平面钢闸门设计结构特点
钢结构平面钢闸门设计
钢结构平面钢闸门设计一、引言钢结构平面钢闸门是一种广泛应用于水利工程、市政建设和工业设施中的设备。
它具有结构稳定、安全可靠、使用寿命长等优点，因此受到广大用户和设计师的青睐。
本文将详细介绍钢结构平面钢闸门的设计过程。
二、设计要求1.安全性：钢结构平面钢闸门必须能够承受水的冲击力和重力，确保在极端情况下不会发生变形或损坏。
2.稳定性：闸门在开启和关闭过程中应保持稳定，不能出现晃动或倾斜。
3.耐久性：闸门应能够经受长期使用和环境的侵蚀，保持良好的工作性能。
4.易操作性：闸门的操作应简单、方便，便于工作人员进行操作和维护。
三、设计步骤1.确定尺寸和规格：根据实际应用需求，确定钢结构平面钢闸门的尺寸和规格。
2.选择材料：根据设计要求和使用环境，选择合适的钢材。
通常选用高质量的碳钢或不锈钢，以满足强度和耐久性的要求。
3.结构设计：根据尺寸和规格，进行钢结构平面钢闸门的结构设计。
主要考虑以下几点：a. 门叶结构：门叶是闸门的核心部分，需要考虑强度、刚度和稳定性。
可采用钢板焊接或型材拼接的方式，形成稳定的结构。
b. 支撑和固定结构：为了确保闸门的稳定性和安全性，需要设计合理的支撑和固定结构。
可采用柱式支撑、悬臂支撑或地脚螺栓固定等方式。
c. 止水装置：为防止闸门在关闭时出现漏水现象，需要设计可靠的止水装置。
可采用橡胶止水带或金属止水片等方式。
d. 操作装置：为方便工作人员进行操作和维护，需要设计简便的操作装置。
可采用手动操作杆、电动操作器或液压驱动器等方式。
4. 应力分析：利用有限元分析软件对钢结构平面钢闸门进行应力分析，确保在设计工况下，各部件的应力和变形都在允许范围内。
5.校核与优化：根据分析结果，对钢结构平面钢闸门的设计进行校核和优化，确保其满足各项设计要求。
6.绘制施工图：根据最终设计方案，绘制详细的施工图纸，包括各部件的详细尺寸、材料要求、制造工艺等。
7.制造与检验：按照施工图纸进行制造和加工，对每个环节进行严格的质量检验，确保最终产品符合设计要求。
弥河寒桥拦河闸平面闸门结构设计特点分析
经 过综 合分 析 比较 ，闸门主 支承应 选用 滚轮 支
承型式 。同时 为减小 门槽 深度 尺寸 ，而采用 悬臂 式
定 轮 。 闸门主支 承结 构采 用偏 心套 定轮 。定 轮 支承 处 加设偏 心套 调 整 了闸 门四个 主轮 支承 踏面 的共 面 受力 ，保证 了多 主轮受 力 的均匀 性 。 每扇 闸 门共设悬 臂 式定 轮 四个 ，在每 个定 轮 的 两个 支承处 均 加设偏 心 套 ，偏 心 套 内孔及 外 圆法 兰 中心 的偏 心距 为 ５ ｍ （ 调度 达到 １ ｍ ，根据 ｍ 可 ０ ｍ）
闸 门底 缘 上 游 倾 角 为 ７ 。 ５ ，下 游倾 角 为 ３． 。 １４ ，其 在 水平方 向 的投影 宽 度 为 １１１ ．４ ｍ；并 在 闸 门 底缘
与 面板之 间增 加导 流板 。
该种闸门底缘结构设计具有以下优点 ：①解决
了大跨 度 、大 宽高 比门型 闸门结 构布 置 的矛盾 。不
仅 使上 、下主 梁间距 可 以加 大 ，受 力均 衡 ；还满 足
了 闸门底缘 下游 倾角 大 于 ３ 。 Ｏ ，不 需 在 闸 门底 部 采
取补气措施。②改善闸门底缘流态 ，增大了门叶底
部结 构 的抗扭 刚度 。
２ ２ 闸 门主支 承结构 ．
２ 平面 闸 门 结构 设 计
２ １ 闸 门底缘 结构 设计 ．
２ ０ 第 ３期 ０ ７年
加工 后 闸 门门叶几 何 尺寸 ，转动 偏 心套可 方 作平 面上 ，保 证 闸门各 主轮 与轨 道接 触 良好 、受力 均匀 。该 方法 可 以在一 定程
有优 良的耐磨 性 、足够 的韧性 和充 分 的润滑性 ，以 满 足使用 寿命 、抗 冲击 能 力等 要求 。 同时满 足这 三
水工金属结构设计
为使两主梁在设计水位时所受的水压力相等，两个主梁的位置对称于水压力合力的作用线，如图9-1所示。
主梁位置还需要满足下列要求：①主梁的间距应尽量大些，以保证闸门的竖向刚度。
②闸门的上悬臂c不易过长，通常要求CO.45H ,以保证门顶悬臂部分有足够的刚度。
悬臂c 值也不宜超过3.5m。
③主梁间距应满足滚轮行走支承布置的要求。
④工作闸门的下主梁距平面闸槛的高度应不至于产生真空现象，并要求下悬臂a >0.12H 和a >0.4m，取：a=0.12 X6 M D.7m，c=0.45 X6=2.7m ;主梁间距：2b=H-c-a=6-2.7-0.7=2.6m ;一6000 一10出0 一一1430 GL 丄陋0 GL 阴0二匸690」也£CL :一100-T r_ /50 _ _ 巧20 1130 _；_ 95Q _ _ 840 亠8102700 —— 2 呦D ——700图9-1梁格布置尺寸4、 梁格的布置及型式梁格采用复式布置和等高连接，使水平次梁、竖直次梁和主梁的前翼缘都直接与 面板相连，以便于梁系与面板形成强固的整体，面板可与梁系共同受力，形成梁截面 的一部分，从而减少梁系的用钢量。
水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板支承 成为连续梁，面板直接支承在梁格的上翼缘上。
水平次梁间距布置上疏下密，使面板需要的厚度大致相等。
具体数据见“面板设 计” 一节。
5、 联接系的型式及布置① 横向联接系为了简化闸门的制造、横向联接系采用横隔板式，其布置应和梁的设计跨度有关,本闸门根据主梁的跨度决定布置三道横隔板，间距为 2.18m 、2.18m 、2.175m ，隔板兼做竖直次梁。
2■:-»2180水平次梁底梁11 a1 11 ip r 鬥4!k h1 1< 13 1O5M上游面F 游而I I水半欢d 2180O I ■£]¥'・〕制I '21肓十60匚-------------------------- -I乂下主梁；■»，三］S'，占匸*s = 毒 左 左 #li因此作用在主梁上的最大剪力和弯矩分别为:②截面模量计算考虑钢闸门自重引起的应力影响，取容许弯应力为[o]=0.9x1600kg/cm 2，则需要的截面抵抗矩为:W仏26・92 1051869cm 3 o[]0.9 1600③ 腹板高度选择k=1.5，双向水压力作用在下主梁的均布荷载为：q1.94t / m ;Q maxqL i 11.942 2 10 9.70t ；M maxqLL 1 426.92 t m 。
水工程钢结构课程设计--潜孔式平面钢闸门设计
水工程钢结构课程设计--潜孔式平面钢闸门设计
潜孔式平面钢闸门的设计是水利工程钢结构的一项重要课程设计。
这是一种细节设计
非常复杂的落水阀，其用途是控制水流量，引导水体流向特定方向。
该类落水阀采用潜孔式平面钢结构，可以实现水体狭小的开启和关闭，以及沿着水渠
或河道浮动控制管道。
其结构特征经过良好设计后，可以有效限制阀门的漂浮和旋转。
在设计中，潜孔式钢闸门的尺寸大小和参数定量化应该根据水体的性质及其与结构的
可承受应力和受力状况相结合，考虑到该类钢闸门在潜孔沟壑中受到局部流体力和水面波
动的影响，易受抗湍行为影响，要求对应力计算和水力性能计算稳健有效。
按照设计要求，结构参数应该满足要求，这里明确指出受力水平在概率变异限度，使用的材料符合用途的
性能需求，并符合抗腐蚀性能要求和安装要求。
在搭建钢结构时，必须采用有限元方法，以便得出结构的整体稳定性及构件的稳定性。
通过有限元分析，可以确定构件的稳定性及受力状态，并进行结构完整性计算，以保证设
计结构和构件能满足设计要求。
此外，还必须按设计要求处理各种涂层，以便防止潜孔式钢闸门构件在使用时受腐蚀，对符合要求的涂层、密封因素进行严格的检查，以保证构件的正常使用。
总之，潜孔式平面钢闸门的设计必须结合水体流动的特性、材料的受力能力、构件的
受力特性以及抗腐蚀涂层的质量，按照规范要求结合合理的结构形式和准确的计算方法，
才能保证设计方案的有效性和可行性。
平面钢闸门
此外，由于面板作为主梁的翼缘，当主梁弯曲时，面板与 主梁之间的连接角焊缝还承受沿焊缝长度方向的水平剪力
T=V.S/2I
因此，面板与梁格连接角焊缝的焊脚尺寸hf可近似按下式计
算：
hf
V S [] I tw
w max
ql4 100EI
[w]
面板参加次梁工作的有效宽度B可按下面两式计算的 较小值取用：
①考虑面板兼作梁受压翼缘而不至失稳而限制的有
效宽度：
235 B bl 2 30t f y
②考虑面板沿宽度上应力分布不均而折算的有效宽度
B=ξ1.b
二、平面钢闸门的结构布置
主梁的布置
1、主梁的数目 主梁的数目主要取决于闸门的尺寸和水头的大小。 主梁的数目可为双主梁式和多主梁。 建议：当闸门的跨高比L/H≥1.2时，采用双主梁；
当闸门的跨高比L/H≤1.0时，采用多主梁。 在大跨度的露顶式闸门中常采用双主梁。
2、主梁的位置 ⑴主梁宜按等荷载要求布置，可使每根主梁所需的截面尺 寸相同，便于制造； ⑵ 底主梁到底止水距离应符合底缘布置的要求。 ⑶主梁间距应适应制造、运输和安装的条件； ⑶主梁间距应满足行走支承布置的要求；
平面钢闸门
概述
一、闸门的类型
1、按闸门的工作性质可分为： 工作闸门、事故闸门、检修闸门和施工期导流闸门。
2、按闸门设置的部位可分为： ⑴ 露顶式闸门：设置在开敞式泄水孔口，当闸门关
闭孔口挡水时，其门叶顶部高于挡水水位，并需设置 三边止水。
⑵ 潜孔式闸门：设置在潜没式泄水孔口，当闸门关 闭孔口挡水式，其门叶顶部低于挡水水位，需要设置 顶部、两侧和底缘四边止水。
水工钢结构课程设计-平面钢闸门的设计
水工钢结构课程设计-平面钢闸门的设计### 一、概述平面钢闸门是水工钢结构及水利iooocxx中常用结构形式之一，它由类似重锤头的重门板、加强附件、主动节、水密密封铰链等零部件组成，可用于水坝、桥涵、泵站等水工工程的闸门及安装在水厂总池等建筑物边缘上的用途。
本次课程设计旨在研究平面钢闸门的结构原理，设计符合工程要求的应用实例，分析闸门的性能以及可能的故障现象，采取有效的解决方案以满足工程规范要求。
### 二、研究内容1. 结构原理：分析平面钢闸门结构原理，了解它从几个方面来保证性能和工作效果，要求运行及操作方便，安装牢固可靠，抗压、抗拉能力强，止水性能优越。
2. 工程实例：根据工程要求，考虑抗震、抗风、抗滑水等等要求，确定合理的规范尺寸，计算支撑力、稳定力及固定的力值，设计应用实例并做出相应的图纸。
3. 性能分析：分析闸门的型式（例如：滑动闸门、转轴闸门）、使用频率（例如：经常开关或者严格控制）、耐久性（使用寿命、耐腐蚀性）、导流性能（抗决口、水位差）、防泄漏能力（密封性能）等等要求性能，完成性能的综合分析，基于此完善闸门的结构构件。
4. 故障分析：分析可能出现的故障现象（例如：闸板断裂、节点受力大、闸板渗漏等等），从成因及原因来考虑闸门的设计，采取有效的解决方案。
### 三、实施方案1. 计算平面闸门的基本参数，如质量、支撑力及稳定力，根据水力学及结构力学原理，分析平面钢闸门的合理配置及设计标准；2. 对工程实例进行尺寸估算、考虑抗震、抗风、抗滑水等要求，修正钢闸门的结构图纸及构件；3. 分析关于平面闸门性能的各个要求，并进行性能综合分析，完善自身结构，确保抗压、抗拉能力强；4. 对可能出现的故障现象进行科学的分析，采取有效的措施，使闸门的操作及运行安全可靠。
本次课程设计旨在对平面钢闸门的设计进行研究，掌握平面钢闸门的结构原理、了解使用频率、耐久性及性能要求等，以及分析可能出现的故障现象并采取适当措施。
钢结构设计(平板钢闸门)
漏顶式平面钢闸门设计一、设计资料闸门形式：溢洪道漏顶式平面钢闸门孔口净宽：10m设计龙头：5.8m结构资料：3号钢（Q235）焊条：E43型止水橡皮：侧止水为P型橡皮，底止水为条形橡皮行走支承：采用双滚轮式，采用压合胶木定轮轴套，滚轮采用国家定型产品钢筋混凝土强度等级：C20二、闸门结构的形式及布置1、闸门尺寸的确定闸门高度：不考虑风浪所产生的水位超高，H=5.8m；闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=10m；闸门的计算跨度：L=L0+2d=10+2×0.2=10.4m，其中，d为行走支承中心线到闸墩侧壁的距离。
2、主梁的形式主梁的形式应根据木头和跨度大小而定，本闸门属于中等跨度，为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。
3、主梁的布置由于L>1.5H，所以采用双主梁式。
为使两个主梁在合计水位时所受的水压力相等，两个主梁的位置应对称与水压力合力的作用线y'=H/3=1.93m，并要求下悬臂a≥0.12H，且a≥0.4m，同时满足于上悬臂c≤0.45H，且a≤3.6m，今取a=0.7m≈0.12H=0.696m；主梁间距：2b=2（y'-a）=2×（1.93-0.7）=2.46m；则c=H-2b-a=5.8-2.46-0.7=2.64m≈0.45H=2.61m，且c<3.6m，满足要求；闸门的主要尺寸如图所示.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小孔并被横隔板所支承，水平次梁为连续梁，其间距上疏下密，使面板各区格需要的厚度大致相等，梁格布置的具体尺寸见图2所示。
5、联结系的布置和形式（1）横向联结系根据主梁的跨度，决定布置三道横隔板，其间距为10.4/4=2.6m，横隔板兼做竖直次梁。
（2）纵向联结系设在两个主梁下翼缘的竖平面内，采用斜杠式桁架。
6、边梁采用双复板式，行走支承采用双滚轮式；滚轮安装于边梁双腹板中间，为减小滚动摩擦力，采用压合胶木定轮轴套；滚轮采用国家定型产品。
浅析水利工程中平面钢闸门设计
１ ． １ 结构 组成 门叶结构 、埋 固构 件及 闸门启闭机械设备是组成平面钢闸 门设 备的三个主要部分 ，这 三大部分又包括各 自的小型构件，且各类构 件发挥着独有 的作 用，所有构件综合发挥作 用，最终保证平面钢 闸 门的健康运作 。１ ）门叶结 构包括 面板、粱格 以及纵横 向联结系统 、 行走支承 、止水 等几类构件 ，它是用来 对孔 口进行封 闭与开启 的挡 水结构 ，其 中，面板直接挡水并将水压 力传 输到梁格，梁格对面板 进行支撑 ，联结 系统则保证水压力 的平 衡性 ，行走支承则保证 门叶 结构 的灵活移动 ，止水则用以避免闸 门的渗漏水 问题 。２ ）埋 固构件 主 要 包 括 行 走 支 承 运 行 的 轨 道 、加 固 角 钢 （ 保 护 孔 口边 棱 部 位 与 门 槽 ）以及 止水橡皮结构的接触型钢。３ ）闸 门启 闭的机械 设备主 要用 于闸门操 作 ，闸 门的形式 、孔 口数量、扇数 、启 闭机 的设置 与动力 等 ，均会影响到 闸门工作 ，目前螺杆式 的启 闭机常用于 小型 的闸门， 而油压式 的启闭机与卷扬式的启 闭机则常用于大 中型的闸门。 １ ． ２ 应 用 问题 作为中小型的水利工程常用 的闸门型式，平 面钢 闸门的设计、
保 证 闸 门作 用 的有 效 发 挥 。 以孔 口面 积 在 ４Ⅱ ｒ 以键词 】 水利工程 ；平面钢 闸门；设计
在水利工 程中 ，钢闸 门主要 掌管水位 的调节以及水流量 的控制 两项工 作，是水利工程健康顺 畅运作所 必不可少的设备 ，而平面钢 闸门作 为钢 闸门的主要类型之一 ，其 工作性能较高 ，但初始设计 、 加工制造 与安装等工作均较为繁琐复杂 ， 任何一项指标 的控制 失力， 均有 可能造成其质量缺陷 ，进而影 响到其各方面使用性能 的发挥。 所 以，水利 工程的设计人 员必须针对 水利工程的具体 需求 ，综合 各 方面 的设计影响因素，做好对于平面钢 闸门的合理优化设计 。 １ 水 利 工 程 中平 面 钢 闸 门 问题 概 述 平面 的钢 闸门这一控 制设备 ，相较于其他 各类 型式的闸门，在 互换性、结构设计 、安装 制造 以及维护管理等方面 具有显著优势 ， 受到设计人员的极大青睐 ，在 我国水利工程 当前 的排 灌、泄水、引 水 发 电 以及 航 运 等 各 项 工 程 中 的 应 用 极 为 广 泛 ，为 水 利 工 程 的 良好 运行提供 了坚实 的支撑 。本文下面就对平面钢 闸门相 关问题加 以概
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闸门是用来关闭、开启或局部开启水工建筑物中过水孔口的活动结构，其主要作用是控制水位、调节流量。
闸门按工作性质可分为工作闸门、事故闸门和检修闸门；按闸孔口的位置分为露顶闸门和潜孔闸门；按闸门结构型式分为平面闸门、弧形闸门和人字形闸门。
平面钢闸门是最常见的一种钢闸门型式，它由活动的门叶结构、埋件和启闭设备三部分组成。
1.功能原理：
闸门由装有液压千斤顶的钢闸门及高压电动油泵站等组成，与闸门槽配合使用。
通过电动液压泵站，将液压油经过高压软管输入千斤顶工作缸，将活塞顶起，压紧闸门导槽使钢闸门的“P”型橡胶紧贴在闸门槽的止水面上，达到止水的目的。
2．平面液压钢闸门的组成
平面液压钢闸门一般是由可以上下移动的门叶结构、埋固构件和启闭闸门的机械设备及液压系统及附件等所组成。
门叶结构的组成：
门叶结构是用来封闭和开启孔口的活动挡水结构。
门叶结构是由面板、梁格、横向和纵向联结系、行走支承(滚轮或滑块)以及止水等部件组成。
1)面板。
面板是用来直接挡水，并将承受的水压力传给梁格。
面板通常设在闸门上游面，这样可以避免梁格和行走支承浸没于水中而聚积污物，也可以减少因门底过水而产生的振动。
对静水启闭的闸门或
当启闭闸门时门底流速较小的闸门，为了设置止水的方便，面板可设在闸门的下游面。
2)梁格。
梁格用来支承面板，以减少面板跨度而不致使面板过厚。
梁格一般包括主梁、次梁(包括水平次梁、竖直次梁、顶梁和底梁)和边梁，共同支承面板传来的水压力。
3)空间联结系。
由于门叶结构是一个竖放的梁板结构，梁格自重是竖向的，而梁格所承受水压力却是水平的，因此，要使每根梁都能处在它所承担的外力作用的平面内，就必须用联结系来保证整个梁格在闸门空间的相对位置。
同时，联结系还起到增强门叶结构在横向竖平面内和纵向竖平面内刚度的作用。
横向联结系位于闸门横向竖平面内，其形式一般为实腹隔板式和桁架式。
横向联结系用来支承顶梁、底梁和水平次梁，并将所承受的力传给主梁。
同时，横向联结系保证着门叶结构在横向竖平面内的刚度，不使门顶和门底产生过大的变形。
纵向联结系一般采用桁架式或刚架式。
桁架式结构的杆件由横向联结系的下弦、主梁的下冀缘和另设的斜杆所组成。
桁架支承在边梁上，其主要作用是承受门叶自重及其他可能产生的竖向荷载，并配合横向联结系保证了整个门叶结构在空间的刚度。
4)行走支承。
为保证门叶结构上下移动的灵活性，需要在边梁上设置滚轮或滑块，这些行走支承还将闸门上所承受的水压力传递到埋设在门槽内的轨道上。
5)吊具。
采用自动抓钩起吊。
6)止水。
为了防止闸门漏水，在门叶结构与孔口周围之间的所有缝隙里需要设置止水(也称水封)。
最常用的止水是固定在门叶结构上的定型橡皮止水。
7）平衡阀。
为了起吊闸门，在闸门上设置有调节门体前后水位的平衡阀，目的是为了调节门体前后的水位，当水位差在不大于300mm-500mm 之间时，起吊闸门。
3. 埋设构件：
门槽的埋设构件主要有：行走支承的轨道、与止水橡皮相接触的止水面、为保护门槽和孔口边棱处的混凝土免遭破坏所设置的加固角钢等。
4．平面液压钢闸门的结构布置
平面液压钢闸门结构布置的主要内容是：确定闸门上需要的构件，每种构件需要的数日以及确定每个构件的所在位置等。
结构布置是否合理，直接牵涉到闸门能否满足运行可靠灵活、安全耐久、节约材料、构造简便和便于制造等方面的要求。
主梁是闸门的主要受力构件，其数目主要取决于闸门的尺寸和水头的大小。
当闸门的跨度L小于门高H时(L≤H)，主梁的数目一般多于2根，称为多主梁式。
反之，当闸门的跨度较大，而门高较小时(L>1．5H)，主梁的数目一般应减少到2根，则称为双主梁式。
这时，主梁截面的高度就必须由刚度条件控制而不能满足经济的要求。
因此，在大跨度的露顶闸门中多采用双主梁式。
主梁沿闸门高度的位置，一般是根据每个主梁承受相等水压力
的原则来确定的，这样每个主梁所需的截面尺寸相同，便于制造。