露顶式平面钢闸门设计答案.doc
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1、露顶式平面钢闸门设计阐明书一、设计资料闸门型式:露顶式平面钢闸门孔口净宽:8.0 m设计水头:7.0m构造材料:235 焊条:焊条采用43型手工焊止水橡皮:侧止水用型橡皮,底止水用条形橡皮;行走支承:采用胶木滑道,压合胶木为混泥土强度等级:C20规范:水利水电工程钢闸门设计规范 (SL 74-1995)二、闸门构造型式及布置1. 闸门尺寸确实定: 闸门高度:考虑风浪所产生水位超高为0.2 m,故闸门高度5.2+0.2=5.4 m 闸门荷载跨度为两侧止水间间距LD=8.0 m 闸门计算跨度L=L0+2d=8+20.3=8.6 m2. 主梁型式主梁型式应根据水头和跨度大小而定,本闸门属于中等跨度(
2、L=510),为了便于制造和维护,采用实腹式组合梁,焊接组合截面。3. 主梁布置根据闸门高垮比=1.651.55,决定采用双主梁,为使两根主梁在设计水位时所受水压力相等,两根主梁位置应对称于水压力合力作用线y=1.67 m,并规定下悬臂a0.12H和a0.4 m,上悬臂c0.45H和c3.6 m。且使底主梁究竟止水距离尽量符合底缘布置规定(即30),先取a=0.12H=0.6 m,则主梁间距:2b=2(y-a)=2(1.67-0.6)=2.14 m4. 梁格布置和形式格采用复式布置和高等连接,三根水平次梁穿过横隔板上预留孔并被横隔板所支承。水平次梁为持续梁,其间距上疏下密,面板各区格所需要厚度
3、大体相等。梁格布置及详细尺寸如下图所示:5. 联结系布置和形式(1)横向联结系:根据主梁跨度,采用布置3道横隔板,横隔板兼作竖直次梁,其横向联结间距为L=2.15 m(2)纵向联结系:采用斜杆式桁架,布置在两根主梁下翼缘竖平面内,并设有4根等肢角钢斜杆。6. 边梁与行走支承采用单腹式边梁,行走支承采用双股式滚动行走支承。三、面板设计1. 估算面板厚度假定梁格布置如图所示,面板厚度由公式t= ,且tmax-tmin2 mm当ba3时,=1.5,则t=0.068a当b/a3时,=1.4,则t=0.07a现列表计算如下:格区a(mm)b(mm)b/a(mm)k(mm)P(N/mm 2)t(mm)15
4、0021501.430.5370.00760.0646.5396021502.240.4910.0200.0996.4685021502.530.5000.0280.1186.8266021503.260.5000.0360.1346.1963021503.410.5000.0420.1456.3960021503.580.7500.0480.1907.98注: 区格,中系数k按三边固定一边简支查表得根据计算成果,选用面板厚度t=8 mm四、水平次梁、顶梁和底梁设计1. 荷载与内力计算水平次梁和顶、底梁都是支承横隔板持续梁,作用在上面水压力按q=p计算计算列表如下 :梁号 梁轴线水压强度p(K
5、N/m2)梁间距(m) (m)(mm)q=p(m)备注:顶梁荷载按下图下式计算1(顶梁)2.76R1=2.76KN/m21.50214.701.230 18.080.963(上主梁)24.110.905 21.820.85432.440.755 24.490.66538.910.645 25.100.636(下主梁)45.080.615 27.720.607(底梁)50.960.300 15.29据表中成果,水平次梁计算荷载取最大值25.10KN/m,水平次梁为四跨持续梁,跨度为2.15m。水平次梁计算构造简图及弯矩图如下:水平次梁边跨中正弯矩为:M次中=0.077qL=0.07725.102
6、.152=8.93 KN/m支座B处负弯矩为:M次B=0.107ql=0.10725.102.152=12.42 KN/m2、截面选择 =77625考虑运用面板作为次梁截面一部分,初选槽钢14a由附表查得:A=1851 ;=80500 ;=5637000 ;=58 mm; d=6 mm面板参与次梁翼缘工作有效宽度按下式计算,然后取最小值。B+60t=58+608=538 mm B=1b( 对跨间正弯矩段); B=2b(对支座负弯矩段);按5号梁进行计算,设该梁平均间距b=645 mm,对于第一跨中正弯矩段,零点之间距离:,对于支座负弯矩段取:,根据L0/b查表21;由得1=0.80,则B=1b
7、=0.80645=516 mm由得2=0.380,则B=2b=0.380645=245 mm对于第一跨中,选用B=516 mm,则水平次梁组合截面积:A=1851+5168=5978mm2组合截面形心到槽钢中心线距离:e=51 mm跨中组合截面惯性矩及截面模量为:次中=5637000+1851512+5168232=mm4,Wmin=104423 mm2组合截面形心到槽钢中心线距离:e=51 mm对于支座段,选用B=245 mm,则水平次梁组合截面积:A=1851+2458=3811 mm2组合截面形心到槽钢中心线距离:e=38 mm支座处截面惯性矩及截面模量为:次B=5637000+1851
8、382+2458362= mm4Wmin=100463 mm22. 水平次梁强度验算支座B处弯矩最大,截面模量也较大,跨中弯矩小,故两处截面抗弯强度都需要验算。=85.52 N/ mm2 =160 N/mm2 =123.63 N/ mm2 =160 N/mm2综上可知水平次梁选用14a满足弯应力强度规定。3. 水平次梁扰度验算水平次梁为受均布荷载四跨持续梁,其最大扰度发生在边跨,已求得M次B=12.42 KN/m,次B= mm4, 四跨持续梁,=0.004=0.0063=0.0007=0.004,满足挠度规定。4. 顶梁和底梁 底梁计算简图和弯矩图=0.107=0.10715.292.152
9、=7.56 KNm=选用12=62.137 =底梁弯应力强度验算:=160 N/,满足弯应力规定。底梁刚度验算:=0.0063=0.00119=0.004满足刚度规定。顶梁采用和底梁相似槽钢即12,顶梁弯应力强度验算:=0.107=0.1072.762.152=1.37 KNm=160 N/满足应力强度规定。顶梁刚度验算:=0.0063=0.00021=0.004满足刚度规定。五、主梁设计(一)已知条件(1) 主梁跨度:净跨度=8.0m,计算跨度L=8.6m,荷载跨度=8.0m(2) 主梁荷载:P=H2=9.85.02=122.5 KN/m,=61.25 KN/m(3) 横隔板间隔:2.15m
10、。(4) 主梁容许绕度:=。(二)主梁设计1. 截面选择(1)主梁内力分析如图:主梁简支于边梁上,最大弯矩在跨中,最大剪力在支承处 = KNm= KN(2)需要截面抵御矩(考虑闸门自重引起附加应力影响) =(3)腹板高度h0选择(刚度条件求得最小梁高hmin) =0.960.2080.960.208 =3.1=3.1经济梁高选用梁高h一般应不小于但比稍小,故应选用h=80 cm。(4)腹板厚度选择:腹板厚度=,选=1.0cm(5)翼缘截面选择:每个翼缘所需截面为:A1=34.52下翼缘选用,因此需要选用。(在之间),上翼缘部分截面面积可运用面板,故只需设置较小上翼缘板同面板相连,选用。面板兼做
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