閘門計(jì)算書(修改)

1、單吊點(diǎn)螺桿啟閉機(jī)滑動(dòng)支撐q=160N/mm2T=95N/mm2ocj=120N/mm2o=100N/mm2T=65N/mm2ocj=80N/mm2ok=120N/mm2o=140N/mm2亠、根本資料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孑L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T=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)力抗剪q=145N/mm2

2、T=95N/mm2 電焊條:門槽軌道外表采用不銹鋼焊條堆焊,焊條型號(hào)采用E°-19-10Nb-16，其余構(gòu)件均采用E43型焊條。 砼：二期砼采用C30細(xì)石砼。 梁系容許撓度：主梁-l 750次梁1250 止水：頂、側(cè)止水采用 P45X120型橡皮，底止水采用20X110條形橡皮。、布制造條件：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

3、反向、側(cè)向移動(dòng)，分別于閘門閘門反、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I I。2d 4.0 2 0.15 4.3m式中：I。一閘門孔口寬度；d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四門槽門槽寬度W=660mm，門槽深度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。閘門水壓力圖總水壓力P可按如下公式計(jì)算:P 12式中：22Hs h h Hx BzsP總水壓力，KN

4、;丫一水的重度，取10KN/m3 ；Hs 上游水頭，m;h 閘門咼度計(jì)算至頂止水，m;Hx 下游水頭，m;Bzs兩側(cè)止水間距，m。1那么，總水壓力 P 102 7.145 4.054.05 2.324.12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.OXP1= 1.0x=KNP力作用點(diǎn)位置:He3HsHX hX3H26HSh 6HSh2 2h36HSh 3h223223 7.145 226 7.1454.05 6 7.145 4.05=3 226 7.145 4.05 3 4.05232 4.05六 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

5、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主梁荷載分配方法3，即主梁所分配 的荷載根本上以主梁為中心，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)梁軸荷載(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67.08171.00127.616-i2、閘門結(jié)構(gòu)布置.耳1-k測驟布置團(tuán)

6、七面板厚度計(jì)算按公式a pyP計(jì)算式中：3面板厚度，mm;ky 四邊固定的矩形彈塑性薄板在支承長邊中點(diǎn)處的彎曲應(yīng)力系數(shù)；彈塑性調(diào)整系數(shù)，-3時(shí)， =1.4； b 3時(shí)，=1.5；aa其中a, b分別為面板計(jì)算區(qū)格的短邊和長邊的長度，mm;p面板計(jì)算區(qū)格中心的水壓強(qiáng)度，N/mm2 ；鋼材二抗彎容許應(yīng)力，并考慮 0.9的調(diào)整系數(shù)。現(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/mm)(kyp)3 (mm)I66010751.6290.4710.0340.1275.71n:660r 10751.6290.471 :0.0400.1386.20 1川60010751.7

7、920.4860.0470.1516.15IV60010751.7920.4860.0530.1606.54Vr 500r 10752.1500.498 10.0580.1705.79 1切50010752.1500.4980.0630.1776.03VD40010752.6880.5000.0680.1845.01根據(jù)表中計(jì)算結(jié)果，取3 =10mm。八主梁計(jì)算1、主梁荷載及內(nèi)力計(jì)算根據(jù)表3- 1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。主梁按簡支梁計(jì)算，其計(jì) 算簡圖如下：Lq=410

8、0nuiiq=6 0.4 kN/mL=4300mq作用下的最大彎矩，剪力分別為:M maxPla212460.4 4.14.34.1422=Qmaxqla160.44.1123.9KN22側(cè)向水壓力產(chǎn)生的軸向力N為:N qh 60.40.53 0.06235.8KN2、主梁設(shè)計(jì)所需截面抵抗矩W-Max0.9空5 967362mm30.9 160最小梁高 hmin0.21-0.21160 430051.6cm516mm106丄7502.1經(jīng)濟(jì)梁高 hec 3.10.4W 3.10.4 967362769mm綜上，取梁高h(yuǎn)=520mm,其中腹板高度ho=5OOmm橫梁腹板厚度f需7需7站訕，實(shí)取1

9、0mm。所以每個(gè)翼緣板所需截面積:Who1f ho6967362- 10 5001102mm25006因?yàn)橐砭墝挾萣i選取時(shí)應(yīng)符合100三b池200，52.5bi = 150mm翼緣厚度A 1102bi150bi1502351526 26i10'fy7.4mm 實(shí)取 i 10mm所以符合要求。3、主梁截面特性面板參與主梁作用的有效寬度 B按2#主梁Bbb1b2600500b550 m221。43007.82b550查得 0.97B b 0.97 550530mm又 B 60b0 60 10 150 750mm取二者小值 B 530mm根據(jù)主梁設(shè)計(jì)計(jì)算成果，繪制主梁截面如以下圖所示:35

10、301Qx150_ XX10x500 10x150主梁計(jì)算截面mm截面積 A 530 102 10 150 10 500214300mm全截面對(duì)前翼緣的面積距:Ayi 10 530 5 10 150 15 10 500270 10 150 525 2186500mm3中性軸到面板距y1A yi218650014300152.9mm對(duì)形心軸的慣性矩:lxIxi a2A12 530 103152.9叮 530 1015012103152.9 10 ® 2150101210500310 152.9500 10150122 500 10 10 152.9 2 15025.25 108 mm4

11、形心軸以上面積對(duì)形心軸的面積距Sx上A %10 530152.91010 150152.9 10 10221210 -152.9 101021.08 1063 mmWylxyi5.25 108152.93.43 106mm3y2lxy25.25 108530 152.91.40 106mm3中性軸與前后翼緣的截面模量4、主梁強(qiáng)度校核主梁屬偏心受力構(gòu)件:N MaA W<軸向力N產(chǎn)生的偏心彎矩M1 eN 0.530 0.062 /2 0.2635.8 1.29kN m那么 Mx Mmax M1139.3 1.29 138.01kN m所以前后翼緣正應(yīng)力:335.8 10143006138.0

12、1 103.43 10642.8Mpa0.9144 Mpa96.1Mpa0.9144Mpa35.8 103138.01 106143001.4 106剪應(yīng)力maxmaxSx.I123.9 103 1.08 10610 5.25 10825.5Mpa0.985.5Mpa所以強(qiáng)度滿足要求。5、主梁剛度校核為簡化計(jì)算，可視為在計(jì)算跨度的全跨內(nèi)均布水壓力撓度0.26mm5ql45 60.4 43004384Elx 384 2.06 106 5.25 108f 0.261_ 丄l 430016538750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主f500105080 23580所以腹板不需加肋

13、翼緣寬厚比汪15所以符合要求7、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：Qmax Sxhfw1.4Ix f式中fw 焊縫的容許應(yīng)力，此處為角焊縫，取115N/mm 2；其余符號(hào)同前。hf123.9 103 1.08 10681.4 5.25 101151.6mm又因?yàn)榻呛缚p最小厚度hf 15.t1 1.5.10 4.8mm綜上 主梁上、下翼緣焊縫全長均取hf 8.0mm。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)算頂梁腹板在水柱作用下的強(qiáng)度。按四邊固結(jié)計(jì)算，a = 500mm , b

14、= 1075mm , f = 10mm x0.01=0.032N/mm2,b/a= ,= 1.5，查表得 ky =那么Emy2f20.498 0.032 50039.84Mpa0.9144Mpa10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，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PkN/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21#次梁24.4831#主梁27.4442#次梁29.6652#主梁3

15、0.4363#次梁30.1173#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3-3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的四等跨連續(xù)梁計(jì) 算，計(jì)算簡圖如圖：q=30JlkN7mV11V11 1仝BZ CA DZ _L-4300mmM max Mb20.107ql20.107 30.11 1.0753.8kN m2、截面選擇所需截面抵抗距W警38曇26389mm30.90.9 160根據(jù)所需截面抵抗距，初步選用16a熱軋普通槽鋼，A = 2190mm 2,Wx = 1

16、08000mm 3, Ix = 8660000mm 4, 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=maxWx3.8 10610800035.2Mpa0.9144Mpa軋成梁的剪應(yīng)力一般很小，不需驗(yàn)算l 4最大饒度fmax°632為4、水平次梁剛度校核0.632a"浮0.15mm100 2.06 105 86600001250max0 Y51l10757167所以剛度符合要求十邊梁設(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

17、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平安儲(chǔ)藏。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，邊梁的受力簡圖如以下 圖所示：追架肉力困mn那么可計(jì)算得 上滑塊所受壓力 R 上 = 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:N 100201.

18、3 0.1667.8kN2、邊梁的強(qiáng)度驗(yàn)算邊梁的截面形式如以下圖所示截面積面積距截面慣性距l(xiāng)x汕3bh3丄12截面模量 WIx84.42 101.70.5H0.5520截面邊緣處最大應(yīng)力N M max67.810399.3106max AW102001.7106VmaxS1481039.755105max1 x f4.42108 10260 520325050034.42 108mm46310 mm65.1MPa0.8128MPa32.7MPa0.876MPa1仆260110x500110x26060200邊梁計(jì)算截面伽2A 2 10 260 10 50010200mm53S 10 260 2

19、55 10 250 1259.755 10 mm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kg Xmm1面板-10 X4420 X41001422.58265-e-1422.58(265-e)橫梁腹板-10 X500 X4290673.53e橫梁翼板-10 X150 X3900367.38e次底梁16a X4290295.15180-e-295.15(180-e)中縱梁腹板-10 X500 X1310/1190/990/388152.21e中縱梁翼板-10 X150

20、X1170/1050/850/32579.95e次縱梁工 16a X655/648/595/588/495/488/388162.24180-e-162.24(180-e)邊梁腹板-10 X500 X4100321.85e邊梁翼板-10 X260 X4100334.72e次梁端加勁板-10 X100 X35016.4975+e16.49(75+e)吊座加勁板-20 X280 X40035.1700底部連接板-10 X100 X5007.85e2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=344512.06

21、290+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-10 X60 X389018.32301+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)-10 X60 X401037.77301+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=407214.6628

22、0-e-14.66(280-e)13側(cè)止水壓板外-10 X60 X407238.36311-e-38.36(311-e)14轉(zhuǎn)角橡皮P7 45-3 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1-10 X60 X389018.32295-e-18.32(295-e)17底止水橡皮2H120-4 型 L=5302.86e18底止水壓板2-10 X60 X5004.71e19止推板1-12 X20 X40507.63280-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

23、 ；2、令X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:閉門力丁閉nT TzdTzsnGGR持住力T持nGGGjWsFXRTzdTzs啟門力T啟nT TzdTzsPx%GGjWs式中：卞一摩阻力平安系數(shù)，nT = 1.2;nG 計(jì)算閉門力時(shí)閘門自重修正系數(shù)，nG = 0.9;nG 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 支承摩阻力，對(duì)于滑動(dòng)支承，Tzd f2P式中，f2為滑動(dòng) 摩擦系數(shù)，P為作用在閘門上的總水壓力；Tzs 止水摩阻力，Tzs fsPzs式中，f3為止水摩擦系數(shù)，Pzs為 作用在止水上

24、的總水壓力G閘門自重，按閘門實(shí)際重量計(jì)算，G= T;R上托力，R tHsDiBzs式中丫為水的重度，3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P 0 ；Gj配重塊重量，本閘門中 Gj = 0;Px 下吸力，Px PsDzBzs式中Ps為底止水到下游面的間距局部的平均 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，本閘門中不計(jì)下吸力，P< = 0;Wx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

25、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)平安，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，受力簡圖如下:聞門水壓力圖開劇聞門水壓力圖關(guān)閉HS2hXBzs外涌側(cè)內(nèi)涌側(cè)1外嵌內(nèi)涌倒I J1 11 (II1 11 J1 11 11 1111Q00/1J 11 !1 i 1 1 1 1 11 2102.804.12160.7kN1 2 2P閉；Hs2HX Bzs21 2 2-102.82.34.1252.3kNTzd開ff . f minf2maxP0.160.35160.725.7 .56.3 kNTzd閉f2 minf2 maxP0.160.3552.38.418.4 kN止水受到的水壓力Pzs開2 102.80.086.3kN2Pzs閉212102.82 0.086.3kNTzs開f3f3m