钢闸门计算书.doc

一、 设计基本资料1、 闸门型式：露顶式平面钢闸门；2、 孔口净宽：5米；3、 设计水头：2.5米；4、 结构材料：平炉热轧碳素钢A3；5、 止水橡皮：侧止水采用P型橡皮，底止水用条形橡皮；6、 参考资料：水工钢结构P202页；二、 闸门的结构的型式及布置1、 闸门尺寸的确定闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.5米，故闸门高度=2.5+0.5=3米。闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=5米闸门计算跨度：L=L0+2d=5+2*0.2=5.4米2、 主梁型式主梁的型式应根据水头和跨度大小而定，本闸门属中等跨度，为了便于制造，决定采用型钢。3、 主梁的布置根据闸门的高跨比，决定采用双主梁。为使两个主梁在设计水位时所受的水压力相等，两个主梁的位置应对称于水压力合力的作用线Y=H/3=2.5/3=0.83米，上悬臂C0.45H，今取：主梁兼底梁，为了便于布置底止水，底梁不到底，所以取a=0.25米。 主梁间距：2b=2(Y- a)=2（0.83-0.25）=1.16米； 则C=H-2b- a=2.5-1.16-0.25=1.09米0.45H=1.125米 满足要求。4、 梁格的布置和型式梁格采用复式布置和等高连接，水平次梁为连续梁，其间距上疏下密。三、 面板设计根据钢闸门设计规范SDJ13-78（试行）关于面板的计算，先估算面板厚度，在主梁选择之后再验算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。1、估算面板厚度面板厚度按式（6-3）计算：t=a(kp/0.9a)0.5已知：b=1240mm，a1=760 mm，a2=380 mm当b/a1=1240/760=1.633时，=1.65，则t=4.91 mm当b/a3=1240/380=3.263时，=1.55，则t=7.88 mm根据上面计算，选用面板厚度t=8mm。2、对底梁下至底止水的面板悬出段，应按悬臂板进行验算：在面板悬出段上取单位宽度的面板按悬臂梁验算，q=（p1+p2）/2=（0.0098*2.5+0.0098*2.4）/2=0.024N/mmW=bh2/6=1*64/6=10.67M=qL2/2=0.024*1002/2=120Nmmmax=M/W=120/10.67=11.25 N/mm2=160 N/mm2Q=qL=0.024*100=2.4N=Q/A=2.4/1*8=0.3 N/mm2=95 N/mm23、主梁设计因为水头不大，所以主梁采用型钢，即槽钢28b。确定主梁有关的设计资料：主梁跨度：净跨L0=5米计算跨度：L=5.2米荷载跨度；L1=5米内力计算与截面选择：q=9.8*2.5*0.5*2.5/2=15.31kN/m计算弯距与剪力:Vmax=qL1/2=15.31*5.2/2=39.81 kNMmax=qL12/8=15.31*5.2*5.2/8=51.75 kNm需要截面模量：由表15查得3号钢的容许弯应力=160N/mm2,考虑钢闸门自重引起的应力影响，取容许=0.9*160=144N/mm2，则需要截面抵抗矩为：W=Mmax/=(51.75*100)/(144*0.1)=359.375cm3因主梁采用槽钢，考虑利用面板作为主梁的一部分参加抵抗弯矩，所以可选槽钢40a，W=878.9 cm3因考虑面板兼作主梁上翼缘的有效宽度取为：B=b1+60=10+60*0.8=58cm取B=50 cm上翼缘截面积：A1=10*1.8+50*0.8=58cm2弯应力强度验算：主梁跨中截面的几何特性如下：部分截面尺 寸截面面积各形心离面板表面距离AY各形心离中和轴距离AY2面板部分50*0.8400.416-13.267033.11上翼缘10*1.8181.730.6-11.962074.75腹板36.4*1.0538.2220.8794.987.141948.44下翼缘10*1.81839.9718.226.2412393.68合计114.221559.7820449.98截面形心距：Y1=1559.78/114.22=13.66 cm截面惯性距：I=1.05*36.43/12+20449.98=24669.98cm4截面抵抗距：上翼缘顶边：Wmax=I/Y1=24669.98/13.66=1806.00 cm3下翼缘底边：Wmin=I/Y2=24669.98/27.14=908.98 cm3弯应力：=Mmax/Wmin=51.75*100/908.98=5.69kN/cm20.9*16=14.4kN/cm2弯应力符合安全应力值。截面下半部对中性轴的面积矩：S=10*1.8*26.24+25.34*1.05*12.67=809.43 cm3剪应力强度计算=VmaxS/I0tw=39.81*809.43/24669.98*1.05= 1.24kN/cm2剪应力符合安全应力值。挠度验算由均布荷截引起的挠度：fmax=qcL3*8-4(c/L)2+(c/L)3/384EI=15.31*5*5.23