溢洪道露顶式平面钢闸门

00.101L00.100L00.10L20.0d20.0dmkNP/5.176H/3=1.80.2a=0.6C=2.5b=1.2b=1.2H=5.55.7溢洪道露顶式平面钢闸门1基本资料闸门形式：溢洪道露顶式平面钢闸门；孔口净宽：9.00m；设计水头：5.50m；结构材料：Q235钢；焊条：E43；止水橡皮：侧止水用p形橡皮；行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为MCS-2；混凝土强度等级：C20。2闸门结构的形式及布置（1）闸门尺寸的确定（图1）。1）闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为m,故闸门高度m7.52.05.52）闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：mL91;1040026002226002600260022007002600700172011309508408106006200100I横向隔板IIIIIIIVVVI边梁胶木滑块水平次梁主梁水平次梁主梁顶梁底梁I图1闸门主要尺寸图3）闸门计算跨度：mdLL40.92.02920（2）主梁的形式。主梁的形式应根据水头的大小和跨度的大小而定，本闸门属于中等跨度，为了方便制造和维护，决定采用实复式组合梁。（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理的作用线mHy8.13/(图1)并要求下悬臂aH12.0和ma4.0,上悬臂Hc45.0,今取mHa66.012.06.0主梁间距mayb4.22.12)(22则HmabHc45.05.26.04.25.52（满足要求）（4）梁格的布置和形式。梁格采用复式布置和等高连接，水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所支撑。水平次梁为连续梁，其间距应上疏下密，使面板各区格需要的厚度大致相等，梁格布置具体尺寸如图2所示。图2梁格布置尺寸图（5）连接系的布置和形式。1）横向连接系，根据主梁的跨度，决定布置3道横隔板，其间距为2.6m,横隔板兼作竖直次梁。2）纵向连接系，设在两个主梁下翼缘的竖平面内，采用斜杆式桁架。（6）边梁与行走支撑。边梁采用单复式，行走支撑采用胶木滑道。3面板设计根据《钢闸门设计规范》（SL74-95）及2006修订送审稿，关于面板的计算，先估算面板厚度，在主梁截面选择之后在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。假定梁格布置尺寸如图2所示。面部厚度按式计算1001650101086077069053010070140707014029002600700横隔板水平次梁主梁I----I][9.0akpat当3/ab时，5.1a，则][9.0akpatkpa068.0当3/ab时，4.1a，则][9.0akpatkpa07.0现列表进行计算。面板厚度的估算区格)(mma)(mmbab/k)/(2mmNpkp)(mmt165025901.570.5840.0070.0647.18101025902.570.5000.0210.1027.0186025903.010.5000.0310.1257.50IV77025903.370.5000.0400.1427.65V69025903.750.5000.0480.1557.48VI53025904.890.7500.0550.2037.53注1面板边长a、b都从面板与梁格的连接焊缝算起，主梁上翼缘宽为140mm(详见后面)。2区格I、VI中系数k由三边固定一边简支板查的。根据表计算，选用面板厚度t=8mm。（2）面板与梁格的连接计算。面板局部挠曲时产生的垂直于焊缝强度方向的横向拉力P按式max07.0tp计算，已知面板厚度t8mm，并且近似的取板中最大弯应力2max/160][mmN，则mmNtp/6.89160807.007.0max面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力为mmNIVST/20716170000002306862044100020计算面板与主梁连接的焊缝厚度为mmTphwff8.2)1157.0/(2076.89])[7.0/(2222面板与梁格连接焊缝取其最小厚度mmhf64水平次梁、顶梁和底梁的设计（1）荷载与内力计算。水平次梁和顶、底梁都是支撑在横隔板上的连续梁，作用在它们上面的水平压力可按式221aapq计算列表计算后得mkNq/24.181水平次梁、顶梁和底梁均布荷载的计算梁号梁轴线处水压强度)/(2mkNp梁间距)(m)2maa（下上)/(2mkNaapq下上备注1（顶梁）顶梁荷载按下图计算)/(68.372.1357.1254.157.11mkNR1.72215.41.42521.951.133（上主梁）26.51.04027.560.95435.80.89532.040.840.15m1.57mR11.72mR215.4kN/m2544.00.82536.300.816（下主梁）51.90.70536.590.607（底梁）57.80.40023.12根据表计算，水平次梁计算荷载取36.30mkN/，水平次梁为四跨连续梁，跨度为2.6m.水平次梁弯曲时的边跨中弯矩为20.077qlM9.186.23.36077.02mkN支座B处的弯矩为2107.0qlM26.266.23.36107.02mkN图3水平次梁计算简图和弯矩图（2）截面选择361641251601026.26][mmMWABCDEABCDEq=36.30kN/m次中M次支M考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选[18a由附录6附表查的：22569mmA；3141400mmWX；412727000mmIX；mmb68；mmd7。面板参加次梁工作有效宽度分别按式cbBt2，bB1或bB2计算，其中2)(21bbb；然后取其中较小值。mmtbB54886068601bB1（对跨间正弯矩段）bB2（对支座负弯矩段）按5号梁计算，设梁间距2)(21bbbmm8252/)810840(。确定有效宽度系数时，需要知道梁弯矩零点之间的距离0l与梁间距b的比值。对于第一跨中正弯矩段取mmll208026008.08.00。对于支座负弯矩取mmll104026004.04.00。根据bl/0查表，得3114959188548图4面板参加水平次梁工作后的组合截面对于bl/0521.2825/2080，得10.78，则mmbB64482578.01对于bl/01040/825=1.261，得10.364，则mmbB300825364.01对第一跨中选用mmB548，则水平次梁组合截面面积为2695385482569mmA组合截面形心到槽钢中心线的距离为596953948548emm跨中组合截面的惯性矩及截面模量为4222704000035854859256912727000mmI次中2min18150014927040000mmW对支座选用mmB300，则组合截面面积为2496983002569mmA组合截面形心到槽钢中心线的距离为mme454969948300支座处组合截面的惯性矩及截面模量为4222369162549830045256912727000mmIB次2min17549313523691625mmW（3）水平次梁的强度验算。由支座B处弯矩最大，而截面模量最小，故只需验算支座B处截面的抗弯强度，即226min/160][/6.1491754931026.26mmNmmNWMB次次说明水平次梁选用满足要求。轧成梁的剪应力一般很小，可不比验算。（4）水平次梁的挠度验算。受均布荷载的等跨连续梁，最大挠度发生在边跨，由于水平次梁在B支座处截面的弯矩已经求得mkNMB26.26次，则边跨挠度可近似地计算为图5平面钢闸门的主梁位置和计算简图004.02501][000725.01027041006.216106.21026.261027041006.2384)106.2(3.365163845453645333lvEIlMEIqllvB次次次故水平次梁选用满足强度和刚度要求。侧止水主梁I面板横向薄板边梁mL100mL4.10胶木滑道kNPqmL2.882/0.101mL4.10I0.2m（5）顶梁和底梁。顶梁所受的荷载较小，但考虑水面漂浮物的撞击等影响，必须加强顶梁的刚度，所以采用。5主梁设计（1）设计资料。1）主梁跨度：净跨（孔口宽度）mL90，计算跨度mL4.9，荷载跨度mL91；图6平面钢闸门I-I截面2）主梁荷载：mkNq/2.88;3）横向隔板间距:m6.24)主梁容许挠度600/][Lv(2)主梁设计。主梁设计包括：①截面选择；②梁高改变；③翼缘焊缝；④腹板局部稳定验算；⑤面部局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力验算。0.2m2.7m1.3m1.3m0.7mH=6m横隔板主梁水平次梁H/3=2m下主梁作用力441kNq1）截面选则。①弯矩与剪力。弯矩与剪力的计算如下mkNM972)4924.9(29*2.88maxkNqLV3979*2.88*2121max②需要的截面模量。已知Q235钢的容许应力[]=2/160mmN，考虑钢闸门自重引起的附加应力作用，取容许应力[]=2/1441609.0mmN,需要的截面模量为W=2max67501.0*144100*972][cmM③腹板高度选择。按刚度要求的最小高粱（变截面梁）为]/[][23.096.0minLvELh87.1cm经济高粱5/21.3Whec由于钢闸门中的横向隔板重量将随主梁增高而增加，故主梁高度宜选得比ech小，但不小于minh。现选用腹板高度cmh1.870④腹板厚度选择。按经验公式计算：t=h/11=0.85cm，选用t1.0cm。⑤翼缘截面选择。每个翼缘需要截面为20016361.87*0.11.8767506cmhthWA下翼缘选用1t2.0cm（符合钢板规格）需要111/tAb63/2=32,选用1b38cm（在cmhh17355~5.2之间）。上翼缘的部分截面积可利用面板，故只需设置较小的上翼缘板同面板相连，选用cmt0.211b14cm面板兼作主梁上翼缘的有效宽度取为B=cmtb741*6014601上翼缘截面积为1A14*2.0+74*1=1022cm图7主梁跨中截面图⑥弯应力强度验算。主梁跨中截面的几何特性见表。截面形心矩为AAyy'1cm8.47截面惯性矩I=43230522103467038121.87*112cmAyht截面模量：上翼缘顶边21min109238.47522103cmyIW下翼缘底边22min91282.57522103cmyIW弯应力22minmax/4.1416*9.0/6.109128100*972cmkNcmkNWM,安全B=740201401010002038010xx10005055432020101050B=740Y1=313201402038060065010表6.5主梁跨中截面的几何特性部位截面尺寸)(cmcm截面面积A)(2cm各形心离面板表面距离)('cmy)(3'cmAy各形心离中和轴距离)(1'cmyyy)(42cmAy面板部分74*1740.537－47.3165559上翼缘板14*2.028.0256－45.858734腹板100*1.01005353005.22704下翼缘38*2.076104790456.2240041合计2781