钢结构课程设计
说明书
专业/班级:水利水电工程
课程代码: 16009699 学生姓名:
学号:
学院:能源与动力工程学院指导教师:
目录
一、设计资料及有关规定 (1)
二、闸门结构的形式及布置 (2)
三、面板设计 (5)
四、水平次梁、顶梁和底梁地设计 (6)
五、主梁设计 (10)
六、横隔板设计 (17)
七、纵向连接系 (18)
八、边梁设计 (20)
九、行走支承设计 (22)
十、轨道设计 (22)
十一、止水布置方式 (23)
十二、埋固构件 (23)
十三、闸门启闭力 (23)
十四、吊耳板强度验算 (24)
十五、闸门启闭机械 (24)
一、设计资料
1、闸门形式：露顶式平面钢闸门；
2、孔口尺寸（宽*高）：11m*10m；
3、上游水位：9.8m；
4、下游水位：0m；
5、闸底高程：0m；
6、启闭方式：液压式启闭机；
7、材料钢结构：Q235-A.F；
焊条：E43型；
行走支承：滚轮支承；
止水橡皮：侧止水用p型橡皮，底止水用条形橡皮；
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：考虑风浪所产生的水位超高为0.2米，故闸门设计高度=9.8+0.2=10m；
闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=11m；
闸门计算跨度：L=L0+2d=11+2*0.2=11.4m
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
根据闸门的宽高比，决定采用五主梁式。为使主梁在设计水位时所受水压力相等，根据公式计算每一根主梁距水面的距离，K及第K根主梁位置。（K=1,2,3,4,5）
y1=2.98m y2=5.45m y3=7.06m y4=8.35m y5=9.48m
图1 闸门尺寸图（单位：m）
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，其间距应上疏下密，使面板各区格所需要的厚度大致相等，梁格的布置具体尺寸见图。
图2 梁格布置尺寸图（单位：mm）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4道横隔板，其间距为2.28m，横隔板兼做竖直次梁。
（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。(图详见后)
6.边梁与行走支承。
边梁采用单复试，行走支承采用滚轮支承。
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.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√kp
0.9a[σ]
当b/a≤3时，a=1.5，则t=a√kp
=0.068a√kp
0.9⨯1.5⨯160
=0.070a√kp
当b/a≥3时，a=1.4, 则t=a√kp
0.9⨯1.4⨯160
现列表1进行计算
表一
注1、面板边长a、b都从面板宇梁格的连接焊缝算起，主梁上翼缘宽为140mm (详见后面)
2、区格1、11中的系数k由三边固定一边简支板查得。
根据上表计算选用面板厚度t=12mm
(2）面板与梁格的连接计算
面板局部绕曲时产生的垂直于焊缝长度方向的横向拉力P 按式σt P 07.0=max 计算，已知面板厚度t=12mm ，并且近似地取板中最大弯应力σmax =【σ】=160 N/mm 2 则
σt P 07.0=max = 0.07×12×160=134.4（N/mm ） 面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力
T=VS/2I 0 =539600×640×12×317/（2×2529530000）=259.67(N/mm)
由式
[])
7.0/(22ωτf f T P h +≥计算面板与主梁连接的焊缝厚度为
h f =((p/1.22)2+T 2)^(1/2)/(0.7[τt h )=（√134.4×134.4+259.67×259.67/（0.7×113）=3.7(mm)
面板与梁格连接焊缝取其最小厚度h f =6 mm 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、底梁都是支承在横隔板上的连续梁，作用在它们上面的水平压力可按式
2______
下上a a p q +=计算。
列表2计算后得 εq =78.27kN/m
表二
根据表二计算，水平次梁计算荷载取52.7kN/m,水平次梁为五跨连续梁，跨度为2.28m （图三）。水平次梁弯曲时的边跨中弯矩为
=0.080ql2=0.080×52.7×2.28×2.28=21.92 (kN﹒m)
M
次中
支座B处的弯矩为
M
==0.107ql2=0.107×52.7×2.28×2.28=29.31 (kN﹒m)
次B
