閘門計(jì)算書(修改)

1、鋼閘門計(jì)算書11 -單吊點(diǎn)螺桿啟閉機(jī)滑動(dòng)支撐o=160N/mm2=95N/mm2ocj=120N/mm2o=100N/mm2=65N/mm2ocj=80N/mm2ok=120N/mm2o=140N/mm2-、基本資料1孔口尺寸寬XX6啟閉方式：7行走支撐：8主要構(gòu)件采用材料及容許值鋼材Q235AA:門體梁系及其容許應(yīng)力如下：抗拉、抗壓、抗彎容許應(yīng)力抗剪局部緊接承壓B：零部件容許應(yīng)力如下：抗拉、抗壓、抗彎容許應(yīng)力抗剪局部緊接承壓孔壁抗拉鑄件:選用ZG45,其容許應(yīng)力如下：抗拉、抗壓、抗彎容許應(yīng)力抗剪1=105N/mm2鍛件:選用45#鋼，其容許應(yīng)力如下：抗拉、抗壓、抗彎容許應(yīng)力司=145N/mm

2、2抗剪1=95N/mm2電焊條：門梢軌道外表采用不銹鋼焊條堆焊，焊條型號(hào)采用E0-19-10Nb-16,其余構(gòu)件均采用E43型焊條。硅：二期硅采用C30細(xì)石硅。梁系容許撓度：17501250主梁-次梁-l止水：頂、側(cè)止水采用P45X120型橡皮，底止水采用20X110條形橡皮。制造條件：專業(yè)金屬結(jié)構(gòu)制造廠家制造，手工電弧焊。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)SL74-95水利水電工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)DL/T5018-94。、布置本閘門為潛孔式平面閘門，閘門面板設(shè)于迎水側(cè)，梁格布置采用多主梁齊平連接，因閘門高寬比為1：1,且閘門跨度不大，故采用單吊點(diǎn)；為控制閘門反向、側(cè)向移動(dòng)，分別于閘

3、門閘門反、側(cè)向設(shè)置反滑塊及限位塊。三、結(jié)構(gòu)計(jì)算按閘門門體結(jié)構(gòu)布置：一閘門支撐跨度llo2d4.020.154.3m式中：I0閘門孔口寬度；d一閘門主行走支撐至閘墩側(cè)面距離。二頂止水中心至底檻高度：三閘門荷載跨度即兩側(cè)止水寬度：4.0+2X四門槽門梢寬度W=660mm,門梢深度D=250mm。五閘門總水壓力計(jì)算十三圍竇建筑物等級(jí)為4級(jí)，設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇設(shè)計(jì)洪水位，因此，本閘門防洪標(biāo)準(zhǔn)同主體建筑物，即設(shè)計(jì)防洪水位為6.845m,相應(yīng)內(nèi)涌水位2.0m。聞口水壓力圖總水壓力P可按如下公式計(jì)算:_2_2HshhHxBzs式中：P一總水壓力，KN;丫一水的重度，取10KN/m3；Hs上游水頭，m;

4、h一閘門高度計(jì)算至頂止水，m;Hx一下游水頭，m;Bzs一兩側(cè)止水間距，m。則，總水壓力P11027.1454.054.052.324.12根據(jù)運(yùn)行條件，本閘門在靜水中啟閉，其動(dòng)力系數(shù)為1.0,所以，總水壓力P=1.0XP1=1.0X=KNP力作用點(diǎn)位置：3HsHXHX6Hs2h6Hsh22h3He33HX6HSh3h22322337.1452267.1454.0567.1454.0524.0522二-232267.1454.0534.052六閘門結(jié)構(gòu)尺寸擬定1、主梁間距的布置及其荷載分配主梁間距的布置及其荷載分配采用近似取相鄰間距和之半法詳見水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)金屬結(jié)構(gòu)一P197主梁荷載分配方

5、法3，即主梁所分配的荷載基本上以主梁為中心，上下兩相鄰梁距離一半的范圍，主梁間距及其所分配的荷載見表3-1。表3-1主梁荷載試算表梁號(hào)距水面距離yk(m)各梁間距(m)受力梯形上底(kN/m)受力梯形上底(kN/m)梁軸向載(kN/m)備注頂梁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、閘門結(jié)構(gòu)布置（七）面板厚度計(jì)算按公式a?¥yp計(jì)算式中：S一面板厚度，mm;ky四邊固定的矩形彈塑性薄板在支承長(zhǎng)邊中點(diǎn)處的彎曲應(yīng)力系

6、數(shù)；一彈塑性調(diào)整系數(shù)，-3時(shí)，=1.4;b3時(shí)，=1.5;aa其中a,b分別為面板計(jì)算區(qū)格的短邊和長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度，mm;p一面板計(jì)算區(qū)格中心的水壓強(qiáng)度，N/mm2；一鋼材二抗彎容許應(yīng)力，并考慮0.9的調(diào)整系數(shù)?，F(xiàn)列表計(jì)算如下：表3-2面板厚度計(jì)算表區(qū)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根據(jù)表中計(jì)算結(jié)果，取S=10mm。八主梁計(jì)算1、主梁荷載及內(nèi)力計(jì)算根據(jù)表31計(jì)算結(jié)果，取最大荷載即2#主梁，q=KN/m。因面板布置在上游，止水布置在下游，主梁除承受均布荷載外，還承受側(cè)向水壓力作用在邊梁腹板上引起的軸向力。主梁按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：Lq=4100nuiiq=60.4kN/mL=4300mm主梁計(jì)算簡(jiǎn)q作用下的最大彎矩，剪力分別為:maxPlala60.4 4.14.3 4.1224qla

8、1Qmaxa-60.44.1123.9KN22側(cè)向水壓力產(chǎn)生的軸向力N為:Nqh60.40.530.06235.8KN2、主梁設(shè)計(jì)所需截面抵抗矩WMa139.3106967362mm30.90.9160最小梁高h(yuǎn)min0.210.2160一30051.6cm516mmf61E2.1106l750經(jīng)濟(jì)梁高h(yuǎn)ec3.10.4W3.10.4967362769mm綜上，取梁高h(yuǎn)=520mm,其中腹板高度M=500mm橫梁腹板厚度f273酗78.5mm,實(shí)取10001000所以每個(gè)翼緣板所需截面積：W1Aifh。h06967362110500650021102mm10mm。bi= 150mm因?yàn)橐砭墝挾?/p>

9、bi選取時(shí)應(yīng)符合1002bi瞿200,52.5翼緣厚度i3工027.4mm實(shí)取i10mmbi150立竺01526戶526所以符合要求。i10'fy3、主梁截面特性面板參與主梁作用的有效寬度B按2#主梁b"60000550m22l0b43005507.82查得0.97Bb0.97550530mm又B60b06010150750mm取二者小值B530mm根據(jù)主梁設(shè)計(jì)計(jì)算成果，繪制主梁截面如下列圖所示:鋼閘門計(jì)算書10x5301Qx150XX1”5皿10x150主梁計(jì)算截面mm截面積A530102101501050014300mm2Ai yi10 530 5 10 150 15 1

10、0 500270 10 150 5252186500mm3全截面對(duì)前翼緣的面積距:-28中性軸到面板距y1修152.9mm對(duì)形心軸的慣性矩: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形心軸以上面積對(duì)形心軸的面積距Sx上AV,10530152.910150152.922152.910101.08106mm3中性軸與前后翼緣的截面模量Wy1上 5.25 108

11、 y?152.93.43 106 mm3Ix5.2510863W-1.4010mmy2V2530152.94、主梁強(qiáng)度校核主梁屬偏心受力構(gòu)件:NMxAWx軸向力N產(chǎn)生的偏心彎矩1.29kNM1eN0.5300.062/20.2635.8則 Mx Mmax M1 139.3 1.29138.01kN所以前后翼緣正應(yīng)力:335.81014300138.01106-42.8Mpa3.431060.9144Mpa剪應(yīng)力35.8103138.01106143001.410696.1Mpa0.9144MpamaxQmax.Sxf.Ix123.91031.08106105.2510825.5Mpa0.985

12、.5Mpa所以強(qiáng)度滿足要求。5、主梁剛度校核為簡(jiǎn)化計(jì)算，可視為在計(jì)算跨度的全跨內(nèi)均布水壓力撓度f5ql4384EIx5 60.4 43004384 2.06 106 5.25 1080.26mm工0.261二l430016538750所以剛度滿足要求。6、主梁穩(wěn)定驗(yàn)算主梁腹板的高厚比國(guó)陋508023580所以腹板不需加肋f10fy翼緣寬厚比立空1526陛26所以符合要求。i101fy7、主梁翼緣焊縫驗(yàn)算翼緣焊縫厚度hf按受力最大的支承端截面積算，公式如下:hfQmax.Sx1.4Ix式中fw一焊縫的容許應(yīng)力，此處為角焊縫，取115N/mm2；其余符號(hào)同前。hf123.91031.0810681

13、.6mm1.45.2510115又因?yàn)榻呛缚p最小厚度hf1.5幾1.5。104.8mm綜上主梁上、下翼緣焊縫全長(zhǎng)均取hf8.0mm。8、頂梁設(shè)計(jì)本閘門不采用變截面，頂梁截面設(shè)計(jì)同主梁，因頂梁所受荷載KN/m均遠(yuǎn)小于主梁所受荷載KN/m，所以不需驗(yàn)算，只計(jì)算頂梁f = 10mm x腹板在水柱作用下的強(qiáng)度。按四邊固結(jié)計(jì)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）計(jì)算1、荷載及內(nèi)力計(jì)算水平次梁是支撐在縱梁上的連續(xù)梁，

14、根據(jù)梁格布置，按相鄰間距和元半法計(jì)算每根梁上的線荷載，結(jié)果見表。表3-3橫梁荷載內(nèi)力計(jì)算表梁號(hào)距水面距離（m）梁間距（m）梁軸線處水壓強(qiáng)度2P（kN/m2）（a上+a下）/2（m）q=p*（a上+a下）/2（kN/m）備注門頂1（頂梁）12.25計(jì)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門底注：表中主梁荷載為將主梁視為次梁的計(jì)算數(shù)據(jù)，不作為主梁結(jié)構(gòu)計(jì)算的依據(jù)。根據(jù)表33中計(jì)算結(jié)果，由于水平次梁采用相同截面，因此以線荷載最大的3號(hào)次梁來進(jìn)行計(jì)算。水平次梁按承受均布荷載

15、的四等跨連續(xù)梁計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖：q=30.llkN/m>4 3 00mmBA CA DA次梁計(jì)算簡(jiǎn)圖22MmaxMb0.107ql0.10730.111.0753.8kNm2、截面選擇所需截面抵抗距W裊絲38626389mm30.90.9160根據(jù)所需截面抵抗距，初步選用16a熱軋普通梢鋼，A=2190mm2,Wx=108000mm3,Ix=8660000mm4,bL=63mm,d=6.5mm。3、水平次梁強(qiáng)度校核因支座B處彎矩最大，故只需驗(yàn)算支座B處的截面抗彎強(qiáng)度，即次二maxWx3.8 10610800035.2Mpa 0.9144Mpa軋成梁的剪應(yīng)力一般很小，不需驗(yàn)算4、水平次梁

16、剛度校核最大饒度fmax0.632-ql100EI0.63230.11 107545100 2.06 105 86600000.15mm所以剛度符合要求fmax0.151f工l10757167250十邊梁設(shè)計(jì)邊梁截面型式采用單腹式，邊梁的截面尺寸按構(gòu)造要求及安裝要求確定，截面高度與主梁端部高度相同，腹板厚度與主梁腹板厚度相同。邊梁是閘門的重要受力構(gòu)件，由于其受力情況較復(fù)雜，故在設(shè)計(jì)中，可將其容許應(yīng)力降低20%作為考慮受扭影響的安全儲(chǔ)備。1、內(nèi)力計(jì)算水平荷載：主要是主梁傳來的水平荷載，還有頂、底梁和各水平次梁傳來的水平荷載，為了簡(jiǎn)化計(jì)算起見，可假定這些荷載全部作用在主梁端部。豎向荷載：包括閘門自

17、重、滑道摩阻力、起吊力等。作用在一個(gè)邊梁上的起吊力可估計(jì)為100KN。根據(jù)以上的受力分析，及其前面的計(jì)算成果，邊梁的受力簡(jiǎn)圖如下列圖所示：則可計(jì)算得上滑塊所受壓力R±=KN下滑塊所受壓力R下=KN在最大彎矩作用截面上的軸向力等于起吊力減去上滑塊的摩阻力，即:N100201.30.1667.8kN2、邊梁的強(qiáng)度驗(yàn)算邊梁的截面形式如下列圖所示截面積面積距S10截面慣性距Ix截面模量10x26010x5006010x260200mm_2102601050010200mm53260255102501259.75510mm133BH3bh3121326052031225050034.42108

18、mm4Ix0.5H4.421080.55201.76310mm截面邊緣處最大應(yīng)力max-AMmaxW67.810399.3106maxVmaxSIxf102001.710665.1MPa0.8128MPa1481039.7551054.421081032.7MPa0.876MPa由以上驗(yàn)算結(jié)果可知，邊梁滿足強(qiáng)度要求。閘門偏心距計(jì)算假設(shè)閘門重心線相對(duì)橫梁腹板中心向上游偏離e,列表計(jì)算如下:表3-4閘門偏心距計(jì)算表序號(hào)名稱規(guī)格總重(kg)偏心距(m)力矩(kgXmm)1面板-10X4420X41001422.58265-e-1422.58(265-e)橫梁腹板-10X500X4290673.53e

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

20、部連接板-10X100X5007.85e2吊座見大樣70.29003滑塊見大樣110.725-e-110.72(5-e)4限位塊見大樣6.04e5頂止水橡皮P45-5型L=344512.06290+e12.06(290+e)6頂止水墊板H20-7型L=39007.02270+e7.02(270+e)7頂止水壓板-10X60X389018.32301+e18.32(301+e)8側(cè)止水橡皮（內(nèi)）P45-5型L=372226.05290+e26.05(290+e)9側(cè)止水墊板（內(nèi)）H20-7型L=407014.65270+e14.65(270+e)10側(cè)止水壓板（內(nèi)）-10X60X401037.7

21、7301+e37.77(301+e)11側(cè)止水橡皮（外）P45-5型L=407228.50300-e-28.5(300-e)12側(cè)止水墊板（外）H20-7型L=407214.66280-e-14.66(280-e)13側(cè)止水壓板（外）-10X60X407238.36311-e-38.36(311-e)14轉(zhuǎn)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底止水壓板1-10X60X389018.32295-e-18.32(295-e)17底止水橡皮2H120-4型L=5302.86e18底止水壓

22、板2-10X60X5004.71e19止推板1-12X20X40507.63280-e-7.63(280-e)注：1、假設(shè)閘門重心向迎水側(cè)側(cè)偏離橫梁腹板中心e；2、令力矩=0,可解得e=110mm,即閘門重心線偏離門槽中心線100mm迎水側(cè)四：閘門啟閉力計(jì)算閘門啟閉力計(jì)算公式：閉門力“nTTzdTzsgGPt持住力T持%GGjWsPXPtTzdTzs啟門力T啟nTTzdTzsPxrGGjWs式中：、一摩阻力安全系數(shù)，'=1.2;%一計(jì)算閉門力時(shí)閘門自重修正系數(shù)，nG=0.9;%一計(jì)算持住力和啟門力時(shí)閘門自重修正系數(shù)，nG=1.1；Tzd一支承摩阻力，對(duì)于滑動(dòng)支承，Tzdf2P式中，f2

23、為滑動(dòng)摩擦系數(shù)，P為作用在閘門上的總水壓力；Tzs一止水摩阻力，Tzsf3Pzs式中，f3為止水摩擦系數(shù)，Pzs為作用在止水上的總水壓力G一閘門自重，按閘門實(shí)際重量計(jì)算，G=T;Pt一上托力，PtHsDiBzs式式中丫為水的重度，0為上托力系數(shù)，Hs為設(shè)計(jì)水頭，Di為底止水至上游面的間距，Bzs為兩側(cè)止水的間距，本閘門中Pt0;Gj一配重塊重量，本閘門中Gj=0;Px一下吸力，PxPsDzBzs式中Ps為底止水到下游面的間距部分的平均下吸強(qiáng)度，一般可按20kN/m2考慮，對(duì)溢流壩和壩內(nèi)明流底孔閘門，當(dāng)下游流態(tài)良好，通氣充分時(shí)，可不計(jì)下吸力，D2為底止水至下游面間距，Bzs為兩側(cè)止水間距，本閘門

24、中不計(jì)下吸力，Px=0；Wx一作用于閘門上的水柱壓力，本閘門中Wx=0。由業(yè)主及西南水電所提供的資料，閘門在以下兩種情況下會(huì)遭遇較大的啟門力：一是汛期開閘引水灌溉，相應(yīng)最不利水位組合是內(nèi)涌水位-0.3m,外涌水位2.5m根據(jù)閘門運(yùn)行管理?xiàng)l件，當(dāng)外涌水位超過2.5m時(shí)必須關(guān)閉閘門，二是內(nèi)涌達(dá)最高蓄水位2.5m,外涌水位為-0.3m時(shí)，因突降暴雨需開閘放水；汛期當(dāng)外涌水位上漲當(dāng)2.5m時(shí)，為保護(hù)圍內(nèi)安全，應(yīng)關(guān)閉閘門，關(guān)閉時(shí)內(nèi)外水頭差不得超過0.5m。依據(jù)以上工況，可分別計(jì)算閘門所受的水壓力，受力簡(jiǎn)圖如下:間門水壓力圖（開周外涌惻 內(nèi)涌倒I I 1 = 2.50Q !/1QOOI II III I ' f 涮第1水壓力圖（關(guān)閉）1222 Hs HXB1210 2.802160.7kN4.1122%- Hs2HX Bzs212210 2.82.34.1252.3kNTf f min0.1625.7 .zd 開f2max P 0.35160.756.3 kNTzd閉f2 minf2 max0.160.3552.38.418.4 kN止水受到的水壓力12Pzs開2102.80.086.3kN212pzsffl2-102.8