水利水电工程钢结构课程设计目录一、 设计资料2二、闸门结构的形式及布置2三、面板设计4四、水平次梁、顶梁和底梁的设计5五、主梁设计10六、横隔板设计16七、纵向连接系设计17八、边梁设计18九、行走支承设计20十、滚轮轨道设计21十一、闸门启闭力和吊耳计算22十二、液压式启闭机23水工刚结构露顶式焊接平面钢闸门设计计算书一、 设计资料1、闸门形式：露顶式平面钢闸门；2、孔口尺寸（宽*高）：18m*15m；3、上游水位：14.8m；4、下游水位：0.2m；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 1947-2005二、闸门结构的形式及布置1、闸门尺寸的确定（如下图）闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2m,故闸门高度=14.8+0.2=15m；闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=15m；闸门的计算跨度：L=L0+20.2=18+0.4=18.4m。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。3.主梁的布置因为L=18.001.5H=1.5X15=22.5所以是选取7跟主梁。根据公式计算每一根主梁距水面的距离，K及第K跟主梁，得：y1=3.78m; y2=6.91m; y3=8.95; y4=10.60m; y5=12.02m; y6=13.29m; y7=14.45m 具体布置见下图：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下页图。 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8道横隔板，其间距为2m，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。单位（mm）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当b/a3时，=1.65，则t=a=0.065a当b/a3时，=1.55,则t=a=0.067a现列表如下：梁格a（mm）b(mm)b/akp(N/)t(mm)1143020001.40.5170.0070.0605.832135020001.480.4500.0210.0978.903130020001.530.4580.0340.12511.054110020001.80.4870.0450.14811.075101020001.980.4960.0560.16711.46695020002.100.4980.0650.179 11.56775020002.670.5000.0740.192 11.52865020003.070.5000.0810.2019.14970020002.850.5000.0880.2099.941065020003.070.5000.0940.2179.871170020002.850.5000.1010.22510.711268020002.890.5000.1070.23110.831353020003.630.5000.1140.2399.201450020004.00.5000.1190.2448.541550020004.00.5000.1240.2498.721649020004.080.5000.1280.2538.681749020004.080.5000.1330.2588.851 848020004.160.5000.1380.2638.841948020004.160.5000.1430.2678.972048020004.160.5000.1470.2719.112140020005.000.5000.1470.2717.58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=12mm并且近似地取板中最大弯应力=160 则 P=0.07t=0.0712160=134.4N/mm面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力： T=（N/mm）计算面板与主梁连接的焊缝厚度：=(mm)面板与梁格连接焊缝最小厚度四、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 q=P现列表计算如下：=1284kN/m梁号梁轴线处水压强度p(kN/m)梁间距(m)q=pkN/m1(顶梁)2.871.430214.011.39019.471.350327.241.32536.091.3004(主梁)39.981.20047.981.100550.761.05553.551.010660.660.98059.440.950 8(主梁) 69.970.85059.470.750977.320.70054.120.6501083.690.67556.490.70011(主梁)90.550.67561.120.6501296.920.67565.420.70013103.780.69071.610.68014(主梁)110.450.60566.820.53015115.640.51559.550.50016120.540.50060.270.50017(主梁)125.440.49562.090.49018130.240.49063.820.49019135.040.48565.490.48020(主梁)139.750.48067.080.48021144.450.48069.340.48022149.160.44065.630.40023(主梁)153.070.47572.710.55024(底梁)158.470.27543.57顶梁荷载按下图计算根据上表计算，水平次梁计算荷载取66.65KN/m, 水平次梁为9跨连续梁，跨度为2m.如下图所示。水平次梁弯曲时的边跨跨中弯矩为： =24.24（KN.m） 支座B处的负弯矩为： =25.90(KN.m)2. 截面选择 W= =25.90106160=161875()考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选20a，由附录三表4表查得： A=2883()； =1780000 (); =17804000()；=73(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=73+6012=793(mm) B=1b( 对跨间正弯矩段）； B=2b(对支座负弯矩段）；按10号梁计算，设梁间距b=(b1+b2)/2=(750+650)/2=700(mm).确定上式中面板的有效宽度系数时，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*2000=1600(mm);对于支座负弯矩段取l0=0.4l=0.4*2000=800(mm)。根据l0/b查表7-1得： 对于l0/b=1600/700=2.3得1=0.70则B=1b=0.7700=490(mm) 对于l0/b=800/700=1.143得2=0.44则 B=2b=0.44700=308(mm)对于第一跨中弯矩选用B=490(mm)，则水平次梁组合截面面积： A=2883+49012=8763(mm2)组合截面形心到槽钢中心线的距离： e=(49012106)/8763=71(mm)跨中组合截面的惯性矩及截面模量为： I次中=17804000+2883712+49012353=39540203(mm4) Wmin=39540203171=231223(mm2)对支座段选用B=308(mm).则组合截面面积：A=2883+30812=6579(mm2)组合截面形心到槽钢中心线的距离：e=308121066579=59.5(mm)。支座处组合截面的惯性矩及截面模量： I次B=17804000+288359.52+3081265.52=43867304(mm4) Wmin=43867304159.5=275030(mm2)3. 水平次梁的强度验算