闸门计算书(修改)

1、标准文档一、基本资料（1）孔口尺寸（宽×高）： 4.0×4.0m（2）底槛高程（八五高程，下同）： -0.300m（3）启闭机平台高程： 10.200m（4）设计外江水位（20年一遇）： 6.845m（5）设计最不利运行水头差： 2.800m（6）启闭方式： 单吊点螺杆启闭机（7）行走支撑： 滑动支撑（8）主要构件采用材料及容许值钢材 Q235AA：门体梁系及其容许应力如下：抗拉、抗压、抗弯容许应力 =160N/mm2抗剪 =95N/mm2局部紧接承压 cj=120N/mm2B：零部件容许应力如下：抗拉、抗压、抗弯容许应力 =100N/mm2抗剪 =65N/mm2局部紧接承

2、压 cj=80N/mm2孔壁抗拉 k=120N/mm2铸件:选用ZG45,其容许应力如下:抗拉、抗压、抗弯容许应力 =140N/mm2抗剪 =105N/mm2锻件:选用45#钢,其容许应力如下:抗拉、抗压、抗弯容许应力 =145N/mm2抗剪 =95N/mm2电焊条:门槽轨道表面采用不锈钢焊条堆焊,焊条型号采用E0-19-10Nb-16，其余构件均采用E43型焊条。砼：二期砼采用C30细石砼。梁系容许挠度：主梁 次梁 止水：顶、侧止水采用P45×120型橡皮，底止水采用20×110条形橡皮。制造条件：专业金属结构制造厂家制造，手工电弧焊。执行规范：水利水电工程钢闸门设计规范

3、（SL74-95） 水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范（DL/T5018-94）。二、布置本闸门为潜孔式平面闸门，闸门面板设于迎水侧，梁格布置采用多主梁齐平连接，因闸门高宽比为1：1，且闸门跨度不大，故采用单吊点；为控制闸门反向、侧向移动，分别于闸门闸门反、侧向设置反滑块及限位块。三、结构计算按闸门门体结构布置：（一） 闸门支撑跨度式中： 闸门孔口宽度； d闸门主行走支撑至闸墩侧面距离。（二） 顶止水中心至底槛高度：4+0.05=4.05m（三） 闸门荷载跨度（即两侧止水宽度）：4.0+2×0.05=4.1m（四） 门槽门槽宽度 W=660mm，门槽深度 D=250mm。（五） 闸

4、门总水压力计算十三围窦建筑物等级为4级，设计防洪标准为20年一遇设计洪水位，因此，本闸门防洪标准同主体建筑物，即设计防洪水位为6.845m，相应内涌水位2.0m。 总水压力P可按如下公式计算：式中：P总水压力，KN； 水的重度，取10KN/m3； Hs上游水头，m； h闸门高度（计算至顶止水），m； HX下游水头，m； BZS两侧止水间距，m。则，总水压力 =768.2KN根据运行条件，本闸门在静水中启闭，其动力系数为1.0，所以，总水压力P=1.0×P1 =1.0×768.2 =768.2KNP力作用点位置： = =4.38m（六） 闸门结构尺寸拟定1、主梁间距的布置及其

5、荷载分配主梁间距的布置及其荷载分配采用近似取相邻间距和之半法（详见水电站机电设计手册·金属结构一P197主梁荷载分配方法3），即主梁所分配的荷载基本上以主梁为中心，上下两相邻梁距离一半的范围，主梁间距及其所分配的荷载见表3-1。表31 主梁荷载试算表梁号距水面距离yk(m)各梁间距(m)受力梯形上底(kN/m)受力梯形上底(kN/m)梁轴荷载(kN/m)备注顶梁3.12529.841 37.093 24.766 距门顶0.08m1.321#主梁4.44537.093 49.441 54.516 1.22#主梁5.64549.441 60.221 60.314 13#主梁6.64560

6、.221 67.081 44.556 0.4底梁7.04567.081 71.001 27.616 距门底0.1m2、闸门结构布置(七) 面板厚度计算按公式计算 式中：面板厚度，mm； 四边固定的矩形弹塑性薄板在支承长边中点处的弯曲应力系数； 弹塑性调整系数 ，时，1.4；时，1.5；其中a，b分别为面板计算区格的短边和长边的长度，mm； p面板计算区格中心的水压强度，N/mm2； 钢材二抗弯容许应力，并考虑0.9的调整系数。现列表计算如下：表32 面板厚度计算表区格a(mm)b(mm)b/akyp(N/mm2)(kyp)0.5(mm)66010751.629 0.471 0.034 0.12

7、7 5.71 66010751.629 0.471 0.040 0.138 6.20 60010751.792 0.486 0.047 0.151 6.15 60010751.792 0.486 0.053 0.160 6.54 50010752.150 0.498 0.058 0.170 5.79 50010752.150 0.498 0.063 0.177 6.03 40010752.688 0.500 0.068 0.184 5.01 根据表中计算结果，取=10mm。（八） 主梁计算1、主梁荷载及内力计算根据表31计算结果，取最大荷载（即2#主梁），q60.4KN/m。因面板布置在上游，

8、止水布置在下游，主梁除承受均布荷载外，还承受侧向水压力作用在边梁腹板上引起的轴向力。主梁按简支梁计算，其计算简图如下：q作用下的最大弯矩，剪力分别为： 139.3KN.m 侧向水压力产生的轴向力N为：2、主梁设计所需截面抵抗矩 最小梁高 经济梁高 综上，取梁高h=520mm，其中腹板高度h0=500mm横梁腹板厚度 ，实取10mm。所以每个翼缘板所需截面积：因为翼缘宽度bi选取时应符合，bi150mm翼缘厚度 实取 所以符合要求。3、主梁截面特性面板参与主梁作用的有效宽度B（按2#主梁）查得又 取二者小值 根据主梁设计计算成果，绘制主梁截面如下图所示：截面积 全截面对前翼缘的面积距：中性轴到面

9、板距 对形心轴的惯性矩： 形心轴以上面积对形心轴的面积距 中性轴与前后翼缘的截面模量 4、主梁强度校核 主梁属偏心受力构件： 轴向力N产生的偏心弯矩 则 所以前后翼缘正应力： 剪应力 所以强度满足要求。5、主梁刚度校核 为简化计算，可视为在计算跨度的全跨内均布水压力。挠度 所以 刚度满足要求。6、主梁稳定验算主梁腹板的高厚比 所以腹板不需加肋。 翼缘宽厚比 所以符合要求。7、主梁翼缘焊缝验算 翼缘焊缝厚度按受力最大的支承端截面积算，公式如下：式中 焊缝的容许应力，此处为角焊缝，取115N/mm2；其余符号同前。 又因为角焊缝最小厚度 综上 主梁上、下翼缘焊缝全长均取 。8、顶梁设计 本闸门不采

10、用变截面，顶梁截面设计同主梁，因顶梁所受荷载（24.77KN/m）均远小于主梁所受荷载（60.4KN/m），所以不需验算，只计算顶梁腹板在水柱作用下的强度。 按四边固结计算，a500mm，b1075mm，10mm，腹板上水压强度q3.125×0.01=0.032N/mm2，b/a=2.15，1.5，查表得0.498则 所以符合要求（九） 水平次梁(底梁)计算1、荷载及内力计算 水平次梁是支撑在纵梁上的连续梁，根据梁格布置，按相邻间距和元半法计算每根梁上的线荷载，结果见表。 表3-3 横梁荷载内力计算表梁号距水面距离(m)梁间距(m)梁轴线处水压强度P(kN/m2)(a上+a下)/2

11、(m)q=p*(a上+a下)/2 (kN/m)备注门顶3.0450.081(顶梁)3.12530.6250.412.25 计算不同0.662(1#次梁)3.78537.0930.6624.48 0.663(1#主梁)4.44543.5610.6327.44 0.64(2#次梁)5.04549.4410.629.66 0.65(2#主梁)5.64555.3210.5530.43 0.56(3#次梁)6.14560.2210.530.11 0.57(3#主梁)6.64565.1210.4529.30 0.48(底梁)7.04569.0410.2517.26 0.1门底7.145注：表中主梁荷载为将

12、主梁视为次梁的计算数据，不作为主梁结构计算的依据。根据表33中计算结果，由于水平次梁采用相同截面，因此以线荷载最大的3号次梁来进行计算。水平次梁按承受均布荷载的四等跨连续梁计算，计算简图如图：2、截面选择所需截面抵抗距 根据所需截面抵抗距，初步选用热轧普通槽钢，A2190mm2，Wx108000mm3，Ix8660000mm4，bL63mm，d6.5mm。3、水平次梁强度校核因支座B处弯矩最大，故只需验算支座B处的截面抗弯强度，即 轧成梁的剪应力一般很小，不需验算。4、水平次梁刚度校核最大饶度 所以刚度符合要求（十） 边梁设计边梁截面型式采用单腹式，边梁的截面尺寸按构造要求及安装要求确定，截面

13、高度与主梁端部高度相同，腹板厚度与主梁腹板厚度相同。边梁是闸门的重要受力构件，由于其受力情况较复杂，故在设计中，可将其容许应力降低20%作为考虑受扭影响的安全储备。1、内力计算水平荷载：主要是主梁传来的水平荷载，还有顶、底梁和各水平次梁传来的水平荷载，为了简化计算起见，可假定这些荷载全部作用在主梁端部。竖向荷载：包括闸门自重、滑道摩阻力、起吊力等。作用在一个边梁上的起吊力可估计为100KN。根据以上的受力分析，及其前面的计算成果，边梁的受力简图如下图所示：则可计算得 上滑块所受压力 R上201.3KN 下滑块所受压力 R下195.1KN在最大弯矩作用截面上的轴向力等于起吊力减去上滑块的摩阻力，

14、即：2、边梁的强度验算 边梁的截面形式如下图所示截面积 面积距 截面惯性距 截面模量 截面边缘处最大应力 由以上验算结果可知，边梁满足强度要求。（十一） 闸门偏心距计算假设闸门重心线相对横梁腹板中心向上游偏离e，列表计算如下：表3-4 闸门偏心距计算表序号名称规格总重(kg)偏心距(m)力矩(kg×mm)1面板-10×4420×41001422.58 265-e-1422.58(265-e)横梁腹板-10×500×4290673.53 e673.53e横梁翼板-10×150×3900367.38 e367.38e次(底)梁1

15、6a×4290295.15 180-e-295.15(180-e)中纵梁腹板-10×500×1310/1190/990/388152.21 e152.21e中纵梁翼板-10×150×1170/1050/850/32579.95 e79.95e次纵梁工16a×655/648 /595/588/495/488/388162.24 180-e-162.24(180-e)边梁腹板-10×500×4100321.85 e321.85e边梁翼板-10×260×4100334.72 e334.72e次梁端加劲

16、板-10×100×35016.49 75+e16.49(75+e)吊座加劲板-20×280×40035.17 00底部连接板-10×100×5007.85 e7.85e2吊座见大样70.29 003滑块见大样110.72 5-e-110.72(5-e)4限位块见大样6.04 e6.04e5顶止水橡皮P45-5型 L=344512.06 290+e12.06(290+e)6顶止水垫板H20-7型 L=39007.02 270+e7.02(270+e)7顶止水压板-10×60×389018.32 301+e18.32(

17、301+e)8侧止水橡皮(内)P45-5型 L=372226.05 290+e26.05(290+e)9侧止水垫板(内)H20-7型 L=407014.65 270+e14.65(270+e)10侧止水压板(内)-10×60×401037.77 301+e37.77(301+e)11侧止水橡皮(外)P45-5型 L=407228.50 300-e-28.5(300-e)12侧止水垫板(外)H20-7型 L=407214.66 280-e-14.66(280-e)13侧止水压板(外)-10×60×407238.36 311-e-38.36(311-e)14

18、转角橡皮P745-3型 4.20 290+e4.2(290+e)15底止水橡皮1H120-4型 L=405010.94 280-e-10.94(280-e)16底止水压板1-10×60×389018.32 295-e-18.32(295-e)17底止水橡皮2H120-4型 L=5302.86 e2.86e18底止水压板2-10×60×5004.71 e4.71e19止推板1-12×20×40507.63 280-e-7.63(280-e)注：1、假设闸门重心向迎水侧侧偏离横梁腹板中心e； 2、令力矩=0，可解得e=110mm，即闸门重

19、心线偏离门槽中心线100mm（迎水侧）。四：闸门启闭力计算闸门启闭力计算公式：闭门力 持住力 启门力 式中：摩阻力安全系数，1.2； 计算闭门力时闸门自重修正系数，0.9； 计算持住力和启门力时闸门自重修正系数，1.1； 支承摩阻力，对于滑动支承，（式中，f2为滑动摩擦系数，P为作用在闸门上的总水压力）； 止水摩阻力，（式中，f3为止水摩擦系数，Pzs为作用在止水上的总水压力） G闸门自重，按闸门实际重量计算，G4.33T； 上托力，（式中为水的重度，t为上托力系数，Hs为设计水头，D1为底止水至上游面的间距，Bzs为两侧止水的间距），本闸门中；Gj配重块重量，本闸门中Gj0；下吸力，（式中为底止水到下游面的间距部分的平均下吸强度，一般可按20kN/m2考虑，对溢流坝和坝内明流底孔闸门，当下游流态良好，通气充分时，可不计下吸力，D2为底止水至下游面间距，为两侧止水间距），本闸门中不计下吸力，0；作用于闸门