露顶式平面钢闸门设计。
1、设计资料。
1.1闸门形式：露顶式平面钢闸门。
1.2设计水头：6.00m。
1.3孔口净宽：8.00m。
1.4结构材料：碳素钢q235b-f。
1.5焊条：e43型手工焊。
1.6止水橡皮：侧止水用p型橡皮，底止水用条形橡皮。
1.7行走支承：采用胶木滑道，压合木为mcs-2。
1.8启闭方式：电动固定式启闭机。
1.9制造条件：金属结构制造，手工电弧焊，焊缝满足级质量检验标准。
1.10执行规范：《水利水电工程钢闸门设计规范》(sl74-95)
2、闸门结构的形式及布置。
2.1 闸门尺寸的确定(图1)。
1)闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2m,故闸门高度=6+0.2=6.2（m）；
2)闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：l1=8(m);
3)闸门的计算跨度：l=l0+2×0.2=8.0+0.4=8.4(m);
2.2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。
2.3 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=h/3=2.0(m)（图1）,并要求下悬臂a≥0.
12h和a≥0.4m,上悬臂、c≤0.45h,今取，a=0.
7m≈0.12h=0.729（m）
则主梁间距：
则（满足要求）
2.4 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图2。
2.5 连接系的布置和形式。
横向联接系根据主梁的跨度决定布置三道隔板，其间距为2.6m,横隔板兼作竖直次梁。
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。
2.6 边梁与行走支承。
边梁采用单腹式，行走支承采用胶木滑道。
3、面板设计。
3.1 估算面板厚度。
假定梁格布置如图2所示。面板厚度按。
当b/a≤3时，a=1.5，则t=a=0.068a
当b/a≥3时，a=1.4则t=a=0.067a
现列表计算如下。
根据上表计算，选用面板厚度t=8mm.
3.2 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=8mm,并且近似地取板中最大弯应力， 则。
面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力：
t=计算面板与主梁连接的焊缝厚度：
面板与梁格连接焊缝最小厚度。
4、水平次梁、顶梁和底梁的设计。
4.1 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
现列表计算如下：
根据上表计算，水平次梁计算荷载取36.30kn/m,水平次梁为四跨连续梁，跨度为2.6m(图3)。
所示。水平次梁弯曲时的边跨跨中弯矩为： =0.
107ql=0.107*17*=9.21knm
支座b处的负弯矩为：
4.2 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，由表查得：
a=2569； =141400; =12727000； =68mm; d=7mm。
面板参加次梁工作有效宽度按下式计算，然后取较小值。
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=(b1+b2)/2=(840+810)/2=825mm。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l0与梁间距b之比值。对于第一跨中正弯矩段取l0=0.
8l=0.8*2250=1800mm;对于支座负弯矩段取l0=0.4l=0.
4*2250=900mm.根据l0/b查表2-1得：
对于，得ξ1=0.78，则b=ξ1b= ；
对于，得ξ2=0.364，则 b=ξ2b==300（mm）。
对于第一跨中弯矩选用b=548mm，则水平次梁组合截面面积（图4）：
组合截面形心到槽钢中心线的距离：
跨中组合截面的惯性矩及截面模量为：
对支座段选用b=300mm，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：
4.3 水平次梁的强度验算。
由于支座处b（图3）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18a槽钢满足要求。
扎成梁的剪应力一般很小，可不必验算。
4.4 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14槽钢满足强度和刚度要求。
4.5 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。
5、主梁设计。
5.1 设计资料。
5.1.1主梁跨度：净跨度=8.0m，计算跨度l=8.6m，荷载跨度=8.0m
5.1.2主梁荷载：p=h2=×9.8×5.02=122.5 kn/m， =61.25 kn/m
5.1.3横隔板间隔：2.15m。
5.1.4主梁容许绕度： =
5.2主梁设计。
5.2.1. 截面选择。
1）主梁内力：主梁简支于边梁上，最大弯矩在跨中，最大剪力在支承处。
= kn·m
kn2）需要的截面抵抗矩（考虑闸门自重引起的附加应力的影响）
3）腹板高度h0选择（刚度条件求得最小梁高hmin）
经济梁高选取的梁高h一般应大于但比稍小，故应选取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)，上翼缘的部分截面面积可利用面板，故只需设置较小的上翼缘板同面板相连，选用。
面板兼做主梁上翼缘的有效宽度b=+5t=14+50×0.8=54cm
上翼缘截面面积。
6）弯应力强度验算：
主梁跨中截面的几何特性如下表；
主梁跨中截面形心距面板表面的距离y1==
截面惯性矩为：
截面抵抗矩为：
上翼缘顶边。
下翼缘底边。
弯应力＜0.92×23=21.16 kn/，安全。
（7）主梁支承端剪应力强度验算。
8）整体稳定与刚度验算。
因主梁上翼缘直接同钢面板相连，按《钢结构设计规范》（gb50017—2003）规定可不必验算其整体稳定性。又因梁高大于按刚度要求的最小梁高，故梁的刚度也不必验算。
5.2.2.翼缘焊缝。
1）上翼缘对中和轴的面积矩。
2）下翼缘对中和轴的面积矩＜
需要焊缝厚度。
因此全梁上、下翼缘焊缝均取。
5.2.3.腹板的加劲肋和局部稳定验算。
1） 加劲肋的布置：＞，因此需设置横加劲肋，以保证腹板的局部稳定性。因闸门上已布置横向隔板可兼作横向加劲肋，其间据a=2150mm。
2)区格i左边及右边的截面剪力分别为。
区格i截面平均剪力为区格i左边及右边截面上的弯矩分别为， kn·m
区格i的平均弯矩： kn·m
区格i的平均弯应力：
计算由区格长短边之比为2.15/1.15=1.87＞1.0
1.0满足局稳要求，在区格ⅰ的横隔板之间不必再增设加劲肋。
3)区格ii左边及右边的截面剪力分别为，
区格ii截面上平均剪力：
区格ii左边及右边弯矩为：
kn·m，kn·m
区格ii的平均弯矩： kn·m
区格ii的平均弯应力：
故在区段ii的横隔板之间不必再增设加劲肋。
6、横隔板设计。
6.1 荷载和内力的计算。
横隔板同时兼作竖直次梁，它主要承受水平次梁、顶梁和底梁传来的集中荷载以及面板传来的分布荷载，计算时可把这些荷载用以三角形分布的水压力来代替（图1），并且把横隔板作为支承在主梁上的双悬臂梁。则每片横隔板在上悬臂的最大负弯矩为。
6.2 横隔板截面选择和强度计算。
其腹板选用与主梁腹板同高，采用，上翼缘利用面板，下翼缘采用的扁钢。上翼缘可利用面板的宽度按确定，其中 b=2600mm，按，从表查得有效宽度系数。
计算图9所示的截面几何特性。
水工钢结构课程设计
题目 露顶式平面钢闸门设计。专业 水利水水电工程。姓名 余官荣。班级 水电112 学号 1108070222 指导老师 魏艳辉 2014年7月28日。设计目录。一 设计资料3 二 课程设计的目的与要求3 三 设计正文3 1 闸门结构的形式及布置3 1.1 闸门尺寸的确定3 1.2主梁的形式4 1.3...
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