钢闸门计算
闸门重力计算
闸门行走支承系数Kz 材料系数Kc 孔口高度系数Kg闸门行走支承系数Kz材料系数Kc 孔口高度H(m)闸门工作性质系数K 1孔口高宽比修正系数K 2水头修正系数K 3闸门工作性质系数K 1孔口高宽比修正系数K 2水头修正系数K 3④露顶式弧形钢闸门Kg---孔口高度系数,当H<5m时,Kg=0.156;5m≤H≤8m时,Kg=0.13;③潜孔式平面滑动闸门G=0.022×K 1×K 2×K 3×A 1.34×Hs 0.63K 1---闸门工作性质系数,工作闸门,K 1=1.0;检修门与导流门,K 1=0.9;K 2---孔口高度比修正系数,当H/B≥2时,K 2=0.93;H/B<1时,K 2=1.1;其他情况,K 2=1.0;K 3---水头修正系数,当H S ≥60m时,K 3=(H S /A)0.25;H S <60m时,K 3=1.0;②潜孔式平面滚轮闸门G=0.073×K 1×K 2×K 3×A 0.93×H s 0.79Kc---材料系数,闸门材料为普通碳素结构钢时,Kc=1.0;为普通低合金结构钢时,Kc=0.8;Kz---闸门行走支承系数,对于滑动式支承,Kz=0.81;对于滚轮式支承,Kz=1.0;对于台车式支承1)钢闸门 ①露顶式平面钢闸门 ⅰ,5m≤H≤8m G=0.012×K z ×K c ×H 1.43×B 0.88ⅱ，H＞8m G=0.012×K z ×K c ×H 1.65×B 1.85K 1---闸门工作性质系数,工作闸门,K 1=1.1;检修门与导流门,K 1=1.0;K 2---孔口高度比修正系数,当H/B≥2时,K 2=0.93;H/B<1时,K 2=1.1;其他情况,K 2=1.0;K 3---水头修正系数,当H S ≥70m时,K 3=(H S /A)0.25;H S <70m时,K 3=1.0;输入数据输入数据数据输入输入数据浙江水利水电专科学校水利工程系孔口高度H(m)孔口宽度B(m) 闸门重力G(10kN)孔口宽度B(m) 闸门重力G(10kN)式支承,Kz=1.3;;孔口面积A(m3)设计水头H s(m)闸门重力G(10kN)=1.0;孔口面积A(m3)设计水头H s(m)闸门重力G(10kN)=1.0;K c=0.8; 20m时，K b=1.0;。
钢闸门计算书
一、设计基本资料1、闸门型式：露顶式平面钢闸门；2、孔口净宽：5米；3、设计水头：2.5米；4、结构材料：平炉热轧碳素钢A3；5、止水橡皮：侧止水采用P型橡皮，底止水用条形橡皮；6、参考资料：《水工钢结构》P202页；二、闸门的结构的型式及布置1、闸门尺寸的确定闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.5米，故闸门高度=2.5+0.5=3米。
闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=5米闸门计算跨度：L=L0+2d=5+2*0.2=5.4米2、主梁型式主梁的型式应根据水头和跨度大小而定，本闸门属中等跨度，为了便于制造，决定采用型钢。
3、主梁的布置根据闸门的高跨比，决定采用双主梁。
为使两个主梁在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力的作用线Y=H/3=2.5/3=0.83米，上悬臂C≤0.45H，今取：主梁兼底梁，为了便于布置底止水，底梁不到底，所以取a=0.25米。
主梁间距：2b=2(Y- a)=2×（0.83-0.25）=1.16米；则C=H-2b- a=2.5-1.16-0.25=1.09米≤0.45H=1.125米满足要求。
4、梁格的布置和型式梁格采用复式布置和等高连接，水平次梁为连续梁，其间距上疏下密。
三、面板设计根据《钢闸门设计规范SDJ13-78（试行）》关于面板的计算，先估算面板厚度，在主梁选择之后再验算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。
1、估算面板厚度面板厚度按式（6-3）计算：t=a(kp/0.9a[σ])0.5已知：b=1240mm，a1=760 mm，a2=380 mm当b/a1=1240/760=1.63≤3时，α=1.65，则t=4.91 mm当b/a3=1240/380=3.26≥3时，α=1.55，则t=7.88 mm根据上面计算，选用面板厚度t=8mm。
2、对底梁下至底止水的面板悬出段，应按悬臂板进行验算：在面板悬出段上取单位宽度的面板按悬臂梁验算，q=（p1+p2）/2=（0.0098*2.5+0.0098*2.4）/2=0.024N/mmW=bh2/6=1*64/6=10.67M=qL2/2=0.024*1002/2=120N·mmσmax=M/W=120/10.67=11.25 N/mm2＜[σ]=160 N/mm2Q=qL=0.024*100=2.4Nτ=Q/A=2.4/1*8=0.3 N/mm2＜[τ]=95 N/mm23、主梁设计因为水头不大，所以主梁采用型钢，即槽钢28b。
钢闸门计算
mm
ξ1
0.5
ξ2
0.35
e
I次中
Wmin
mm
mm4
mm2
51
33321683
220673
e
I次支座
Wmin
mm
mm4
mm2
42
30549782
215139
水平次梁强度验算
σ次 水平次梁挠度验算 w 5 ql 3 M 次支l l 384 EI次中 16EI次中
五、主梁设计
1、
L0
板宽
4.0
5 5.34
32.75
kN
qL1/2
（2） 取
[σ] [σ]
W
160 144 303.619792
N/mm2 N/mm2 cm3
A3钢
考虑闸门 自重引起
（3）
腹板高度选择
hmin
59.8475184 cm
经济梁高
hec
30.4995706 cm
选用h0
28
cm
（4）
腹板厚度选择
tw=
h
11
0.48104569 cm
112
M Vmax
S
28.82 26.2 899.63775
N/mm2
A3钢
N/mm
KN.M KN cm³
面板局部 挠曲时垂 直于焊缝 长度方向 的横拉力
面板与主 梁连接的
T=VS/（2I0）
[
w t
]
309.55583 113
N/mm N/mm2
查书P39
hf
P2
T
2
/(
0
.7
[
w t
82349_钢闸门结构计算书
18.632 侧止水受压宽度 止水摩擦系数f3 (m) 0.500 0.080 底止水至下游面 侧止水间距 距离D2(m) Bzs(m) 0.212 1.300 闸门顶梁以上水 侧止水间距 柱高H（m） Bzs(m) 6.750 1.300 上游水深 上托力系数βt Hs(m) 1.000 8.000 无加重启门力 闭门力 FQ(KN) Fw(KN) 73.596 25.754
止水摩阻力 TZS(KN) 7.644
闸门自重 G(KN) 8.500 上托力 Pt(KN) 1.872 加重后启门力 FQ(KN) 91.596
选启闭机型号：QPQ－125KN卷扬式启闭机 计算公式 2 总水压力P=0.5*γ*[(2Hs－h)*h－Hx ]*Bzs 滑道摩阻力Tzd=f2*P 止水摩阻力Tzs=f3*Pzs 下吸力Ps=ps*D2*Bzs 上托力Pt=γ*βt*Hs*D1*Bzs 闭门力Fw＝nT*(Tzd+Tzs)－nG*G+Pt nT=1.2,nG=0.9 启门力FQ＝nT*(Tzd+Tzs)+Px+nG'*G+Gj+Ws nT=1.2,nG'=1.1
**水库输水涵管闸门启闭力计算 水库水位14.0m，涵管内水位6.0m 50 侧止水间距 Bzs(m) 1.300 滑道摩阻力 TZd(KN) 上游水深 Hs(m) 8.000 下游水深 Hx(m) 0.000 总水压力 P(KN) 124.215
单边侧止水受压 侧止水平均压强 2 长度(m) PZS(KN/m ) 1.300 73.500 平均下吸强度 下吸力 ps(KN/m2) Ps(KN) 20.000 5.512 闸门顶受压宽度 闸门顶水柱重 B（m） Ws（KN） 0.310 27.203 底止水到上游面 侧止水间距 距离D1(m) Bzs(m) 0.018 1.300 计算需加重块重 实际加重块重 Gj(KN) Gj(KN) 17.254 18.000
钢闸门重量计算
备注 B≤10m B>10m
Kb--孔口宽度系数；当B≤5m时，Kb=0.29,5m<B≤10m时，Kb=0.472,10m<B< Kb=0.075，B>20m时，Kb=0.105。
Kc--材料系数；闸门用普通碳素钢取1.0，用低合金钢取0.8。
P 1 h2b 2
KN；
81，滚轮支承取1.0，台车式支承取1.3。 0，用低合金钢取0.8。 6；当5m<H<8m时，取0.13。H>8m时，按下式
29,5m<B≤10m时，Kb=0.472,10m<B<20m时时， 0，用低合金钢取0.8。
FQ （0.10 ~ 0.12）P 1.2G
1.6
FW （0.10 ~ 0.12）P 1.2G
K1 工作门、事故门 检修门、导流门
K2 H/B≥2 H/B<1 其他情况
K3 Hs<60m Hs≥60m
备注 H<5m 5m<H<8m H>8m
KZ--闸门行走支承系数；滑动支承取0.81，滚轮支承取1.0，台车式支承取 Kc--材料系数；闸门用普通碳素钢取1.0，用低合金钢取0.8。
B（孔口宽度） H（孔口高度）
1
1.4
558来自9露顶式弧形钢闸门
G 4.00
Kb 0.472
16.40
0.075
Kc Hs(设计水头） B（孔口宽度） H（孔口高度）
1
2.5
10
3
1
3
平面弧形钢闸门自重公式
钢闸门自重(G)计算公式一、 露顶式平面闸门当5m ≤H ≤8m 时KN B H K K K G g c Z 8.988.043.1⨯= 式中 H 、B ----- 分别为孔口高度(m)及宽度(m); K z ----- 闸门行走支承系数;对滑动式支承K z = 0.81;对于滚轮式支承K z = 1.0;对于台车式支承K z = 1.3;K c ----- 材料系数:闸门用普通碳素钢时取1.0;用低合金钢时取0.8;K g ----- 孔口高度系数:当H<5m 时取0.156;当5m<H<8m 时取0.13;当H>8m 时,闸门自重按下列公式计算KN B H K K G c Z 8.9012.085.165.1⨯=二、 露顶弧形闸门当B ≤10m 时KN H B H K K G s b c 8.933.042.0⨯= 当B>10m 时KN H B H K K G s b c 8.91.163.0⨯= 式中 H s ----- 设计水头,m;K b ----- 孔口宽度系数: 当B ≤5m 时取0.29;当5m<B ≤10m 时取0.472;当10m<B ≤20m 时取0.075;当B>20m 时取0.105;其他符号意义、数值同前.三、 潜孔式平面滚轮闸门KN H A KK K K G s 8.9073.079.093.0321⨯= 式中 A ----- 孔口面积，m 2K 1----- 闸门工作性质系数：对于工作闸门与事故闸门取1.0；对于检修门与导流门取0.9；K 2----- 孔口宽度比修正系数：当H/B ≥2时取0.93；H/B<1取1.1；其他情况取1.0；K 3----- 水头修正系数：当H s <60m 时取1.0；当H s ≥60m时K 3 = 25.0)(AH s 其他符号意义同前四、潜孔式平面滑动闸门KN H A KK K K G s 8.9022.063.034.1321⨯= 式中 K 1----- 意义同前：对于工作闸门与事故闸门取1.1；对于检修门取1.0；K 3----- 意义同前：当H s <70m 时取1.0；当H s ≥70m时K 3 = 25.0)(AH s 其他符号意义同前五、 潜孔式弧形闸门KN H A K G s 8.9012.006.127.12⨯= 式中 K 2-----意义同前：当B/H ≥3时取1.2；其他情况取1.0； 其他符号意义同前。
平面弧形钢闸门自重公式
钢闸门自重(G)计算公式一、 露顶式平面闸门当5m ≤H ≤8m 时KN B H K K K G g c Z 8.988.043.1⨯= 式中 H 、B ----- 分别为孔口高度(m)及宽度(m); K z ----- 闸门行走支承系数;对滑动式支承K z = 0.81;对于滚轮式支承K z = 1.0;对于台车式支承K z = 1.3;K c ----- 材料系数:闸门用普通碳素钢时取1.0;用低合金钢时取0.8;K g ----- 孔口高度系数:当H<5m 时取0.156;当5m<H<8m 时取0.13;当H>8m 时,闸门自重按下列公式计算KN B H K K G c Z 8.9012.085.165.1⨯=二、 露顶弧形闸门当B ≤10m 时KN H B H K K G s b c 8.933.042.0⨯= 当B>10m 时KN H B H K K G s b c 8.91.163.0⨯= 式中 H s ----- 设计水头,m;K b ----- 孔口宽度系数: 当B ≤5m 时取0.29;当5m<B ≤10m 时取0.472;当10m<B ≤20m 时取0.075;当B>20m 时取0.105;其他符号意义、数值同前.三、 潜孔式平面滚轮闸门KN H A KK K K G s 8.9073.079.093.0321⨯= 式中 A ----- 孔口面积，m 2K 1----- 闸门工作性质系数：对于工作闸门与事故闸门取1.0；对于检修门与导流门取0.9；K 2----- 孔口宽度比修正系数：当H/B ≥2时取0.93；H/B<1取1.1；其他情况取1.0；K 3----- 水头修正系数：当H s <60m 时取1.0；当H s ≥60m时K 3 = 25.0)(AH s 其他符号意义同前四、潜孔式平面滑动闸门KN H A KK K K G s 8.9022.063.034.1321⨯= 式中 K 1----- 意义同前：对于工作闸门与事故闸门取1.1；对于检修门取1.0；K 3----- 意义同前：当H s <70m 时取1.0；当H s ≥70m时K 3 = 25.0)(AH s 其他符号意义同前五、 潜孔式弧形闸门KN H A K G s 8.9012.006.127.12⨯= 式中 K 2-----意义同前：当B/H ≥3时取1.2；其他情况取1.0； 其他符号意义同前。
钢闸门结构计算书
止水摩阻力Tzs=f3*Pzs 下吸力Ps=ps*D2*Bzs 上托力Pt=γ*βt*Hs*D1*Bzs 闭门力Fw＝nT*(Tzd+Tzs)－nG*G+Pt 启门力FQ＝nT*(Tzd+Tzs)+Px+nG'*G+Gj+Ws
nT=1.2,nG=0.9 nT=1.2,nG'=1.1
侧止水受压宽度 (m)
单边侧止水受压 长度(m)
侧止水Байду номын сангаас均压强 PZS(KN/m2)
0.500
0.080
1.300
73.500
止水摩阻力 TZS(KN)
7.644
底止水至下游面 距离D2(m)
0.212
侧止水间距 Bzs(m)
1.300
平均下吸强度 ps(KN/m2)
20.000
下吸力 Ps(KN)
**水库输水涵管闸门启闭力计算 水库水位14.0m，涵管内水位6.0m
闸门高度 h(m)
侧止水间距 Bzs(m)
上游水深 Hs(m)
下游水深 Hx(m)
总水压力 P(KN)
1.300
1.300
8.000
0.000
124.215
滑道摩擦系数f2 0.150
滑道摩阻力 TZd(KN)
18.632
止水摩擦系数f3
5.512
闸门顶梁以上水 侧止水间距 闸门顶受压宽度 闸门顶水柱重
柱高H（m）
Bzs(m)
B（m）
Ws（KN）
闸门自重 G(KN)
6.750
1.300
0.310
27.203
8.500
上托力系数βt 1.000
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1号主梁 6400 1.64052 5891.4844 0.54684 31.42125 5893.1249 15.984045 18858000 81838310 100696310 8839.6873 51148.944 59988.631 1645587 61.191727 152 483802640 206000 9.966E+13 0.7669596 3.5035629 4.2705225 8.5333333
4号主梁 6400 4735.084 3572.1 22.28275 15.876 8307.184 19.07938 26582990 97686400 1.24E+08 12460.78 61054 73514.78 1645587 75.51675 152 4.84E+08 206000 9.97E+13 1.081137 4.182032 5.263169 8.533333
3
底梁 6400 1.64052 0 0.54684 0 1.64052 0.27342 5249.664 1399910.4 1405160.1 2.46078 874.944 877.40478 1315549 1.0681169 152 275081232 206000 5.667E+13 0.0003755 0.1054049 0.1057804 8.5333333
闸门主梁计算表 主梁编号 计算跨度L(mm) 次梁传来集中力P1(N) 次梁传来集中力P2(N) 面板传来均布压力q1(N/mm) 面板传来均布压力q2(N/mm) 次梁传来总集中力P(N) 面板传来总均布压力q(N/mm) 集中力作用下弯距MP(N·mm) 均布压力作用下弯距Mq(N·mm) 总弯距M(N·mm) 集中力作用下支座反力RP(N) 均布压力作用下支座反力Rq(N) 总支座反力R(N) 主梁截面抵抗矩W(mm ) 主梁跨中截面应力σ (N/mm) 容许应力[σ ](N/mm2) 主梁截面惯性矩I(mm4) 主梁弹性模量E(N/mm2) EI(N·mm2) 集中力作用下跨中挠度fP(mm) 均布压力作用下跨中挠度fq(mm) 总跨中挠度f(mm) 容许挠度[f]=L/750(mm)
底、顶梁腹板用438×10mm钢板，上翼缘利用面板，下翼缘用200×12mm钢板。 面板有效宽度取B＝200mm 底、顶梁截面形心至腹板中心线的距离为：
e=(200×12×225-200×8×223)/(200×12+200×8+438×10)=183200/8380=21.9mm
底、顶梁组合截面惯性矩为： I=(1/12)×10×438 +438×10×21.92+200×12×203.12+200×8×254.92 I=70023060+2100692+98999064+103958416=275081232mm4 组合截面抵抗矩为：W＝275081232/(219+12-21.9)=275081232/209.1=1315549mm3
3
在n个（n为偶数）集中力作用下底（顶）梁跨中截面弯距为:MP=(n/8)×P×L 在均布压力作用下底（顶）梁跨中截面弯距为:Mq=(1/8)×q×L2 在n个（n为偶数）集中力作用下底（顶）梁支座反力为:RP=[(n-1)/2]×P 在均布压力作用下底（顶）梁支座反力为:Rq=(1/2)×q×L 在n个（n为偶数）集中力作用下底（顶）梁跨中截面挠度为: fP=[(5×n2－4)×P×L3]/(384×n×E×I) 在均布压力作用下底（顶）梁跨中截面挠度为:fq=(5×q×L4)/(384×E×I)
⑤ 830 2050 2.46988 0.436 1.8 0.01764 0.9 1.5 100 6.26475 8
6 900 1.8 0.01764 15.876 1071630 3572.1 153 7004.118 733368 1.461245
闸门底梁、顶梁计算表 主梁编号 计算跨度L(mm) 次梁传来集中力P1(N) 次梁传来集中力P2(N) 面板传来均布压力q1(N/mm) 面板传来均布压力q2(N/mm) 次梁传来总集中力P(N) 面板传来总均布压力q(N/mm) 集中力作用下弯距MP(N·mm) 均布压力作用下弯距Mq(N·mm) 总弯距M(N·mm) 集中力作用下支座反力RP(N) 均布压力作用下支座反力Rq(N) 总支座反力R(N) 底（顶）梁截面抵抗矩W(mm ) 底（顶）梁跨中截面应力σ (N/mm) 容许应力[σ ](N/mm2) 底（顶）梁截面惯性矩I(mm4) 底（顶）梁弹性模量E(N/mm2) EI(N·mm2) 集中力作用下跨中挠度fP(mm) 均布压力作用下跨中挠度fq(mm) 总跨中挠度f(mm) 容许挠度[f]=L/600(mm)
3号主梁 6400 5488 4735.0844 27.44 22.28275 10223.084 24.861375 32713870 127290240 160004110 15334.627 79556.4 94891.027 1645587 97.23224 152 483802640 206000 9.966E+13 1.3304813 5.449396 6.7798773 8.5333333
顶梁 6400 3572.1 0 15.876 0 3572.1 7.938 11430720 40642560 52073280 5358.15 25401.6 30759.75 1315549 39.582927 152 275081232 206000 5.667E+13 0.8176317 3.0601421 3.8777738 8.5333333
闸门面板计算表 区格号 ① ② ③ ④ ⑤ 短边a(mm) 1550 1380 980 930 830 长边b(mm) 2050 2050 2050 2050 2050 b/a 1.3225806 1.4855072 2.0918367 2.2043011 2.46988 K 0.584 0.479 0.5 0.5 0.436 区格中心水头h(m) 4.65 4.275 3.5 2.675 1.8 2 0.041895 0.0343 0.026215 0.01764 区格中心水压P(N/mm ) 0.04557 强度储备系数 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 弹塑性调整系数α 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 容许应力[σ ](N/mm2) 100 100 100 100 100 面板计算厚度t(mm) 21.762599 16.825232 11.045649 9.1638083 6.26475 设计面板厚度t(mm) 8 8 8 8 8 t=a×[(K×P)/(0.9×α ×[σ ]]1/2
闸门次梁计算表 区格号 1 2 3 4 5 跨度L(mm) 12 750 800 850 900 区格中心水头h(m) 4.65 4.275 3.5 2.675 1.8 2 0.041895 0.0343 0.026215 0.01764 区格中心水压P(N/mm ) 0.04557 三角形荷载q(N/mm) 0.54684 31.42125 27.44 22.28275 15.876 跨中弯距M(N·mm) 6.56208 1472871.1 1463466.7 1341607.2 1071630 支座反力R(N) 1.64052 5891.4844 5488 4735.0844 3572.1 2 152 152 152 152 152 容许应力[σ ](N/mm ) 3 0.0431716 9689.9414 9628.0702 8826.3634 7050.197 所需截面抵抗矩W(mm ) 733367 733367 733367 733367 次梁截面抵抗矩W(mm3) 733367 2 次梁截面应力(N/mm ) 8.948E-06 2.0083684 1.9955447 1.8293804 1.461247 支座反力：R=(1/4)×q×L 次梁腹板用442×8mm钢板，上翼缘利用面板，下翼缘用200×8mm钢板。 bl＝8mm，2c＝2×25×8＝400mm，B＝8+400＝408mm 次梁截面形心至腹板中心线的距离为： e=(408×10×226-200×8×225)/(408×10+200×8+442×8)=562080/9216=61mm 次梁组合截面惯性矩为： 3 I=(1/12)×8×442 +442×8×612+200×8×2862+10×408×1652 I=57567259+13157456+130873600+11078000=212676315mm4 组合截面抵抗矩为：W＝212676315/(61+221+8)=142430909/242=733367mm3
2号主梁 6400 5891.4844 5488 31.42125 27.44 11379.484 29.430625 36414350 150684800 187099150 17069.227 94178 111247.23 1645587 113.69751 152 483802640 206000 9.966E+13 1.4809808 6.4509356 7.9319164 8.5333333
主梁采用 45a工字钢，考虑面板参加工作， bl＝150mm，2c＝2×25×8＝400mm，B＝150+500＝550mm 组合截面形心到工字钢中心的距离为： e＝(550×8×229)/(10240+550×8)=1495000/16740=69mm 组合截面惯性矩为： 2 I＝322410000+10240×69 +550×8×1602=322410000+48752640+112640000 I=483802640mm4 组合截面抵抗矩为： W=483802640/(225+69)=1645587mm3 在n个（n为偶数）集中力作用下主梁跨中截面弯距为:MP=(n/8)×P×L 在均布压力作用下主梁跨中截面弯距为:Mq=(1/8)×q×L2 在n个（n为偶数）集中力作用下主梁支座反力为:RP=[(n-1)/2]×P 在均布压力作用下主梁支座反力为:Rq=(1/2)×q×L 在n个（n为偶数）集中力作用下主梁跨中截面挠度为: fP=[(5×n2－4)×P×L3]/(384×n×E×I) 在均布压力作用下主梁跨中截面挠度为:fq=(5×q×L4)/(384×E×I)