钢闸门结构选型与结构布置

1、钢闸门结构选型与结构布置钢闸门结构选型与结构布置 一、基本资料一、基本资料 1. 闸门型式：闸门型式：提升式平面钢闸门提升式平面钢闸门 2. 孔口尺寸：（宽孔口尺寸：（宽高）高） (1)10.05.0m2 (2)10.05.2m2 (3)10.05.5m2 (4)10.05.8m2 (5)10.06.0m2 (6)8.06.0m2 (7)8.07.5 m2 (8)8.08.0 m2 3. 上游水位高程上游水位高程 (1) (2 ) (3) (4) (5) (6)27.5m (7)6.5m (8)7.0m 4. 下游水位高程下游水位高程 (3) (4) (5)22.5m，其它组下游无水，其它组下

2、游无水 5. 闸底高程闸底高程 (1) (2 ) (3) (4) (5) (6)20.0m (7) (8)-1.0m 6. 胸墙底高程胸墙底高程 (1)25.0m (2)25.2m (3)25.5m (4)25.8m (5)、(6)26.0m 7. 启闭设备：电动固定式启闭机启闭设备：电动固定式启闭机 8. 闸门所用材料：闸门所用材料： 门叶承重钢结构：门叶承重钢结构：Q235.B钢钢 焊焊 条：条：E43型型 行走支承：采用滚轮，材料为铸钢行走支承：采用滚轮，材料为铸钢ZG45 止水橡皮：顶止水、侧止水止水橡皮：顶止水、侧止水P形橡皮；底止水形橡皮；底止水条形橡皮。条形橡皮。 9. 制造条件

3、：制造条件： 金属结构制造厂制造，手工电焊，满足金属结构制造厂制造，手工电焊，满足级焊缝质量检验标准。级焊缝质量检验标准。 10. 采用的设计规范：采用的设计规范：水利水电工程钢闸门设计规范水利水电工程钢闸门设计规范SL7495 二、设计要求二、设计要求 (一一) 结构选型与结构布置结构选型与结构布置 要求按给定的设计资料，确定闸门的型式及尺寸，选择闸门各主要部要求按给定的设计资料，确定闸门的型式及尺寸，选择闸门各主要部 件的型式并确定其布置。即：件的型式并确定其布置。即： a. 确定主梁的数目、型式及其位置；确定主梁的数目、型式及其位置； b. 确定梁格的型式及布置；确定梁格的型式及布置；

4、c. 选择梁格的连接型式；选择梁格的连接型式； d. 选择联结系的型式并进行布置；选择联结系的型式并进行布置； e. 选择支承边梁及行走支承的型式等。选择支承边梁及行走支承的型式等。 设计设计 计算书中计算书中 要求阐明所选方案的理由，绘制闸门结构的布置简图，要求阐明所选方案的理由，绘制闸门结构的布置简图， 以三视图表示，比例以三视图表示，比例1:100或或1:50 (二二) 结构计算结构计算 对闸门承重结构的主要部件进行结构计算：对闸门承重结构的主要部件进行结构计算： a. 钢面板计算钢面板计算 b. 次梁设计次梁设计 c. 主梁设计主梁设计 d. 联结系的计算联结系的计算 e. 边梁的设边

5、梁的设 计计 要求计算正确，说理清楚，并附有必要的计算简图且要求计算说明书要求计算正确，说理清楚，并附有必要的计算简图且要求计算说明书 内容完整，书写端正。内容完整，书写端正。 (三三) 技术设计图技术设计图 根据结构布置和结构计算成果，绘制闸门结构详图。根据结构布置和结构计算成果，绘制闸门结构详图。 要求作闸门门叶结构的三视图：立面图、水平剖示图、垂直剖示图。要求作闸门门叶结构的三视图：立面图、水平剖示图、垂直剖示图。 应做到图面布局合理，投影关系正确，表达清晰，线条分明，字体工整，应做到图面布局合理，投影关系正确，表达清晰，线条分明，字体工整， 符合工程制图标准。符合工程制图标准。 图纸规

6、格：图纸规格：1#图纸（图纸（7550cm2左右图框）左右图框） (四四) 主要参考书目：主要参考书目： 钢结构钢结构教材（第二版）。曹平周、朱召泉编教材（第二版）。曹平周、朱召泉编 水工钢闸门设计水工钢闸门设计安徽省水利局勘测设计院，水利出版社安徽省水利局勘测设计院，水利出版社1980年年 水电站机电设计手册水电站机电设计手册金属结构（一），水利水电出版社金属结构（一），水利水电出版社1987年年 Z1H2SL螺杆式启闭机螺杆式启闭机 清污机清污机 铸铁闸门铸铁闸门 三、结构选型及结构布置 1. 闸门型式及尺寸 闸门型式： 提升式平面钢闸门 16组：潜孔式 78组：露顶式 2. 闸门尺寸：闸

7、门尺寸： 闸门高度闸门高度 露顶式：露顶式： H=上游水位高程闸底高程上游水位高程闸底高程 H （波浪超高，取（波浪超高，取H=0.20.3m） Cba H上游水位高程 闸底高程 潜孔式：潜孔式： H=胸墙底高程胸墙底高程-闸底高程闸底高程 +H （安装顶止水构造要求，取（安装顶止水构造要求，取H=0.250.3m） b 闸底高程 aC H 胸墙高程 0.1m 、闸门总宽 B=L0+2d+La+b L0-孔口尺寸孔口尺寸 d-行走支承到闸墙边缘的距离（行走支承到闸墙边缘的距离（本次设计取本次设计取0.20.3m） La-边梁两腹板中到中距离边梁两腹板中到中距离 （本次设计取本次设计取0.40.

8、5m） b-边梁一块下翼缘的宽度边梁一块下翼缘的宽度 2.主梁的数目、型式及位置主梁的数目、型式及位置 主梁数目主梁数目 L0H1.2 双主梁（双主梁（16组）组） L0H1.2 多主梁（三主梁）（多主梁（三主梁）（7、8组）组） 主梁型式主梁型式 采用单轴对称工字形截面焊接组合梁采用单轴对称工字形截面焊接组合梁 主梁位置（主梁位置（根据等荷载原则根据等荷载原则） 三主梁三主梁：按公式（按公式（8-1）计算）计算 双主梁双主梁： 主梁应对称于水压力合力作用线，且应满足：主梁应对称于水压力合力作用线，且应满足： a0.12H,且且 0.4m aD+60mm (本次设计统一取本次设计统一取D=60

9、0mm) c0.45H,且且3.6m， （式中（式中H取闸门上水压力作用高度，可取取闸门上水压力作用高度，可取 孔口高度孔口高度+100mm。）。） b 闸底高程 aC H 胸墙高程 0.1m 3. 梁格的连接型式、布置梁格的连接型式、布置 梁格布置型式：复式梁格梁格布置型式：复式梁格 梁格连接型式：齐平连接梁格连接型式：齐平连接 4. 联结系联结系 横向联结系：实腹隔板式横向联结系：实腹隔板式（数目为奇数，本设（数目为奇数，本设 计可平均布置三道）计可平均布置三道） 纵向联结系：单斜杆式桁架纵向联结系：单斜杆式桁架 5.边梁边梁 选用双腹板形式选用双腹板形式 6.行走支承行走支承 滚轮滚轮（

10、本次设计采用本次设计采用 简支定轮，如图简支定轮，如图8-24b） 统一取统一取D=600mm; 滚轮位置沿门高布置：滚轮位置沿门高布置： 按等荷载原则按等荷载原则 七、止水橡皮七、止水橡皮 （尺寸（尺寸 mm) 四、结构计算四、结构计算 1. 面板计算面板计算(结合水平次梁布置进行计算结合水平次梁布置进行计算) ba3 t=0.065a ba3 t=0.067a 设计时，从闸门底部开始，用上述二式计算，逐设计时，从闸门底部开始，用上述二式计算，逐 渐向上推算（推算过程中即可定出水平次梁的位渐向上推算（推算过程中即可定出水平次梁的位 置）。置）。 推算时可先假定槽钢的翼缘宽度为推算时可先假定槽

11、钢的翼缘宽度为(5070)mm, 其中轴线距腹板外缘的距离为其中轴线距腹板外缘的距离为20mm;主梁前翼缘宽主梁前翼缘宽 度为度为120mm或或140mm或或160mm。 面板厚度面板厚度 t 的最终确定，的最终确定，对于任意两个区格的厚对于任意两个区格的厚 度之差（本次设计）应满足：度之差（本次设计）应满足： t1mm kp kp 2. 次梁计算次梁计算 水平次梁按四跨连续梁设计，求出各次梁的荷载水平次梁按四跨连续梁设计，求出各次梁的荷载 qi后，取最大的次梁荷载进行截面设计，然后各根水后，取最大的次梁荷载进行截面设计，然后各根水 平次梁取相同截面，以方便制造。平次梁取相同截面，以方便制造。

12、 3. 主梁计算主梁计算 主梁的荷载跨度主梁的荷载跨度Lq取两条取两条侧止水的间距侧止水的间距。 计算跨度计算跨度L取两行走支承中心距。取两行走支承中心距。 4.横向联结系横向联结系 横向联结系采用实腹隔板式，前翼缘由面板兼做，腹板厚横向联结系采用实腹隔板式，前翼缘由面板兼做，腹板厚 度可取度可取810mm，后翼缘采用一扁钢，宽度可取，后翼缘采用一扁钢，宽度可取200mm，厚，厚 度可取度可取1012mm（宜比腹板厚（宜比腹板厚2mm）。）。 5.纵向联结系纵向联结系 纵向联结系采用桁架式，其中上下弦杆由上下主梁的后纵向联结系采用桁架式，其中上下弦杆由上下主梁的后 翼缘兼做，竖杆由横隔板的后翼缘兼做，需另外布置斜腹翼缘兼做，竖杆由横隔板的后翼缘兼做，需另外布置斜腹 杆，从而在纵向竖平面（变梁高时实际为折面）形成一平杆，从而在纵向竖平面（变梁高时实际为折面）形成一平 面桁架。面桁架。 P1=G1/n 6.边梁边梁（按照构造要求选择截面尺寸按照构造要求选择截面尺寸） 边梁的截面高度边梁的截面高度h0： 取与主梁的端部截面高