潛孔式平面鋼閘門(mén)設(shè)計(jì)

1、潛 孔 式 平 面 鋼 閘 門(mén) 設(shè) 計(jì)工程概況況：閘門(mén)是用用來(lái)關(guān)閉閉、開(kāi)啟啟或者局局部開(kāi)啟啟水工建建筑物中中過(guò)水孔孔口的活活動(dòng)結(jié)構(gòu)構(gòu)。其主主要作用用是控制制水位、調(diào)節(jié)流流量。閘閘門(mén)是水水工建筑筑物的重重要組成成部分，它的安安全與適適用，在在很大程程度影響響著整個(gè)個(gè)水工建建筑物的的原行效效果。設(shè)計(jì)目錄錄：1. 水水工剛結(jié)結(jié)構(gòu)潛孔孔式焊接接平面鋼鋼閘門(mén)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算算書(shū)。1（1）設(shè)設(shè)計(jì)資料料及有關(guān)關(guān)規(guī)定。1（2）閘閘門(mén)結(jié)構(gòu)構(gòu)的形式式及布置置。1 閘門(mén)門(mén)尺寸的的確定。1 主主梁的布布置。11（3）面面板設(shè)計(jì)計(jì)。22 （4）水水平次梁梁、頂梁梁和底梁梁地設(shè)計(jì)計(jì)。3（5）主主梁設(shè)計(jì)計(jì)。6（6）橫橫隔板設(shè)設(shè)計(jì)

2、。8（7）邊邊梁設(shè)計(jì)計(jì)。9（8）行行走支承承設(shè)計(jì)。100（9）膠膠木滑塊塊軌道設(shè)設(shè)計(jì)。111（10）閘門(mén)啟啟閉力和和吊座驗(yàn)驗(yàn)算。112.水工工剛結(jié)構(gòu)構(gòu)潛孔式式焊接平平面鋼閘閘門(mén)設(shè)計(jì)計(jì)圖。（附圖圖）水工剛結(jié)結(jié)構(gòu)潛孔孔式焊接接平面鋼鋼閘門(mén)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算算書(shū)一、設(shè)計(jì)計(jì)資料及及有關(guān)規(guī)規(guī)定：閘門(mén)形式式：潛孔式焊焊接平面面鋼閘門(mén)門(mén)。2.孔的性性質(zhì)：深孔形式式。3.材料料：鋼材：QQ2355焊條：EE43；手工電電焊；普普通方法法檢查。止水：側(cè)側(cè)止水用用P型橡橡皮，底底止水用用條型橡橡皮。行走支承承：采用用膠木滑滑道，壓壓合膠布布用MCCS2。砼強(qiáng)度等等級(jí)：CC20。啟閉機(jī)械械：卷?yè)P(yáng)揚(yáng)式啟閉閉機(jī)。4.規(guī)范范：

3、水水利水電電工程剛剛閘門(mén)設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范（SLL74-95），中國(guó)國(guó)水利水水電出版版社19998.8二、閘門(mén)門(mén)結(jié)構(gòu)的的形式及及布置閘門(mén)尺寸寸的確定定（圖1示示）1.閘門(mén)門(mén)孔口尺尺寸：孔口凈跨跨：3.50m?？卓趦舾吒撸?.50m。閘門(mén)高度度：3.66mm。閘門(mén)寬度度：4.20mm。荷載跨度度：3.66mm。計(jì)算跨度度：3.90mm。2.計(jì)算算水頭：50.00mm。主梁的布布置1.主梁梁的數(shù)目目及形式式 主梁是是閘門(mén)的的主要受受力構(gòu)件件，其數(shù)數(shù)目主要要取決于于閘門(mén)的的尺寸。因?yàn)殚l閘門(mén)跨度度L=33.500m,閘閘門(mén)高度度h=33.666m,LL33時(shí)，aa=1.55,則t=a=00.0667現(xiàn)列表1

4、1計(jì)算如如下：表1區(qū)格a(mmm)b(mmm)b/akPN/mm22t(mmm)4059652.38830.73320.4990.60013.77953459652.8000.5000.4990.50011.2212553459652.8000.7440.4990.60013.4455根據(jù)上表表計(jì)算，選用面面板厚度度t=144mm 。2.面板板與梁格格的連接接計(jì)算已知面板板厚度tt=144mm ,并且近近似地取取板中最最大彎應(yīng)應(yīng)力maxx=1160NN/mmm2,則p=0.07141600=1556.88.2NN/mmm ,面板與主主梁連接接焊縫方方向單位位長(zhǎng)度內(nèi)內(nèi)地應(yīng)力力：T=面板與主主梁連

5、接接的焊縫縫厚度：，面板與梁梁格連接接焊縫厚厚度取起起最小厚厚度。四、水平平次梁，頂梁和和底梁地地設(shè)計(jì)1.荷載載與內(nèi)力力地驗(yàn)算算水平次梁梁和頂，底梁都都時(shí)支承承在橫隔隔板上地地連續(xù)梁梁，作用用在它們們上面的的水壓力力可按下式計(jì)計(jì)算，即即q=p現(xiàn)列表22計(jì)算如如下：表2梁號(hào)梁軸線(xiàn)處處水壓力力強(qiáng)度PP（kN/mm22）梁間距（m）（m）q=p(kN/m)1(頂梁梁)454.130.2225115.800.5112（主梁梁）459.130.488220.380.4553（水平平次梁）463.540.455208.590.4554（主梁梁）467.950.455210.580.4555（水平平次梁）4

6、72.360.455212.560.4556（主梁梁）476.470.455214.410.4557（水平平次梁）481.180.455216.530.4558（主梁梁）485.590.455218.510.4559（底梁梁）4900.2225110.2517727.61kkN/mm 根據(jù)上表表計(jì)算，水平次次梁計(jì)算算荷載取取2166.533kN/m，水水平次梁梁為4跨跨連續(xù)梁梁，跨度度為0.90mm，水平平次梁彎彎曲時(shí)的的邊跨彎彎距為: MM次中00.0777qll2=0.07772166.5330.997522=155.855kNm支座B處處的負(fù)彎彎距：M次B0.1107qql2=0.107

7、72166.5330.997522=222.02248kkNm2.截面面選擇W=mmm3考慮利用用面板作作為次梁梁截面的的一部分分，初選選18bb,由附附錄三表表四查得得：A=29929mmm2 ; WWx=15222000mm33 ; IIx=1366990000mmm4 ; b11=70mmm ; dd=9mmm 。面板參加加次梁工工作的有有效寬度度分別按按式611及及式612計(jì)計(jì)算，然然后取其其中較小小值。 式：611 Bb1+60tt=700+60014=9100mm ; 式：612 B=1b (對(duì)對(duì)跨間正正彎距段段) B=2b （對(duì)支支座負(fù)彎彎距段） 。 梁間間距b= 。 對(duì)對(duì)于第一

8、一跨中正正彎距段段l0=0.88l=0.889755=7880mmm ;對(duì)對(duì)于支座座負(fù)彎距距段l0=0.44l0.4497553990mmm 。根據(jù)l00/b查查表61： 對(duì)于ll0/b7800/900000.8667 得10.40 ，得BB=1b00.40090003660mmm ,對(duì)于l00/b3900/900000.4330 得20.16 ，得BB=2b00.16690001444mmm ,對(duì)第一跨跨中選用用B3360mmm,則則水平次次梁組合合截面面面積（例例圖4）:A=29929+360014=69661mmm2 ;組合截面面形心到到槽鋼中中心線(xiàn)得得距離：e=665mmm ;跨中組合

9、合截面的的慣性距距及截面面模量為為：I次中1366990000+29229652+3660143522966621171mmm4Wminn=對(duì)支座段段選用BB1444mmm，則組組合截面面面積：A=229299+144414=45992mmm2 ;組合截面面形心到到槽鋼中中心線(xiàn)得得距離：e=335mmm支座初組組合截面面的慣性性距及截截面模量量為：I次B1366990000+29229432+1444143522366803365.8mmm4Wminn=3.水平平次梁的的強(qiáng)度驗(yàn)驗(yàn)算由于支座座B處（例圖33）處彎彎距最大大，而截截面模量量較小，故只需需驗(yàn)算支支座B處處截面的的抗彎強(qiáng)強(qiáng)度，即即次說(shuō)

10、明水平平次梁選選用118b滿(mǎn)滿(mǎn)足要求求。 軋成成梁的剪剪應(yīng)力一一般很小小，可不不必驗(yàn)算算。4.水平平次梁的的撓度驗(yàn)驗(yàn)算 受均布布荷載的的等跨連連續(xù)梁，最大撓撓度發(fā)生生在便跨跨，由于于水平次次梁在BB支座處處截面的的彎距已已經(jīng)求得得M次BB=222.02248kkNm,則則邊跨撓撓度可近近似地按按下式計(jì)計(jì)算： 0.000022 故水平平次梁選選用118b滿(mǎn)滿(mǎn)足強(qiáng)度度和剛度度要求。五、主梁梁設(shè)計(jì)(一)設(shè)設(shè)計(jì)資料料1）主梁梁跨度：凈跨（孔口凈凈寬）ll03.55m ；計(jì)算跨跨度l3.99m ；荷載跨跨度l13.66mm 。2）主梁梁荷載：3) 橫向隔隔板間距距： 00.9775m 。4）主梁梁容許撓

11、撓度： W=L/7500 。（二）主主梁設(shè)計(jì)計(jì)1.截面面選擇彎距和剪剪力彎距距與剪力力計(jì)算如如下：彎距： 剪力： 需要的截截面抵抗抗距已知知A3鋼鋼的容許許應(yīng)力=1160NN/mmm2 ,考慮鋼鋼閘門(mén)自自重引起起附加應(yīng)應(yīng)力的影影響，取取容許應(yīng)應(yīng)力=則需需要的截截面抵抗抗矩為； W=（3）腹腹板高度度選擇按按剛度要要求的最最小梁高高（變截截面梁）為：經(jīng)濟(jì)梁高高：由于鋼閘閘門(mén)中的的橫向隔隔板重量量將隨主主梁增高高而增加加，故主主梁高度度宜選得得比heec為小小，但不不小于hhminn?，F(xiàn)選選用腹板板厚度hh090cmm。(4)腹腹板厚度度選擇選用tww1.00cm 。(5)翼翼緣截面面選擇：每個(gè)翼

12、翼緣需要要截面為為下翼緣選選用t112.00cm（符符合鋼板板規(guī)格），需要要取B130ccm,上翼緣緣的部分分截面積積可利用用面板，故只需需設(shè)置較較小的翼翼緣板同同面板相相連，選選用t112.00cm，bb116cmm，面板兼兼作主梁梁上翼緣緣的有效效高度為為Bbb1+600t116+6601.441000cm 。上翼緣截截面面積積A1=1882.00+10001.44=1722cm2。(6)彎彎應(yīng)力強(qiáng)強(qiáng)度驗(yàn)算算截面形心心距：截面慣性性距：截面抵抗抗距：上上翼緣頂頂邊 下下翼緣底底邊 彎應(yīng)力：安全表3部位截面尺寸寸（cmcm）截面面積積A(ccm2)各型心離離面板表表面距離離y（cmm）Ay（

13、cm33）各型心離離中和軸軸距離y=y-y1(cmm)Ay2(cm44)面板部分分1001.4140.00.7980-27.211035578上翼緣1622.032.002.476.88-25.5208008腹板9011.090.0043.443906615.55192220下翼緣3022.060.0084.445064456.551914405合計(jì)31299266.83350011（7）因因主梁上上翼緣直直接同面面板相連連，可不不必驗(yàn)算算整體穩(wěn)穩(wěn)定性，因梁高高大于按按高度要要求的最小梁梁高，故故梁的撓撓度也不不必驗(yàn)算算。截面改變變因主梁跨跨度較大大，為減減小門(mén)槽槽寬度與與支承邊邊梁高度度（節(jié)

14、約約鋼材），有必必要將主主梁承端端腹板高高度減小小為?？伎紤]到主主梁端部部腹板及及翼緣相相焊接，故可按按工字截截面梁驗(yàn)驗(yàn)算應(yīng)力力剪力強(qiáng)強(qiáng)度。尺尺寸表44所示：表4部位截面尺寸寸（cmcm）截面面積積A(ccm2)各型心離離面板表表面距離離y（cmm）Ay（cm33）各型心離離中和軸軸距離y=y-y1(cmm)Ay2(cm44)面板部分分1001.44140.00.7980-27.211035578上翼緣1622.032.002.476.88-25.5208008腹板5411.054.0043.4423433.615.55192220下翼緣3022.060.0050.66430388.456.5

15、51914405合計(jì)28687100.83350011因誤差未未超過(guò)110，安全3.翼緣緣焊縫翼緣焊縫縫厚度hhf按受力力最大的的支承端端截面計(jì)計(jì)算。VVmaxx7900kN。I0=131122ccm4，上翼緣對(duì)對(duì)中和軸軸的面積積距：SS1=32.025.5+140027.2=46224cmm3，下翼緣對(duì)對(duì)中和軸軸的面積積距：SS2=6056.5533900cm3S1,需要角焊縫最最小，。全梁的上上下翼緣緣焊縫都都采用hhf8mmm 。4.加筋筋肋驗(yàn)算算因不需設(shè)設(shè)置橫向向加勁肋肋。閘門(mén)門(mén)上已布布置橫向向隔板可可兼作橫橫加勁肋肋，其間間距a0.9975mm 。腹板板區(qū)格劃劃分見(jiàn)圖圖2。5.取面面

16、板區(qū)格格驗(yàn)算其其長(zhǎng)邊點(diǎn)點(diǎn)的折算算應(yīng)力 a=4550-880-990=2280mmm,面板區(qū)格格的長(zhǎng)邊邊中點(diǎn)的的主梁彎彎距和彎彎應(yīng)力該區(qū)格長(zhǎng)長(zhǎng)邊中點(diǎn)點(diǎn)的折算算應(yīng)力 故面板厚厚度選用用14mmm滿(mǎn)足強(qiáng)強(qiáng)度要求求 。六、橫隔隔板設(shè)計(jì)計(jì)1.荷載載和內(nèi)力力計(jì)算 如圖圖所示水平平次梁為為4跨均均布連續(xù)續(xù)梁，RR可看作作它所受受的最大大剪力，由規(guī)范范表查知知：作用用于豎直直次梁上上由水平平荷載傳傳遞的集集中荷載載：取qqq次2.橫隔隔板和截截面選擇擇和強(qiáng)度度驗(yàn)算腹板選用用與主梁梁腹板同同高，采采用800010mmm，上上翼緣利利用面板板，下翼翼緣采用用2000mm8000mm的的扁鋼，上翼緣緣可利用用面板的

17、的寬度公公式按式式B1b確確定。查查表得100.3669 ，B=0.36999755=3660mmm，取BB3660mmm 。計(jì)計(jì)算如下下圖所示示截面幾幾何特性性截面型型心到腹腹板中心線(xiàn)距距離： 61mmm截面面慣性距距： ，驗(yàn)算應(yīng)力力：由于橫隔隔板截面面高度較較大，剪剪切強(qiáng)度度更不必必驗(yàn)算，橫隔板板翼緣焊焊縫采用用最小焊焊縫厚度度hf6mmm 。七、邊梁梁設(shè)計(jì)邊梁的截截面形式式采用單單腹式，如下圖圖，邊梁梁的截面面尺寸按按構(gòu)造要要求確定定，即截截面高度度與主梁梁端部高高度相同同，腹板板厚度與與主梁腹腹板厚度度相同，為了便便于安裝裝壓合膠膠木滑塊塊，下翼翼緣寬度度不宜小小于3000mmm 。邊

18、梁是閘閘門(mén)的重重要受力力構(gòu)件，由于受受力情況況復(fù)雜，故在設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)將將容許應(yīng)應(yīng)力值降降低200作為為考慮受受扭影響響的安全全儲(chǔ)備。1.荷載載和內(nèi)力力計(jì)算在在閘門(mén)每每側(cè)邊梁梁上各設(shè)設(shè)4個(gè)膠膠木滑塊塊，其布布置如下下圖：（1）水水平荷載載 主要是主主梁傳來(lái)來(lái)的水平平荷載，還有水水平次梁梁和頂，底梁傳傳來(lái)的水水平荷載載，為了了簡(jiǎn)化起起見(jiàn)，可可假定這這些荷載載由主梁梁傳給邊邊梁，每每個(gè)邊梁梁作用于于邊梁荷荷載為RR7990kNN豎向荷載載有閘門(mén)自自重，滑滑道摩阻阻力，止止水摩阻阻力，起起吊力等等。上滑塊所所受壓力力：，下滑塊所所受壓力力：，,最大阻力力為作用用于一個(gè)個(gè)邊梁上上的起吊吊力，估估計(jì)為6650

19、kkN，有有N6650kkN進(jìn)行行強(qiáng)度驗(yàn)驗(yàn)算， ,2.邊梁梁強(qiáng)度驗(yàn)驗(yàn)算截面面積積 。截面邊緣緣最大應(yīng)應(yīng)力驗(yàn)算算：腹板最大大剪應(yīng)力力驗(yàn)算：腹板與下下翼緣連連接處則則算應(yīng)力力驗(yàn)算：， 。均滿(mǎn)足強(qiáng)強(qiáng)度要求求八、行走走支承設(shè)設(shè)計(jì)膠木滑塊塊計(jì)算：下滑塊塊受力最最大，起起值為RR15580kkN，設(shè)設(shè)滑塊長(zhǎng)長(zhǎng)度為3350mmm，則則滑塊單單位長(zhǎng)度度承受壓壓力由表表2查得得軌頂弧弧面半徑徑R=2200mmm，軌軌頭設(shè)計(jì)計(jì)寬度為為b440mmm，膠木木滑塊與與規(guī)定弧弧面的接接觸應(yīng)力力驗(yàn)算：。九、膠木木滑塊軌軌道設(shè)計(jì)計(jì)確定軌道道底板寬寬度軌道底板板寬度按按砼承壓壓強(qiáng)度確確定，查查表得：砼允許許承壓應(yīng)應(yīng)力為77N/mmm2 ，則所所需軌道道底板寬寬度為： 取Bhh3550mmm， 故軌軌道底面面壓應(yīng)力力：2.確定定軌道底底版厚度度軌道底板板厚度按其彎彎曲強(qiáng)度度確定，軌道底底版的最最大彎應(yīng)應(yīng)力：軌道底板板懸臂長(zhǎng)長(zhǎng)度C1022.5mmm，對(duì)對(duì)于A33查表得得1100NN/mmm2 ，故：，故故t550mmm 。十、閘門(mén)門(mén)啟閉力力和吊座座驗(yàn)算1.啟門(mén)門(mén)力：TT啟1.11G+11.2(T2dd+T2ss)+PPx G=0.0022KK1K