弧形闸门启门力和闭门力验算
弧形闸门启闭力计算
弧形闸门启闭力计算弧形闸门是一种常见的水工结构，用于调节水流的流量和水位。
在弧形闸门的启闭过程中，需考虑到闸门所受到的启闭力。
启闭力的计算对于设计和施工具有重要意义，可以确保闸门的可靠性和安全性。
首先，要计算弧形闸门开启时所受到的启动力。
弧形闸门的启动力是由流体施加在闸门上的压力所引起的。
在闸门启动过程中，闸门顶部所受到的压力会引起一个向上的力矩，而闸门底部所受到的压力则会引起一个向下的力矩。
力矩的大小取决于水流的压力和闸门的几何形状。
在计算闸门上部的启动力时，可以利用以下公式：F1=P1*A1其中，F1是闸门上部所受到的启动力，P1是水流施加在闸门上的压力，A1是闸门上部面积。
在计算闸门下部的启动力时，可以利用以下公式：F2=P2*A2其中，F2是闸门下部所受到的启动力，P2是水流施加在闸门上的压力，A2是闸门下部面积。
在计算闸门的总启动力时，可以利用以下公式：F=F1+F2除了水流的压力，还需要考虑到闸门的重力。
闸门的重力可以通过以下公式计算：G=m*g其中，G是闸门的重力，m是闸门的质量，g是重力加速度。
当闸门启闭时，要保持闸门处于平衡状态，即启动力和重力要相等。
因此，可以利用以下公式计算闸门的启闭力：F=G将上述公式整理后得到以下计算公式：P1*A1+P2*A2=m*g通过上述计算公式，可以计算出弧形闸门在启闭过程中所受到的启闭力。
根据实际情况，可以选取合适的材料和设计参数，确保闸门能够承受所受到的力，保证其正常运行和安全性。
除了上述的力学计算，还要注意到实际工程中的其他因素，比如摩擦力、流体动压等。
这些因素也会对弧形闸门的启闭力产生影响，需要在设计和计算中进行综合考虑。
综上所述，弧形闸门的启闭力计算需要考虑水流压力和闸门重力，通过合适的公式和参数计算可以得到启闭力的估计值。
在实际工程中，还需要考虑其他因素的影响，确保闸门的可靠性和安全性。
闸门启闭力计算
上两式中：
f2—滑动支承的摩擦系数，钢板和橡胶取0.65；
P—作用在闸门上总水压力（t）；
R—滚轮半径（cm）；
f1—轴与轴套的滑动摩擦系数（铜合金轴套对钢轴为0.3，胶木轴套对钢轴为0.2）
r—轴的半径（cm）
f—滚轮的滚动摩擦系数，为0.1cm；
（3）对于止水摩擦阻力计算公式为：
Tzs—止水摩擦阻力（t）；
n’G—计算启门力的门重修正系数，取1.1；
G—闸门活动部分的自重（t）；
Ws—作用在闸门上的水柱压力（t）；
nG—计算闭门力的门重修正系数，取0.9；
3、摩擦阻力计算公式：
（1）对于滑动支承摩擦阻力计算公式为：
Tzd＝f2P
（2）对于滚动支承摩擦阻力计算公式为：
平面闸门的启闭力计算
按在动水中启闭的平面闸门计算
1、启门力计算公式为：
FQ=nT(Tzd+Tzs)+n’GG+Ws
2、闭门力计算公式为：
Fw=nT(Tzd+Tzs)-nGG
式中：FQ—启门力（t）；
FW—闭门力（t）；
nT—摩擦阻力的安全系数，一般取1.2；
Tzd—支承摩擦阻力（t）；
闸门启闭力的计算：
启门力：F启=n·(F+W1+W2)
闭门力：F闭=n·(F-W1-W2)
式中：
W1-门体自重(T)
W2-丝杆自重(T)
n-系数1.1~1.3，闸门不经常操作时，取大值，反之取小值；
F-水压产生的阻力。
F=S·h·u(T)
S-闸门板面积(m2)
启闭力计算公式
启闭力计算公式 The latest revision on November 22, 2020闸门启闭力的计算：启门力：F启=n·(F+W1+W2)闭门力：F闭=n·(F-W1-W2)式中：W1-门体自重(T) W2-丝杆自重(T) n-系数1.1~1.3，闸门不经常操作时，取大值，反之取小值；F-水压产生的阻力。
F=S·h·u(T)S-闸门板面积(m2)方闸门：S=a·b a-闸门宽(m)b-闸门高(m) 圆闸门为：S=π·D2/4，D-闸门通径(m) h-闸孔中心至最高水位高度(m) u-密封面的摩擦系数，一般取0.3。
铸铁闸门采用铸铁浇铸、整体加工，具有耐腐蚀、易维护、安装简便、自行止水性能较好等优点，有平板型(MB系列)、拱面型(MG系列)、拼装型(MP系列)及不同水头要求的多种产品供用户选用，并承制用户特殊要求的铸铁闸门。
平面闸门的启闭力计算按在动水中启闭的平面闸门计算1、启门力计算公式为：FQ=nT(Tzd+Tzs)+n’GG+Ws2、闭门力计算公式为：Fw=nT(Tzd+Tzs)-nGG式中：FQ—启门力（t）；FW—闭门力（t）；nT—摩擦阻力的安全系数，一般取1.2；Tzd—支承摩擦阻力（t）；Tzs—止水摩擦阻力（t）；n’G—计算启门力的门重修正系数，取1.1；G—闸门活动部分的自重（t）；Ws—作用在闸门上的水柱压力（t）；nG—计算闭门力的门重修正系数，取0.9；3、摩擦阻力计算公式：（1）对于滑动支承摩擦阻力计算公式为：Tzd＝f2P（2）对于滚动支承摩擦阻力计算公式为：Tzd＝P/R(f1r+f)上两式中：f2—滑动支承的摩擦系数，钢板和橡胶取0.65；P—作用在闸门上总水压力（t）；R—滚轮半径（cm）；f1—轴与轴套的滑动摩擦系数（铜合金轴套对钢轴为0.3，胶木轴套对钢轴为0.2）r—轴的半径（cm）f—滚轮的滚动摩擦系数，为0.1cm；（3）对于止水摩擦阻力计算公式为：Tzs＝f3Pzs式中：f3—止水与止水座的滑动摩擦系数（橡胶对钢板为0.65，橡胶对水泥砂浆面为0.7）Pzs—作用在止水上的水压力（t），为侧止水的顶止水的总长度乘以止水橡胶作用的宽度，再乘以平均水平均水头得出；。
弧门计算(毕设选题)
1计算成果汇总表2说明2.1目的与要求本阶段为施工图设计，主要计算内容为：确定闸门面板厚度、计算主梁、水平次梁、纵梁、边梁、支臂、支铰等构件的强度及刚度，计算启闭门力，选择启闭机。
2.2计算依据计算依据为水工专业提供的“专业互提资料单”。
南水北调中线总干渠某渡槽进口节制闸工作闸门为露顶式弧形门，共3扇，孔口尺寸（宽×高）7.0×6.7m。
闸室底板高程为75.211m，设计水位81.031m，加大水位81.434m。
闸门为动水启闭。
闸门采用双主横梁斜支臂，弧形面板曲率半径约取闸门高度的 1.4倍，为9.5m，支铰位置选择在倒虹吸出口加大水位以上，高程81.911m。
启闭机采用后拉式弧门液压启闭机。
启闭机活塞缸支铰布置在支臂支铰上游，相距4141mm，高程84.657m。
2.3计算原则按照规范要求的内容和深度计算，闸门厚度选择时考虑一定的锈蚀余量，在闸门启闭门力计算时选择最不利工况进行计算。
2.4计算方法闸门主梁受力分析时，分两种工况：（1）工况一：当闸门处于关闭状态时，计算仅在静水压力作用下框架内力及应力，并核算其强度、刚度；（2）工况二：当闸门刚刚开启的瞬间，计算在静水压力及启门力共同作用下框架内力及应力，并核算其强度、刚度；2.5规程、规范及参考书《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL74-95)《水利水电工程启闭机设计规范》(SL41-93)《水电站机电设计手册》金属结构㈠(1988年5月第一版）《闸门与启闭机》(第二版)《建筑结构静力计算手册》(中国建筑工业出版社)《水工钢闸门设计》安徽省水利局勘测设计院《水工钢结构》 水利电力出版社3 计算过程3.1 荷载计算3.1.1 闸门在关闭位置的静水压力闸门在关闭位置的静水压力，由水平水压力和垂直水压力组成，闸门所受水压力简图见错误！未找到引用源。
作用在弧形面板上的水平压力P s 按式(3-1)计算：212s s P H B γ=(3-1)作用在弧形面板上的垂直压力V s 按式(3-2)计算：()21212112sin cos sin 2sin 221802s V R B πφγφφφφ⎡⎤=+-+⎢⎥⎣⎦(3-2)作用在弧形面板上的总水压力P 按式(3-3)计算：ss P V tg P α=⎬=⎪⎭(3-3)计算过程及结果如下：3.1.2 闸门刚刚开启时的荷载闸门刚刚开启时，作用在下主梁上的荷载由启门力产生的荷载及水压力荷载组成。
弧形闸门启闭力计算
FQ R2 Gj R1 nT Tzd P R f R1 d r0 Tzs f3 PZS G nG r2 r1 Px
312.437 6 80 8 1.2 34.826 928.696 120 1 35 10 0.25 2.218 0.6 3.697 40.000 1.050 6.500 7.900 175.500
注：按公式在关门之前工况下计算，没有考力）KN 加重（或下压力）对弧形闸门转动中心的力臂m 摩擦阻力安全系数 滚动轴承的滚轮摩阻力KN 作用在闸门上的总水压力KN 滚轮半径mm 滚动摩擦力臂mm 滚动轴承的平均半径mm 滚动轴承的滚柱直径mm 转动胶摩阻力对弧形闸门转动中心的力臂 止水摩阻力KN 滑动摩擦系数 作用在止水上的压力KN 上托力KN 闸门自重KN 闸门自重修正系数 闸门自重对弧形闸门转动中心的力臂m 止水摩阻力对弧形闸门转动中心的力臂m 上托力对弧形闸门转动中心的力臂m 弧形闸门启门力计算 启门力KN 启门力对弧形闸门转动中心的力臂m 加重KN 加重（或下压力）对弧形闸门转动中心的力臂m 摩擦阻力安全系数 滚动轴承的滚轮摩阻力KN 作用在闸门上的总水压力KN 滚轮半径mm 滚动摩擦力臂mm 滚动轴承的平均半径mm 滚动轴承的滚柱直径mm 转动胶摩阻力对弧形闸门转动中心的力臂m 止水摩阻力KN 滑动摩擦系数 作用在止水上的压力KN 闸门自重KN 闸门自重修正系数 闸门自重对弧形闸门转动中心的力臂m 止水摩阻力对弧形闸门转动中心的力臂m 下吸力KN
水深HS 闸门宽B 9.98 10
FQ R2 Gj R1 nT Tzd P R f R1 d r0 Tzs f3 PZS G nG r2 r1 Px D2 ps r4
698.466 4.87 0 0 1.2 186.760 4980.278 120 1 35 10 0.25 5.976 0.6 9.960 200.000 1.050 8.400 3.950 175.500 0.975 20.000 8.850
闸门启闭力计算(1)
1)闭门力 计算公式
Fw=nT(Tzd +Tzs)nGG+Pt(kN ) （摩擦 系数详见 附录表 1）
nT为摩擦 阻力安全 系数,取 1.2
Tzd为支承 摩擦阻力 kN
P为作用
在闸门上
的总水压
力kN
P=0.5r
（2Hsh）hBzs
0.5 r
1 88.5
0
Fw 0 345.6185
1)启门力 计算公式
Fw=nT(Tzd +Tzs)+n`G G+Gj+Px+W s(kN)
n`G为计 算持住力 和启门力 的闸门自 重修正系 数，取 1.0-1.1
Gj加重块 kN
Px下吸力
kN
ps
D2
Bzs
20
Px 0
Ws作用在 闸门上的 水柱压力
nT
Tzd
Hs0.79×
0.98kN
K2
K3
G=0.022K 1K2K3A1.34 Hs0.63× 0.98kN
Pt闸门底 缘上拖力
(详见附
录图1)
r
βt
Hs
D1
10
闭门力 Fw=nT(Tzd +Tzs)nGG+Pt(kN )
nT
Tzd
Tzs
nG
1.2 334.4947 27.27069
Hs
G
Bzs
Pt
G
Pt
0.5
(内江有
水)
P=r(HsHx)hBzs
r
Hs
10
Hs 10
Bzs
h
4.1 8.16
闸门启闭力计算
f2-滑动磨擦系数 Tzs-止水摩阻力，=f3Pzs
f3-滑动磨擦系数
0.35 1.81944 T
0.7
计算 结果
Pzs-作用在止水上的压力 G-闸门自重 闭门力Fw= 持住力FT= 启门力FQ=
2.5992 T 31 T 支撑形式
-23.7279 T 30.62322 T 滚动 38.27214 T
暂不用
闭门力的计算
滚动
Fw=nT(Tzd+Tzs)-nGG+Pt
持住力的计算
FT=n'GG+Gj+Ws+Px-Pt-(Tzd+Tzs)
启门力的计算
FQ=nT(Tzd+Tzs)+Px+n'GG+Gj+Ws
nT-磨擦阻力的安全系数
1.2
nG-闸门自重修正系数（0.9~1.0）
0.9
Ws-作用在闸门上的水柱重量
0.692 m 10 m
1.657341 T 0.35
r-滚轮轴半径
110 mm
f-滚动磨擦力臂
Байду номын сангаас
1 mm
R-滚轮半径
400 mm
Tzd-滚动轴承的滚轮摩阻力，=P*f*(R1/d+1)/R R1-滚轮轴承的平均半径
d-滚动轴承的滚柱直径
Tzd-滑动支承摩阻力，=f2P
5.87412 T
P-总水压力
16.7832 T
0T
Pt-上托力
0T
n'G-闸门自重修正系数（1.0~1.1） Gj-加重块重量(T)
Px-下吸力（T）=pxD2Bzs px-闸门底缘D2部分的平均下吸强度 D2-闸门底缘止水至主梁下翼缘的距离
弧形钢闸门计算实例
弧形钢闸门计算实例一、基本资料和结构布置1．基本参数孔口形式：露顶式；孔口宽度：12.0m；底槛高程：323.865m；检修平台高程：337.0m；正常高水位（设计水位）：335.0m；设计水头：11.135m；闸门高度：11.5m；孔口数量：3孔；操作条件：动水启闭；吊点间距：11.2m；启闭机：后拉式固定卷扬机。
2．基本结构布置闸门采用斜支臂双主横梁式焊接结构，其结构布置见图3-31。
孤门半径R=15.0m，支铰高度H2=5m。
垂直向设置五道实腹板式隔板及两道边梁，区格间距为1.9m，边梁距闸墩边线为0.3m；水平向除上、下主梁及顶、底次梁外，还设置了11根水平次梁，其中上主梁以上布置4根，两主梁之间布置7根。
支铰采用圆柱铰，侧水封为“L”形橡皮水封，底水封为“刀”形橡皮水封。
在闸门底主梁靠近边梁的位置设置两个吊耳，与启闭机吊具通过吊轴相连接。
采用2×500KN 固定式卷扬机操作。
本闸门结构设计按SL74-95《水利水电工程钢闸门设计规范》进行。
门叶结构材料采用Q235，支铰材料为铸钢ZG310-570。
材料容许应力（应力调整系数0.95）：Q235第1组：[б]=150MPa ，[τ]=90 MPa ； 第2组：[б]=140MPa ，[τ]=85 MPa ； ZG310-570：[б]=150MPa ，[τ]=105 MPa 。
3．荷载计算闸门在关闭位置的静水压力，由水平压力和垂直水压力组成，如图1所示：水平水压力：()kN B H P s s 3.74390.12135.1110212122=⨯⨯⨯==γ垂直水压力：()()⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=212212221sin sin 2sin 2sin 180/21φφφφφφπφγB R V s式中：()471.19,3333333.0155sin 14224,409.0155135.11sin 222111======-==φφφφ所以所以R H 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
弧形闸门启门力和闭门力验算
————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:
1.1.1 闸门启门力和闭门力验算
泄洪闸弧形钢闸门闭门力和启门力,根据《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-2０13）第1０.１.2条可知,闸门启闭力计算公式如下：
1.闭门力计算公式:
()0
1221
W T zd zs t G F n T r T r P r n Gr kN R ⎡⎤=
++-⎣⎦
2.启门力计算公式：
(),01221421
W T zd zs t G j x F n T r T r P r n Gr G R P r kN R ⎡⎤=
++-++⎣
⎦
以上两式中：
T n ——摩擦阻力安全系数，可采用1.２；
G n ——计算闭门力用的闸门自重修正系数，可采用０.9-1.0;
,G n ——计算持住力和启门力用德尔闸门自重修正系数，
可采用１．0-1．1； G ——闸门自重，kN,当有拉杆时应计入拉杆重量；计算闭门力时选用浮
重
j G ——加重块重量,kN ； R ——滚轮半径，mm
1R ——加重对弧形闸门转动中心的力臂； 2R ——启门力对弧形闸门转动中心的力臂; t P ——上托力,kN,包括底缘上托力及止水上托力;
x P ——下吸力，kN;
zd T ——支撑摩阻力,k Ｎ; zs T ——止水摩阻力，ｋN;
01234,,,,r r r r r ——分别为转动铰摩阻力、止水摩阻力、闸门自重、上
托力和下吸力对弧形闸门转动中心的力臂,m ；
泄洪闸闸门基本参数计算结果如下: 堰顶高程：４6.0ｍ； 门前最大水深Ｈs ：4．5m;
闸门宽度７．0m;
静水压力Ｐｓ:70８.7５kN；
转动半径R=6m；
φ夹角：0.750；
φ1水平线上夹角：0.349
φ2水平线下夹角:０.401
水重Vs：23．218ｋN；
总水压力７08.９06kN
ﻬ
弧形钢闸门闭门力计算成果表格
表4 - ４弧形闸门闭门力计算表
加重（或下压力）kN ＦW-49．005 加重（或下压力）对弧形闸门转动中心的力臂ｍＲ16．０0 摩擦阻力安全系数n T1．2 滚动轴承的滚轮摩阻力ｋN Tzd 5３.168
作用在闸门上的总水压力kN P ７08.906
滚轮半径mm R 50 滚动摩擦力臂mm f 1 滚动轴承的平均半径mm R155
滚动轴承的滚柱直径mm d 20 转动铰摩阻力对弧形闸门转动中心的力臂r0０.15 止水摩阻力ｋＮT zs 1.21５
滑动摩擦系数f
３
0.6
作用在止水上的压力kN Ｐ
Ｚ
S
2．０25
上托力ｋN P
ｔ
２7．010 闸门自重kＮＧ83．2２9 闸门自重修正系数ｎG0.95
闸门自重对弧形闸门转动中心的力臂m r
２
6.０0 止水摩阻力对弧形闸门转动中心的力臂m ｒ1６．00 上托力对弧形闸门转动中心的力臂ｍr3 6.00
计算结果表明,弧形钢闸门闭门力为-4９．０05kN,说明弧形闸门无需加压,依靠自重即可闭门。
表4- 5 弧形闸门启门力计算表
启门力kN F Q1１８.3４3 启门力对弧形闸门转动中心的力臂m Ｒ2６.00
加重kN G j０加重(或下压力）对弧形闸门转动中心的力臂m R
１
6.0０
摩擦阻力安全系数n T 1.2
滚动轴承的滚轮摩阻力ｋＮTz
ｄ５3.１68
作用在闸门上的总水压力ｋＮＰ７08．9０6
滚轮半径mm R ５０
滚动摩擦力臂mｍ f 1
滚动轴承的平均半径mｍＲ155
滚动轴承的滚柱直径ｍm d 20 转动铰摩阻力对弧形闸门转动中心的力臂ｍr
０
0．15
止水摩阻力ｋＮT zs 1.２1５
滑动摩擦系数ｆ30.6
作用在止水上的压力kＮP
ＺＳ
2.025
闸门自重kN G 93.229
闸门自重修正系数n G 1.０5 闸门自重对弧形闸门转动中心的力臂m r2 6.00
止水摩阻力对弧形闸门转动中心的力臂m ｒ1 6.００
下吸力kN Pｘ18.００0 闸门底缘止水至主梁下翼缘的距离m D2 ０.1０
平均下吸强度kN/m２ｐs20．00 下吸力对弧形闸门转动中心的力臂m r4 5.80
计算结果表明,泄洪闸弧形钢闸门提升所需的启门力为118.３43kN。
现启闭机型号为ＱPＱ—2×8t,启闭机启门力为160kN,满足要求。