水工建筑鋼結構鋼閘門圖文講義

第六章平平面鋼閘閘門第一節(jié)概述閘門是用來來關閉、開開啟或局部部開啟水工工建筑物中中過水孔口口的活動結結構——控制水位，，調節(jié)流量量作用。閘門類型：：1、按工作性性質：工作閘門：：調節(jié)孔口口流量，在在動水中啟啟閉事故閘門：：上下游水水道或設備備發(fā)生事故故時，能在在動水中關關閉，一般在靜水水中開啟檢修閘門：：檢修設備備時用以擋擋水的閘門門，在靜水水中啟閉施工閘門：：用來封閉閉施工導流流孔口的閘閘門，在動動水中關第六章平平面鋼閘閘門第一節(jié)概述閘門類型：：2、閘門孔口口位置露頂閘門：：門頂露出出水面潛孔閘門：：門頂潛沒沒于水面以以下3、結構形式式：門葉的形狀狀平面閘門：：弧形閘門：：弧形的擋水水門葉人字形閘門門第六章平平面鋼閘門第二節(jié)平面鋼閘門的的組成和結構構布置一、平面鋼閘閘門的組成三大部分組成成：門葉結構（上上下移動，承承重結構）埋固構件啟閉機械第六章平平面鋼閘門第二節(jié)平面鋼閘門的的組成和結構構布置（一）門葉結結構豎放著的板梁梁結構第六章平平面鋼閘門第六章平平面鋼閘門第二節(jié)平面鋼閘門的的組成和結構構布置組成：1、面板：直接接承受水壓，，并傳給梁格格2、梁格：次梁梁（頂梁、底底梁、水平次次梁、豎直次次梁），主梁，邊梁——形成骨架，承承受由面板傳傳來的水壓（減小面板板跨度，從而而減小面板厚厚度）第六章平平面鋼閘門第二節(jié)平面鋼閘門的的組成和結構構布置3、橫向聯結系系：位于閘門橫向向豎平面內（（兼作豎直次次梁）作用：增加橫橫向剛度（并支承底梁梁、頂梁，水水平次梁）實腹隔板式（（橫隔板）桁架式第六章平平面鋼閘門第二節(jié)平面鋼閘門的的組成和結構構布置4、縱向聯結系系：位于閘門門主梁下翼緣緣平面內作用：增加縱縱向剛度、承承受部分自重重（40％自重，另60％由面板承擔擔）及豎向荷荷載一般采用桁架架式：弦桿為上下主主梁的下翼緣緣，豎桿為橫橫隔板的下翼翼緣，斜桿另另設設，支支承在邊梁上上第六章平平面鋼閘門第二節(jié)平面鋼閘門的的組成和結構構布置5、行走支承：：保證閘門移動動在邊梁上設置置滾輪（主輪輪、反輪、側側輪）或滑塊塊側輪、反輪：：防止閘門左左右傾斜被卡卡住或前后碰碰撞6、吊耳：將閘門與吊索索或吊桿相連連的裝置7、止水（水封封）：門葉結構和孔孔口周圍縫隙隙之間設置，，防止閘門漏漏水第六章平平面鋼閘門第二節(jié)平面鋼閘門的的組成和結構構布置（二）埋固構構件（埋設在在門槽內）行走支承軌道道、止水座、、保護門槽的的加固角鋼等等荷載傳遞途徑徑：第六章平平面鋼閘門第二節(jié)平面鋼閘門的的組成和結構構布置二、平面鋼閘閘門的結構布布置確定所需構件件、構件數目目、構件位置置（一）主梁的的布置1、主梁的數目目：由閘門尺寸確確定跨度L≤閘門高度H,采用多主梁（（主梁數目多多于兩根）跨度L≥1.5H，采用雙主梁梁第六章平平面鋼閘門第二節(jié)平面鋼閘門的的組成和結構構布置為什么跨度大大，而主梁數數目反而減少少？L增大，比L增加更快，為了滿足強度度和剛度要求增大I、W（）增大梁高h效果最好第六章平平面鋼閘門第二節(jié)平面鋼閘門的的組成和結構構布置多個小主梁的的材料集中在在少數梁上使使用例：H≤L≤1.5H，經過計算比比較后選用第六章平平面鋼閘門第二節(jié)平面鋼閘門的的組成和結構構布置2、主梁的位置置根據等荷載的的原則布置（（每個主梁承承受相等水壓壓力）雙主梁：對稱于總水壓壓力合力作用用線布置兩主梁間距盡盡可能大，但但要滿足構造造要求第六章平平面鋼閘門第二節(jié)平面鋼閘門的的組成和結構構布置多主梁：有幾幾個主梁將水水壓分布圖分分成面積相等的幾幾等份，每塊塊等分面積的形心線處為為主梁位置主梁至水面的的距離由公式式（6-1）和（6-2）求得第六章平平面鋼閘門第二節(jié)平面鋼閘門的的組成和結構構布置3、構造要求（（雙主梁）（1）主梁間距b盡量大一些使閘門上懸臂臂不會過長，，增加閘門空空間剛度（2）ｃ≤0.45H保證門頂懸臂臂部分有足夠夠剛度（3）ａ下主梁到門底底的距離，應滿足底緣布布置要求下游傾角：避免門底水水流沖擊主梁梁腹板引起閘閘門振動第六章平平面鋼閘門第二節(jié)平面鋼閘門的的組成和結構構布置（二）梁格布布置梁格支承面板板，起著減小小面板跨度，，減小面板厚度度的作用合理布置：使使面板和梁格格所用材料最最省梁格布置有簡簡式（純主梁梁式）、普通通式、復式梁梁格第六章平平面鋼閘門第二節(jié)平面鋼閘門的的組成和結構構布置梁格布置一般般要求：1、豎直次梁間間距：1～2m2、水平次梁間間距：水壓力力變化上疏下下密。40～120cm3、面板厚度為為8～25mm第六章平平面鋼閘門第二節(jié)平面鋼閘門的的組成和結構構布置（三）梁格連接接形式齊平（等高連連接）：水平次梁、豎豎直次梁、主主梁上翼緣與與面板齊平。。梁格與面板板形成剛強整整體水平次梁遇到到豎直次梁，，水平次梁需需切斷，橫隔板兼作豎豎直次梁時，，可在橫隔板板上預留開孔孔，使水平次次梁成為連續(xù)續(xù)梁。降低連接：主梁、水平次次梁與面板直直接相連，豎直次梁降低低到水平次梁梁的下翼緣底底，使水平次次梁成為連續(xù)續(xù)梁第六章平平面鋼閘門第二節(jié)平面鋼閘門的的組成和結構構布置第六章平平面鋼閘門第二節(jié)平面鋼閘門的的組成和結構構布置（四）邊梁的的布置單腹式：構造造簡單，抗扭扭剛度差，主主要用于滑道道支承的閘門門雙腹式：抗扭扭剛度大，構構造復雜，用用鋼量較大，，主要用于滾輪輪支承的閘門門第六章平平面鋼閘門第三節(jié)面板板和次梁的設設計一、面板設計計先初選面板厚厚度，驗算面面板強度（一）面板厚厚度視視面板為為四邊固定板板計算時：近似取面板區(qū)區(qū)格中心處的的水壓強度作為面板區(qū)格格的均布荷載載第六章平平面鋼閘門第三節(jié)面板板和次梁的設設計四邊固定的面面板在均布荷荷載作用下，，最大彎矩在在面板支承邊邊長邊中點處處長邊中點A為面板應力控控制點：k：彎應力系數數（與支承情情況有關，查查表得到）：彈塑性調整整系數；時，時，0.9：考慮面板參參與主梁共同同工作，保留留一定的強度度儲備系數a、b：區(qū)格短邊、、長邊長，從從面板與梁連連接焊縫算起起（梁的凈距距離）第六章平平面鋼閘門第三節(jié)面板板和次梁的設設計注：1.各區(qū)格面板厚厚度大致相等等（若相差過大大，調整區(qū)格格豎向間距重重選）2.3.頂、底梁區(qū)格格按三邊固定定、一邊簡支支計算第六章平平面鋼閘門第三節(jié)面板板和次梁的設設計（二）面板參參加主（次））梁整體彎曲曲時的強度驗驗算在水壓力作用用下，面板自自身會局部彎彎曲，同時參與梁共共同工作，隨隨梁整體彎曲曲，處于雙向應力力狀態(tài)，計算算折算應力1、當，且長邊方向向沿主梁軸線線方向，只需驗算A點上游面的折折算應力第六章平平面鋼閘門水壓力作用時時，在面板（（四邊固定））A點上游面受拉拉，下游面受壓壓；參與梁整體彎彎曲時，梁上上翼緣受壓，，板也受壓板上游面處于于異號應力作作用，易破壞壞。第六章平平面鋼閘門第三節(jié)面板板和次梁的設設計ａ、面板A點上游面局部部彎應力：垂直于梁軸線線方向沿梁軸線方向向ｂ、面板兼作作梁翼緣整體體彎應力（拉）（壓）折算應力：（6-4）第六章平平面鋼閘門2、或長邊方向垂垂直主梁軸線線方向，還需驗算B點下游面的折折算應力B點下游面雖是是同號應力狀狀態(tài)，但較大，可能比比A點上游面更早早進入塑性狀狀態(tài)第六章平平面鋼閘門第三節(jié)面板板和次梁的設設計，由附錄九表表2，知時，系數與比較接近，相對較大（1）（2）長邊方向垂垂直主梁軸線線方向時：B點沿梁軸線方方向用附錄九表2中計算，較大大B點遠遠離離軸軸線線有較較大大衰衰減減第六六章章平平面面鋼鋼閘閘門門第三三節(jié)節(jié)面面板板和和次次梁梁的的設設計計（三三））面面板板與與梁梁格格連連接接計計算算面板板受受水水壓壓力力自自身身彎彎曲曲時時，，焊焊縫縫約約束束梁梁格格之之間間互互相相移移近近垂直直焊焊縫縫長長度度方方向向的的單單位位長長度度上上的的側側拉拉力力2、面面板板兼兼作作梁梁翼翼緣緣，，梁梁彎彎曲曲時時，，焊焊縫縫阻阻止止板板與與翼翼緣緣發(fā)發(fā)生生相相對對滑滑移移沿焊焊縫縫長長度度方方向向的的單單位位長長度度上上的的水水平平剪剪力力第六六章章平平面面鋼鋼閘閘門門第三三節(jié)節(jié)面面板板和和次次梁梁的的設設計計水工工鋼鋼結結構構按按容容許許應應力力法法計計算算時時，，角焊焊縫縫統(tǒng)統(tǒng)一一按按角角焊焊縫縫容容許許剪剪應應力力計計算算且第六六章章平平面面鋼鋼閘閘門門第三三節(jié)節(jié)面面板板和和次次梁梁的的設設計計二、、次次梁梁設設計計（一一））次次梁梁的的荷荷載載計計算算簡簡圖圖1、降降低低連連接接面板板水水壓壓力力按按面面板板跨跨度度的的中中心心線線劃劃分分傳給給水水平平次次梁梁受受到到均均布布荷荷載載p：次次梁梁軸軸線線處處的的水水壓壓強強度度a上、a下：水水平平次次梁梁軸軸線線到到上上下下相相鄰鄰梁梁之之間間的的距距離離水平平次次梁梁支支承承在在豎豎直直次次梁梁上上，，為連連續(xù)續(xù)梁梁第六六章章平平面面鋼鋼閘閘門門第三三節(jié)節(jié)面面板板和和次次梁梁的的設設計計水平平次次梁梁計計算算簡簡圖圖：：豎直直次次梁梁為為支支承承在在主主梁梁上上的的簡簡支支梁梁，，承受受由由水水平平次次梁梁傳傳來來的的集集中中荷荷載載R，R為水水平平次次梁梁的的支支座座反反力力豎直直次次梁梁計計算算簡簡圖圖：：（（如如圖圖c）第六六章章平平面面鋼鋼閘閘門門第三三節(jié)節(jié)面面板板和和次次梁梁的的設設計計2、齊齊平平連連接接水平平次次梁梁和和豎豎直直次次梁梁同同時時支支承承著著面面板板，，面板板上上的的水水壓壓力力由由水水平平次次梁梁和和豎豎直直次次梁梁共共同同分分擔擔，，面板板上上的的水水壓壓力力按按梁梁格格夾夾角角的的平平分分線線劃劃分分各各梁梁所所承承擔擔的的水水壓壓力力第六六章章平平面面鋼鋼閘閘門門第三三節(jié)節(jié)面面板板和和次次梁梁的的設設計計水平平次次梁梁：：承擔擔的的水水壓壓力力作作用用面面積積為為六六邊邊形形，，換換算算到到水水平平次次梁梁上上的的荷荷載載分分布布圖圖為為梯梯形形p：六六邊邊形形面面積積中中心心處處的的水水壓壓強強度度水平平次次梁梁穿穿過過橫橫隔隔板板的的預預留留孔孔：：按連連續(xù)續(xù)梁梁計計算算第六六章章平平面面鋼鋼閘閘門門第三三節(jié)節(jié)面面板板和和次次梁梁的的設設計計水平平次次梁梁在在豎豎直直次次梁梁處處斷斷開開：：按簡簡支支梁梁計計算算豎直直次次梁梁:承受受水水平平次次梁梁傳傳來來的的集集中中荷荷載載，，承受受面面板板直直接接傳傳來來的的水水壓壓力力，，水壓壓力力作作用用面面積積為為一一條條對對角角線線與與梁梁軸軸垂垂直直的的正正方方形形，，換算算到到豎豎直直次次梁梁上上的的荷荷載載分分布布圖圖為為三三角角形形第六六章章平平面面鋼鋼閘閘門門第三三節(jié)節(jié)面面板板和和次次梁梁的的設設計計（二二））截截面面設設計計由次梁梁型型鋼鋼號號計算算時時，，考考慮慮面面板板兼兼作作次次梁梁翼翼緣緣，，有有效效寬寬度度B的取取值值：：B取以以下下兩兩式式算算得得的的較較小小值值局部部穩(wěn)穩(wěn)定定要要求求（面面板板兼兼作作翼翼緣緣受受壓壓時時不不會會喪喪失失穩(wěn)穩(wěn)定定））第六六章章平平面面鋼鋼閘閘門門第三三節(jié)節(jié)面面板板和和次次梁梁的的設設計計2.考慮慮面面板板寬寬度度上上應應力力分分布布不不均均，，折折算算有有效效寬寬度度正彎彎矩矩段段：：負彎彎矩矩段段：：由查表表，，為梁梁彎彎矩矩零零點點間間距距離離第六六章章平平面面鋼鋼閘閘門門第四四節(jié)節(jié)主主梁梁設設計計一、、主主梁梁形形式式由閘閘門門的的跨跨度度和和水水頭頭大大小小決決定定軋制制梁梁：：跨跨度度小小水水頭頭低低的的閘閘門門組合合梁梁：：中中等等跨跨度度6～10m桁架架：：跨跨度度>12m第六六章章平平面面鋼鋼閘閘門門第四四節(jié)節(jié)主主梁梁設設計計二、、主主梁梁計計算算簡簡圖圖主梁梁受受豎豎直直次次梁梁傳傳來來的的集集中中荷荷載載，，還還承承受受面面板板直直接接傳傳來來的的分分布布荷荷載載為簡簡化化計計算算，，近近似似將將主主梁梁上上的的荷荷載載換換算算為為均均布布荷荷載載。。主梁梁按按等等荷荷載載原原則則布布置置，，把閘閘門門在在跨跨度度方方向向的的單單位位長長度度上上的的總總水水壓壓力力除除以以主主梁梁根根數數n，得到到每每根根主主梁梁的的均均布布荷荷載載單位位長長度度上上的的總總水水壓壓力力N/m梁上上的的均均布布荷荷載載第六六章章平平面面鋼鋼閘閘門門第四四節(jié)節(jié)主主梁梁設設計計計算算簡簡圖圖：：荷載載跨跨度度兩側側止止水水之之間間的的距距離離計算算跨跨度度：：閘門門行行走走支支承承中中心心線線之之間間的的距距離離：閘閘門門孔孔口口寬寬度度第六六章章平平面面鋼鋼閘閘門門第四四節(jié)節(jié)主主梁梁設設計計三、、主主梁梁設設計計1、面板板兼兼作作主主梁梁上上翼翼緣緣0.9考慮慮主主梁梁下下翼翼緣緣兼兼作作縱縱向向聯聯結結系系桿桿件件承承受受閘閘門門部部分分自自重重2、3、撓撓度度滿滿足足剛剛度度要要求求4、整整體體穩(wěn)穩(wěn)定定（（與與面面板板可可靠靠連連接接，，可可不不驗驗算算））5、局局部部穩(wěn)穩(wěn)定定（（設設置置加加勁勁肋肋））第六六章章平平面面鋼鋼閘閘門門第五五節(jié)節(jié)橫橫向向、、縱縱向向聯聯結結系系、橫橫向向聯聯結結系系傳遞遞內內力力，，保保證證閘閘門門剛剛度度桁架架式式：：主梁梁截截面面高高度度和和間間距距較較大大時時采采用用，，節(jié)節(jié)約約鋼鋼材材隔板板式式：：支支承承在在主主梁梁上上的的雙雙懸懸臂臂梁梁計計算算截面面高高度度＝＝主主梁梁截截面面高高度度面板板兼兼作作上上翼翼緣緣，，第六六章章平平面面鋼鋼閘閘門門第五五節(jié)節(jié)橫橫向向、、縱縱向向聯聯結結系系二、、縱縱向向聯聯結結系系承受受閘閘門門部部分分自自重重以以及及其其它它豎豎向向荷荷載載（n為節(jié)節(jié)間間數數））G由附附錄錄11中估估算算公公式式計計算算第六六章章平平面面鋼鋼閘閘門門第六六節(jié)節(jié)邊邊梁梁設設計計、荷荷載載水平平荷荷載載：：梁格格傳傳來來的的水水平平水水壓壓力力（為為簡簡化化計計算算，，均均由由主主梁梁傳傳給給邊邊梁梁））行走走支支承承反反力力R1、R2豎向向荷荷載載：：閘門門自自重重G/2行走走支支承承和和止止水水與與埋埋固固構構件件間間的的摩摩阻阻力力啟吊吊力力T門底底過過水水下下吸吸力力Px等處對對應應軸軸心心拉拉力力第六六章章平平面面鋼鋼閘閘門門第六六節(jié)節(jié)邊邊梁梁設設計計截面面尺尺寸寸按按構構造造要要求求確確定定截面面高高度度＝＝主主梁梁端端部部截截面面高高度度腹板板厚厚度度＝＝主主梁梁端端部部腹腹板板厚厚度度翼緣緣寬寬度度≥300mm驗算算：：折算算應應力力第六六章章平平面面鋼鋼閘閘門門第七節(jié)行行走支承行走支承有有滑道式和和滾輪式兩兩種膠木滑道將總寬為100～150mm的三條膠木木壓入寬度度稍小的夾夾槽中，通過橫向加加緊力來提提高承壓面面強度第六章平平面鋼閘閘門第七節(jié)行行走支承支承膠木滑滑道的鋼軌軌1、軌頭的設設計寬度b和軌頂圓弧弧半徑R:由滑塊單位位長度上的的計算荷載載q查表6-2q=滑塊受到的的壓力/滑塊長度膠木滑道與與軌道弧面面之間的最最大接觸應應力：膠木容許接接觸應力,第六章平平面鋼閘閘門第七節(jié)行行走支承2、鋼軌底板板寬度B由混凝土容容許承壓強強度確定3、底板厚度度：由彎曲強度度確定（按倒置的的懸臂梁計計算，沿軌軌道方向取取單位長度度板條驗算算）第六章平平面鋼閘閘門第七節(jié)行行走支承底板壓應力力最大彎應力力4、鋼軌高度度第六章平平面鋼閘閘門第七節(jié)行行走支承膠木滑道夾夾槽強度驗驗算槽壁的側壓壓力N/mm:膠木彈性模模量2500～3000N/mm2:膠木寬度公公盈量與夾夾槽寬度的的比值（1.3～1.7）％h：夾槽深度第六章