钢结构课程设计报告 题 目： 露顶式平面钢闸门设计 学生姓名： 学 号： 指导老师： 设计地点： 东大九龙湖校区 交通学院 港航系 露顶式平面钢闸门设计 一、设计资料 1) 闸门型式。露顶式平面钢闸门。 2) 空口尺寸（宽×高）。12m×6.0m。 3) 上游水位。▽9.0。 4) 下游水位。无。 5) 闸底高程。▼3.0。 6) 启闭方式。电动固定式启闭机。 7) 材料。钢结构：Q235AF； 8) 焊条：E43型； 行走支承：胶木滑道，压合胶木为MCS-2； 止水橡皮：侧止水用P型橡皮，底止水用条形橡皮； 混泥土强度等级：C20（200号）。 9) 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。 10) 规范。《水利水电工程钢闸门设计规范》 （SL 74-2019）。 二、闸门结构的型式及布置 1. 闸门尺寸的确定 2. 闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2m，故 闸门高度 闸门的荷载跨度为两侧止水间的间距 闸门计算跨度 2. 主梁的型式 主梁的型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，采用实腹式组合梁。 3. 主梁的布置 第 1 页 根据闸门的高垮比，决定采用双主梁。为使2根主梁在设计时水压力相等，2根主梁的位置应对称于水压力合力的作用线 ，并要求上悬臂 ，且使底主梁到底止水的距离尽量符合底缘布置要求（即 ），取 ，则主梁间距 4. 梁格的布置和形式 梁格采用复式布置和齐平连接，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，其间距上疏下密，面板各区格所需要的厚度大致相等。 5. 联结系的布置和形式 （1）横向联结系。根据主梁的跨度，采用布置3道横隔板，其间距为3.1m，横隔板兼作竖直次梁。 （2）纵向联结系。采用斜杆式桁架，布置在2根主梁下翼缘的竖平面内。 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 1. 估算面板厚度 当 时， 当 时， ㎜；（h为区格中心的水头，单位m） ㎜；设计时选用 [20b 计 算 结 果 注 1.竖直次梁腹板厚取8㎜； 2.主梁上翼缘宽度取140㎜。 3.区格1，4中系数k按三边固定一边简支查得 根据计算结果，选用面板厚度 ㎜。 2. 面板与梁格的连接焊缝计算 面板局部弯曲式产生的垂直于焊缝长度方向上的横拉力Nt。 近似取板中最大弯应力 ㎜ 面板与梁连接焊缝方向单位长度内剪力 ㎜ 面板与主梁连接的焊缝厚度 第 2 页 面板与梁格的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，作用在他们上面的水压力的计算式为 上 下 计 算 列 表 上 下 梁轴线处 上 下 根据表计算结果，水平次梁计算荷载取最大值36.30KN/m，水平次梁为四跨连续梁，梁号 水压强度p 梁间距 (m) 2跨度为3.1m，水平次梁边跨中的正弯矩为 （kN/m） （m） (kN/m) 次中 2 1 — —（顶梁） 支座B处的负弯矩为 1.72 2 1.425 15.386 次 1.13 3 1.040 2.截面选择 26.46 （上主 梁） 0.95 3.68 21.95 27.56 4 5 6 （下主梁） 7 （底梁） 35.77 44.002 51.94 57.82 0.84 0.81 0.60 0.10 0.895 32.04 考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选[20b由附表3-6，查得 36.30 0．825 0.705 ， 即 面板参加次梁翼缘工作的有效宽度 23.12 按0.400 5号梁进行计算，该梁平均间距 上 下 36.59 。 对于第一跨中正弯矩段，零点之间的距离 ，由 查表得 ， ； 对于支座负弯矩段， ，由 查表得第 3 页 ， 。 对第一跨中，选用 ，则水平次梁的组合截面积为 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 次中 对支座，选用 ，则水平次梁的组合截面积为 组合截面形心到槽钢中心线的距离 支座处截面的惯性矩及截面模量为 次支 次支 次中3. 水平次梁的强度验算 支座处弯矩最大截面模量较小，故只需检验支座处截面的抗弯强度，即 次支 次 满足强度要求。 轧成梁的剪应力一般很小，故不再验算。 4. 水平次梁的扰度验算 水平次梁为受均布荷载的四跨连续梁，最大扰度发生在边跨，查表得 ，则 满足刚度要求 5. 顶梁和底梁 顶梁和底梁也采用和中间次梁相同的截面，故也选用[ 20b。 五、主梁设计 （一）已知条件 （1） 主梁跨度：计算跨度 ，荷载跨度 。 （2） 主梁荷载： 。 （3） 横隔板间隔：3.1m。 （4） 主梁容许绕度： 。 （二）主梁设计 1. 截面选择 （1）主梁内力 第 4 页 （2）需要的截面抵抗矩（考虑闸门自重引起的附加应力的影响，取容许应力为 ） （3）腹板高度h0选择 为减小门槽的宽度，主梁采取变梁高形式，按刚度要求的最小梁高为 经济梁高 则选取的梁高h一般应大于 但比 稍小，选取 。 （4）腹板厚度选择 由经验公式 选用 。 （5）翼缘截面选择 每个翼缘所需截面积为 下翼缘选用 ，需要 ，选用 。 上翼缘的部分面积可利用面板，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可按下列二者计算，然后取较小值 下主梁与相邻两水平次梁的平均间距较小，为 上 下 由 ，查表得 ，则 故面板可利用的有效宽度为 ，则主梁上翼缘的总面积为 （6）弯应力强度验算 主梁跨中截面形心距面板表面的距离 截面惯性矩为 第 5 页
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