8X4.5米钢闸门计算书(2012.8.7) 3

水库溢洪道金属结构设计计算书

1.1溢洪闸钢闸门设计

1.1.1溢洪闸钢闸门设计

1、基本资料

单向止水平面定轮露顶式钢闸门，孔口尺寸（宽×高）8×4.5m，双吊点，3孔，闸底板高程54.47m，设计水位4.1m。校核水位4.5m。闸门动水启闭。

2、主要构件采用材料及容许值

（1）主要构件采用材料

闸门选用Q235-B钢，埋件选用QU钢。

轮轴：45号优质钢。

轴承：自润滑轴承。

橡胶止水。

（2）材料容许应力

1）钢材：按《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）4.2条规定执行。容许应力根据表4.2.1-1的尺寸分组按表4.2.1-2采用，连接材料的容许应力按表4.2.1-3、表4.2.1-4采用，大、中型工程的工作闸门及重要的事故闸门表4.2.1-2至表4.2.1-4的数值乘以0.9-0.95的系数。钢材的容许应力：

抗拉、压、弯[σ]=160N/㎜²×0.9=144N/㎜²

抗剪[τ]=95N/㎜²×0.9=85.5 N/㎜²

局部承压[σcd]=240 N/㎜²×0.9=216 N/㎜²

局部紧接承压应力[σcj]=120 N/㎜²×0.9=108 N/㎜²2）焊缝

焊条采用E43××型

焊缝的容许应力抗压[σh c]=160 N/㎜²×0.9=144 N/㎜²抗拉（自动焊）[σh l]= 160 N/㎜²×0.9=144 N/㎜²（半自动焊或手工焊）精确方法检查：

[σh l] = 160 N/㎜²×0.9=144 N/㎜²普通方法检查：[σh l] =135N/㎜²×0.9=121.5 N/㎜²抗剪[τh]=95N/㎜²×0.9=85.5 N/㎜²

贴角焊缝抗拉、压、剪[σh l]=115 N/㎜²×0.9=103.5 N/㎜²3）普通螺栓连接的容许应力

精制螺栓：

Q235碳素结构钢抗拉[σl l]=125 N/㎜²×0.9=112.5 N/㎜²（1类孔）抗剪[τl]=130N/㎜²×0.9=117 N/㎜²

（1类孔）承压[σl c]=290 N/㎜²×0.9=261 N/㎜²粗制螺栓：

Q235碳素结构钢抗拉[σl l]= 125 N/㎜²×0.9=112.5 N/㎜²

抗剪[τl]=85N/㎜²×0.9=76.5 N/㎜²

承压[σl c]=190 N/㎜²×0.9=171 N/㎜²

4）机械零件的容许应力

抗拉、压、弯[σ]=1000 N/㎜²

抗剪[τ]=65 N/㎜²

局部承压[σcd]=150 N/㎜²

局部紧接承压应力[σcj]=80 N/㎜²

孔壁抗拉[σl]=100 N/㎜²

5）铸件选用ZG310-570，其容许应力（《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）表4.2.2）：抗拉、压、弯[σ]=140 N/㎜²

抗剪[τ]=105 N/㎜²

局部承压[σcd]=200 N/㎜²

局部紧接承压应力[σcj]=110 N/㎜²

孔壁抗拉[σl]=155 N/㎜²

6）混凝土采用C30，其容许的承压应力（二期混凝土）为（《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）表4.2.5）规定：[σh]=11 N/㎜²。

7）梁系的容许挠度：（《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）5.2.3）：主梁[f/L]=1/600

3、结构布置

该闸门设计为单向止水平面定轮露顶式钢闸门，闸门高度4.5m。该闸门采用双主梁露顶式，上主梁至闸门顶缘的距离2m处。下主梁布置在距闸门底缘0.695m处。为缩减门槽尺寸和节约钢材，主梁采用变截面，梁高改变位置距离门槽外缘2.25m，主梁采用焊接工字形截面梁，最大梁高1.15m。顶梁选用［20槽钢，距闸门顶缘0.02m，底梁选用［18槽钢，两根水平次梁距闸门顶缘分别为1.1m、2.905m。

闸门为悬臂式滚轮支撑，主轮直径为υ750mm ，材料为ZG310-570。

止水形式为上游止水，侧止水为“L 1”型（外R100º角），底止水为H20-11型，材质均为SF6674。在闸门两侧柱端的下游设四个侧轮，以约束闸门的侧向位移。闸门主、侧轮轴承均选用自润滑轴承。

总压力: P 总 =γH 2s B zs /2=810kN

下主梁受力为P max =448.75 kN ，上主梁受力为P min =361.25 kN 荷载及内力：主梁为等荷载布置其线荷载为 q=P max /8=56.1(KN/m)

q 作用下的最大弯矩剪力 L=8.28米 L 1=8米 M max =（ - ）=KN ·m Q==KN

面板参与主梁作用的有效宽度B 为 B=ξ1b 且B ≤60ξ+b b=（59.5+90）=74.75cm L 0=828cm 则L 0/b=828/74.75=11.077 查表得ξ1=0.982 则B=0.982x74.75=73.42cm 又B ≤60ξ+b=60x0.982+74.75=133.68cm 所以取B=73.42cm

A=1x73+1.6x20+1.2x111.4+2x30=298.68cm 2

Y 1=(73x0.5+32x2+133.68x58.7+60x115)/298.68=49.71cm Y 2=116-49.71=66.29cm

I=73x49.042+32x46.542++133.68x9.162+60x65.462

=651434.48cm 4

W max ==13104.7 cm 3 W min ==9827 cm 3 σ1===36.65Mpa σ2====48.88Mpa 挠度f max ===2.51mm [f]===17.13mm

中和轴处δ=2x30x65.46+1.2x64.462/2=6420.65 cm 3 剪应力τ

max ===26.97Mpa ＜[τ

]=85.5Mpa

主梁腹板高度与厚度之比故需加筋肋板。

以上验算均满足要求。

根据运行条件，闸门为动水下降，动载系数选为1.1，总水压力按照《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）附录D 计算： 总压力: P 总 =γH 2s B zs /2=810kN 面板初选面板厚度按下式计算 δ=α×

[]σ

αp k y

式中：k y —弹塑性薄板支承长边中点弯应力系数，按《水利水电工程钢闸门设计规范》附录G

表G1~G3采用； α—弹塑性调整系数，b/a ＞3时，α=1.4，b/a ＜＝3时，α=1.5； p —面板计算区格中心的压力强度，N/㎜²；