钢闸门设计
朝阳水电站引水渠单孔露顶式平面钢闸门设计
一：设计资料
闸门形式：单孔露顶式平面钢闸门。
孔口净宽：9.00m;
设计水头：4.00m;
结构材料：平炉热轧碳素钢Q235;
焊条：E43;
止水橡皮：侧止水用P型橡皮，底止水用条形橡皮。
行走支承：采用胶木滑道，压合木为MCS-2.
混凝土强度等级：C25.
二：闸门结构的形式及布置
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0.2m,故闸门高度=4+0.2=4.2M；
闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=9m;
闸门的计算跨度：L=L0+2×0.2=9.4m;
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。
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=1.3m,并要求下悬臂a ≥0.12H 和a ≥0.4m,上悬臂c ≤0.45H,今取，
a=0.4m ≈0.12H=0.48m
主梁间距：2b=2(y -a)=2*(1.3-0.4)=1.8m.
则c=H-2b-a=4-1.8-0.4=1.8m=0.45H 并小于3.6m.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，梁布置的具体尺寸详见下图
5.连接系的布置和形式
（1）横向联接系 根据主梁的跨度决定布置三道隔板，其间距为2.25m,横隔板兼作竖直次梁。
（2）纵向联接系 设在两个主梁下翼缘的竖平面内，采用斜杆式桁架。
6.边梁与行走支承
边梁采用单腹式，行走支承采用胶木滑道。
三．面板设计 1.估算面板厚度
假定梁格布置如图1所示。面板厚度按t=a []
σ
α92.0kp
当b/a ≤3
时，α
=1.65，则t=a
160
*65.1*9.0kp =0.065a
kp
当b/a ≥3时，α=1.55,则t=a
160
*55.1*09kp
=0.067a
kp
现列表计算如下 区格
a(mm) b(mm) b/a
k
P(2
mm
N )
kp
t(mm)
Ⅰ 1070 2240 2.09 0.497 0.005 0.05 3.5 Ⅱ 710 2240 3.15 0.500 0.014 0.08
3.85
Ⅲ 590 2240 3.80 0.500 0.021 0.102 4.03 Ⅳ 520 2240 4.31 0.500 0.026 0.114 3.3 Ⅴ 450 2240 4.98 0.500 0.031 0.124 3.7 Ⅵ
240
2240 9.33 0.500 0.034 0.130 2.1
根据上表计算，选用面板厚度t=6mm. 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长度方向的横拉力P ，已知面板厚度t=6mm,并且近似地取板中最大弯应力σmax
=[]σ=1602
mm
N
则
P=0.07t σ
max
=0.07*6*160=67.2
面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力 T=
2I VS
计算面板与主梁连接的焊缝厚度： h f =2
)
22
.1(p
面板与梁格连接焊缝最小厚度h f =
四．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承在隔板上的连续梁，作用在它们上面的水压力按 q=P
2
下
上a a +
现列表计算如下： ∑q =80.3
梁号
梁轴线水压强度（2
mm
kN
）
梁
间
距
(mm)
2
下
上a a +(m
) q=p*
2
下
上a a +(m) 备注：
顶梁荷载按图计算 1R =
1（顶梁）
1.54
1.13
2
9.6
0.975 9.36
0.82
3（上主梁） 17.64
0.74 13.05
0.66
4
24.11
0.62 14.95
0.58
5
29.80
0.57 17.00
0.56
6（下主梁） 35.28
0.43 15.17
0.3
7（底梁） 38.22
0.25 9.56
根据上表计算，水平次梁计算荷载取17KN/m, 水平次梁为四跨连续梁，跨度为2.25m.如图2所示。水平次梁弯曲时的边跨跨中弯矩为： 次中M =0.077qL=0.077*17*225.2=6.63KNm 支座B 处的负弯矩为：
B
M 次=0.107qL=0.107*17*225.2=9.21KNm
2.截面选择
[]
σ M
=
160
10*21.96
=575633mm
考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选槽
14a.由表查得：
A=18512mm ； X W =805003mm ; X I =56370004mm ；1b =60mm; d=8.0mm 面板参加次梁工作有效宽度按下式计算，然后取最小值。 B ≤1b +60t=60+60*6=420mm B=ξ1b( 对跨间正弯矩段）； B=ξ2b(对支座负弯矩段）；
按5号梁计算，设梁间距b=(b 1+b 2)/2=(580+570)/2=570mm.确定上式中面板的有效宽度系数ξ时，需要知道梁弯矩零点之间的距离L 0与梁间距b 之比值。对于第一跨中正弯矩段取L 0=0.8L=0.8*2250=1800mm;对于支座负弯矩段取L 0=0.4L=0.4*2250=900mm.根据L 0/b 查表2-1得： 对于L 0/b=1800/570=3.158得ξ1=0.841则B=ξ1b=0.841*570=479mm
对于L 0/b=900/570=1.579得ξ2=0.676则 B=ξ2b=0.676*570=385mm 对于第一跨中弯矩选用B=420mm ，则水平次梁组合截面面积： A=1851+420*6=4371mm 2 组合截面形心到槽钢中心线的距离： e=(420*6*73)/4371=42mm 跨中组合截面的惯性矩及截面模量为：
I 次中=5637000+185*422+420*6*313=1132388mm 4 W min =1132388/112=101101mm 2
对支座段选用B=385mm.则组合截面面积：A=1851+385*6=4161mm 2 组合截面形心到槽钢中心线的距离：e=(385*6*73)/4161=41mm. 支座处组合截面的惯性矩及截面模量：
I 次B =5637000+1851*412+385*6*442=13220691mm 4
W min =13220691/111=119105mm 2
3.水平次梁的强度验算
由于支座处B 弯矩最大，而截面模量较小，故只需验算支座B 处截面的抗弯强度，即： 次 =
min
W M B 次=6.21*106/119105=77.33N/mm 2
说明水平次梁选用14b 槽钢满足要求。
扎成梁的剪应力一般很小，可不必验算。 4.水平次梁的挠度验算
受均布荷载的等跨连续梁，最大挠度发生在边跨，由于水平次梁在B 支座处，截面的弯矩已经求得M
次B
=9.21KNm,则边跨挠度可近似
地按下式计算：
L w
=
384
5*
次
EI qL
3
-
次
次EI L M B 16
=
[]
3
5
3
11323884
*10*06.2*38410
*25.2*17*5-
11323884
*10*06.2*1610
*25.2*10*21.95
3
6
=0.0005257≤?
?
?
???L w =250
1=0.004
故水平次梁选用14槽钢满足强度和刚度要求。 5.顶梁和底梁
顶梁所受荷载较小，但考虑水面漂浮物的撞击等影响，必须加强顶梁刚度，所以也采用14b 槽钢。 五．主梁设计 （一）设计资料
1.主梁跨度净宽L 0=9.00m;计算跨度L=9.4m ；荷载跨度L 1=9m.
2.主梁荷载q=39.2KN/m.
3.横向隔间距：2.25m 。
4.主梁容许挠度：[]w =1/600 （二）主梁设计 1.截面选择
（1）弯矩与剪力 弯矩与剪力计算如下： M max =
)4
924.9(*2
2.39-=432.2kN
(2)需要的截面抵抗矩已知Q235钢的容许应力[]σ=160KN/mm 2
考虑钢闸门自重引起的附加应力作用，取容许应力
[]σ=0.9*160=144N/mm 2,则需要的截面抵抗矩为
W=[]
σm ax M =
1
.0*144100*2.432=3002cm 2.
(3)腹板高度选择按刚度要求的最小梁高（变截面梁）： H min =1.1*245
*[][]E L w L /σ
=1.1*245*
)
600/1(*10*06.210
*4.9*10*1447
2
2=90cm
对于变截面梁的经济梁高，h e =2.8w 2/5=2.8*30022/5=70cm.现选用腹板高度h 0=90cm.
(4)腹板厚度选择按经验公式计算： t w =
11/h =11/90=0.86cm,选用 t w =1.0cm.
(5)翼缘截面选择 每个翼缘需要截面为： A 1=
4
.186
90
*0.190
30026
*0
=-=-h t h W w cm
下翼缘选用 t 1=1.0cm(符合钢板规格） 需要b 1=
cm
cm
cm t A 4.180.14.182
1
1==,选用b 1=19cm （之间
在
cm h h 18365
5
.2-=-
).
上翼缘的部分截面可利用面板，故只需设置较小的上翼缘板同面板相连，选用t 1=1.0cm,b 1=12cm.面板兼作主梁上翼缘的有效宽度取为： B=b 1+60t=12+60*0.6=48cm.
(6)弯应力强度验算 主梁跨中截面（间下图)的几何特性如下表：
部位
截面面积A(CM 2)
各形心离面板
距
离
y ,(cm)
Ay ,(cm 3
) 各形心离中合轴距离y=y ,-y 1(cm)
Ay 2(cm 4
)
截面尺寸（cm*cm)
面板部分
28.8 0.3 8.64
-39.5 44935 48.*0.6
上翼缘板 12 1.1 13.2 -38.7 17972 12*10 腹板
90 46.6 4194
6.8
4162
90*1.0
下翼缘板
19 92.1 1749.9 52.3 51971 19*1.0 合计
149.8
5965.74
119040
截面形心矩：y 1=cm
A
Ay
8.398
.14974.5965,
==
∑∑
截面惯性矩： 119040
1290*0.112
3
2
3
0+=
+
=
∑Ay
h t I
w =179790cm 4.
截面抵抗矩：上翼缘顶边W max =3
1
45178
.39179790cm
y I ==
.
下翼缘底边： W max =3
2
34058
.52179790cm
y I ==。
弯应力：安全
2
min
max /09.123405
100*2.432cm kN W ==
M =σ
（7）整体稳定性与挠度验算 因主梁上翼缘直接同钢板相连，按规范规定可不必验算整体稳定性。又因梁高大于刚度要求的最小梁高，故梁的挠度也不必验算。 2.截面改变
因主梁跨度较大，为减小门槽宽度和支承边梁高度，有必要将主梁支承段腹板高度宽度减小h 0s =0.6h 0=0.6*90=54cm.
梁高开始改变的位置取在临近支承段的横向隔板下翼缘的外侧，离开支承段的距离为2250-100=2150mm=215cm.
剪切强度验算：考虑到主梁段部的腹板及翼缘部分分别同支承
边梁的腹板及翼缘相焊接，故可按工字钢截面来验算剪应力强度。主梁支承端截面的几何特性如下表。以及变截面后的尺寸。
部位
截面尺寸（cm*cm)
A(cm 2
)
y ,
(cm) Ay ,(cm 3
) Y=y ,-y 1(cm)
Ay 2(cm 3) 面板部分
48*0.6 28.8 8.64 8.64 -22.8 14971.4 上翼缘板
12*1.0 12 1.1 13.2
-22
5808 腹板
54*1.0 54 28.6 1544.4 5.5 1633.5 下翼缘板
19*1.0 19 56.1 1065.9 33 20691 合计
113.8
2632.14
43103.9
截面形心距：y 1cm
1.238
.11314.2632==.
截面惯性矩：4
3
9.562259.4310312
53*1cm
I =+=
。
截面下半部中和轴的面积矩：S=19*33+32.5*1.0*3
125.11552
5.32cm
=。
剪应力：4
0max /62.30
.1*9.56225125.1155*4.176cm
KN t I S V w
==
=τ
≤[]2
/5.9cm
KN
=τ。安全。
3.翼缘焊缝
翼缘焊缝厚度h f 按受力最大的支承端截面计算。最大剪力V max =176.4kN.截面惯性矩I=56225.9cm.
上翼缘对中和轴的面积矩 S,=28.8*22.8+12*22=920.64cm3. 下翼缘对中和轴的面积矩 S,,=19*33=627 [ ] cm I VS h f w f 179.05 .11*9.56225*4.164.920*4.176*4.101 == = τ . 角焊缝最小厚度 h f >1.5mm 7.410=. 全梁的上下翼缘焊缝都采用h f =6mm. 4.腹板的加劲肋和局部稳定验加劲肋的布置为 。 保证腹板的局部稳定性故需设置横加劲肋，以 ,80900 .1900>==w t h 。因闸门已 布置横向隔板可兼作横加劲肋，其间距a=225cm.腹板区格划分见图。 梁高与弯矩都较大的区格 可按式 < = w t h V 0τζ[]σφ2. 区格2左边截面的剪力V=176.4-39.2**（4.5-2.25）=88.2KNm. 该区格截面的弯 M=176.4*2025-39.2*9（（4.5-2.25）/2） 2 =297.68KNm. 腹板弯曲应力 2 0/49.6179790 2 .39*100*68.297mm KN I My == = σ。 3 .5)0 .1*10090( *65)1002 2 0==( w t h σ查表得ζ =0.997. 由a/b=2.25/0.9=2.5由表查得φ02=0.659 所以 5 .1016*997.0*659.098.0=<=1.0 *9088.2= τKN/cm 2.安全。 故在横隔板之间不必增设横加肋。在从剪力最大的区格1来考虑： 该区格的腹板平均高度 h 0=0.5*(90+54)=72cm. 因h 0/t w =72/1.0=72不必验算，故在梁高减小的区格1内也部比另设横加劲肋。 5.面板局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力的验算 钢闸门及其埋件制作监理细则 1、总则 1.1依据 发包人与工程承包人签订的工程承包合同文件、招投标文件、设计文件以及有关工程规程、规范。 1.2适用范围 工作闸门、检修闸门及其埋件的制造防腐。 1.3引用标准和规程规范（但不限于） （1）《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》； （2）《碳素结构钢》； （3）《低合金高强度结构钢》； （4）《优质碳素结构钢钢号技术条件》； （5）《合金结构钢技术条件》； （6）《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》； （7）《热轧扁钢尺寸、外形、重量及允许偏差》； （8）《热轧工字钢尺寸、外形、重量及允许偏差》； （9）《热轧槽钢尺寸、外形、重量及允许偏差》； （10）《热轧等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差》； （11）《热轧不等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差》； （12）《一般工程用铸造碳钢件》； （13）《合金铸钢》； （14）《灰铸铁件》； （15）《碳钢焊条》； （16）《低合金钢焊条》； （17）《焊接用钢丝》； （18）《焊条质量管理规程》； （19）《水工金属结构焊接通用技术条件》； （20）《水工金属结构焊工考试规则》； （21）《火焰切割面质量技术要求》； （22）《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》； （23）《钢结构焊缝外形尺寸》； （24）《焊缝符号表示法》； （25）《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》； （26）《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》； （27）《锻件通用技术条件》； （28）《机械加工通用技术条件》； （29）《一般公差线性尺寸的未注公差》； （30）《装配通用技术条件》； （31）《公差与配合》； （32）《形状和位置公差通则、定义、符号和图样表示法》； （33）《形状和位置公差术语和定义》； （34）《形状和位置公差未注公差的值》； （35）《表面粗糙度参数及其数值》； （36）《水工金属结构防腐蚀规范》； （37）《包装储运图示标志》； 2、工程质量管理 按有关章节执行。 3、施工过程质量控制 按有关章节执行。 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, 2 一、设计资料 专业年级 XXXXXXX 学 号 6556353232 姓 名 XXXX 指导教师 XXXX 潜孔式平面钢闸门设 计 1.闸门型式：潜孔式平面钢闸门。 2.孔口尺寸：10.0m×5.8m 3.上游水位：▽27.5m 4.下游水位：▽22.5m 5.闸底高程：▽20.0m 6.胸墙底高程：▽25.8m 7.启闭方式：电动固定式启闭机 8. 材料：钢材：Q235B钢 焊条：E43 止水：侧止水用P型橡皮，底止水用条型橡皮 行走支承：采用滚轮，材料为铸钢ZG45 9.制造条件：金属结构制造厂制造，手工电焊，满足Ⅲ级焊缝质量检验标准。 4.规范：《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL 74-1995) 二、闸门结构的形式及布置 1.闸门尺寸的确定 闸门高度：考虑到安装顶止水构造要求，取ΔH=0.3m故 闸门高度H=25.8-20.0+0.3=6.1m 闸门的荷载跨度为两侧止水的距离 L q =10.0m 闸门计算跨度 L=L +2d=10+2×0.2=10.4m 闸门总宽 B=B=L 0+2d+L a +b=10.0+2×0.2+0.4+0.2=11.0m L ---孔口尺寸 d---行走支承到闸墙边缘的距离 (本次设计取0.2m) L a ---边梁两腹板中到中距离 (本次设计取0.4m) b---边梁一块下翼缘的宽度 1.主梁的型式 主梁的型式根据水头和跨度大小确定，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.主梁布置 根据闸门的高跨比(L≥1.2B)，决定采用双主梁。为了使两根主梁所受的水 压力相等，两根主梁的位置对称于水压力合力P的作用线y c =2.5m。并要求上悬臂c≤0.45H=2.745且不宜大于3.6m，底主梁到底止水的距离尽量符合底缘布置要求(即α≥30°)，取c=1.92m，则主梁间距 2b=2(H-y c -c)=2×(6.1-2.5-1.92)=3.36m a=H-2b-c=6.1-3.36-1.92=0.82m 3.梁格的布置及形式 梁格采用复式布置和齐平连接，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，使面板各区格所需要的厚度大致相等，梁格布置的具体尺寸如图所示 4.联结系的布置和形式 (1)横向联结系。根据主梁的跨度，决定布置3道横隔板，其间距为2.6m， 钢结构课程设计 题目：平面钢闸门设计 专业：水利水水电工程 姓名： 班级： 学号： 指导老师： 二〇一六年11月20日 平面钢闸门设计 一、设计资料 闸门形式：平面钢闸门； 孔口净宽：10.00m 设计水头：5.40m 结构材料：Q235F A-; 焊条：焊条采用E43型手工焊； 止水橡皮：侧止水用P型橡皮，底止水用条形橡皮；行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为2 MCS; - 启闭方式：电动固定式启闭机; 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；执行规范：《水利水电工程钢闸门设计规范》（1995 SL）。 74- - 。 二、闸门结构的形式及布置 （1）闸门尺寸的确定（见下图）。 1）闸门高度：考虑到风浪产生的水位超高为0.2m，故闸门高度= 5.54+ 0.2 = 5.6（m）； 2）闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1 = 10m； 3）闸门的计算跨度：L = L0 + 2d = 10+2?0.2 =10.4 (m)； （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，决定采用实腹式组合梁。 （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的合力作用线y = H/3 ≈1.867， 并要求下臂梁H a 12.0≥和≥a 0.4。上臂梁 H c 45.0≤,今 取 a 0.12H=0.672(m) 主梁间距 2b=2(y-a)=2(1.867-0.672)=2.39(m) 则 c=H-2b-a=5.5-2.46-0.6=2.538(m) （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冰被横隔板所支承。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，梁格布置具体尺寸如下图所示。 （5）连接系的布置和形式。 1）横向连接系，根据主梁的跨度，决定布置道横隔板，其间距为 2.6 m，横隔板兼作竖直次梁。 2）纵向连接系，设在两个主梁下的翼缘的竖平面内。采用斜杆式桁架。 （6）边梁与行走支承。边梁采用单复式，行走支承采用胶木滑道。 钢结构课程设计 题目：露顶式平面钢闸门设计 专业：水利水水电工程 姓名：杨军飞 班级：14瑶湖一班 学号：2014100034 指导老师：姚行友 二〇一二年6月25日 露顶式平面钢闸门设计 一、设计资料 闸门形式：露顶式平面钢闸门； 孔口净宽：10.00m 设计水头：5.40m 结构材料：Q235F A-; 焊条：焊条采用E43型手工焊； 止水橡皮：侧止水用P型橡皮，底止水用条形橡皮；行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为2 MCS; - 启闭方式：电动固定式启闭机; 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；执行规范：《水利水电工程钢闸门设计规范》（1995 SL）。 74- - 。 二、闸门结构的形式及布置 （1）闸门尺寸的确定（见下图）。 1）闸门高度：考虑到风浪产生的水位超高为0.2m，故闸门高度= 5.54+ 0.2 = 5.6（m）； 2）闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1 = 10m； 3）闸门的计算跨度：L = L0 + 2d = 10+2?0.2 =10.4 (m)； （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，决定采用实腹式组合梁。 （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的合力作用线y = H/3 ≈1.867， 并要求下臂梁H a 12.0≥和≥a 0.4。上臂梁 H c 45.0≤,今 取 a 0.12H=0.672(m) 主梁间距 2b=2(y-a)=2(1.867-0.672)=2.39(m) 则 c=H-2b-a=5.5-2.46-0.6=2.538(m) （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冰被横隔板所支承。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，梁格布置具体尺寸如下图所示。 （5）连接系的布置和形式。 1）横向连接系，根据主梁的跨度，决定布置道横隔板，其间距为 2.6 m，横隔板兼作竖直次梁。 2）纵向连接系，设在两个主梁下的翼缘的竖平面内。采用斜杆式桁架。 （6）边梁与行走支承。边梁采用单复式，行走支承采用胶木滑道。 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： DLZ10000×4400叠梁式平面钢闸门技术说明 一、主要技术参数 ·数量：闸门1套（4节）、闸槽5套 ·闸门型式：叠梁式平面钢闸门 ·孔口尺寸（W×H）：10m×4.5m ·封水宽度：10.12m ·支承距：10.32m ·总水压力：800kN ·闸门重量：单节5.734T、总重量22.936T/4节 ·门槽埋件重量：单孔2.86T、总重量:14.3T/5孔 ·启闭机型式：10T汽车吊配套双吊点重锤式抓落机构 ·启闭方式：静水启闭 ·承压方向：与实际水流方向相反 ·泄漏量：最大正向工作水头时不大于0.1L/S.m 二、主要结构及工作原理 1、DLZ10000×4400叠梁式平面钢闸门主要由1套闸门本体（包括门叶、正反向滑块、侧（底）止水等）、5套门槽（包括主轨、反轨、底坎等）组成。闸门的制造、验收按DL/T5018-94水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范严格把关。 2、本叠梁式检修门5孔共用一套检修门，一扇检修门分为4节，每节形状尺寸大小、结构均要求相同，且确保每节均可互换，以保证 启闭时的定位准确，在工厂内预先进行装配。 3、本叠梁门在静水中启闭，启门前，先将上游工作闸门关闭，然后是上面一节叠梁门启吊出门槽，待水流平静，工作闸门与检修门之间水位与检修门后的水位一致时，再依次启吊余下的叠梁门。三、主要零部件材质 ·门叶：Q235A碳钢 ·正反向滑块：HT150铸铁 ·底（侧）止水：防100#橡胶 ·主轨、反轨、底坎：Q235A碳钢 ·止水座板：304不锈钢 ·螺栓、螺母等紧固件：304不锈钢 四、设备设计、制造、检验所遵循的标准目录 该产品在设计、制造、检验、包装运输及安装过程中所遵循的通用标准均为国标（GB）或部标（JB）这些通用标准目录省略，只提供专用标准目录如下： DL/T5018-94 钢结构工程施工及验收规范 GB/T14173-93 平面钢闸门技术条件 JB2932-86 水处理设备制造技术条件 JB/ZQ4000.2-86 切削加工件通用技术条件 JB/ZQ4000.3-86 焊接件通用技术条件 JB/ZQ4000.5-86 铸件通用技术条件 JB/ZQ4000.10-86 涂装通用技术条件 DN50 PN20 （A2″150Lb） 旋启式止回阀 设计计算书 计算朱德兴 校核 审定 天津市卡尔斯阀门有限公司 2010年06月 目录 一、阀体最小壁厚计算 (3) 二、密封面比压计算 (3) 三、中法兰螺栓抗拉强度 (4) 四、阀门流量系数计算 (5) 五、设计计算参考文献目录 (5) ㈠、阀体最小壁厚计算 依据美国国家标准ASME B16.34—2004《法兰、螺纹和焊接端连接的阀门》强制性附录Ⅵ最小壁厚的基本公式： 150磅级直径50＜d≤100t m(150)=0.02d+4.50 (1.1) 式中：t m—最小厚度(mm) d—阀门公称通径(mm) 将d=300代入公式(1.2)，经计算得出： t m (150)=0.02×50+4.5=5.5 (mm) 附加考虑因素： 考虑铸、锻造偏差、工艺性和流体腐蚀的附加裕量： 根据经验取C =2mm 因此确定阀体的壁厚值t t=t m+c =+2 =7.5mm 设计采用值：设计实际壁厚取t=8.5mm， 评定准则：t＞t m 结论：设计实际壁厚t大于标准规定最小壁厚t m，阀体壁厚值安全，满足要求。 ㈡、密封面上总作用力Q MZ： 依据《2006版实用阀门设计手册》第四篇《设计与计算》表4-82 密封面上总作用力Q MZ=密封面处介质作用力Q MJ Q MJ =P（d M+b M）2π/4=2（90+10.5）2π/4=15857.39 q= Q MJ/π（d M+b M）b M=15857.39/π（90+10.5）10.5=4.79 MPa ［q］=5 Mpa q MF= 1.8+0.9P/√b M/10=3.51 MPa q MF＜q＜［q］ 符合设计要求 露顶式平面钢闸门设计 一、设计资料 闸门形式：露顶式平面钢闸门； 孔口净宽：3.0m； 设计水头：2.8 m； 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； 砼强度等级：C20。 参考资料：《水利水电工程钢闸门设计规》（SL74 -95）、《水工钢结构》。 二、闸门结构形式及布置 1、闸门尺寸的确定，如图-1所示： 1）闸门的高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2m，闸门的高 度 H=2.8+0.2=3.0m； 2）闸门的荷载在跨度为两侧止水间的跨度：L0=3.0m ； 3）闸门的计算跨度：L=L0+2 × 0. 15=3.30m。 图1 闸门主要尺寸图 2、主梁形式的确定。主梁的形式根据水头的大小和跨度大小而定，一般分为实腹式和行架式，为方便制造和维护，采用实腹式组合梁。 3、主梁布置。 当闸门的跨度L不大于门高H或L/H<1.5时，采用多主梁式。根据每根主梁承受相等水压力的原则进行布置，保证主梁尺寸一致，便于制作安装。 水面至门底距离为H，主梁个数n，对于露顶式闸门，第K根主梁至水面的距离为y k，则： 本次设计根据实际情况采用两根主梁，采用两根主梁布置时，应该对称于水压力合力的作用线 ?y=H/3=2.8/3=0.93m，闸门上悬臂C 不宜过长，通常要求C≤0.45H=0.45×2.8=1.26m，下悬臂a≥0.12H，则 a=0.33≈0.12H=0.336（m ） 主梁间距 2b=2( y-a)=2×(0.93-0.33)=1.20m 则C=H-2b-a=2.8-1.2-0.33=1.27≈0.45H （满足要求） 4、梁格布置。 梁格布置一般分为：简式、普通式、复式三种。设计跨度较小且宽高比L/H<1.5时,可不设次梁，面板直接支承在多根主梁上。本设计采用普通式，不设水平次梁，只在竖向设两道横隔板。 图2 梁格布置尺寸图 5、梁格连接形式。 梁格的连接形式有齐平连接和降低连接两种。本次设计采用齐平连接。 6、边梁与行走支承。 目录 1. 目的 (4) 2. 适用范围 (4) 3. 计算项目 (4) 4. 中法兰强度计算 (5) 5. 闸阀力计算 (17) 6. 闸板、阀杆拉断计算 (21) 7. 闸板应力计算 (26) 8. 压板、活节螺栓强度计算 (28) 9. 截止阀力计算 (30) 10. 止回阀阀瓣、阀盖厚度计算 (34) 11. 自紧密封结构计算 (38) 12. 阀体壁厚计算 (47) 附录A 参考资料 (48) 1．目的 为了保证本公司所设计的阀门的统一性和质量。 2．适用范围 本公司所设计的闸阀、截止阀、止回阀。 3．计算项目 ●3．1 闸阀需要计算项目4、5、6、7、8 ●3．2 截止阀需要计算项目4、8、9 ●3．3 止回阀需要计算项目4、10 ●3．4 自紧密封结构设计需要计算项目11 4．中法兰计算 ●4．1适用范围 该说明4.2～４.4适用于圆形中法兰的计算；4.5适用于椭圆形中法兰的计算 ●4．2输入参数 4．2．1 设计基本参数 4．2．1．1 口径（DN） 4．2．1．2 压力等级（CLASS） 4．2．1．3 阀种（TYPE） 4．2．1．4 设计温度（T0）取常温380C。 4．2．1．5 设计压力（P）按ASME B16.34-2004 P27,P29,P48取值如表1。 4．2．1．6法兰许用应力（FQB） 按ASME第Ⅱ卷(2004版)材料D篇表1A，乘以铸件系数0.8 WCB 110.4MPa (11.26Kgf/mm2) (P16第8行) LCB 102.4MPa (10.45Kgf/mm2) (P10第29行) CF8M 110.3MPa(11.26Kgf/mm2) (P66第18行) 4．2．1．7螺栓许用应力（BQB） 按ASME 第Ⅱ卷(2004版)材料D篇表3， B7 17.6 kgf/mm2. (P384第33行) L7M 14.08 kgf/mm2. (P384第31行) B8 17.6 kgf/mm2. (≤3/4) (P390第29行) 14.08 kgf/mm2. (3/4~1) (P390第27行) 13.3 kgf/mm2. (1以上) (P390第23行) 4．2．1．8 垫片密封压力（Y），按ASME 第Ⅷ卷(2004版)第一册P298表2-5.1,如表2。 4．2．1．9 垫片系数（M）按表2。 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 目录 一.课程设计任务与要求 (1) 二．设计资料 (1) 三．闸门结构形式及布置 (1) 四、面板设计 (2) 五、水平次梁，顶梁和底梁地设计 (3) 六、主梁设计 (5) 七、横隔板设计 (10) 八、边梁设计 (11) 九、行走支承设计 (12) 十、胶木滑块轨道设计 (12) 十一、闸门启闭力和吊座验算 (13) 水工钢结构钢闸门课程设计计算书 一.课程设计任务与要求 1、《钢结构》课程设计的任务为某节制闸工作闸门的设计。 2、要求根据钢闸门设计规范与要求，设计出合理、可行的平面定轮钢闸门。 二．设计资料 某供水工程，工程等级为1等1级，其某段渠道上设有节制闸。节制闸工作闸门操作要求为动水启闭，采用平面定轮钢闸门。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。基本资料如下： 孔口尺寸：6.0m×6.0m(宽×高)； 底槛高程：23.0m； 正常高水位：35.0m； 设计水头：12.0m； 门叶结构材料：Q235A。 三．闸门结构形式及布置 1.闸门尺寸的确定 闸门的高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.5m，故闸门高度H=6+0.5=6.5m 闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=6.1m 闸门计算跨度：L=L0+2d=6+2×0.2=6.4m 闸门尺寸图见附图1 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=6.4，闸门高度H=6.5，L 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） 闸门计算书(修改) 一、基本资料 （1）孔口尺寸（宽×高）： 4.0×4.0m （2）底槛高程（八五高程，下同）：-0.300m （3）启闭机平台高程：10.200m （4）设计外江水位（20年一遇）： 6.845m （5）设计最不利运行水头差： 2.800m （6）启闭方式：单吊点螺杆启闭机（7）行走支撑：滑动支撑 （8）主要构件采用材料及容许值 ①钢材Q235A A：门体梁系及其容许应力如下： 抗拉、抗压、抗弯容许应力[σ]=160N/mm2 抗剪[τ]=95N/mm2 局部紧接承压[σcj]=120N/mm2 B：零部件容许应力如下： 抗拉、抗压、抗弯容许应力[σ]=100N/mm2 抗剪[τ]=65N/mm2 局部紧接承压[σcj]=80N/mm2 孔壁抗拉[σk]=120N/mm2 ②铸件:选用ZG45,其容许应力如下: 抗拉、抗压、抗弯容许应力[σ]=140N/mm2 抗剪 [τ]=105N/mm 2 ③锻件:选用45#钢,其容许应力如下: 抗拉、抗压、抗弯容许应力 [σ]=145N/mm 2 抗剪 [τ]=95N/mm 2 ④电焊条:门槽轨道表面采用不锈钢焊条堆焊,焊条型号采用E 0-19-10Nb-16，其余构件均采用E43型焊条。 ⑤砼：二期砼采用C30细石砼。 ⑥梁系容许挠度： 主梁 7501 =?? ????l ω 次梁 2501=?? ????l ω ⑦止水：顶、侧止水采用P45×120型橡皮，底止水采用20×110条形橡皮。 ⑧制造条件：专业金属结构制造厂家制造，手工电弧焊。 ⑨执行规范：《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95） 《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》（DL/T5018-94）。 二、布置 本闸门为潜孔式平面闸门，闸门面板设于迎水侧，梁格布置采用多主梁齐平连接，因闸门高宽比为1：1，且闸门跨度不大，故采用单吊点；为控制闸门反向、侧向移动，分别于闸门闸门反、侧向设置反滑块及限位块。 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 闸门是用来关闭、开启或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。闸门按工作性质可分为工作闸门、事故闸门和检修闸门；按闸孔口的位置分为露顶闸门和潜孔闸门；按闸门结构型式分为平面闸门、弧形闸门和人字形闸门。平面钢闸门是最常见的一种钢闸门型式，它由活动的门叶结构、埋件和启闭设备三部分组成。 1.功能原理： 闸门由装有液压千斤顶的钢闸门及高压电动油泵站等组成，与闸门槽配合使用。通过电动液压泵站，将液压油经过高压软管输入千斤顶工作缸，将活塞顶起，压紧闸门导槽使钢闸门的“P”型橡胶紧贴在闸门槽的止水面上，达到止水的目的。 2．平面液压钢闸门的组成 平面液压钢闸门一般是由可以上下移动的门叶结构、埋固构件和启闭闸门的机械设备及液压系统及附件等所组成。 门叶结构的组成： 门叶结构是用来封闭和开启孔口的活动挡水结构。门叶结构是由面板、梁格、横向和纵向联结系、行走支承(滚轮或滑块)以及止水等部件组成。 1)面板。面板是用来直接挡水，并将承受的水压力传给梁格。面板通常设在闸门上游面，这样可以避免梁格和行走支承浸没于水中而聚积污物，也可以减少因门底过水而产生的振动。对静水启闭的闸门或 当启闭闸门时门底流速较小的闸门，为了设置止水的方便，面板可设在闸门的下游面。 2)梁格。梁格用来支承面板，以减少面板跨度而不致使面板过厚。梁格一般包括主梁、次梁(包括水平次梁、竖直次梁、顶梁和底梁)和边梁，共同支承面板传来的水压力。 3)空间联结系。由于门叶结构是一个竖放的梁板结构，梁格自重是竖向的，而梁格所承受水压力却是水平的，因此，要使每根梁都能处在它所承担的外力作用的平面内，就必须用联结系来保证整个梁格在闸门空间的相对位置。同时，联结系还起到增强门叶结构在横向竖平面内和纵向竖平面内刚度的作用。 横向联结系位于闸门横向竖平面内，其形式一般为实腹隔板式和桁架式。横向联结系用来支承顶梁、底梁和水平次梁，并将所承受的力传给主梁。同时，横向联结系保证着门叶结构在横向竖平面内的刚度，不使门顶和门底产生过大的变形。 纵向联结系一般采用桁架式或刚架式。桁架式结构的杆件由横向联结系的下弦、主梁的下冀缘和另设的斜杆所组成。桁架支承在边梁上，其主要作用是承受门叶自重及其他可能产生的竖向荷载，并配合横向联结系保证了整个门叶结构在空间的刚度。 4)行走支承。为保证门叶结构上下移动的灵活性，需要在边梁上设置滚轮或滑块，这些行走支承还将闸门上所承受的水压力传递到埋设在门槽内的轨道上。 5)吊具。采用自动抓钩起吊。 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 水工钢结构平面钢闸门 设计计算书 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】 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 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)：。 孔口净高：。 闸门高度(H)：。 闸门宽度：。 荷载跨度(H1)：。 2. （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=,闸门高度h=,L 根据《钢闸门设计规范SDJ —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 t=a ] [9.0σa kp 当b/a ≤3时，a=,则t=a 16065.19.0??kp =kp a 当b/a >3时，a=,则t=a 160 55.19.0??kp =现列表1计算如下： 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σmax=[σ]=160N/mm 2,则 p=х14х 面板与主梁连接焊缝方向单位长度内地应力： T ＝02I VS = ,/3983776770000 2272 141000107903mm N =????? 面板与主梁连接的焊缝厚度： mm T P h w t f 51137.0/398][7.0/22=?=?+=τ， 面板与梁格连接焊缝厚度取起最小厚度mm h f 6=。 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 q=p 2 下上a a + 现列表2计算如下：钢闸门及其埋件制作监理细则
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