溢洪道露顶式平面钢闸门钢结构课程设计

溢洪道露顶式平面钢闸门钢结构课程设计

钢结构课程设计

溢洪道露顶式平面钢闸门

1基本资料

闸门形式：溢洪道露顶式平面钢闸门；

孔口净宽：9.00m；

设计水头：5.50m；

结构材料：Q235钢；

焊条：E43；

止水橡皮：侧止水用p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。

2闸门结构的形式及布置

（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m,故闸门高度m

= 2）

+

7.5

5.5=

2.0

闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：m L 91=;

图1 闸门主要尺寸图

3）闸门计算跨度：m d L L 40.92.02920=⨯+=+=

（2）主梁的形式。主梁的形式应根据水头的大小和跨度的大小而定，本闸门属于中等跨度，为了方便制造和维护，决定采用实复式组合梁。

（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理的作用线

m H y 8.13/==(图1)并要求下悬臂a H 12.0≥和m a 4.0≥,上悬臂H c 45.0≤,今

取m H a 66.012.06.0=≈=

主梁间距 m a y b 4.22.12)(22=⨯=-=

则 H m a b H c 45.05.26.04.25.52==--=--=（满足要求） （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撑。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，梁格布置具体尺寸如图2所示。

图2 梁格布置尺寸图

（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2.6m,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）边梁与行走支撑。边梁采用单复式，行走支撑采用胶木滑道。

3面板设计

根据《钢闸门设计规范》（SL74-95）及2006修订送审稿，关于面板的计算，先估算面板厚度，在主梁截面选择之后在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。面部厚度按式计算

]

[9.0σa kp

a

t =

当3/≤a b 时，5.1=a ，则==]

[9.0σa kp

a

t kp a 068.0

当3/≥a b 时，4.1=a ，则==]

[9.0σa kp

a

t kp a 07.0

现列表进行计算。

面板厚度的估算

注 1 面板边长a 、b 都从面板与梁格的连接焊缝算起，主梁上翼缘宽为140mm(详见后面)。

2 区格I 、VI 中系数k 由三边固定一边简支板查的。 根据表计算，选用面板厚度t =8mm 。

（2）面板与梁格的连接计算。面板局部挠曲时产生的垂直于焊缝强度方向的横向拉力P 按式max 07.0σt p =计算，已知面板厚度=t 8mm ，并且近似的取板中最大弯应力2max /160][mm N ==σσ，则

mm N t p /6.89160807.007.0max =⨯⨯==σ

面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力为

mm N I VS T /1291566000000

2244

862033345020=⨯⨯⨯⨯==

计算面板与主梁连接的焊缝厚度为

mm T p h w f

f 8.2)1157.0/(2076.89])[7.0/(2

222=⨯+=+=

τ 面板与梁格连接焊缝取其最小厚度mm h f 6=

4水平次梁、顶梁和底梁的设计

（1）荷载与内力计算。水平次梁和顶、底梁都是支撑在横隔板上的连续梁，作用在它们上面的水平压力可按式2

2

1a a p

q +=计算 列表计算后得

∑=m kN q /54.151

水平次梁、顶梁和底梁均布荷载的计算

根据表计算，水平次梁计算荷载取32.0m kN /，水平次梁为四跨连续梁，跨度为2.6m .水平次梁弯曲时的边跨中弯矩为

==20.077ql M 6.1335.20.32077.02=⨯⨯m kN ⋅

支座B 处的弯矩为

==2107.0ql M 91.1835.20.32107.02=⨯⨯m kN ⋅

图3 水平次梁计算简图和弯矩图

（2）截面选择

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5.118187160

1091.18][mm M W ⨯==σ

考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选[18a 由附录6附表查的：

22569mm A =；3141400mm W X =；412727000mm I X =；mm b 68=；mm d 7=。

面板参加次梁工作有效宽度分别按式c b B t 2+≤，b B 1ξ=或b B 2ξ=

计算，其中

2

)

(21b b b +=

；然后取其中较小值。 mm t b B 54886068601=⨯+=+≤

b B 1ξ=（对跨间正弯矩段） b B 2ξ=（对支座负弯矩段）

按5号梁计算，设梁间距2

)

(21b b b +=

mm 7752/)760790(=+=。确定有效宽度系数ξ时，需要知道梁弯矩零点之间的距离0l 与梁间距b 的比值。对于第一跨中正弯矩段取mm l l 188023508.08.00=⨯==。对于支座负弯矩取

mm l l 94023504.04.00=⨯==。根据b l /0查表，得