闸门面板与次梁的设计

1、 水工钢结构按容许应力法计算时，水工钢结构按容许应力法计算时，角焊缝统一按角焊缝容许剪应力计算角焊缝统一按角焊缝容许剪应力计算wffTPh7 . 022且且 mmhf6 二、次梁设计二、次梁设计（一）次梁的荷载计算简图（一）次梁的荷载计算简图1、降低连接、降低连接面板水压力按面板跨度的中心线划分面板水压力按面板跨度的中心线划分传给水平次梁受到均布荷载传给水平次梁受到均布荷载cmNaapq下上2 p ：次梁轴线处的水压强度：次梁轴线处的水压强度a上上、a下下：水平次梁轴线到上下相邻梁之间的距离：水平次梁轴线到上下相邻梁之间的距离水平次梁支承在竖直次梁上，水平次梁支承在竖直次梁上，为连续梁为连续梁

2、 水平次梁计算简图：水平次梁计算简图：竖直次梁为支承在主梁上的简支梁，竖直次梁为支承在主梁上的简支梁， 承受由水平次梁传来的集中荷载承受由水平次梁传来的集中荷载R R， R R为水平次梁的支座反力为水平次梁的支座反力竖直次梁计算简图：（如图竖直次梁计算简图：（如图c） 2、齐平连接、齐平连接水平次梁和竖直次梁同时支承着面板，水平次梁和竖直次梁同时支承着面板，面板上的水压力由水平次梁和竖直次梁共同分担，面板上的水压力由水平次梁和竖直次梁共同分担，面板上的水压力按梁格夹角的平分线划分各梁所承担的水压力面板上的水压力按梁格夹角的平分线划分各梁所承担的水压力 水平次梁：水平次梁： 承担的水压力作用面积

3、为六边形，换算到水平次梁上的荷载分布图为梯形承担的水压力作用面积为六边形，换算到水平次梁上的荷载分布图为梯形cmNaapq下上2p：六边形面积中心处的水压强度：六边形面积中心处的水压强度水平次梁穿过横隔板的预留孔：水平次梁穿过横隔板的预留孔： 按连续梁计算按连续梁计算水平次梁在竖直次梁处断开：水平次梁在竖直次梁处断开： 按简支梁计算按简支梁计算竖直次梁竖直次梁:承受水平次梁传来的集中荷载，承受水平次梁传来的集中荷载，承受面板直接传来的水压力，承受面板直接传来的水压力，水压力作用面积为一条对角线与梁轴垂直的正方形，水压力作用面积为一条对角线与梁轴垂直的正方形，换算到竖直次梁上的荷载分布图为三角形

4、换算到竖直次梁上的荷载分布图为三角形（二）截面设计（二）截面设计由由 maxMW次梁型钢号次梁型钢号 计算时，考虑面板兼作次梁翼缘，有效宽度计算时，考虑面板兼作次梁翼缘，有效宽度B的取值的取值 ：B 取以下两式算得的较小值取以下两式算得的较小值1. 局部稳定要求局部稳定要求（面板兼作翼缘受压时不会丧失稳定）（面板兼作翼缘受压时不会丧失稳定）cbBl2）（）（3452523530QtQtc2. 考虑面板宽度上应力分布不均，折算有效宽度考虑面板宽度上应力分布不均，折算有效宽度正弯矩段：正弯矩段： bB1负弯矩段负弯矩段 ：bB2221bbb21,由由 bl0查表，查表， 0l为梁弯矩零点间距离为梁

5、弯矩零点间距离 一、主梁形式一、主梁形式由闸门的跨度和水头大小决定由闸门的跨度和水头大小决定轧制梁：跨度小水头低的闸门轧制梁：跨度小水头低的闸门组合梁：中等跨度组合梁：中等跨度6 610m10m桁架：跨度桁架：跨度12m12mZ1H2SL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 铸铁镶铜闸门铸铁镶铜闸门 二、主梁计算简图二、主梁计算简图主梁受竖直次梁传来的集中荷载，还承受面板直接传来的分布荷载主梁受竖直次梁传来的集中荷载，还承受面板直接传来的分布荷载为简化计算，近似将主梁上的荷载换算为均布荷载。为简化计算，近似将主梁上的荷载换算为均布荷载。主梁按等荷载原则布置，主梁按等荷载原则

6、布置，把闸门在跨度方向的单位长度上的总水压力除以主梁根数把闸门在跨度方向的单位长度上的总水压力除以主梁根数n，得到每根主梁的均布荷载得到每根主梁的均布荷载221gHP单位长度上的总水压力单位长度上的总水压力N/m梁上的均布荷载梁上的均布荷载nPq 计算简图：计算简图：荷载跨度1l 两侧止水之间的距离两侧止水之间的距离 计算跨度：计算跨度： 闸门行走支承中心线之间的距离闸门行走支承中心线之间的距离dll200l：闸门孔口宽度：闸门孔口宽度 三、主梁设计三、主梁设计1、 面板兼作主梁上翼缘面板兼作主梁上翼缘 9.0maxWM0.90.9考虑主梁下翼缘兼作纵向联结系杆件承受闸门部分自重考虑主梁下翼缘

7、兼作纵向联结系杆件承受闸门部分自重 2 2、 3 3、挠度满足刚度要求、挠度满足刚度要求 lwlw4 4、整体稳定（与面板可靠连接，可不验算）、整体稳定（与面板可靠连接，可不验算）5 5、局部稳定（设置加劲肋）、局部稳定（设置加劲肋） 第五节横向、纵向联结系第五节横向、纵向联结系一一、横向联结系、横向联结系传递内力，保证闸门刚度传递内力，保证闸门刚度桁架式：桁架式： 主梁截面高度和间距较大时采用，节约钢材主梁截面高度和间距较大时采用，节约钢材隔板式：支承在主梁上的双悬臂梁计算隔板式：支承在主梁上的双悬臂梁计算 截面高度主梁截面高度截面高度主梁截面高度面板兼作上翼缘，面板兼作上翼缘， bB2bl

8、bl102 第五节横向、纵向联结系第五节横向、纵向联结系二、纵向联结系二、纵向联结系承受闸门部分自重以及其它竖向荷载承受闸门部分自重以及其它竖向荷载nGP4 . 0（n n为节间数）为节间数） G由附录由附录11中估算公式计算中估算公式计算 第六节边梁设计第六节边梁设计一一、荷载、荷载水平荷载：水平荷载： 梁格传来的水平水压力梁格传来的水平水压力 （为简化计算，均由主梁传给边梁）（为简化计算，均由主梁传给边梁） 行走支承反力行走支承反力R R1 1、R R2 2竖向荷载：竖向荷载： 闸门自重闸门自重G/2G/2 行走支承和止水与埋固构件间的摩阻力行走支承和止水与埋固构件间的摩阻力 启吊力启吊力

9、 T 门底过水下吸力门底过水下吸力PxPx等等maxM处对应轴心拉力 fRTN12 第六节边梁设计第六节边梁设计 8 . 0maxWMAN 8 . 0maxwItVS 8 . 032121eq截面尺寸按构造要求确定截面尺寸按构造要求确定截面高度主梁端部截面高度截面高度主梁端部截面高度腹板厚度主梁端部腹板厚度腹板厚度主梁端部腹板厚度翼缘宽度翼缘宽度300mm验算：验算：折算应力折算应力 第七节行走支承第七节行走支承行走支承有滑道式和滚轮式两种行走支承有滑道式和滚轮式两种胶木滑道胶木滑道将将总宽为总宽为100100150mm150mm的三条胶木压入宽度稍小的夹槽中，的三条胶木压入宽度稍小的夹槽中，

10、通过横向加紧力来提高承压面强度通过横向加紧力来提高承压面强度 第七节行走支承第七节行走支承支承胶木滑道的钢轨支承胶木滑道的钢轨 1、轨头的设计宽度、轨头的设计宽度b和轨顶圆弧半径和轨顶圆弧半径R:由滑块单位长度上的计算荷载由滑块单位长度上的计算荷载q查表查表6-2q=滑块受到的压力滑块受到的压力/滑块长度滑块长度 胶木滑道与轨道弧面之间的最大接触应力胶木滑道与轨道弧面之间的最大接触应力：jRq104max j胶木容许接触应力胶木容许接触应力, 2500N/mmj 第七节行走支承第七节行走支承2、钢轨底板宽度、钢轨底板宽度B由混凝土容许承压强度确定由混凝土容许承压强度确定hqB3、底板厚度：、底

11、板厚度： 由弯曲强度确定由弯曲强度确定（按倒置的悬臂梁计算，沿轨道方向取单位长度板条验算）（按倒置的悬臂梁计算，沿轨道方向取单位长度板条验算） 第七节行走支承第七节行走支承底板压应力底板压应力 Bqh最大弯应力最大弯应力 22223161121tctcWMhh 23cth4、钢轨高度、钢轨高度 3Bh 第七节行走支承第七节行走支承胶木滑道夹槽强度验算胶木滑道夹槽强度验算 槽壁的侧压力槽壁的侧压力 hEPcN/mmcE:胶木弹性模量胶木弹性模量25003000 N/mm2:胶木宽度公盈量与夹槽宽度的比值（胶木宽度公盈量与夹槽宽度的比值（1.31.7）h：夹槽深度夹槽深度第七节行走支承第七节行走支

12、承11断面：断面：抗剪验算抗剪验算 15 . 1P抗弯强度验算抗弯强度验算 216MWM22断面断面2226MP222hPM第九节止水、启闭力、吊耳第九节止水、启闭力、吊耳一、止水一、止水作用：防止闸门与门槽之间的缝隙漏水作用：防止闸门与门槽之间的缝隙漏水露顶闸门：侧止水、底止水露顶闸门：侧止水、底止水潜孔闸门：侧止水、底止水、顶止水潜孔闸门：侧止水、底止水、顶止水止水的材料主要是橡皮止水的材料主要是橡皮底止水为条形橡皮底止水为条形橡皮侧止水和顶止水为侧止水和顶止水为P P形橡皮形橡皮止水用螺栓固定在门叶上止水用螺栓固定在门叶上第九节止水、启闭力、吊耳第九节止水、启闭力、吊耳二、启闭力二、启闭

13、力动水中启闭的闸门（水压力作用下，摩阻力较大）动水中启闭的闸门（水压力作用下，摩阻力较大） 考虑闸门自重考虑闸门自重G 滚轮或滑道支承处的摩阻力滚轮或滑道支承处的摩阻力Tzdzd 止水摩阻力止水摩阻力T Tz zs 闭门时门底上托力闭门时门底上托力Pt 启门时门底水流形成真空产生的下吸力启门时门底水流形成真空产生的下吸力 Px 门顶水柱压力门顶水柱压力Ws 第九节止水、启闭力、吊耳第九节止水、启闭力、吊耳1、闭门力、闭门力tGzszdPGnTTT2.1闭1.2 : 摩阻力超载系数摩阻力超载系数Gn闸门自重修正系数。闭门时闸门自重修正系数。闭门时0.91.0、启门是、启门是1.01.1 滑动支承

14、：滑动支承： WfTzd2（W 为闸门上总水压力）为闸门上总水压力）第九节止水、启闭力、吊耳第九节止水、启闭力、吊耳止水摩阻力止水摩阻力 zszsPfT3 zsP为作用在止水上的总水压力为作用在止水上的总水压力 例题例题227页页: zsP= 2= 2侧止水宽度侧止水宽度侧止水长度侧止水长度侧止水平均压强侧止水平均压强平均压强单位长度总水压力平均压强单位长度总水压力/水头水头H 第九节止水、启闭力、吊耳第九节止水、启闭力、吊耳 0闭T0闭TjG ，可依靠自重关闭，可依靠自重关闭 ，需要加重闸门，需要加重闸门或利用水柱压力或利用水柱压力加重块加重块 2、启门力、启门力 jsxGzszdGWPGnTTT2 . 1启第九节止水、启闭力、吊耳第九节止水、启闭力、吊耳 三、吊耳三、吊耳连接闸门与启闭机械的部件，一般设在边梁顶部连接闸门与启闭机械的部件，一般设在边梁顶部吊耳是用一块或两块钢板做成，设轴孔与吊轴相连吊耳是用一块或两块钢板做成，设轴孔与吊轴相连 单吊点单吊点双吊点：闸门高度双吊点：闸门高度/宽度宽度1例题228页：第九节止水、启闭力、吊耳第九节止水、启闭力、吊耳 1、吊轴、吊轴每边启吊力每边启吊力 22 . 1启TP吊轴每边剪力吊轴每