基于CATIA软件的水工钢闸门三维设计.
水电站设计
D H P S
第 25卷第 1期 2009年 3月
基于 CATIA 软件的水工钢闸门三维设计
余迎宾 , 贾刚
(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院 , 四川成都 610072
摘要 :简单介绍了三维 CAD 技术的应用情况 , 重点介绍了应用 CATIA 软件设计水工钢闸门的思路、过程及使用体会 , 总结了使用 CATIA 作闸门设计的优点。
关键词 :闸门 ; 三维设计 ; CATIA 软件 ; 混合式设计 ; 二维工程图
中图法分类号 :TV 663; TP 31714文献标识码 :B文章编号 :1003-9805(2009 01-0017-05
收稿日期 :2008-10-22
作者简介 :余迎宾 (1980- , 男 , 江西高安人 , 工程师 , 主要从事水电站金属结构设计工作。
1前言
目前 , 水电设计大多数采用的设计软件仍为
Auto CAD 。采用软件绘图由于积累了大量零部件图块 , 相比手工绘图大大提高了设计效率 , 但不够智能 , 在原始设计资料变动的情况下 , 可能需要重新手工调整 , , 力。 (天 , 三维 CAD 、汽车制造、造船、机械制造、电子、电器消费
品等行业得到了广泛的应用 , 而在水电行业 , 目前还只是开始阶段 , 但其在水电行业的应用是必然的 , 前景是广阔的。
CATIA 是一款功能强大的三维 CAD 设计 , 具有 7大类模块 :机械设计、曲面造型、产品分析、设备及系统工程、车间设计、数控加工及产品综合。在水工钢闸门设计中 , 主要用到机械设计和产品分析。目前 , 我们已经运用 CATIA 完成了多套水工钢闸门的三维建模及利用三维模型生成二维图纸的工作 , 初步掌握
了平面钢闸门三维设计方法和技巧。
利用 CATIA 设计水工钢闸门的基本思路是 :先通过作草图建立三维模型 , 再
在三维模型的基础上生成二维工程图。当一套闸门按此方法做完以后 , 可以对其
进行参数化。对关键参数 (如孔口尺寸、支承跨度、梁格位置等进行参数化设置后 , 当初始条件变化后或需要设计类似闸门时 , 可以通过修改参数值来自动重新生成三维模型和二维工程图 , 这样就大大节省了设计者的时间与精力 , 提高了设计效率。生成二维工程图是目前设计院的最终目的。现就利用 CATIA 设计水工
平面钢闸门做一些介绍 , 着
重介绍三维模型的建立和二维图的生成。
2三维建模的建立
, :
, 在建模之 , 首先要确定产品的结构型式 , 哪个是装配 , 哪个是零件 , 是并列关系还是父代子代关系。先搭一个总的框架。如闸门门叶部分应该是一个总装配 , 门叶结构和支承装置应该是其下并列关系的两零件 , 而支承装置又可以是一个装
配 , 其下有主轮、轮轴、螺栓等零件 ; 门槽埋件是一个总装配 , 其子零件是主
轨、反轨、底坎等。 212零部件设计
在确定了产品的结构型式后 , 就可以分别进入相应部分进行零部件设计。大多数的三维软件的零件设计都很类似 , 都是通过作草图生成相应的三维实体 , CATIA 也不例外。先选择一个草图基准平面进行草图设计 , 完成后退出草图模式 ,
进入零件设计模式 , 对草图进行拉伸、旋转、开凹槽等实体操作 , 再对实体进行导角、阵列、镜像等特征修饰操作 , 生成一个零件几何体 , 一个零件几何体下可以有很多这样的实体 (带特征修饰或不带特征修饰 , 而一个零件下面也可以有很多零件几何体。例如 , 水工钢闸门门叶结构是通过很多钢板、型钢焊接而成的 , 为方便表达各板材及其相互间的关系 , 每一个板材对应一个零件几何体 , 如主梁的前翼缘板与主梁的腹板就分别是两个几何体。这样处理的好处在于在结构树上表达很清晰 , 以后生成二维图的时候 , 剖面线将
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1
会自动区分出两个板材。
完成了一个零部件设计后 , 可以切换到另外一个零件进行设计 , 各零部件的元素之间可以相互参考引用 , 达到“ 你动我跟着动” 的联动效应 , 而不需要人为地去重新调整 , 这种设计方法叫混合式设计。如反向滑块一般焊接在主梁轴线端部位置 , 当重新调整主梁的上下位置后 , 反向滑块将自动出现在主梁轴线新位置的端部 ; 当然 , 在反向滑块的草图设计时 , 就得引用主梁轴线。所以 , 为了能达到联动效应 , 在设计过程中 , 设计者应有意识地去引用已有的零件元素。
213装配设计
装配设计其实就是将设计好的各个零件组装起来 , 通过添加零件间的重合、同心、距离、夹角、平行、垂直等约束条件 , 使各零件组合成一个装配体 , 这个装配体即完整的产品。同时在装配过程中 , 进行动态装配干涉检查 , 可以及时
对某零部件进行修改。最后对总装配进行渲染 , 包括加颜色、设置透明、赋予材料属性等。
图 1、 2为我院设计的沙溪水电站冲沙廊道工作
闸门的模型图。
图 1沙溪冲沙廊道工作闸门门叶的三维模型
3二维图的生成
二维图生成过程如下 :311视图生成
三维模型建立完成之后 , 通过生成主视图命令 , 在三维模型上选取一个视图平面 , 即可生成主视图 ,
其他视图可以通过投影的方法产生。确定主视图后选择投影方向 , 即可生成该方向上的视图 , 而剖视图只需在视图上选择两点确定剖面位置即可生成 ; 剖面
线的模式是根据三维模型的材料属性而自动生成的 , 因此 , 钢板的剖面与橡胶的剖面是自动区分的。还有局部放大视图、轴侧图等这些都可以在 CATIA 的工程图模块中方便地生成。生成视图后 , 隐藏线、中心线、螺纹线等可以在视图属性中选择显示或者不显示。在闸门的上、下游视图中 , 选择显示隐藏线 , 则隐藏线太多 , 显得很杂乱 ; 选择不显示隐藏线 , 则梁格的大小反映不出。这时可以通过选择显示隐藏线 , 通过在三维模型上选择视图的影响范围来实现显示部分隐藏线。312尺寸标注
尺寸标注是对已生成的二维视图进行添加尺寸的操作。 CATIA 能实现自动标注 , 但在水工钢闸门设计上应用自动标注不是很理想 , 这是因为自动标
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1
,
规格 , , 其余主梁系统也会自动添
加标注 , 而往往我们习惯相同尺寸表达一处 , 除非主梁截面规格不一致才单独再标注。所以目前我们采用人工添加标注的方式 , 也很方便。由于二维图是
根据三维模型生成 , 因此 , 所有的二维尺寸都是正确
的 , 是与三维模型关联的。当然也可以根据局部表
达的需要修改尺寸为假尺寸。公差标注可以根据公
差代号 , 方便地查出上、下偏差。粗糙度、焊缝的标注 , 都可以方便进行 , 只是默认的焊缝标注符号是按
国际标准的 , 想改成国家标准还需要二次开发来定
制。目前 , 我们暂时采用将各种型式的焊接标注符
号按国家标准先画出 , 然后将其入库 , 使用的时候调
出相应的焊接标注符号 , 进行焊缝标注。
313图框和材料表
在 CATIA 工程图环境中 , 图框作为页背景 , 而
视图作为工作背景 , 两者不能同时编辑 , 需激活成当
前对象才能进行编辑。每个企业都有自己的图框标
准 , 可以将原有的 Auto CAD 格式的图框样板文件
导入到 CATIA 中 , 制作 CATIA 格式的图框样板文
件 , 使用的时候通过插入背景视图来添加图框。
材料表可通过 Excel 表格导入 , 在 CATIA 中调
整成企业标准格式后 , 进行入库 , 方便下次调用使
用。材料表中的材料、单重、数量、总重等参数 , 目前是按各自内容输入的。由于三维模型的建立及材料的赋予 , 使得每个零件都应有这些参数 , 通过在
三维模型上测量重量 , 在材料表中的单重单元格数值链接到三维模型上的测量结
果 , 这样就实现了联动。当然这并不是最好的方法 , 最好的方法是通过二次开发
定制 , 自动生成按企业标准的材料报表。
图 3、 4为通过三维模型生成的二维工程图。 4结束语
利用 CATIA 三维设计软件有如下优点 :
(1 使设计过程从单一的平面图转变成可视三维动态图形 , 可直观地检查产品
工作过程中的相对运动及干涉原因 ;
(2 其参数化和混合设计思想可以减少闸门设计过程中因原始资料发生变化而
产生的重复性劳动 , 同时结合产品分析模块 , 可对闸门进行优化设计 ;
(3 通过三维模型生成二维工程图 , 方便快捷 , 在减少了设计者绘图时间的同时 , 也降低了绘图过程中视图错误的概率。
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图 4沙溪冲沙廊道工作闸门门槽总图12
水工钢结构简答题
简答题 1、角焊缝有哪些主要的构造要求？为什么设置这些要求，请 简述其原因？ 答案：角焊缝的主要尺寸是焊脚尺寸hf和焊缝计算长度l w,他们应该满足下列构造要求。 (1)考虑起弧和灭弧的弧坑影响，每条焊缝的计算长度l w,取其实际长度减去2hf; (2)最小焊脚尺寸h f≧1.5max t,其中tmax较厚焊件厚度；若焊缝hf过小，而焊件过厚时，则焊缝冷却过快，焊缝金属易产生淬硬组织，降低塑性； （3）最大焊脚尺寸hf≦1.2tmin，其中tmin薄焊件厚度；若焊缝hf过大，易使母材形成过烧现象，同时也会产生过大的焊接应力，使焊件翘曲变形；（4）最小焊缝计算长度l w,≧40mm及8hf是为了避免焊缝横向收缩时，引起板件拱曲太大；（5）最大侧焊缝计算长度l w,≦60hf，由外力在侧焊缝内引起的剪应力，在弹性阶段沿侧焊缝长度方向的分布是不均匀的，为避免端部先坏，应加以上限制；（6）在端焊缝的搭接连接中，搭接长度不小于5tmin及25mm；是为了减少收缩应力以及因传力偏心在板件中产生的次应力；（7）在次要构建或次要焊缝中，由于焊缝受力很小，采用连续焊缝其计算厚度小于最小容许厚度时，可改为采用间断焊缝，避免局部凸曲而对受力不利和潮气侵入引起锈蚀。 3、焊接组合梁的设计包括哪几项内容？ 答案：①首先根据梁的跨度与荷载求得的最大弯矩与最大剪力以及强度、刚度、稳定与节省钢材等要求，来选择经济合理的截面尺寸，有事可以在弯矩较小处减小梁的截面；②计算梁的翼缘和腹板的连接焊缝；③验算组合梁的局部稳定性和设计腹板的加劲肋④设计组合梁各部件的拼接以及设计梁的支座和梁格的连接⑤绘制施工详图。 4、图中所示为一平面钢闸门门叶结构示意图，请分别指明图 中的序号所对应的构件名称？ 答案：面板、顶梁、水平次梁、横向隔板、吊耳、主梁、纵向连接系、主轮、边梁； 5、在选定结构所需的钢材种类时，应考虑结构结构的哪些特 点？ 答案：结合么钱钢铁生产实际情况，努力做到即使结构安全可靠，又要尽力节约钢材，降低造价选用时注意以下几点：（1）结构所承载特性，（2）结构类型及重要性，（3）连接的方法（4）结构的工作温度和所处的环境。 6、加劲肋在钢梁设计中的作用是什么？有哪些类型？在钢梁 设计中必要时，为什么增设加劲肋而不直接加大腹板厚度？ 答：作用是提高局部稳定性；有横向加劲肋和纵向加劲肋； 因为钢结构设计中要求采用薄板，如果加大腹板厚度是不经济的。7、翼钢结构连接和轴心受压构件的设计为例，阐述等稳定原 则在钢结构设计中的具体应用。 答：在焊接连接中，要求焊缝截面强度不能高于母材截面强度；在螺栓连接设计中，螺栓连接强度和拼接板强度和母材强度匹配等，这些体现出等稳定设计的概念；在受压构件设计中，要求两个方向的稳定性接近相等，这也是等稳定原则的体现。 8、当采用平面桁架作为屋卖弄承重体系时，为什么要设置屋架支撑？支撑的作用是什么？ 答：平面桁架在平面外刚度很小，容易发生侧向倾斜。作用为：保证桁架体系的空间几何稳定性；提供弦杆的侧向支撑点；提高侧向刚度及稳定性；使结构具有空间整体作用；保证结构安装时的稳定与方便。 9、简述钢材的一次单项拉伸试验中，随着荷载的增加，钢的工 作大致可以分为哪几个阶段？在试验测得的应力应变曲线图可以显示哪几项机械性能指标？ 答：钢的工作大致可以分为：弹性阶段、弹塑阶段、塑性阶段、自强和破坏阶段应力应变曲线图可以显示的机械性能指标：比例极限；屈服点；（屈服强度）；抗拉强度。10、普通螺栓与高强度螺栓在受力特性方面有什么区别？ 答：两者受力主要区别是：普通螺栓连接的螺母拧紧的预拉力很小，受力后全靠螺杆承压和抗剪来传递剪力。高强度螺栓是靠凝紧螺母，对螺杆施加强大而受控制的预拉力，使连接构件夹紧而是搂面的摩擦阻力来承受连接内力。11、整体稳定临界应力受哪几个因素的影响？如何提高和保 证钢梁的整体稳定性？ 答：影响整体稳定临界应力的因素有：受压翼缘的自由长度，梁截面的侧向抗弯刚度以及抗扭刚度；提高和保证钢梁整体稳定性的措施；设置纵向联接或称纵向支撑以减小受压翼缘的自由长度，或适当加大受压翼缘的宽度。 12、简述平面闸门结构布置主要有哪些内容？ 答：结构布置的主要内容：主梁的布置，包括主梁的数目和位置，梁格的布置，梁格联接形式，边梁的布置。 13、钢结构在水利工程的合理应用范围有哪些？ 答：1、活动式结构；2、可拆卸或移动的结构；3、高耸结构；4、板结构；5、大跨度结构；6、海工钢结构 14、为什么说梁高的选择是梁截面选择中的关键？最小梁高 和经济梁高根据什么条件和要求确定的？ 答：梁高的选择是梁截面选择中的关键，因为截面各部分尺寸都将随梁高二改变。最小梁高是根据刚度条件而定的，使组合梁在充分利用钢材强度前提下或满足梁的刚度现行规格。再设计中一般选择梁高比经济高校10%--20%，单不得校友最小梁高。 15、简述轴心受压实腹式构件的截面选择步骤？ 答：轴心受压实腹式构件截面选择步骤：假定长细比；根据假定长细比和等稳定条件初步稳定A、b1和h；试选翼缘厚
潜孔式平面钢闸门设计
潜 孔 式 平 面 钢 闸 门 设 计 工程概况： 闸门是用来关闭、开启或者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。闸门是水工建筑物的重要组成部分，它的安全与适用，在很大程度影响着整个水工建筑物的原行效果。
设计目录： 1.水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计计算书。。。。。。。。1 （1）设计资料及有关规定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 （2）闸门结构的形式及布置。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 <1>闸门尺寸的确定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 <2>主梁的布置。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 （3）面板设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 （4）水平次梁、顶梁和底梁地设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 （5）主梁设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 （6）横隔板设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 （7）边梁设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 （8）行走支承设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 （9）胶木滑块轨道设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11 （10）闸门启闭力和吊座验算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11 2.水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计图。。。。。。。。。。（附图） 水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计计算书 一、设计资料及有关规定： 1.闸门形式： 潜孔式焊接平面钢闸门。 2.孔的性质： 深孔形式。 3.材料：
水工钢闸门结构设计(详细计算过程)
6 金属结构设计 6.3 金属结构设计计算 6.3.1 设计资料 （1）闸门型式：露顶式平面钢闸门 （2）孔口尺寸（宽×高）：6m ×3m （3）设计水头:3.16m （4）结构材料：Q235钢 （5）焊条：E43 （6）止水橡皮：侧止水型号采用P45-A ，底止水型号采用I110-16 （7）行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为MCS-2 （8）混凝土强度等级：C25 （9）规范：《利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95） 6.3.2 闸门结构的形式及布置 6.3.2.1 闸门尺寸的确定 1.闸门高度:考虑风浪产生的水位超高，将闸门的高度确定为3m 。 2.闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L 0=6.0m 3.闸门计算跨度：L=L 0+2d=6.0+2×0.15=6.3m 6.3.2.2静水总压力 闸门在关闭位置的静水总压力如图6.1所示，其计算公式为： 2 29.8344.1/2 2gh P kN m ρ?= == 图6.1 闸门静水总压力计算简图 P
6.3.2.3 主梁的形式 主梁的形式应根据水头的大小和跨度大小而定，本设计中主梁采用实腹式组合梁。 6.3.2.4主梁的布置 根据主梁的高跨比，决定采用双主梁。两根主梁应布置在静水压力合力线上下等距离的位置上，并要求两主梁的距离值要尽量大些，且上主梁到闸门顶缘的距离c 小于0.45H ，且不宜大于3.6m ，底主梁到底止水的距离应符合底缘布置的要求。故主梁的布置如图6.2所示 图6.2 主梁及梁格布置图 6.3.2.5 梁格的布置和形式 梁格采用复式布置并等高连接，并使用实腹式竖向隔板兼作竖直次梁，使水平次梁穿过隔板上的预留孔而成为连续梁，其间距上疏下密，面板各区格需要的厚度大致相等，具体布置尺寸如图6.2所示。 6.3.3 面板设计 根据《利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95），关于面板的计算，先估算面板厚度，在主梁截面选择之后再计算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。 初选面板厚度。面板厚度计算公式为： δ当b/a ＞3时，α=1.4；当b/a ≤3时，α=1.5。 列表进行计算，见表6.1：
水工钢结构课程设计
露顶式平面钢闸门设计 1、设计资料 1.1闸门形式：露顶式平面钢闸门。 1.2设计水头：6.00m 。 1.3孔口净宽：9.00m 。 1.4结构材料：碳素钢Q235B-F 。 1.5焊条：E43型手工焊。 1.6止水橡皮：侧止水用P 型橡皮，底止水用条形橡皮。 1.7行走支承：采用胶木滑道，压合木为MCS-2。 1.8启闭方式：电动固定式启闭机。 1.9制造条件：金属结构制造，手工电弧焊，焊缝满足III 级质量检验标准。 1.10执行规：《水利水电工程钢闸门设计规》(SL74-95) 2、闸门结构的形式及布置 2.1 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0.2m,故闸门高度=6.0+0.2=6.2（m ）； (2)闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=9(m); (3)闸门的计算跨度：L=L0+2×0.2=9.0+0.4=9.4(m); 2.2主梁的形式 主梁的形式根据水头合跨度大小而定，本闸门属中等跨度为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。 2.3 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承受的水压力相等，两个主梁的位置应对称于水压力合力的作用线y =H/3=2.0(m)（图1）,并要求下悬臂a ≥0.12H 和a ≥0.4m,上悬臂、c ≤0.45H,今取，a=0.7m ≈0.12H=0.67（m ） 则主梁间距：)(6.2)(22m a y b =-= 则H m a b H c 45.0)(7.27.06.262==--=--=（满足要求） 2.4 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承。水平次梁为连续梁，其间应上疏下密，使面板各区格所需要的厚度大致相等，梁布置的具
水工钢闸门设计
工程概况： 闸门是用来关闭、开启或者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。闸门是水工建筑物的重要组成 部分，它的安全与适用，在很大程度影响着整个水工建筑物的原行效果。 1.水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计计算书。。。。。。。。1
（1）设计资料及有关规定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 （2）闸门结构的形式及布置。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 <1>闸门尺寸的确定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 <2>主梁的布置。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 （3）面板设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 （4）水平次梁、顶梁和底梁地设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 （5）主梁设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 （6）横隔板设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 （7）边梁设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 （8）行走支承设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 （9）胶木滑块轨道设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11 （10）闸门启闭力和吊座验算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11 2.水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计图。。。。。。。。。。（附图） 水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计计算书 一、设计资料及有关规定： 1.闸门形式： 潜孔式焊接平面钢闸门。 2.孔的性质： 深孔形式。 3.材料： 钢材：Q235 焊条：E43；手工电焊；普通方法检查。 止水：侧止水用P型橡皮，底止水用条型橡皮。 行走支承：采用胶木滑道，压合胶布用MCS—2。 砼强度等级：C20。 启闭机械：卷扬式启闭机。 4.规范： 水利水电工程刚闸门设计规范（SL74-95），中国水利水电出版社1998.8 二、闸门结构的形式及布置 （一）闸门尺寸的确定（图1示）
水利水电工程水工钢结构课程设计
露顶式平面钢闸门设计 2007101316 王亮春 一、设计资料 闸门形式：溢洪道露顶式平面钢闸门； 孔口净宽：14.00m； 设计水头： 6.00m； 结构材料：Q235； 焊条：E43； 止水橡胶：侧止水用P 形橡皮，底止水用条形橡皮； 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 二、闸门的结构形式及布置 1、闸门尺寸的确定（图1） 闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.3m，故闸门高度为9+0.3=9.3 米 闸门的荷载跨度为两侧止水的间距即为孔口净宽：L1 14 m 闸门的计算跨度：L L0 2 d 14 2 0.3 14.6 m 2、主梁的形式 本闸门为中等跨度，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 闸门高跨比L / H 1.5 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的作用线y H / 3 3 m （图2），并要求下悬臂 a 0.12 H 和a 0.4 m 。 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承。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，梁格布置的具体尺寸见详图 2 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、边梁和行走支承 1
变量采用单腹式，行走支承采用胶木滑道。 三、面板设计 根据SL74—95《水利水电工程钢闸门设计规范》修订送审稿，关于面板的计算，先估算面板的厚度，在主梁截面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 假定梁格布置尺寸如上图所示。面板厚度按式（7--3）计算： t a 0.9 k p a kp 当b / a 3 时，a 1.5 ，则t a 0.068 a kp 0.9 1.5 160 kp 当b / a 3 时，a 1.4 ，则t a 0.07 a kp 0.9 1.4 160 现列表（如下）计算： 表1 注1、面板边长a、b 都从面板与梁格的连接焊缝算起，主梁上翼缘宽度为260mm（详见于后）； 2
水工钢结构平面钢闸门设计计算书
水工钢结构平面钢闸门设计计算书 一、设计资料及有关规定: 1?闸门形式：潜孔式平面钢闸门。 2. 孔的性质：深孔形式。 3. 材料：钢材：Q235 焊条：E43;手工电焊；普通方法检查。 止水：侧止水用P型橡皮，底止水用条型橡皮。 行走支承：采用胶木滑道，压合胶布用MC—2。砼强度等级：C20b 启闭机械：卷扬式启闭机。 4. 规范：水利水电工程刚闸门设计规范(SL74-95)，中国水利水电出版社1998.8 二、闸门结构的形式及布置 (一)闸门尺寸的确定(图1示) 1?闸门孔口尺寸： 孔口净跨(L) : 3.50m。孔口净高：3.50m。 闸门高度(H) : 3.66m。闸门宽度：4.20m。 2. 计算水头：50.00m。 (二)主梁的布置 1. 主梁的数目及形式 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。因为闸门跨度L=3.50m,闸门高度h=3.66m,L 三、面板设计 根据《钢闸门设计规范 SD — 78 (试行)》关于面板的设计，先估算面板厚度，在主梁截面选择以 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 假定梁格布置尺寸如图2所示。面板厚度按下式计算 匸9 ?OF ：］ 现列表1计算如下: 表1 根据上表计算，选用面板厚度。 2.面板与梁格的连接计算 已知面板厚度t=14mm ,并且近似地取板中最大弯应力c max=[c ]=160N/mn n ,则 p=0.07 x 14x 面板与主梁连接焊缝方向单位长度内地应力： 3 VS 790 10 1000 14 272 T = =— 21。 2 3776770000 面板与主梁连接的焊缝厚度： h f . P 2 T 2 /0.7 [ t w ] 398/0.7 113 5mm ， 面板与梁格连接焊缝厚度取起最小厚度 h f 6mm 。 四、水平次梁，顶梁和底梁地设计 1. 荷载与内力地验算 水平次梁和顶，底梁都时支承在横隔板上地连续梁，作用在它们上面的水压力可 按下式计算，即 a 上 a 下 现列表2计算如下: 表2 当 b/a < 3 时，a=1.65,则 t=a kp =0.065 a% kp 0.9 1.65 160 当 b/a >3 时，a=1.55,则 t=a kp 0.9 1.55 160 =0.067 a., kp 398N / mm, 《水工钢结构》暨露顶式平面钢闸门课程设计 一、设计资料 某水库溢洪道工作闸门，孔口净宽8.0m，设计水头H=5m，采用直升式露顶平面钢闸门，门顶超高取0.2m，试设计闸门门叶结构、门槽埋件、选择启闭机设备。 闸门门叶采用Q235镇静钢，焊条E43 。侧止水选用P60A型，底止水选用I110—16型。行走支承（学号为单号者，采用胶木滑道，压合胶木为MCS—2。学号为双号者，采用滚轮支承）。闸墩混凝土强度等级C20。依照《水利水电工程钢闸门设计规范》SL74—95设计。 二、设计内容及步骤 1、闸门结构的形式及布置 整个设计过程的关键，应综合考虑各方面因素。内容包括：闸门尺寸确定，门叶上需要的各种构件、数目及所在位置，梁格的形式及连接方式，联结系的布置和形式及边梁与行走支承。首先确定主梁形式、数目、位置，然后确定水平次梁及竖直次梁的形式、数目和位置。 2、面板设计 在满足强度要求的基础上，设计出一经济合理的面板厚度。在主梁截面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。 3、水平次梁、顶梁和底梁设计 水平次梁采用不等肢角钢（单学号），槽钢（双学号）。顶、底梁 宜采用槽钢。在计算出各构件的内力后，选择各梁的截面，考虑利用部分面板抗弯，将所选截面适当缩小。之后，进行强度、刚度验算。 4、主梁设计 采用焊接组合截面，面板兼作主梁上翼缘的有效宽度按教材（7—11）式确定。内容包括：截面选择、（梁高改变）、翼缘焊缝、腹板局部稳定验算、面板局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力验算。 W=1.4--2.5的要求，可不改变梁高。 若主梁高度满足门槽宽深比 D 5、竖直次梁及横向联结系设计 横向联结系采用横隔板，并兼作竖直次梁。按构造要求确定其尺寸，即截面高度、腹板厚度与主梁相同，横隔板可不设上翼缘，其下翼缘用宽度100~200mm厚度10~12mm的扁钢做成。因横隔板截面尺寸大应力很小，可不进行强度验算。 6、纵向联结系设计 闸门自重G按教材附录十一附式（1）计算。纵向斜杆采用等肢单角钢其截面尺寸主要按刚度条件要求进行选择。 7、边梁设计 截面型式采用单腹式（适用滑动支承），双腹式（适用滚动支承），尺寸按构造要求确定，即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。对单腹式边梁，为了便于安装胶木滑快，下翼缘宽度不宜小于300mm。对双腹式边梁，为便于腹板焊接其两腹板间距为300~400mm。边梁需验算的危险截面为与主梁连接处，即求出该截面的弯矩、剪力、轴力，按拉弯构件验算截面的强度以及抗剪强度 中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述（中英文）： 水工钢结构设计是港航专业的主要专业基础课之一，也是水利工程、海洋工程、海岸工程等水利类专业的学科基础课。钢结构是当前和今后工程领域重点推广和发展的结构形式，采用钢材制作而成的结构重量轻、结构简洁、预制安装方便，是水利工程、建筑工程、海洋工程、船舶工程的主要结构形式之一。课程的主要内容包括材料选择、连接设计、基本构件设计、水工钢结构应用设计等四大部分，其中应用设计包括实际港口与海岸工程经常遇到的钢桁架、钢引桥、钢闸门等设计内容。通过本课程学习使学生熟悉钢结构材料特性和连接技术对结构性能、安全与施工的影响规律，掌握水工钢结构基本构件强度、刚度和稳定性计算原理，掌握常用水工钢结构的基本设计方法。 Design of Hydraulic Steel Structures is a basic professional course for undergraduates majoring in Port, Waterway and Coastal Engineering, as well as a basic course for other hydraulic engineering, ocean engineering, etc. Steel structures are widely used and one of the most promising structural forms in the current and future engineering fields. This course includes the material selection, connection design, components design, and application design. The application design includes steel trusses, steel access bridges, and steel gates, which are widely used in port and coastal engineering. Students are expected to be familiar with the influence of material properties and connection technology on steel structural performance, safety and construction, master the calculation principles of strength, stiffness and stability of basic hydraulic steel structures, and the basic design methods of common hydraulic steel structures. 目录 一、设计资料及有关规定 (1) 二、闸门结构的形式及布置 (1) 三、面板设计 (2) 四、水平次梁、顶梁和底梁地设计 (3) 五、主梁设计 (6) 六、横隔板设计 (9) 七、纵向连接系 (10) 八、边梁设计 (10) 九、行走支承设计 (12) 十、轨道设计 (13) 十一、止水布置方式 (13) 十二、埋固构件 (14) 十三、闸门启闭力 (14) 十四、闸门的启闭机械 (14) 一、设计资料及有关规定 1、闸门形式：潜孔式平面钢闸门 2、孔口尺寸（宽×高）：7.0m×12.0m 3、上游水位：67m 4、下游水位：0.1m 5、闸底高程：0m 6、启闭方式：电动固定式启闭机 7、材料：钢结构：Q235-A.F 焊条：E43型 行走支承：采用滚轮支承 止水橡皮：侧止水和顶止水用P型橡皮，底止水用条型橡皮 8、制造条件：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。 9、规范：《水利水电工程钢闸门设计规范 SL 1974-2005》 二、闸门结构的形式及布置 1、闸门尺寸的确定 闸门高度：12.2m 闸门的荷载跨度为两止水的间距：7.0m 闸门计算跨度：10+2×0.22=7.44(m) 设计水头：67m 2、主梁的数目及形式 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。因为闸门跨度L=7m,闸门高度h=12m,L 水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计计算书 一、设计资料及有关规定： 闸门形式：潜孔式平面钢闸门 孔口净宽：10m 孔口净高：13m 上游水位：73m 下游水位：0.1m 闸底高程：0m 启闭方式：电动固定式启闭机 启闭机械：液压式启闭机 材料： 钢材：Q235-A.F ； 焊条：E43型； 行走支承：采用滚轮支承； 止水橡皮：侧止水和顶止水用P 型橡皮，底止水用条型橡皮。 制造条件： 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 规范：《水利水电工程刚闸门设计规范 SL 1974-2005》 混凝土强度等级：C30 二、闸门结构的形式及布置 （一）闸门尺寸的确定（图1示） 1 闸门孔口尺寸： 孔口净跨：10m 孔口净高：13m 闸门高度: 13.2m 闸门宽度: 10.4m 10.0 10.4 10 13.2 73 计算跨度: 10.4m 2 计算水头:73m （二）主梁的布置 1.主梁的数目及形式 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。因为闸门跨度L=10m,闸门高度h=13m,L 1、钢结构的特点？ 答：①钢结构自重较轻②钢结构的可靠性较高③钢材的抗震性、抗冲性较好④钢结构制造的工艺化程度较高⑤钢结构可以准备快速的装配⑥容易做成密封结构⑦钢结构极易腐蚀⑧钢结构耐火性差 2、钢结构在水工中的应用有哪些？ 答：①活动式结构②装拆式结构③板结构④高耸结构⑤大跨度结构⑥海工钢结构 3、截面选择的具体步骤是？ 答：①选择梁高h和腹板高度h0 ②选择腹板厚度hw ③选择翼缘尺寸b1和t1 ④梁的强度、整体稳定和挠度的验算。 4、闸门的类型有哪些？ 答：按功用分为：工作闸门、事故闸门、检修闸门和施工闸门 按闸门空口的位置分：露顶闸门、潜孔闸门 按闸门结构形式分为：平面闸门、弧形闸门及船闸上常采用的人字形闸门 5、平面闸门结构布置的主要内容有哪些？ 答：确定闸门上需要的构件，每种构件需要的数目以及确定每个构件所在的位置。 ①主梁的布置②梁格的布置③梁格连接形式④边梁的布置 6、平面闸门门叶结构组成又哪些？ 答：面板、梁格、横向和纵向连接系（即横向和纵向支撑）、行走支承（滚轮或滑块）以及止水等部件组成。 ①边梁、②主轮、③面板顶梁、④水平次梁、⑤横向隔板、⑥纵向连接系、⑦主梁、⑧吊耳 1.焊接连接有哪些缺点？ 1. 缺点是由于焊接连接处局部受高温，在热影响区形成的材质较差，冷却又很快，再加上热影响区的不均匀收缩，易使焊件产生焊接残余应力以及残余变形，甚至可能造成裂缝，导致脆性破坏对结构工作产生不利影响。 2.在桁架体系中，支撑有哪些主要作用？ 2. （1）保证桁架结构的空间几何稳定性，即几何形状不变。（2）保证桁架结构的空间刚度和空间整体性。（3）为桁架弦杆提供必要的侧向支撑点。（4）承受并传递水平荷载。（5）保证结构安装时的稳定且便于安装。 3.系杆的布置原则是什么？ 3. 在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆；屋脊节点及主要支撑点处需设置刚性系杆，天窗侧柱处及下弦跨中附近设置柔性系杆，当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，则第一柱间所有系杆均应为刚性系杆。 4.简述钢梁整体失稳的概念。 4. 钢梁截面一般都设计成高而窄且壁厚较薄的开口截面，以获得弯矩作用平面内较大的抗弯承载力和抗弯刚度，但抗扭和侧向抗弯能力较差。如工字形截面梁，弯矩作用在其最大刚度平面内，当弯矩逐渐增加使梁受压，翼缘的最大弯曲应力达到某一数值时，梁在很小的侧向干扰力作用下，会突然向刚度较小的侧向弯曲，并伴有扭矩而破坏，这种现象称为整体失稳。 5.减小或消除焊接变形有哪些措施？ 5. （1）反变形法即在施焊前预留适当的收缩量和根据制造经验预先造成相反方向和适当大小的变形来抵消焊后变形；（2）采用合理的焊接和装配顺序控制变形也十分有效；（3）焊接变形的矫正方法，以机械矫正和局部火焰加热矫正较为常用。 1.为什么选择屈服点作为建筑钢材静力强度承载力极限的依据？ 1. （1）钢材屈服后，塑性变形很大，从屈服到断裂的塑性变形约等于弹性变形的200倍，这样大的塑性变形已使结构失去正常使用功能而达到极限状态，因而无法利用强化阶段。（2）屈服后塑性变形很大，险情极易被察觉，可以及时采取适当补救措施，以免突然发生破坏。 （3）抗拉强度和屈服点的比值较大，成为结构极大的后背强度，符合结构多级抗震设防的准则，使钢结构从来不会发生真正的塑性破坏。 2.实腹式轴心受压柱有哪些设计原则？ 2. （1）截面面积的分布应尽量远离主轴线，以增大截面的惯性矩和回转半径，从而提高柱的整体稳定性和刚度；（2）使两个轴方向的稳定性相等；（3）构造简单，便于制作；（4）便于与其他构件连接；（5）选用便于供应的钢材规格。 3.简述平面钢闸门主梁设计的特点。 3. 当主梁所承受的最大弯矩值不超过500kNm时，可考虑使用型钢作为主梁。若型钢强度不足，可在其上翼缘加焊扁钢予以加强。采用型钢可以简化制造，降低成本。当型钢不能满足要求时，可采用由钢板焊接而成的主梁组合梁。当跨度较大时，采用变截面组合梁较为经济合理。 4.说明格构式压弯构件的设计步骤。 解：由表3-1查得175=w t f N/mm 2，计算长度500=w l mm 对接直焊缝的承载力为[] w t w w w f t l N = =500×20×175=1750 N/mm 2 若采用斜焊缝则，由表2-4查得205=t f N/mm 2 对接斜焊缝的承载力为 []t w w f lt N = =500×20×205=2050 N/mm 2 此时斜焊缝的 []7 .585175 202050 =?= = w t w w w f t N l mm 按规范规定采用1.5:1可达到等强度要求，不必进行验算。 解：（1）计算外力 对接截面承受剪力V ﹦F ﹦180 KN 弯矩M ﹦180×200﹦36×106 N ?mm （2）计算截面几何特征值 ()1010 300?-=w A =2900 mm 2 ())()22 1502112902109910190-??? ?? ? ? -??+ ＋10790900 4104.4899?===a w w a y W mm 3 461026.2352111092.47?=-?==b w w b y I W mm 3 461005.575 10991092.47?=--?==yc I W w w c mm 3 （3）计算内力 查表3-1得185=w t f N/mm 2，215=w c f N/mm 2，125=w v f N/mm 2， 38 .74104.4810364 6=??= = w a w a W M σN/mm 2≤ 185=w t f N/mm 2 77 .1541026.2310364 6 =??= = w b w b W M σN/mm 2≤ 215=w c f N/mm 2 目录 一．小型潜孔式平面钢闸门 1、设计资料及有关规定 (2) 2、闸门结构的形式及布置 (2) 3、面板设计 (3) 4、水平次梁、顶梁和底梁地设计 (4) 5、主梁设计 (6) 6、横隔板设计 (9) 7、纵向连接系 (10) 8、边梁设计 (11) 9、行走支承设计 (12) 10、轨道设计 (13) 11、止水布置方式 (14) 12、埋固构件 (14) 13、闸门启闭力 (14) 14、闸门的启闭机械 (16) 二．固定式平面拦污栅 1、基本资料 (19) 2、拦污栅的结构布置 (19) 3、栅面结构 (19) 4、梁格设计 (20) 一、设计资料及有关规定 1、闸门形式：潜孔式平面钢闸门 2、孔口尺寸（宽×高）：7.0m ×4.0m 3、上游水位：64m 4、下游水位：0m 5、闸底高程：0m 6、启闭方式：电动固定式启闭机 7、材料： 钢结构：Q235-A.F 焊条：E43型 行走支承：采用滚轮支承 止水橡皮：侧止水和顶止水用P 型橡皮，底止水用条型橡皮 8、制造条件：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。 9、规范：《水利水电工程钢闸门设计规范SL 1974-2005》 二、闸门结构的形式及布置 1、闸门尺寸的确定 闸门高度：4.2m 闸门的荷载跨度为两止水的间距：7.0m 闸门计算跨度：7+2×0.22=7.44 m 设计水头：64m 2、主梁的数目及形式 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。因为闸门跨度L=7m,闸门高度H=4m,L ≥1.5H 。所以闸门采用2根主梁。本闸门决定采用实腹式组合梁。 3、主梁的布置 本闸门为高水头的深孔闸门，主梁的位置可按主梁均匀间隔来布置。设计时按最下 面的那根受力最大的主梁来设计，各主梁采用相同的截面尺寸。 64 4 6金属结构设计 6.3金属结构设计计算 6.3.1设计资料 (1)闸门型式：露顶式平面钢闸门 (2)孔口尺寸(宽辭)：6mX3m (3)设计水头:3.16m (4)结构材料：Q235钢 (5)焊条:E43 (6)止水橡皮：侧止水型号采用P45-A,底止水型号采用1110-16 (7)行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为MCS-2 (8)混凝土强度等级：C25 (9)规范：《利水电工程钢闸门设计规范》(SL74-95) 6.3.2闸门结构的形式及布置 6.3.2.1 闸门尺寸的确定 1.闸门高度：考虑风浪产生的水位超高，将闸门的高度确定为3m 2?闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L o=6.Om 3.闸门计算跨度：L=L+2d=6.0+2X).15=6.3m 6.3.2.2静水总压力 9.8 32 2 = 44.1kN /m 闸门在关闭位置的静水总压力如图 6.1所示，其计算公式为: 图6.1闸门静水总压力计算简图 632.3 主梁的形式 主梁的形式应根据水头的大小和跨度大小而定， 本设计中主梁采用实腹式组 合梁。 6.3.2.4主梁的布置 根据主梁的高跨比，决定采用双主梁。两根主梁应布置在静水压力合力线上 下等距离的位置上，并要求两主梁的距离值要尽量大些， 且上主梁到闸门顶缘的 距离c 小于0.45H ,且不宜大于3.6m ，底主梁到底止水的距离应符合底缘布置的 要求。故主梁的布置如图6.2所示 6.3.2.5 梁格的布置和形式 梁格采用复式布置并等高连接，并使用实腹式竖向隔板兼作竖直次梁， 使水 平次梁穿过隔板上的预留孔而成为连续梁， 其间距上疏下密，面板各区格需要的 厚度大致相等，具体布置尺寸如图 6.2所示。 6.3.3面板设计 根据《利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95），关于面板的计算，先估算 面板厚度，在主梁截面选择之后再计算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应 力。 初选面板厚度。面板厚度计算公式为: 当 b/a >3 时，a =1.4 ；当 b/a W 时，a =1.5。 列表进行计算，见表6.1 :图6.2主梁及梁格布置图 二 a 结构： 结构是一个汉语词汇，由组成整体的各部分的搭配和安排；建筑物承重部分的构造；构筑；建造等意思。 水工钢结构： 《水工钢结构》主要依据国家标准《钢结构设计规范》和（水利水电工程钢闸门设计规范》编写，全书共分六章。章节前有内容提要、中有例题、后有章节小结，并附有思考题和习题等。《水工钢结构》为全国高等院校水利水电类精品规划教材，可供水利水电工程建筑、农业水利工程、工程管理专业及相关专业选用，亦可作为水利水电工程专业技术人员的参考用书。 目录： 出版者的话 前言 绪论 第一节钢结构的特点和应用 第二节钢结构的发展概况和发展方向 第三节水工钢结构课程的主要内容、性质、任务和基本要求 小结 思考题 第一章钢结构的材料及设计方法 第一节钢材的破坏形式 第二节钢材的主要力学性能 第三节影响钢材力学性能的主要因素第四节复杂应力下钢材的工作性能第五节钢材的疲劳 第六节钢材的种类、规格及选用 第七节钢结构的设计方法 小结 思考题 第二章钢结构的连接 第一节钢结构的连接方法 第二节焊接连接 第三节对接焊缝连接 第四节角焊缝的构造和计算 第五节焊接残余应力和残余变形 第六节普通螺栓连接 第七节高强度螺栓连接 小结 思考题 习题 第三章钢梁 第一节钢梁的形式及应用 第二节钢梁的弯曲强度及其计算 第三节钢梁的刚度计算 第四节梁的整体稳定 第五节型钢梁设计 第六节组合梁设计 第七节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计 第八节组合梁腹板考虑屈曲后强度的计算第九节梁的拼接与连接 小结 思考题 习题 第四章钢柱与钢压杆 第一节柱的可能破坏形式 第二节柱的截面强度与刚度 第三节轴心受压实腹式构件的整体稳定 第四节轴心受压格构式构件的整体稳定 第五节轴心受压构件的局部稳定和单肢稳定第六节轴心受压柱设计 第七节实腹式压弯构件的稳定 第八节格构式压弯构件的稳定 第九节偏心受压柱设计 第十节梁柱连接 第十一节柱脚的设计 小结 水工钢结构钢闸门 课程设计 水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计计算书 一、设计资料及有关规定： 闸门形式：潜孔式平面钢闸门 孔口净宽：10m 孔口净高：13m 上游水位：73m 下游水位：0.1m 闸底高程：0m 启闭方式：电动固定式启闭机 启闭机械：液压式启闭机 材料：钢材：Q235-A.F； 焊条：E43型； 行走支承：采用滚轮支承； 止水橡皮：侧止水和顶止水用P型橡皮，底止水用条型橡皮。 制造条件：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 规范：《水利水电工程刚闸门设计规范 SL 1974- 》 混凝土强度等级：C30 二、闸门结构的形式及布置 （一）闸门尺寸的确定（图 1示） 1 闸门孔口尺寸： 孔口净跨：10m 孔口净高：13m 闸门高度: 13.2m 闸门宽度: 10.4m 荷载跨度: 13.2m 计算跨度: 10.4m 2 计算水头:73m （二）主梁的布置 1.主梁的数目及形式 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。因为闸门跨度L=10m,闸门高度h=13m,L 中等跨度，为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。 2.主梁的布置 本闸门为高水头的深孔闸门，孔口尺寸较小，门顶与门底的水压强度差值相对较小。因此，主梁的位置按等间距来布置。设计时按最下面的那根受力最大的主梁来设计，各主梁采用相同的截面尺寸。 3.梁格的布置及形式 梁格采用复式布置与等高连接，水平次梁穿过横隔板所支承。水平梁为连续梁，间距应上疏下密，使面板个区格需要的厚度大致相等，布置图2示 三、面板设计 根据《钢闸门设计规范SDJ—78（试行）》关于面板的设计，先估算面 课程设计说明书 课程名称:水利水电工程钢结构课程计 课程代码: 8203281 题目:潜孔式平面钢闸门设计 学生姓名: 学号: 312009********* 年级/专业/班: 2009级水利水电2班 学院(直属系) :能源与环境学院 指导教师:徐良芳 开题时间：2011年12月12日 完成时间：12月18日 目录1设计资料 2闸门结构的形式及布置 3面板设计 4水平次梁、顶梁和底梁的设计5主梁设计 6 横隔板设计 7 纵向连接系 8 边梁设计 9 行走支撑设计 10滚轮滑道设计 11 闸门启闭力和吊耳计算 一、设计资料 闸门形式：潜孔式平面刚闸门 孔口尺寸（宽×高）：10.0m ×10.0m 上游水位：55.0m 下游水位：0.1m 闸底高程：0m 启闭方式：电动固定式启闭机 材料钢结构：Q235—A.F 焊条：E43型 行走支承：胶木滑道或滚轮支承 止水橡皮：側止水和顶止水用P型橡皮，底止水用条形橡皮 制造条件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规范：《水利水电工程钢闸门设计规范SL 1974—2005》 二、闸门结构的形式及其布置 （一）、闸门尺寸的确定 如图1 图1 闸门主要尺寸图（单位：m） 1.闸门孔口尺寸： 孔口净宽：10.0m 孔口高度：10.0m 闸门高度：10.0m 闸门的宽度：10.4m 荷载跨度：10.0m 计算跨度：10.4m 2、计算水头：54.9m （二）主梁的布置 1.主梁的数目及形式 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。因为闸门跨度L=10.4m,闸门高度h=10.0m,L水工钢结构课设说明书
27-水工钢结构设计课程大纲2020
水工钢结构潜孔式平面钢闸门设计
水工钢结构钢闸门课程设计
水工钢结构问答题
水工钢结构习题
水工钢结构潜孔式平面钢闸门设计与拦污栅设计
水工钢闸门结构设计(详细计算过程)
水工钢结构
水工钢结构钢闸门课程设计样本
水工钢结构课程设计