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1、潜 孔 式 平 面 钢 闸 门 设 计工程概况:闸门是用来关闭、开启或者局部开启水工建筑物中过水孔口的活动结构。其主要作用是控制水位、调节流量。闸门是水工建筑物的重要组成部分,它的安全与适用,在很大程度影响着整个水工建筑物的原行效果。设计目录:1. 水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计计算书。1(1)设计资料及有关规定。1(2)闸门结构的形式及布置。1 闸门尺寸的确定。1 主梁的布置。1(3)面板设计。2 (4)水平次梁、顶梁和底梁地设计。3(5)主梁设计。6(6)横隔板设计。8(7)边梁设计。9(8)行走支承设计。10(9)胶木滑块轨道设计。11(10)闸门启闭力和吊座验算。112. 水工刚结
2、构潜孔式焊接平面钢闸门设计图。(附图)水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计计算书一、设计资料及有关规定:1. 闸门形式:潜孔式焊接平面钢闸门。2.孔的性质:深孔形式。3.材料:钢材:Q235焊条:E43;手工电焊;普通方法检查。止水:侧止水用P型橡皮,底止水用条型橡皮。行走支承:采用胶木滑道,压合胶布用MCS2。砼强度等级:C20。启闭机械:卷扬式启闭机。4.规范: 水利水电工程刚闸门设计规范(SL74-95),中国水利水电出版社1998.8二、闸门结构的形式及布置(一) 闸门尺寸的确定(图1示)1.闸门孔口尺寸:孔口净跨:3.50m。孔口净高:3.50m。闸门高度:3.66m。闸门宽度:4.2
3、0m。荷载跨度:3.66m。计算跨度:3.90m。2.计算水头:50.00m。(二) 主梁的布置1.主梁的数目及形式 主梁是闸门的主要受力构件,其数目主要取决于闸门的尺寸。因为闸门跨度L=3.50m,闸门高度h=3.66m,L3时,a=1.55,则t=a=0.067现列表1计算如下:表1区格a(mm)b(mm)b/akPN/mm2t(mm)4059652.3830.7320.490.6013.7953459652.800.500.490.5011.21253459652.800.740.490.6013.455根据上表计算,选用面板厚度t=14mm 。2.面板与梁格的连接计算已知面板厚度t=1
4、4mm ,并且近似地取板中最大弯应力max=160N/mm2,则p=0.0714160=156.8.2N/mm ,面板与主梁连接焊缝方向单位长度内地应力:T=面板与主梁连接的焊缝厚度:,面板与梁格连接焊缝厚度取起最小厚度。四、水平次梁,顶梁和底梁地设计1.荷载与内力地验算水平次梁和顶,底梁都时支承在横隔板上地连续梁,作用在它们上面的水压力可按下式计算,即q=p现列表2计算如下:表2梁号梁轴线处水压力强度P(kN/mm2)梁间距(m)(m)q=p(kN/m)1(顶梁)454.130.225115.800.512(主梁)459.130.48220.380.453(水平次梁)463.540.4520
5、8.590.454(主梁)467.950.45210.580.455(水平次梁)472.360.45212.560.456(主梁)476.470.45214.410.457(水平次梁)481.180.45216.530.458(主梁)485.590.45218.510.459(底梁)4900.225110.251727.61kN/m 根据上表计算,水平次梁计算荷载取216.53kN/m,水平次梁为4跨连续梁,跨度为0.90m,水平次梁弯曲时的边跨弯距为: M次中0.077ql2=0.077216.530.9752=15.85kNm支座B处的负弯距:M次B0.107ql2=0.107216.53
6、0.9752=22.0248kNm 2.截面选择W=mm3 考虑利用面板作为次梁截面的一部分,初选18b,由附录三表四查得:A=2929mm2 ; Wx=152200mm3 ; Ix=13699000mm4 ; b1=70mm ; d=9mm 。面板参加次梁工作的有效宽度分别按式611及式612计算,然后取其中较小值。 式:611 Bb1+60t=70+6014=910mm ; 式:612 B=1b (对跨间正弯距段) B=2b (对支座负弯距段) 。 梁间距b= 。 对于第一跨中正弯距段l0=0.8l=0.8975=780mm ;对于支座负弯距段l0=0.4l0.4975390mm 。根据l
7、0/b查表61: 对于l0/b780/9000.867 得10.40 ,得B=1b0.40900360mm , 对于l0/b390/9000.430 得20.16 ,得B=2b0.16900144mm ,对第一跨中选用B360mm,则水平次梁组合截面面积(例图4):A=2929+36014=6961mm2 ;组合截面形心到槽钢中心线得距离:e=65mm ;跨中组合截面的惯性距及截面模量为:I次中13699000+2929652+3601435229662171mm4Wmin=对支座段选用B144mm,则组合截面面积:A=2929+14414=4592mm2 ;组合截面形心到槽钢中心线得距离:e
8、=35mm支座初组合截面的惯性距及截面模量为:I次B13699000+2929432+1441435223680365.8mm4Wmin= 3.水平次梁的强度验算由于支座B处(例图3)处弯距最大,而截面模量较小,故只需验算支座B处截面的抗弯强度,即次说明水平次梁选用18b满足要求。 轧成梁的剪应力一般很小,可不必验算。4.水平次梁的挠度验算 受均布荷载的等跨连续梁,最大挠度发生在便跨,由于水平次梁在B支座处截面的弯距已经求得M次B=22.0248kNm,则边跨挠度可近似地按下式计算: 0.0002 故水平次梁选用18b满足强度和刚度要求。五、主梁设计(一)设计资料1)主梁跨度:净跨(孔口净宽)
9、l03.5m ;计算跨度l3.9m ;荷载跨度l13.66m 。2)主梁荷载:3) 横向隔板间距: 0.975m 。4)主梁容许挠度: W=L/750 。(二)主梁设计1.截面选择(1) 弯距和剪力 弯距与剪力计算如下:弯距: 剪力: 需要的截面抵抗距 已知A3钢的容许应力=160N/mm2 ,考虑钢闸门自重引起附加应力的影响,取容许应力= 则需要的截面抵抗矩为; W= (3)腹板高度选择 按刚度要求的最小梁高(变截面梁)为:经济梁高: 由于钢闸门中的横向隔板重量将随主梁增高而增加,故主梁高度宜选得比hec为小,但不小于hmin。现选用腹板厚度h090cm 。(4)腹板厚度选择选用tw1.0c
10、m 。(5)翼缘截面选择:每个翼缘需要截面为下翼缘选用t12.0cm(符合钢板规格),需要取B130cm,上翼缘的部分截面积可利用面板,故只需设置较小的翼缘板同面板相连,选用t12.0cm,b116cm,面板兼作主梁上翼缘的有效高度为Bb1+60t16+601.4100cm 。上翼缘截面面积A1=182.0+1001.4=172cm2 。(6)弯应力强度验算截面形心距:截面惯性距:截面抵抗距:上翼缘顶边 下翼缘底边 弯应力:安全表3部位截面尺寸(cmcm)截面面积A(cm2)各型心离面板表面距离y(cm)Ay(cm3)各型心离中和轴距离y=y-y1(cm)Ay2(cm4)面板部分1001.4140.00.7980-27.21103578上翼缘162.032.02.476.8-25.520