露顶式平面钢闸门设计.doc

该【露顶式平面钢闸门设计 】是由【gooddoubi】上传分享，文档一共【19】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【露顶式平面钢闸门设计 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。水工钢结构课程设计
题目:露顶式平面钢闸门设计
姓名:赵扬
班级:09级农业水利工程
学号:2009095070
指导老师:刘丽霞
设计资料
闸门形式:溢洪道露顶式平面钢闸门;
孔口净:9。60m;
设计水头:5。7m;
结构材料:Q235钢;
焊条:E43;
止水橡皮:侧止水用P型橡皮;
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、闸门结构的形式及布置
(1)闸门尺寸的确定.
1)闸门高度:,故闸门高度=5。7+0。2
2)闸门的荷载跨度为两侧止水的间距:=9。6 m;
3)闸门计算跨度:=+2d=+2×=10m。
(2)主梁的形式。
主梁的形式应根据水头和跨度大小而定,本闸门属于中等跨度,为了方便制造和维护,决定采用用实腹式组合梁。
L1=
P
H/3=
2b=
C=
L=10
L0=
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力的作用线=H/3=1。83m,并要求下悬臂a≥≥、上悬臂c≤,今取
a==
主梁间距2b=2(—a)=2×(1。9-0。65)=2。5m。
则
c=H—2b-a=5。7--5=(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,,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。
(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。35m,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
根据SL1974-1995《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,先估算面板厚度,在主梁界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)。面板厚度按下式计算:
t=a
当b/a≤3时,=1。5,则t=a
当b/a〉3时,=,则t=a
现列表如下:
梁格
a(mm)
b(mm)
b/a
k
p(N/)
t(mm)
Ⅰ
1650
2590
1。57


64
Ⅱ
1010
2590

0。500
21
0。102
Ⅲ
860
2590
3。01
0。500
0。031
0。125
7。50
Ⅳ
790
2590

0。500
0。040
42

Ⅴ
690
2590

0。048
0。155
Ⅵ
530
2590
4。89


根据上表计算,选用面板厚度t=7mm。
(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=7mm,并且近似地取板中最大弯应力==160则
面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力为:
由式()计算面板与主梁连接的焊缝厚度为:
面板与梁格连接焊缝取其最小厚度。
四、水平次梁、顶梁和底梁的设计
(1)荷载与内力的计算
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公式:
现列表计算如下:
=

梁号
梁轴线水压强度()
梁间距 (mm)
(m)
(kN/m)
1(顶梁)


2
15。4


3(上主梁)




4
0。830


5
44。0
0。760

36。30


6(下主梁)
51。9



7(底梁)
57。8
23。12
根据上表计算,, 水平次梁为四跨连续梁,跨度为2。。水平次梁弯曲时的边跨跨中弯矩为:
支座B处的弯矩为:
截面选择。
考虑利用面板作为次梁截面的一部分,初选槽钢[18a,由附录表查得:
A=2569();=141400();=12727000()=68(mm);d=7(mm)
面板参加次梁工作有效宽度按下式计算,然后取其中最小值.
B≤+60t=68+60×8=548(mm)
134
46
B=ξ1b(对跨间正弯矩段);
B=ξ2b(对支座负弯矩段);
44
548
按5号梁计算,设梁间距b=(b1+b2)/2=(780+770)/2=775(mm).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=×2500=2000(mm);对于支座负弯矩段取=0。4×2500=1000(mm).根据/查表得:
8
对于=2000/775=2。581得ξ1==ξ1b=0。79×775=612(mm)
对于=1000/775=得ξ2=0。37则B=ξ2×775=287(mm)
对于第一跨中弯矩选用B=485(mm),则水平次梁组合截面面积:
A=2569+548×8=6953(mm2)
组合截面形心到槽钢中心线的距离为:
跨中组合截面的惯性矩及截面模量为:
对支座段选用B=287(mm)。则组合截面面积:
组合截面形心到槽钢中心线的距离:
支座处组合截面的惯性矩及截面模量:
(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:
说明水平次梁选用槽钢[18a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=,则边跨挠度可近似地按下式计算:
故水平次梁选用槽钢[18a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,所以也采用槽钢[18a。
底梁也采用槽钢[18a。
五、主梁设计
(1)设计资料
1)主梁跨度净宽L0=9。6m;计算跨度L=10m;荷载跨度L1=9。6m;
2)主梁荷载q=P/2=KN/m.
3)横向隔间距:。
4)主梁容许挠度:=L/600 .
H/3=



L=10m
L0=
Q=p/2==
L=10m
m
H=
主梁设计
主梁设计内容包括:①截面选择;②梁高改变;③翼缘焊缝;④腹板局部稳定验算;⑤面板局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力验算。
1)截面选择
①弯矩与剪力。弯矩与剪力计算如下:
、
②)需要的截面模量。已知Q235钢的容许应力=160N/mm2,考虑钢闸门自重引起的附加应力作用,取容许应力=×160=144N/mm2,则需要的截面模量为:
③腹板高度选择按刚度要求的最小梁高(变截面梁)为:
经济梁高
由于钢闸门中的横向隔板质量将随主梁增高而增加,故主梁高度宜选得比小,但不小于。现选用腹板高度。
④腹板厚度选择。按经验公式计算:
,选用。
620
8
⑤翼缘截面选择。每个翼缘需要截面为:
1000×10
1000
468
1048
580
下翼缘选用(符合钢板规格)
需要=,选用()。
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,.面板兼作主梁上翼缘的有效宽度取为:
上翼缘面积:
⑥弯应力强度验算主梁跨中截面(见下图)的几何特性如下表:
部位
截面尺寸
截面面积A
各形心离面板表面距离
各形心离中和轴距离
面板部分
62×0。
49。6

—
124300
8
上翼缘板
14×

-48。7
66200
腹 板
100×
100。0

5280
2。3
530
下翼缘
34×2。0

7058
53。3
193200
合计
12408
336035
截面形心矩:
截面惯性矩:
截面模量:
上翼缘顶边:ﻩ
下翼缘底边:
弯应力:<(安全)
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《设计规范>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(节省钢材),有必要将主梁支承段腹板高度宽度减小
。
620
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250—10=240cm.
10
y1=311
260×20
648
900
2500
2500
600
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。
部位
截面尺寸(cm×cm)
A(cm2)
y,(cm)
Ay,(cm3)
Y=y,-y1(cm)
Ay2(cm3)
面板部分
62×0。8

46443
上翼缘板
14×
28。0

-48。7
23874
腹 板
100×
60
32。8
1968

194
下翼缘
34×

4338
73157