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露顶式平面钢闸门设计1


钢结构课程设计报告 钢结构课程设计报告



目: :

露顶式平面钢闸门设计

学生姓名: : 学 号: :

指导老师: 设计地点: : 东大九龙湖校区

交通学院 港航系

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r /> 露顶式平面钢闸门设计
一、设计资料 设计资料 1) 闸门型式。露顶式平面钢闸门 露顶式平面钢闸门。 2) 空口尺寸(宽×高 。12m×6.0m。 高) 3) 上游水位。▽9.0。 。 4) 下游水位。无。 。 5) 闸底高程。▼3.0。 6) 启闭方式。电动固定式启闭 电动固定式启闭机。 7) 材料。钢结构:Q235AF Q235AF; 8) 焊条:E43 型 型; 行走支承: :胶木滑道,压合胶木为 MCS-2; 止水橡皮: :侧止水用 P 型橡皮,底止水用条形橡皮; 混泥土强度等级:C20(200 号) 混泥土强度等级 。 9) 制造条件。金属结构制造厂制造 金属结构制造厂制造,手工电弧焊,满足Ⅲ级焊缝质量检验标准 级焊缝质量检验标准。 10) 规范。 水利水电工程钢闸门设计规范》 (SL 74-1995) 《水利水电工程钢闸门设计规范 。

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二、闸门结构的型式及布置 1. 闸门尺寸的确定

2. 闸门高度:考虑风浪所产生的水位超高为 0.2m,故 考虑风浪所产生的水位超高为 闸门高度 6.0 0.2 6.2m 闸门的荷载跨度为两侧止水间的间距 L 12.0m 闸门计算跨度 L L 2d 12 2 0.2 12.4m

2. 主梁的型式 主梁的型式应根据水头和跨度大小而定 水头和跨度大小而定,本闸门属于中等跨度,为了便于制造和维护 便于制造和维护, 采用实腹式组合梁。

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3. 主梁的布置 决定采用双主梁。为使 2 根主梁在设计时水压力相等 根主梁在设计时水压力相等,2 根主梁的 根据闸门的高垮比,决定采用双主梁 位置应对称于水压力合力的作用线y 位置应对称于水压力合力的作用线 H 3 2.0m,并要求上悬臂c 30°) ,取c 2.0 2.7 0.45H 0.45 45H,且使底主梁

到底止水的距离尽量符合底缘布置要求(即α 到底止水的距离尽量符合底缘布置要求 2b 2 H a H y 2b c c 2 6.0

2.7m m,则主梁间距

6.0 2.6

2.7 0.7m

2.6m

4. 梁格的布置和形式
50 200

1720

2200



1645

700



Ⅲ 2600 Ⅳ Ⅴ 700 Ⅵ 3100 3100 12400 3100 3100

140 75 75 75 155 140 860 1005 475 685 765

1130

6200

950

6000

600 810

梁格采用复式布置和齐平连接, 梁格采用复式布置和齐平连接 水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所支承 水 水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所支承。 平次梁为连续梁,其间距上疏下密 其间距上疏下密,面板各区格所需要的厚度大致相等。 5. 联结系的布置和形式 (1)横向联结系。根据主梁的跨度 根据主梁的跨度,采用布置 3 道横隔板,其间距为 3.1m,横隔板兼 其间距为 作竖直次梁。 (2)纵向联结系。采用斜杆式桁架 采用斜杆式桁架,布置在 2 根主梁下翼缘的竖平面内 根主梁下翼缘的竖平面内。 6. 边梁与行走支承 行走支承采用胶木滑道。 边梁采用单腹式,行走支承采用胶木滑道

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100

700

2600

840

2900

三、面板设计 1. 估算面板厚度 当b?a p σ ρgh 3 时,t a
.

当b?a

3 时,t

a

.

0.0098 h N?㎜ ; 为区格中心的水头,单位 m) (h

160 N?㎜ ;设计时选用 [20b 设计时选用

计 算 结 果

区 格 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ

a(㎜) 1645 1005 860 765 685 475

b( (㎜) 3092 3092 3092 3092 3092 3092

b/a 1.88 3.08 3.60 4.04 4.51 6.51

k p(N/㎜^2) 0.658 0.0076 0.0707 0.5 0.0208 0.1020 0.5 0.0313 0.1251 0.5 0.04 0.1414 0.5 0.0479 0.1548 0.75 0.055 0.2031

t(㎜) 7.5613 7.7940 6.8668 7.2083 7.2486 7.1026



1.竖直次梁腹板厚取 8 ㎜; 2.主梁上翼缘宽度取 140 ㎜。 3.区格 1,4 中系数 k 按三边固定一边简支查得

根据计算结果,选用面板厚度 t 选用面板厚度

8 ㎜。

2. 面板与梁格的连接焊缝计算 面板局部弯曲式产生的垂直于焊缝长度方向上的横拉力 Nt。 的垂直于焊缝长度方向上的横拉力 近似取板中最大弯应力 max 板中最大弯应力σ σ 160N/mm Nt 0.07tσmax 0.07 8 160 89.6 N?㎜

面板与梁连接焊缝方向单位长度内剪力 VS 529.2 10 680 8 T 2I 2 2802 10 面板与主梁连接的焊缝厚度 N2 t T2 hf

364

187.0 N?㎜

hf

0.7 τw f

89.62 187 0.7 115
1.2t

9.6

2.6

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面板与梁格的连接焊缝取其最小厚度 hf

hf

1.5 t

8 ㎜。

1.5√20

6.71mm

四、水平次梁、顶梁和底梁的设计 水平次梁、 1. 荷载与内力计算 水平次梁和顶、 底梁都是支承在横隔板上的连续梁, 底梁都是支承在横隔板上的连续梁 作用在他们上面的水压力的计算式 为g p
上 下

计 算 列 表 梁 号 1 (顶梁) 2 15.386 3 (上主 梁) 4 5 44.002 6 (下主 梁) 7 (底梁) 57.82 0.10 0.81 51.94 0.60 0.400 23.12 0.705 1.13 26.46 0.95 0.895 35.77 0.84 0.825 36.30 32.04 1.040 27.56 梁轴线处 水压强度 p (kN/m2) — 梁间距 (m) — 1.72 1.425
上 下

(m)

q

p

a上

(kN/m)
3.68 21.95

2

a下

36.59

根据表计算结果,水平次梁计算荷载取最大值 36.30KN/m,水平次梁为四跨连续梁 水平次梁计算荷载取最大值 水平次梁为四跨连续梁, 跨度为 3.1m,水平次梁边跨中的正弯矩为 水平次梁边跨中的正弯矩为

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M次中

0.077ql

0.077 M次

36.3

3.1 0.107

26.86KN m2 36.3 3.1 37.33KN m

支座 B 处的负弯矩为

2.截面选择 W 37.33 233312mm 233312 考虑利用面板作为次梁截面的一部分,初选 考虑利用面板作为次梁截面的一部分 [20b 由附表 3-6,查得 A 3280mm , Wx 191000 191000mm Ix 1914 10 mm b 75mm,d 即 tw 9.0mm 面板参加次梁翼缘工作的有效宽度 B b 60t 75 60 8 555mm

按 5 号梁进行计算,该梁平均间距 该梁平均间距 b
上 下

825mm mm。

对于第一跨中正弯矩段,零点之间的距离 零点之间的距离 l 0.8l 0.8 3100 2480 2480mm,由 l ?b 3.006查表得ε 0.84 84,B ε b 693mm; 对于支座负弯矩段,l 0.4l 0.4 0 3100 1240mm,由l ?b 1.503查表得 ε

0.42,B ε b 346.5 5mm。 对第一跨中,选用B 555 555mm,则水平 次梁的组合截面积为 A 3280 555 8 7720mm 7720

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组合截面形心到槽钢中心线的距离 e 0 555 8 7720 104 60mm

跨中组合截面的惯性矩及截面模量为 I次中 19140000 W 对支座,选用B 3280 y I次中 60 555 8 44 39543840mm mm

39543840 160

247149mm

346mm mm,则水平次梁的组合截面积为 A 3280 346 8 6048mm

组合截面形心到槽钢中心线的距离 e 支座处截面的惯性矩及截面模量为 I次支 19140000 W 3280 y I次支 48 346 8 56 3.538 10 mm 346 8 104 6048 48mm

3.538 10 148

239038mm

3. 水平次梁的强度验算 支座处弯矩最大截面模量较小,故只需检验支座处截面的抗弯强度,即 支座处弯矩最大截面模量较小 即 M次支 37.33 10 σ次 156 N?mm σ 160 N?mm W 239038 满足强度要求。 轧成梁的剪应力一般很小,故不再验算。 轧成梁的剪应力一般很小 4. 水平次梁的扰度验算 水平次梁为受均布荷载的四跨连续梁 受均布荷载的四跨连续梁,最大扰度发生在边跨,查表得 ω ω βql 36.302 3100 0.632 8.39 l 100EI 100 2.06 10 3.538 10 满足刚度要求 5. 顶梁和底梁 顶梁和底梁也采用和中间次梁相同的截面,故也选用[ 20b。 顶梁和底梁也采用和中间次梁相同的截面 10 ω l

L?250,则 0.004

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五、主梁设计 (一)已知条件 (1) 主梁跨度:计算跨度 计算跨度L 12.4m,荷载跨度L 12m。 (2) 主梁荷载:q p?2 ρgh / 2 2 88.2 kN?m。 (3) 横隔板间隔:3.1m 3.1m。 (4) 主梁容许绕度: : (二)主梁设计 1. 截面选择 (1)主梁内力 。

M

q

2

l V

L 2

l 88.2 12 12.4 12 1693.44kN · m kN 4 2 2 4 qL ?2 0.5 88.2 12 529.2kN

(2)需要的截面抵抗矩 需要的截面抵抗矩(考虑闸门自重引起的附加应力的影响,取容许应力为 取容许应力为 ? 0.9 σ 0.9 160 144 N?mm ) W M ?0.9 σ 1693.44 1000 144 11760cm

(3)腹板高度 h0 选择 为减小门槽的宽度,主梁采 主梁采取变梁高形式,按刚度要求的最小梁高为 h 经济梁高 0.96 0.23 σ 0.9L E ω?L h 3.1W 0.96 0.23 160 0.9 12.4 1000 1 600 114.8cm

2.06

10

3.1

11760

132cm 120cm。

则选取的梁高 h 一般应大于 一般应大于h (4)腹板厚度选择 由经验公式

但比h 稍小,选取h

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选用t 1.0cm。 (5)翼缘截面选择 每个翼缘所需截面积为 A W h

t

h ?11

√120?11

1.0cm

1 t h 6

11760 120

1 6

1.0

120

78cm

下翼缘选用t 2.0cm,需要 需要b A ?t 39cm,选用b 42cm。 上翼缘的部分面积可利用面板,故只需设置较小的上翼缘板同面板相连 上翼缘的部分面积可利用面板 故只需设置较小的上翼缘板同面板相连,选用 t 2.0cm,b 20cm。 面板兼做主梁上翼缘的有效宽度 B 可按下列二者计算,然后取较小值 B b 60t 20 60 0.8 68cm

下主梁与相邻两水平次梁的平均间距较小,为 下主梁与相邻两水平次梁的平均间距较小 b 由L?b 1240?70.5 a上 a下 81 60 70.5cm

2

2

17.59 59,查表得ε ε b

1.0,则 1.0 70.5 70.5cm

故面板可利用的有效宽度为B 故面板可利用的有效宽度为 A

68cm,则主梁上翼缘的总面积为 20 2.0 68 0.8 94.4cm

(6)弯应力强度验算 主梁跨中截面形心距面板表面的距离 y I ∑A y ∑A 68 0.8

截面惯性矩为 1 t h 12 Ay 68

0.4 20 2 1.8 120 1 62.8 0 68 0.8 20 2 120 1 42

42 2

2

123.8 123

60.4cm

1 1 120 12 815533cm

0.8

60

20

2

58.60

120

2.4

42

2

63.4

截面抵抗矩为 W W

I y
10

I y

815533 64.4

815533 60.4

13502cm 12664cm

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弯应力 σ

M W

1.693 10 693 12.664 10 12

133.7 N?mm

0.9 σ

144 N?mm

弯应力强度满足要求。 (7)整体稳定与绕度验算 整体稳定与绕度验算。 因主梁上翼缘直接同钢面板相连,按《钢结构设计规范》 因主梁上翼缘直接同钢面板相连 (GB50017—2003 2003)规定可不 必验算其整体稳定性。又因梁高大于按刚度要求的最小梁高 故梁的绕度也不必验算。 又因梁高大于按刚度要求的最小梁高,故梁的绕度也不必验算 2. 截面改变 因主梁跨度较大,为节约钢材 为节约钢材,同时减小门槽宽度,决定降低主梁端部高度 决定降低主梁端部高度,取主梁支 承端腹板高度为 h 0.6h 0.6 1200 720mm

梁高开始改变的位置取在邻近支承端的横向隔板下翼缘的外侧, 梁高开始改变的位置取在邻近支承端的横向隔板下翼缘的外侧 若横隔板的下翼缘宽度取为 200,则梁高改变位置离开支承端的距离为 3100-200/2=3000 则梁高改变位置离开支承端的距离为 剪切强度验算: 主梁支承端截面参数 截面形心距面板表面的距离 ∑A y 68 0.8 0.4 20 2 1.8 72 1 38.8 42 2 75 75.8 y 37.0cm ∑A 68 0.8 20 2 72 1 42 2 截面惯性矩为 I 1 t 12 h Ay 68 0.8 36.6 20 2 35.2 72 1 1.8 42 2 38.8

1 1 72 12 280227.9cm

截面下半部对中和轴的面积矩 S 则 τ 42 2 38.8 37.8 1.0

37.8 2

3973.6cm

V

I t

S

5.292 10 3.9736 10 2.802 802279 10 10

75.04 N?mm

τ

95 N?mm

剪切强度满足要求。

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3. 翼缘焊缝 翼缘焊缝厚度 hf 按受力最大的支承端截面计算 按受力最大的支承端截面计算。最大剪力V 529.2 2kN,截面惯性 矩I 280227.9cm 。 上翼缘对中和轴的面积矩 S 68 0.8 36.6 20 2 35.2 3399.04cm 下翼缘对中和轴的面积矩 翼缘对中和轴的面积矩 S 需要焊缝厚度 h 角焊缝 hfmin hfmax 主梁上、下翼缘焊缝全长均取 下翼缘焊缝全长均取h 4.腹板的加劲肋和局部稳定验算 腹板的加劲肋和局部稳定验算 加劲肋的布置:因为
.

42

2

38.8

3259cm

S

VS S 1.4I τ

5.292 10 3.39904 10 1.4 2.802279 10 115 √20

4.0mm

1.5

6.7mm

1.2

8

9.6mm

8mm。

120

80 235?f

80,故需设置横加劲肋 故需设置横加劲肋,以保证腹板

的局部稳定性。因闸门上已布置横向隔板可兼作横向加劲肋 因闸门上已布置横向隔板可兼作横向加劲肋,其间据 a=3100mm a=3100mm。腹板区格 划分如图。 按式(5-59)验算,即 梁高都较大的区格,按式 V τ φ δσ h t 区格 II 左边截面的剪力 V 529.2 88.2 2.9 10 273.42kN 该截面的弯矩 M 529 529.2 3.1 88.2 2.9^2/2 1269.64kN. m 腹板边缘的弯曲压应力 σ 1269.64 10 576 89.67N/mm 815533 10 h 120 σ 89.67 129 100t 100 1 0.655 1/120 0.455 0.455 0.9665 115 50.57N/ My I

查表 5-9 得内插法 ξ 0.9665 由 a/b=310/120=2.6 查表 5-10 得φ ‘ φ φ ’( (100t /b)

0.665 100 φ δσ

所以 τ 273.42 22.785N/mm
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mm 故在区段 II 的横隔板之间不必再增设加劲肋 的横隔板之间不必再增设加劲肋。 再从剪力最大的区格 I 来考虑 h
平均

96cm cm

平均

.

96

80 235?f 0kN m。

80需验算 需验算。

故需局部稳定性验算。 区格Ⅰ左边最大剪力 V 则腹板边缘的弯曲压应力

529.2kN,该截面弯矩 M My I σ h 100t ζ 4.3 5.0 1.0

σ

0N/mm 0

查表得

由 a/b=310/72=4.3 查表得 φ φ τ 0.0616 0

φ ’( (100t /b)

4.0 0.616 4.0 0.608

0.588 100 1/96

0.608 0.660 115 75.9N/mm

V 529.2 10 61.7N/mm φ δσ h t 960 10 故在区段Ⅰ的横隔板之间不必再增设加劲肋 的横隔板之间不必再增设加劲肋。

0.660

1.0

六、面板参加主(次)梁工作的折算应力验算 面板参加主( 主(次)梁截面选定后 梁截面选定后,还需要按式 8-4(p276)验算面板局部弯曲与主次梁整体弯 验算面板局部弯曲与主次梁整体弯 曲的折算应力。因水平次梁的截面很不对称 面板参加水平次梁翼缘整体弯曲的应力σ 与 因水平次梁的截面很不对称,面板参加水平次梁翼缘整体弯曲的应力 其参加主梁翼缘工作的整体弯曲应力σ 其参加主梁翼缘工作的整体弯曲应力 要小的多,故只需验算面板参加主梁工作是的折算 故只需验算面板参加主梁工作是的折算 应力。 由前文的面板计算可见, 由前文的面板计算可见 直接与主梁相邻的面板区格, 只有区格 III 所需要的板厚较大 所需要的板厚较大, 这意味着该区格的场边中点应力也较大,所以选取区格 III 按式 8-4 验算其长边中点的折算 这意味着该区格的场边中点应力也较大 应力。 面板区格 III 在长边中点的局部弯曲应力为 σ kpa kp ?t σ ?σ 0.5 0.031 0.3 860 ?8 179N/mm
主 次

对应于面板区格Ⅲ的长边中点的主梁弯矩和弯应力为 的长边中点的主梁弯矩和弯应力为

179

53.7N/mm

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M σ

529.2 529

4.65

88.2

4.45 2 10 10

1587.5kN · m 117.6N/mm

M?W

面板区格Ⅲ的长边中点的折算应力为 的长边中点的折算应力为 σ σ σ

1587.5 13502

σ

σ

σ

σ 53.7 160 117.6 246.4N/mm mm

179 53.7 117.6 197 220.71N/mm mm 1.1 σ 1.1 1.4 (面板的边长比 b/a=310/86=3.905>3 所以 1.4) 故面板厚度选用 8mm,满足强度要求 满足强度要求。

七、横隔板(竖向次梁)设计 横隔板(竖向次梁) 横隔板按支承在主梁上的双悬臂梁计算,则每道横隔板在上悬臂的最大负弯矩为 横隔板按支承在主梁上的双悬臂梁计算 则每道横隔板在上悬臂的最大负弯矩为 M 1 c qc 2 3 1 2 26.5 3.1 2.7 2.7 3 99.81kN · m 8mm,上翼缘利用面板 上翼缘利用面板,下翼缘

横隔板的腹板选用与主梁腹板相近,采用1220mm 横隔板的腹板选用与主梁腹板相近 采用200mm 10mm的扁钢 的扁钢。 利用面板的宽度计算 横隔板平均间距b B 3100mm,l ?b 3100 0.6 60t
. .

0.6mm,查表得ε 8 60 8 488mm。

0.24。

ε b 0.24 2600 624 624mm;B b 选择较小的利用宽度B 488mm。 截面形心到腹板中心线的距离 e

488 8 614 200 10 615 488 8 1220 8 200 10 截面惯性矩 I 1 12 8 1220

74.5mm

539.5 200 10 3.35 10 mm 3.35 10 694.5

1220

8

74.5 74

689.5

488

8

W

I?y

4.824 824

10 mm

弯应力验算

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σ

M W

9.981 9 4.824 4

10 10

20.69 N?mm

σ

160 N?mm

满足强度要求。 由于横隔板截面高度较大,剪切强度更不必验算。横隔板翼缘焊缝采用 由于横隔板截面高度较大 横隔板翼缘焊缝采用h 八、纵向联结系设计
5.955KN 11.91KN 11.91KN 11.91KN

8mm。

5.955KN

28.0KN

12400

纵向联结系承受闸门自重, ,露顶式平面钢闸门的自重 G 按附录五估算,即 G k k k H
.

0.81

1.0

B

0.13

.

9.8 6

.

12

.

9.8

119.15kN

下游面纵向联结系按承受0.4 4G 的简支平面桁架设计。 节点荷载为

0.4

119.15 47.66 4

47.66kN计算。纵向联结系按支承在边梁上 纵向联结系按支承在边梁上

P 选用单角钢∟100 6,查附表 3-8 得 查附表 A

11.91kN

11.9cm ,i 2.6

2.0cm 0.48 3.67m

斜杆计算长度 l 长细比 0.9 3.1

λ

l ?i

367?2.0

183.5

λ

200

斜杆承受的最大拉力

15

4/11/2011

N 拉杆强度验算 σ N? A

3.67

2.6

1 0.9

17.845

28.0kN

28000?1190

23.553

0.85 σ

136 N?mm

满足强度要求。 (0.85 为考虑单角钢受力偏心影响的容许应力折减系数 为考虑单角钢受力偏心影响的容许应力折减系数) 九、边梁设计

20

R1 上主梁 529.2KN 720 10 0.7m R2 2.6m 下主梁 529.2KN 20 边梁截面 边梁计算简图

边梁的截面形式采用单腹式 边梁的截面尺寸按构造要求确定, 形式采用单腹式, 截面高度与主梁端部高度 相同,腹板厚度与主梁腹板厚度相同 腹板厚度与主梁腹板厚度相同。为了便于安装压合胶木滑块,下翼缘宽度不宜小于 下翼缘宽度不宜小于 300mm,上下翼缘取 300 20 20mm。 在闸门每侧边梁上各设两个胶木滑块。其布置尺寸如图所示 在闸门每侧边梁上各设两个胶木滑块 边梁所受的水平荷载主要是主梁传来的支座反力及水平次梁、顶梁传来的水平荷载 边梁所受的水平荷载主要是主梁传来的支座反力及水平次梁 顶梁传来的水平荷载、为了 简化计算,可假设这些荷载完全是由主梁传给边梁 每根主梁作用于边梁的集中荷载 可假设这些荷载完全是由主梁传给边梁。每根主梁作用于边梁的集中荷载 R=529.2kN。 边梁所受的竖向荷载包括:闸门自重、滑道摩擦力、止水摩擦力、起吊力等 边梁所受的竖向荷载包括 起吊力等。 如图所示,可计算出上滑块所受的压力为 可计算出上滑块所受的压力为 R1 下滑块所受压力 边梁最大弯矩 最大剪力 R2 M 2 529.2 529.2 417 0.7 2.6 3.3 417kN 641.4kN

R1

219.9 kN · m

V 417kN 最大轴向力为作用在一个边梁上的起吊力,为373.32 kN。在最大弯矩作用的截面上的轴向 最大轴向力为作用在一个边梁 在最大弯矩作用的截面上的轴向 力,等于起吊力减去上滑块的摩擦力 等于起吊力减去上滑块的摩擦力,该轴向力为 q
.

2.138 kN/mm

查附表 6-1 得 f2=0.11

16

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N 边梁的强度验算: 截面面积

373.32 32

R1

f2

373.32

417

0.11

327.45kN

A 720 10 2 300 20 19200mm 截面上半部分对中和轴的面积矩 面积矩 S 300 20 370 10 360 180 2868000mm 截面惯性矩 I 截面抵抗矩 1 12 10 W 截面边缘最大应力 σ N A M w 720 I y 2 300 20 10 380 370 19538.4 10 mm

19538.4

5141684mm

327450 10 219.9 59.82 N?mm 0.8 150 0.8 σ 19200 5141684 ? 120 N?mm 式中,0.8 系考虑到边梁为闸门的重要受力构件 系考虑到边梁为闸门的重要受力构件,且受力复杂,故将容许应力降低 20%作为 故将容许应力降低 考虑受妞等影响的安全储备。以下计算相同。 考虑受妞等影响的安全储备 V S 417 10 2868000 It 19538.4 10 4 10 腹板与下翼缘连接处折算应力验算 τ σ N A M w V y y 327450 19200 61.2 N?mm 219.9 0.8 τ 360 380 0.8 95 76 N?mm

τ σ σ

57.6 3 47.4 100.3 N?mm 0.8 σ 128 N?mm 以上验算均满足强度要求。 。 行走支承设计 十、行走支承设计 行走支承采用胶木滑道,滑块位置如图所示 滑块位置如图所示,下滑块受力最大,其值为 R2 2 529.2 R1 641.4kN 设滑块长度为 300mm,则滑块单位长度的支承压力为 则滑块单位长度的支承压力为 3τ q

It

S

417

10 300 20 370 19538.4 10 10

10 5141684

57.6 N?mm

47.4 N?mm 0.8 0 160

641.4 2.138 kN/mm 300 由所计算的 q,查表 8-2 得轨道顶圆狐半径 R=200mm, 轨头设计宽度为b 道与轨顶弧面的接触应力为 σ 104 q?R σ 104 2138?200 340 N?mm

40mm。胶木滑

500 N?mm

选定胶木滑道高 30mm,宽 140mm,长 300mm。 宽 十一、 十一、胶木滑块轨道设计 1. 轨道底板宽度 Bk
17 4/11/2011

σ

轨道底板宽度按混泥土承压强度决定。根据 C20 号混泥土的容许承压应力值 轨道底板宽度按混泥土承压强度决定 7 N?mm ,所需的轨道底板宽度为 所需的轨道底板宽度为

150
B 取B

40 340
q? σ

150
2138?7 305.7mm

340mm,故轨道底面压应力为 故轨道底面压应力为 σ q?B 2138?340 6.29 N?mm σ 7 N?mm

2. 轨道底板厚度 δ 轨道底板厚度 δ 按其弯曲强度确定 按其弯曲强度确定。轨道底板的最大弯应力 σ 式中,c 150mm, σ δ 取δ 3σ c δ σ

100 N?mm ,即 3σ c ? σ σ 3 6.29 150 ?100 65.2mm

68mm。 十二、 十二、闸门启闭力和吊耳计算 1. 启闭力计算 (1)启门力计算公式 8 8-29 T启 1.2 T T 1.1G P

其中闸门自重G 119.15kN kN。 滑道摩阻力 T 止水摩阻力 f W 0.11 176.4 12 232.8kN

18

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68

b

T 式中,橡皮止水与钢板间的摩擦系数 橡皮止水与钢板间的摩擦系数f 29.4 kN?m 。故 T 2 0.7

f P 0.7,b

2f bHP 0.06m,H 6.0m,P H 9.8

0.06

6

29.4

14.82kN

根据《水利水电工程钢闸门设计规范 (SL 74—1995) 当底主梁到底止水的距离符合 水利水电工程钢闸门设计规范》 ,当底主梁到底止水的距离符合 底缘布置要求,即α 30°时 时,以及下游流态良好、通气充分时,可以不计下吸力 可以不计下吸力。本闸门 满足α 30°的要求,故不计下吸力 故不计下吸力,即P 0,则闸门启闭力为 T启 1.2 232.8 14.82 1.1 119.15 0 kN 428.21kN

(2)闭门力计算按式 8 8-27 T闭 n T 1.2 T 232.8 n G 14.82 0.9 119.15 140.38kN

可见仅靠闸门自重是不可能关闭闸门的。可以考虑采用一个重量为 140kN 加载梁 可见仅靠闸门自重是不可能关闭闸门的 加载梁,对闸门 加载下压关闭。 2. 吊轴和吊耳验算

10 28 28 吊耳板 轴承板 吊 耳 板
R40

0 R15

80

轴承板

(1)吊轴,采用 Q235 钢,查表 1-11 得 τ N 1.2 1 T启 2 1.2

65 N?mm ,采用双吊点 采用双吊点,每边起吊力为 373.32kN

482.2 140 2

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吊轴每边剪力 V 需要吊轴截面积 A 所以 吊轴 直径为 d 4A?π 60.5mm V? τ 186.66 10 ?65 2871.7mm N? 2 373.32?2 186.66kN

。 取吊轴直径为d 100mm。 (2)吊耳板强度验算 按局部紧接承压情况, 吊耳板需要厚度按式 8-30 计算, 吊耳板需要厚度 查表得 Q235 钢的 σ =80N?mm N 373.32 10 t 46.7mm 100 80 dσ

取 t=46mm 为调整吊耳孔位置,决定在边梁腹板上端部的两侧各焊一块轴承板 根据《水利水电工 决定在边梁腹板上端部的两侧各焊一块轴承板,根据 程钢闸门设计规范》 74— (SL —1995)要求,两块轴承板的总厚度应不小于1.2 2t 1.2 46.7 56mm, 故每块轴承板厚取 28 28mm。 轴承板采用圆形, 其直径取为D 3d 3 100 300mm。 吊耳孔壁拉应力为 σ σ

R r 0.8 σ R r N?td 373.32 10 ? 46 100 81.2 N?mm ,吊耳板半径 吊耳板半径R 式中,σ 150mm,轴孔半径r 40mm σ mm, 120 N?mm 。 故孔壁拉应力 σ 81.2 2 150 150 40 40 93.6 0.8 σ 96 N?mm

D?2

满足要求。 到此为止,露顶式平面钢闸门设计已经基本完成 地基的问题我们还没有研究,闸墩的设 露顶式平面钢闸门设计已经基本完成。地基的问题我们还没有研究 计,平面钢闸门的埋设部件( (一般包括主轨、侧轨和反轨、止水座、底槛、 、门楣、护角及护 面等。 ) 关于埋件的计算,本设计就暂不作计算 对于海岸带的钢闸门的设计将更为复杂,如荷兰 本设计就暂不作计算。对于海岸带的钢闸门的设计将更为复杂 北海岸一带, 荷兰为了防洪提出了宏伟的三角洲工程。 荷兰为了防洪提出了宏伟的三角洲工程 其中一个有电脑控制开合关闭的钢闸 门有艾菲尔铁塔那么宏伟, ,所以钢闸门设计路还很长。

20

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