2022年闸门计算书.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书一、基本资料1孔口尺寸宽 6启闭方式：单吊点螺杆启闭机7行走支撑：滑动支撑8主要构件采纳材料及容许值钢材 Q235A A：门体梁系及其容许应力如下：抗拉、抗压、抗弯容许应力=160N/mm2抗剪 =95N/mm2 局部紧接承压 cj=120N/mm2B：零部件容许应力如下：抗拉、抗压、抗弯容许应力=100N/mm2抗剪 =65N/mm2 局部紧接承压 cj=80N/mm2孔壁抗拉 k=120N/mm2铸件 :选用 ZG45,其容许应力如下 : 抗拉、抗压、抗弯容许应力- 1 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共

2、 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书抗剪 =105N/mm2 锻件 :选用 45#钢,其容许应力如下 : 抗拉、抗压、抗弯容许应力=145N/mm2抗剪 =95N/mm2 电 焊 条 : 门 槽 轨 道 外 表 采 用 不 锈 钢 焊 条 堆 焊 , 焊 条 型 号 采 用 E0-19-10Nb-16,其余构件均采纳 E43 型焊条；砼：二期砼采纳 C30 细石砼；梁系容许挠度：主梁120 110 条l750次梁1l250止水：顶、侧止水采纳P45 120 型橡皮,底止水采纳形橡皮；制造条件：专业金属结构制造厂家制造,手工电弧焊；执行标准：水利水电工程钢闸门

3、设计标准 SL74-95 水 利 水 电 工 程 钢 闸 门 制 造 安 装 及 验 收 标 准 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,梁格布置采纳多主梁齐平连接,因闸门高宽比为1：1,且闸门跨度不大,故采纳单吊点；为掌握闸门反向、侧向移动,分别于闸门闸门反、侧向设置反滑块及限位块；- 2 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书三、结构运算按闸门门体结构布置：一闸门支撑跨度l l 0 2 d 4 0. 2 0 . 15 .4 3 m式中：0l闸门孔口宽度；d闸门主行

4、走支撑至闸墩侧面距离；二顶止水中心至底槛高度：三闸门荷载跨度即两侧止水宽度：4.0+2四门槽门槽宽度 W=660mm,门槽深度 D=250mm；五闸门总水压力运算十三围窦建筑物等级为 4 级,设计防洪标准为 20 年一遇设计洪水位,因此,本闸门防洪标准同主体建筑物,即设计防洪水位为 6.845m,相应内涌水位 2.0m；- 3 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书总水压力 P 可按如下公式运算：P12HshhHX2B ZS2式中： P总水压力, KN ； 水的重度,取 10KN/m3；Hs上游水头,

5、m；h闸门高度运算至顶止水 ,m；HX下游水头, m；BZS两侧止水间距, m；就,总水压力1P11027 .1454. 054 .0523.24 .11.0,2依据运行条件,本闸门在静水中启闭,其动力系数为所以,总水压力 P=1.0 P1=1.0- 4 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书=KN P 力作用点位置：HC=3 HSH2H3 X6H2h6HSh 22 h 37 .14524 .05224. 053XS37. 1453H26HSh3 h2.056X223 267 .1452432267 .

6、1454 .0534. 05= 六闸门结构尺寸拟定 1、主梁间距的布置及其荷载安排 主梁间距的布置及其荷载安排采纳近似取相邻间距和之半法详见水电站机电设计手册 金属结构一P197主梁荷载安排方法 3,即主梁所安排的荷载基本上以主梁为中心,上下两相邻梁距离一半的范畴,主梁间距及其所安排的荷载见表3-1；主梁荷载试算表梁轴荷载备注表 31 各梁间距受力梯形受力梯形梁号距水面距 离 ykm 上底上底m kN/m kN/m kN/m 顶梁29.841 37.093 24.766 1#主梁37.093 49.441 54.516 2#主梁49.441 60.221 60.314 1 3#主梁60.221

7、 67.081 44.556 底梁67.081 71.001 27.616 - 5 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书2、闸门结构布置七 面板厚度运算按公式a.kyp运算式中： 面板厚度, mm；k 四边固定的矩形弹塑性薄板在支承长边中点处的弯曲应力系数；弹塑性调整系数,b3时,1.4；b3时,1.5；aa其中 a,b 分别为面板运算区格的短边和长边的长度,mm；p面板运算区格中心的水压强度,N/mm2；- 6 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 24 页精选学习资料 - -

8、 - - - - - - - 钢闸门运算书钢材二抗弯容许应力,并考虑 现列表运算如下：表 3 2 面板厚度运算表0.9 的调整系数；区格amm bmm b/a kypN/mm 2 k yp mm 660 1075 1.629 0.471 0.034 0.127 5.71 660 1075 1.629 0.471 0.040 0.138 6.20 600 1075 1.792 0.486 0.047 0.151 6.15 600 1075 1.792 0.486 0.053 0.160 6.54 500 1075 2.150 0.498 0.058 0.170 5.79 500 1075 2.1

9、50 0.498 0.063 0.177 6.03 400 1075 2.688 0.500 0.068 0.184 5.01 依据表中运算结果,取=10mm；八主梁运算1、主梁荷载及内力运算依据表 31 运算结果,取最大荷载即2#主梁,qKN/m；因面板布置在上游,止水布置在下游,主梁除承担均布荷载外,仍承 受侧向水压力作用在边梁腹板上引起的轴向力；主梁按简支梁运算,其计 算简图如下：- 7 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书q 作用下的最大弯矩,剪力分别为：Mmaxplalla60 . 441.

10、43.41224224Q max ql a 1 60 4. 4 . 1 123 9. KN2 2侧向水压力产生的轴向力 N 为：N qh 60 . 4 0 . 53 0 . 062 35 . 8 KN2、主梁设计所需截面抗击矩WMmax0139 3.6 103 967362 mmcm516mm0 9.09160最小梁高hmin0 .21l.212160430051.6f.11061El750经济梁高hec.0 3 1.4W0.4967362769 mm3 . 1- 8 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运

11、算书综上,取梁高 h=520mm,其中腹板高度 h0=500mm 横梁腹板厚度f3h073500785.mm,实取 10mm；10001000所以每个翼缘板所需截面积：A iW1fh09673621105001102mm2h0200,bi150mm h 065006由于翼缘宽度 bi 选取时应符合100h0b i52.5翼缘厚度iA i11024.7 mm实取i10 mmb i150b i150152623526所以符合要求；i10fy3、主梁截面特性面板参加主梁作用的有效宽度B按 2#主梁750 mmBbbb 12b26002500550ml043007. 82b550查得0 .97Bb0.

12、 97550530mm又B60b 06010150取二者小值B530mm依据主梁设计运算成果,绘制主梁截面如以下图所示：- 9 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书截面积A530102101501050014300mm2全截面对前翼缘的面积距：A iyi105305y101501510500270101505253 2186500 mm中性轴到面板距1A iy i21865001529.mmA14300对形心轴的惯性矩：1IxIxia2A i152 . 9102530101150103152 9.25

13、00101 125303 10212152 9.10102150101 12103 5005001010221503 10105001010152 9.2101501225 . 25108mm4形心轴以上面积对形心轴的面积距- 10 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书10S 上A iy i6152.91010150152.91010105301221529.1010221 .0810mm3中性轴与前后翼缘的截面模量Wy 1Ix.52510 83 . 436 103 mmy 1152 9.Wy 2I

14、x.5 2510 81 . 401063 mmy2530152 . 94、主梁强度校核主梁属偏心受力构件：N M xA W x轴向力 N 产生的偏心弯矩M1eN0 . 5300 . 062/20 . 2635 .8.129 kNm就M xMmaxM1139 . 31 . 29138 . 01 kNm所以前后翼缘正应力：前358.103138.0110642.8 Mpa0.9144MpaMpa85 5. Mpa143003. 43106后35.8103138.0110696.1 Mpa09.144143001.4106剪应力maxQ max. S x123 9.3 10.1086 1025 .

15、5 Mpa.09f.Ix10.5258 10所以强度满意要求；- 11 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书5、主梁刚度校核为简化运算,可视为在运算跨度的全跨内均布水压力；挠度f5 ql4560 . 44 43008 100 . 26 mm384 EIx3842 . 066 10.525f0. 2611l430016538750所以 刚度满意要求；6、主梁稳固验算主梁腹板的高厚比ih 0500508023580所以腹板不需加肋；f10fy翼缘宽厚比b150 10152623526所以符合要求；ify

16、7、主梁翼缘焊缝验算翼缘焊缝厚度fh按受力最大的支承端截面积算,公式如下：2；其余hfQ max. S x1 . 4Ixwf式中fw焊缝的容许应力,此处为角焊缝,取115N/mm符号同前；h f123.91031 .081061.6mm10.84 8. mm1 .45. 25108115又由于角焊缝最小厚度hf1 5.t 11 5.综上 主梁上、下翼缘焊缝全长均取h f0 mm；- 12 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书8、顶梁设计本闸门不采纳变截面,顶梁截面设计同主梁,因顶梁所受荷载KN/m

17、均远小于主梁所受荷载腹板在水柱作用下的强度；KN/m ,所以不需验算,只运算顶梁按四边固结运算,a 500mm , b 1075mm ,f 10mm 0.01=0.032N/mm2,b/a= ,1.5,查表得 k 就 my k y qa2 20 . 498 0 . 0322 500 239 . 84 Mpa 0 9. 144 Mpaf 10所以符合要求- 13 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书九水平次梁 底梁运算1、荷载及内力运算水平次梁是支撑在纵梁上的连续梁,依据梁格布置,按相邻间距和元半法运

18、算每根梁上的线荷载,结果见表；表 3-3 距水面梁间距横梁荷载内力运算表上+a 下/2 q=p*a上+a备注梁号梁轴线处水 压强度a下/2 距离 m m m PkN/m2 kN/m 门顶1 顶梁 12.25 运算不同21# 次梁 24.48 31# 主梁 27.44 42# 次梁 29.66 52# 主梁 30.43 63# 次梁 30.11 73# 主梁 29.30 8 底梁 17.26 门底 注：表中主梁荷载为将主梁视为次梁的运算数据,不作为主梁结构计 算的依据；依据表 33 中运算结果,由于水平次梁采纳相同截面,因此以线荷载 最大的 3 号次梁来进行运算；水平次梁按承担均布荷载的四等跨连

19、续梁计 算,运算简图如图：- 14 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书MmaxMB.0107 ql2.0 10730 . 111 .2 0753 . 8 kNm2、截面挑选所需截面抗击距WMmax3 . 86 103 26389 mm2,.0 90 . 9160依据所需截面抗击距,初步选用 16a热轧一般槽钢, A2190mmWx 108000mm3,Ix8660000mm4,b L63mm ,d6.5mm ；3、水平次梁强度校核因支座 B 处弯矩最大,故只需验算支座B 处的截面抗弯强度,即次Mm

20、ax3 8.6 1035 .2 Mpa0 . 9144 MpaW x108000轧成梁的剪应力一般很小,不需验算；- 15 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书4、水平次梁刚度校核最大饶度fmax0.632ql40. 63210030. 11107540. 15mm100EI2.061058660000fmax0.151f1所以刚度符合要求l10757167250十边梁设计边梁截面型式采纳单腹式,边梁的截面尺寸按构造要求及安装要求确 定,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同；边梁是

21、闸门的重要受力构件,由于其受力情形较复杂,故在设计中,可将其容许应力降低 20%作为考虑受扭影响的安全储备；1、内力运算水平荷载：主要是主梁传来的水平荷载,仍有顶、底梁和各水平次梁 传来的水平荷载,为了简化运算起见,可假定这些荷载全部作用在主梁端 部；竖向荷载：包括闸门自重、滑道摩阻力、起吊力等；作用在一个边梁 上的起吊力可估量为 100KN ；依据以上的受力分析,及其前面的运算成果,边梁的受力简图如以下 图所示：- 16 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书就可运算得上滑块所受压力R 上KN 下滑

22、块所受压力 R 下KN 在最大弯矩作用截面上的轴向力等于起吊力减去上滑块的摩阻力,即：N1002013.0.16678.kN2、边梁的强度验算边梁的截面形式如以下图所示- 17 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书截面积A2102601050010200mm2面积距S10260255102501259 .755105mm334 .42108mm4I x1BH3bh312605203250500截面惯性距1212截面模量WIx4.421081 .7106mm30 .5H05.520截面边缘处最大应力m

23、axNMmax67.810399.310665.1 MPa0 .8128MPaAW102001.7106maxV maxS14810332 . 7MPa0 8.76MPa9 . 755105Ixf.4 428 1010由以上验算结果可知,边梁满意强度要求；十一闸门偏心距运算假设闸门重心线相对横梁腹板中心向上游偏离- 18 - e,列表运算如下：名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书序表 3-4 闸门偏心距运算表偏心距力矩 kg mm 总重名称规格号面板kg m -1422.58265-e -10 4420

24、 4100 1422.58 265-e 横梁腹板-10 500 4290 673.53 e -295.15180-e 横梁翼板-10 150 3900 367.38 e 次底梁16a 4290 295.15 180-e -10 500 中纵梁腹板152.21 e 1310/1190/990/388 -10 150 1 中纵梁翼板1170/1050/850/325 79.95 e 工 16a 655/648 次纵梁162.24 180-e -162.24180-e /595/588/495/488/388 2 边梁腹板-10 500 4100 321.85 e 16.4975+e 边梁翼板-10

25、 260 4100 334.72 e 次梁端加劲板-10 100 350 16.49 75+e 吊座加劲板-20 280 400 35.17 0 0 底部连接板-10 100 500 7.85 e 0 吊座见大样70.29 0 3 滑块见大样110.72 5-e -110.725-e 4 限位块见大样6.04 e 12.06290+e 5 顶止水橡皮P45-5 型 L=3445 12.06 290+e - 19 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书6 顶止水垫板H20-7型 L=3900 7.02

26、270+e 7.02270+e 7 顶止水压板-10 60 3890 18.32 301+e 18.32301+e 8 侧止水橡皮 内 P45-5 型 L=3722 26.05 290+e 26.05290+e 9 侧止水垫板 内 H20-7型 L=4070 14.65 270+e 14.65270+e 10 侧止水压板 内 -10 60 4010 37.77 301+e 37.77301+e 11 侧止水橡皮 外 P45-5 型 L=4072 28.50 300-e -28.5300-e 12 侧止水垫板 外 H20-7型 L=4072 14.66 280-e -14.66280-e 13

27、侧止水压板 外 -10 60 4072 38.36 311-e -38.36311-e 14 转角橡皮P7 45-3 型4.20 290+e 4.2290+e 15 底止水橡皮 1 H 120-4 型 L=4050 10.94 280-e -10.94280-e 16 底止水压板 1 -10 60 3890 18.32 295-e -18.32295-e 17 底止水橡皮 2 H 120-4 型 L=530 2.86 e -7.63280-e 18 底止水压板 2 -10 60 500 4.71 e 19 止推板 1 -12 20 4050 7.63 280-e 注： 1 、假设闸门重心向迎水

28、侧侧偏离横梁腹板中心e ；100mm迎水侧；2 、令力矩 =0 ,可解得e=110mm,即闸门重心线偏离门槽中心线四：闸门启闭力运算闸门启闭力运算公式：闭门力T闭n TT zdT zsn GGPTzdT zs持住力T 持 n GGGjW sP xP t启门力T 启n TT zdTzsP x n GGGjW s- 20 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书式中：n 摩阻力安全系数,n 1.2；n 运算闭门力时闸门自重修正系数,n 0.9；n 运算持住力和启门力时闸门自重修正系数,n 1.1；T 支承摩

29、阻力,对于滑动支承,Tzd f 2 P式中, f2 为滑动 摩擦系数, P 为作用在闸门上的总水压力 ；T 止水摩阻力,T zsf3P zs式中, f3 为止水摩擦系数, Pzs为作用在止水上的总水压力G闸门自重,按闸门实际重量运算,GT；tP上托力,P t H s D 1 B zs式中 为水的重度,t 为上托力系 数,Hs 为设计水头, D1 为底止水至上游面的间距, Bzs为两侧止水的间距,本闸门中 tP 0；Gj配重块重量,本闸门中 Gj0；P 下吸力,P x P s D z B zs式中 P 为底止水到下游面的间距部分的平均下吸强度,一般可按 20kN/m2考虑,对溢流坝和坝内明流底孔

30、闸门,当下 游流态良好,通气充分时,可不计下吸力,D2 为底止水至下游面间距,B zs为两侧止水间距,本闸门中不计下吸力,xP0；W 作用于闸门上的水柱压力,本闸门中 W 0；由业主及西南水电所供应的资料,闸门在以下两种情形下会遭受较大 的启门力：一是汛期开闸引水浇灌, 相应最不利水位组合是内涌水位-0.3m,外涌水位 2.5m依据闸门运行治理条件, 当外涌水位超过 2.5m 时必需关闭闸门,二是内涌达最高蓄水位2.5m,外涌水位为 -0.3m 时,因突降暴雨需开闸放水； 汛期当外涌水位上涨当 2.5m 时,为爱护围内安全, 应关闭闸门,- 21 - 名师归纳总结 - - - - - - -第

31、 21 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书关闭时内外水头差不得超过 水压力,受力简图如下：P 开1H2H2BzssX20.5m；依据以上工况,可分别运算闸门所受的P 闭1 21028.204 .1160.7kNH2 XBzs1H2s2T zd 开1 21028.223.241.523.kN.016160 . 7257.kNffminPf2max.03556 .3T zd 闭f2minP.01652 3.84kNf.03518 .42max止水受到的水压力pzs 开21P1002.820 .0863.kN2pzs 闭211028.20 .086.3 k

32、N2T zs 开f f3 3min2.6 3.126kN05.315max- 22 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书T zs 闭 ff33minmax P .0.0 25 6 . 3 .1.3 2615 kN所以,T 闭 .1 2 18 4. 3 . 15 0 . 9 43 3. 0 13 . 11 kNT 持 1 . 1 43 . 3 0 0 0 0 18 . 4 3 . 15 26 . 08 kNT 启 .1 2 56 . 3 3 . 15 0 1 . 1 43 3. 0 0 118 . 9

33、7 kN因此,可挑选 LQ-15T 型手电两用螺杆启闭机；五：零部件设计 吊座 1、吊轴吊轴采纳 45 钢,其抗剪容许应力118 .95 N/2 mm,本闸门采纳单吊点；97142 . 8 kN,式中 1.2 考虑受就作用于吊耳板上的荷载N.1 2 T 启1 2.力不均而引起的超载系数 ；所以吊轴每边承担的剪力2,VN/271.4kN30 9. mm需要吊轴截面积AV/71 4.3 10/95751 6.2 mm又由于Ad2/40 . 785 d所以吊轴直径dA0 . 785所以吊轴直径取 50mm ；2、吊耳板按局部紧接承压情形,吊耳板需要的厚度可按下式运算；吊耳板所需厚度tdNcj118

34、. 973 1031 . 7mm ,实取t23570 mm5080为安全起见,在每块吊耳板两侧各焊两块加劲板；- 23 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢闸门运算书吊耳板孔壁拉应力按下式运算,N/k2cjR2r2R2r2mm式中：cjN118. 97103340.td7050R吊耳板半径, RD/2=90mm；r轴孔半径, r26mm；就k340.90226240.20 .8k96N/mm2,满意要求；9022623、焊缝强度验算因吊座底板与顶梁采纳高强度螺栓连接,因此只需验算吊耳板与吊座底板间的闭焊缝强度