Ixt24.62x0.85x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.f-5ql2二5x彳06x106x2102=0。19(cm)<1/750二210/750=0。384EI 384x2.1x106x7114x28可见主梁的挠度满足规范要求.由于h/S=28/0.85=32.94580x(2400/O)1/2=60可不必0s验算腹板的局部稳定性。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。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。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:P]0.42m P20.88m P3 0.12mP4ir ir ir iriIR]0。17m 0.65mR2①荷载分析Pi=(4。65+4。95)x0。3x2。1xm2m2=1・51tP2=(4。95+5.69)x0.74x2・1x1m2m2=4・14tP3=(5。69+6。51)x0。82x2。1xm2m2=5。25tP4=(6。51+7.15)x0.64x2.1xm2m2=4・59t1P=R+Ri120.59P2+1。47P3+2。24P4=0.42R1+2.12R2R1=7.29t； R2=8。19t；②内力计算0 I—5。78t 1.65t从剪力与弯矩图可知：Qmax=5.78t;Mmax=l。7925t・Mmax=l。7925t・m;③截面特性：边梁所受的最大弯矩较主横梁要的多，采用与主梁近似的截面，只是面板兼作前翼缘宽度B值取为320mm,304281232012J|<220>42(cm)y=歌==】.2x32x0.6+28XL2X152+22xL2x29.8=1342(cm)1乙A 1.2x32+28x1.2+22x1.2y2=30.4—13.42=16。98(cm)Ix=15704(cm4)S=581。85(cm3)④应力验算My max1L7925x105x13.42=153(kg/cm2)15704g二Mmaxy2二I，7925*1°5*16.98=194(kg/cm2)2I 15704xT二Qmax*S二5.78*103*581.85二178(kg/cm2)I*t 15704*1.2x从以上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.取主轮的直径为屮380，轮缘宽度a=80mm cL轴径d=80mm,8030080d]=90mm,L=300mm,b=100mm,c=95mm,滚轮与轨道的接触应力：gMAX二4871(kg/cm2)二0.418「匹二0.418x.；1.2*8.19*1000*2.1gMAX二4871(kg/cm2)3L]=3x2400=7200(kg/cm2)s滚轮的材料选用ZG35，轨道的材料采用Q235，两者较小的L]=2400kg/cm2.s轮轴的弯曲应力：”P(2c”P(2c+b)0.2d31.2X8190(2X9.5+10)0.2*83=2783(kg/cm2)〈G]=3200(kg/cm2)轮轴材料选用40Cr号优质合金钢调质热处理.轮轴剪应力16PT=3nd21163xkx8^二261(kg轮轴剪应力16PT=3nd21163xkx8^二261(kg/Cm2)〈宀2150(kg/Cm2)轴套的承压应力ocdP_1.2x8190db8x10_122.85(kg/cm2)〈0]_500(kg/cm2)cd轴套采用ZQAL9-4的复合轴承。轴承座的局部紧接承压应力P 1.2x8190R_-(0.5b+c+L)_ 30 (0.5x10+9.5+30)_14578.2kgR14578.2厂“c/7/、丄1ccc/7/ 、o_—_ _674.9(kg/cm2)(0 _800(kg/cm2)cjdo9x2x1.2 c1五。轨道30轨道采用组合梁的形式，材料选用Q235钢，厚度为10mm的钢板，二期砼标号为C25，LL90kg/cm2。h ]―110円5

1。轨道底板与砼承压应力：Pb=h 3hBkk1.2x81903x151。轨道底板与砼承压应力：Pb=h 3hBkk1.2x81903x15x8=27.3(kg/cm2)2.轨道横断面弯曲应力3Phb=k8Wk3x1.2x8190x158x102=542(kg/cm2)/cm2)3.轨道颈部的局部承压应力bcdP_1.2x81903st 3x1.91x1.55_1106(kg/cm2)<b]cd4.轨道底板弯曲应力c2 3.7252b_3b—_3x27.3x _312(kg/cm2)h82 1.912通过以上计算轨道的设计能够满足要求。六。启闭力的计算该闸门为工作闸门，操作条件为动水启启。用螺杆机平压启门①闭门力根据技施图得知闸门重约2吨,作用的闸门上的总水压力P=0.5x(2Hs—h)hBzs=0.5x(2x7。25—2。6)2.1x2.6=32.49tG=2tF_n(T+T)-nG+PtWTzdzsGTzd=P/Rx(f]r+f)=32。49/19x(0.3x3。5+0.1)=1.97tT=Pzsf3=0.7x(2x0。05x2.6x5。95+0.05x2.1x5o95)=1.52tzs 3上托力Pt=YBtHsD1Bzs=1x0.8x7.25x0。028x2。1=0。34tF二n(T+t)一ng+Pt=l。2(1・97+1・52)-1x2+0.34=2。53tWTzdzs G②启门力闸门启门为动水启门，那么闸门所受的总水压力为:P=0.5x(2Hs-h)hBzs=0.5x(2x7.25-2。6)2。1x2.6=32.49tTZd=Px(f1r+f)/R=32.49x(0