钢闸门计算

闸门行走支承系数Kz 材料系数Kc 孔口高度系数Kg闸门行走支承系数Kz材料系数Kc 孔口高度H(m)闸门工作性质系数K 1孔口高宽比修正系数K 2水头修正系数K 3闸门工作性质系数K 1孔口高宽比修正系数K 2水头修正系数K 3④露顶式弧形钢闸门Kg---孔口高度系数,当H<5m时,Kg=0.156;5m≤H≤8m时,Kg=0.13;③潜孔式平面滑动闸门G=0.022×K 1×K 2×K 3×A 1.34×Hs 0.63K 1---闸门工作性质系数,工作闸门,K 1=1.0;检修门与导流门,K 1=0.9;K 2---孔口高度比修正系数,当H/B≥2时,K 2=0.93;H/B<1时,K 2=1.1;其他情况,K 2=1.0;K 3---水头修正系数,当H S ≥60m时,K 3=(H S /A)0.25;H S <60m时,K 3=1.0;②潜孔式平面滚轮闸门G=0.073×K 1×K 2×K 3×A 0.93×H s 0.79Kc---材料系数,闸门材料为普通碳素结构钢时,Kc=1.0;为普通低合金结构钢时,Kc=0.8;Kz---闸门行走支承系数,对于滑动式支承,Kz=0.81;对于滚轮式支承,Kz=1.0;对于台车式支承1)钢闸门 ①露顶式平面钢闸门 ⅰ,5m≤H≤8m G=0.012×K z ×K c ×H 1.43×B 0.88ⅱ，H＞8m G=0.012×K z ×K c ×H 1.65×B 1.85K 1---闸门工作性质系数,工作闸门,K 1=1.1;检修门与导流门,K 1=1.0;K 2---孔口高度比修正系数,当H/B≥2时,K 2=0.93;H/B<1时,K 2=1.1;其他情况,K 2=1.0;K 3---水头修正系数,当H S ≥70m时,K 3=(H S /A)0.25;H S <70m时,K 3=1.0;输入数据输入数据数据输入输入数据浙江水利水电专科学校水利工程系孔口高度H(m)孔口宽度B(m) 闸门重力G(10kN)孔口宽度B(m) 闸门重力G(10kN)式支承,Kz=1.3;;孔口面积A(m3)设计水头H s(m)闸门重力G(10kN)=1.0;孔口面积A(m3)设计水头H s(m)闸门重力G(10kN)=1.0;K c=0.8; 20m时，K b=1.0;。

一、设计基本资料1、闸门型式：露顶式平面钢闸门；2、孔口净宽：5米；3、设计水头：2.5米；4、结构材料：平炉热轧碳素钢A3；5、止水橡皮：侧止水采用P型橡皮，底止水用条形橡皮；6、参考资料：《水工钢结构》P202页；二、闸门的结构的型式及布置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0.5米，故闸门高度=2.5+0.5=3米。

闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=5米闸门计算跨度：L=L0+2d=5+2*0.2=5.4米2、主梁型式主梁的型式应根据水头和跨度大小而定，本闸门属中等跨度，为了便于制造，决定采用型钢。

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Y=H/3=2.5/3=0.83米，上悬臂C≤0.45H，今取：主梁兼底梁，为了便于布置底止水，底梁不到底，所以取a=0.25米。

主梁间距：2b=2(Y- a)=2×（0.83-0.25）=1.16米；则C=H-2b- a=2.5-1.16-0.25=1.09米≤0.45H=1.125米满足要求。

4、梁格的布置和型式梁格采用复式布置和等高连接，水平次梁为连续梁，其间距上疏下密。

三、面板设计根据《钢闸门设计规范SDJ13-78（试行）》关于面板的计算，先估算面板厚度，在主梁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、估算面板厚度面板厚度按式（6-3）计算：t=a(kp/0.9a[σ])0.5已知：b=1240mm，a1=760 mm，a2=380 mm当b/a1=1240/760=1.63≤3时，α=1.65，则t=4.91 mm当b/a3=1240/380=3.26≥3时，α=1.55，则t=7.88 mm根据上面计算，选用面板厚度t=8mm。

2、对底梁下至底止水的面板悬出段，应按悬臂板进行验算：在面板悬出段上取单位宽度的面板按悬臂梁验算，q=（p1+p2）/2=（0.0098*2.5+0.0098*2.4）/2=0.024N/mmW=bh2/6=1*64/6=10.67M=qL2/2=0.024*1002/2=120N·mmσmax=M/W=120/10.67=11.25 N/mm2＜[σ]=160 N/mm2Q=qL=0.024*100=2.4Nτ=Q/A=2.4/1*8=0.3 N/mm2＜[τ]=95 N/mm23、主梁设计因为水头不大，所以主梁采用型钢，即槽钢28b。

一、基本资料（1）孔口尺寸（宽×高）： 4.0×4.0m（2）底槛高程（八五高程，下同）：-0.300m（3）启闭机平台高程：10.200m（4）设计外江水位（20年一遇）： 6.845m（5）设计最不利运行水头差： 2.800m（6）启闭方式：单吊点螺杆启闭机（7）行走支撑：滑动支撑（8）主要构件采用材料及容许值①钢材Q235AA：门体梁系及其容许应力如下：抗拉、抗压、抗弯容许应力[σ]=160N/mm2抗剪[τ]=95N/mm2局部紧接承压[σcj]=120N/mm2B：零部件容许应力如下：抗拉、抗压、抗弯容许应力[σ]=100N/mm2抗剪[τ]=65N/mm2局部紧接承压[σcj]=80N/mm2孔壁抗拉[σk]=120N/mm2②铸件:选用ZG45,其容许应力如下:抗拉、抗压、抗弯容许应力[σ]=140N/mm2抗剪 [τ]=105N/mm 2 ③锻件:选用45#钢,其容许应力如下:抗拉、抗压、抗弯容许应力 [σ]=145N/mm 2 抗剪 [τ]=95N/mm 2④电焊条:门槽轨道表面采用不锈钢焊条堆焊,焊条型号采用E 0-19-10Nb-16，其余构件均采用E43型焊条。

⑤砼：二期砼采用C30细石砼。

⑥梁系容许挠度：主梁 7501=⎥⎦⎤⎢⎣⎡l ω 次梁 2501=⎥⎦⎤⎢⎣⎡l ω ⑦止水：顶、侧止水采用P45×120型橡皮，底止水采用20×110条形橡皮。

⑧制造条件：专业金属结构制造厂家制造，手工电弧焊。

⑨执行规X ：《水利水电工程钢闸门设计规X 》（SL74-95）《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规X 》（DL/T5018-94）。

二、布置本闸门为潜孔式平面闸门，闸门面板设于迎水侧，梁格布置采用多主梁齐平连接，因闸门高宽比为1：1，且闸门跨度不大，故采用单吊点；为控制闸门反向、侧向移动，分别于闸门闸门反、侧向设置反滑块及限位块。

钢闸门自重(G)计算公式一、 露顶式平面闸门当5m ≤H ≤8m 时KN B H K K K G g c Z 8.988.043.1⨯= 式中 H 、B ----- 分别为孔口高度(m)及宽度(m); K z ----- 闸门行走支承系数;对滑动式支承K z = 0.81;对于滚轮式支承K z = 1.0;对于台车式支承K z = 1.3;K c ----- 材料系数:闸门用普通碳素钢时取1.0;用低合金钢时取0.8;K g ----- 孔口高度系数:当H<5m 时取0.156;当5m<H<8m 时取0.13;当H>8m 时,闸门自重按下列公式计算KN B H K K G c Z 8.9012.085.165.1⨯=二、 露顶弧形闸门当B ≤10m 时KN H B H K K G s b c 8.933.042.0⨯= 当B>10m 时KN H B H K K G s b c 8.91.163.0⨯= 式中 H s ----- 设计水头,m;K b ----- 孔口宽度系数: 当B ≤5m 时取0.29;当5m<B ≤10m 时取0.472;当10m<B ≤20m 时取0.075;当B>20m 时取0.105;其他符号意义、数值同前.三、 潜孔式平面滚轮闸门KN H A KK K K G s 8.9073.079.093.0321⨯= 式中 A ----- 孔口面积，m 2K 1----- 闸门工作性质系数：对于工作闸门与事故闸门取1.0；对于检修门与导流门取0.9；K 2----- 孔口宽度比修正系数：当H/B ≥2时取0.93；H/B<1取1.1；其他情况取1.0；K 3----- 水头修正系数：当H s <60m 时取1.0；当H s ≥60m时K 3 = 25.0)(AH s 其他符号意义同前四、潜孔式平面滑动闸门KN H A KK K K G s 8.9022.063.034.1321⨯= 式中 K 1----- 意义同前：对于工作闸门与事故闸门取1.1；对于检修门取1.0；K 3----- 意义同前：当H s <70m 时取1.0；当H s ≥70m时K 3 = 25.0)(AH s 其他符号意义同前五、 潜孔式弧形闸门KN H A K G s 8.9012.006.127.12⨯= 式中 K 2-----意义同前：当B/H ≥3时取1.2；其他情况取1.0； 其他符号意义同前。

钢闸门自重(G)计算公式一、 露顶式平面闸门当5m ≤H ≤8m 时KN B H K K K G g c Z 8.988.043.1⨯= 式中 H 、B ----- 分别为孔口高度(m)及宽度(m); K z ----- 闸门行走支承系数;对滑动式支承K z = 0.81;对于滚轮式支承K z = 1.0;对于台车式支承K z = 1.3;K c ----- 材料系数:闸门用普通碳素钢时取1.0;用低合金钢时取0.8;K g ----- 孔口高度系数:当H<5m 时取0.156;当5m<H<8m 时取0.13;当H>8m 时,闸门自重按下列公式计算KN B H K K G c Z 8.9012.085.165.1⨯=二、 露顶弧形闸门当B ≤10m 时KN H B H K K G s b c 8.933.042.0⨯= 当B>10m 时KN H B H K K G s b c 8.91.163.0⨯= 式中 H s ----- 设计水头,m;K b ----- 孔口宽度系数: 当B ≤5m 时取0.29;当5m<B ≤10m 时取0.472;当10m<B ≤20m 时取0.075;当B>20m 时取0.105;其他符号意义、数值同前.三、 潜孔式平面滚轮闸门KN H A KK K K G s 8.9073.079.093.0321⨯= 式中 A ----- 孔口面积，m 2K 1----- 闸门工作性质系数：对于工作闸门与事故闸门取1.0；对于检修门与导流门取0.9；K 2----- 孔口宽度比修正系数：当H/B ≥2时取0.93；H/B<1取1.1；其他情况取1.0；K 3----- 水头修正系数：当H s <60m 时取1.0；当H s ≥60m时K 3 = 25.0)(AH s 其他符号意义同前四、潜孔式平面滑动闸门KN H A KK K K G s 8.9022.063.034.1321⨯= 式中 K 1----- 意义同前：对于工作闸门与事故闸门取1.1；对于检修门取1.0；K 3----- 意义同前：当H s <70m 时取1.0；当H s ≥70m时K 3 = 25.0)(AH s 其他符号意义同前五、 潜孔式弧形闸门KN H A K G s 8.9012.006.127.12⨯= 式中 K 2-----意义同前：当B/H ≥3时取1.2；其他情况取1.0； 其他符号意义同前。

8X4.5米钢闸门计算书（2012.8.7）3水库溢洪道金属结构设计计算书1.1溢洪闸钢闸门设计1.1.1溢洪闸钢闸门设计1、基本资料单向止水平面定轮露顶式钢闸门，孔口尺寸（宽×高）8×4.5m，双吊点，3孔，闸底板高程54.47m，设计水位4.1m。

校核水位4.5m。

闸门动水启闭。

2、主要构件采用材料及容许值（1）主要构件采用材料闸门选用Q235-B钢，埋件选用QU钢。

轮轴：45号优质钢。

轴承：自润滑轴承。

橡胶止水。

（2）材料容许应力1）钢材：按《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）4.2条规定执行。

容许应力根据表4.2.1-1的尺寸分组按表4.2.1-2采用，连接材料的容许应力按表4.2.1-3、表4.2.1-4采用，大、中型工程的工作闸门及重要的事故闸门表4.2.1-2至表4.2.1-4的数值乘以0.9-0.95的系数。

钢材的容许应力：抗拉、压、弯[σ]=160N/㎜2×0.9=144N/㎜2抗剪[τ]=95N/㎜2×0.9=85.5 N/㎜2局部承压[σcd]=240 N/㎜2×0.9=216 N/㎜2局部紧接承压应力[σcj]=120 N/㎜2×0.9=108 N/㎜22）焊缝焊条采用E43××型焊缝的容许应力抗压[σh c]=160 N/㎜2×0.9=144 N/㎜2抗拉（自动焊）[σh l]= 160 N/㎜2×0.9=144 N/㎜2（半自动焊或手工焊）精确方法检查：[σh l] = 160 N/㎜2×0.9=144 N/㎜2普通方法检查：[σh l]=135N/㎜2×0.9=121.5 N/㎜2抗剪[τh]=95N/㎜2×0.9=85.5 N/㎜2贴角焊缝抗拉、压、剪[σh l]=115 N/㎜2×0.9=103.5 N/㎜23）普通螺栓连接的容许应力精制螺栓：Q235碳素结构钢抗拉[σl l]=125 N/㎜2×0.9=112.5 N/㎜2（1类孔）抗剪[τl]=130N/㎜2×0.9=117 N/㎜2（1类孔）承压[σl c]=290 N/㎜2×0.9=261 N/㎜2粗制螺栓：Q235碳素结构钢抗拉[σl l]= 125 N/㎜2×0.9=112.5 N/㎜2抗剪[τl]=85N/㎜2×0.9=76.5 N/㎜2承压[σl c]=190 N/㎜2×0.9=171 N/㎜24）机械零件的容许应力抗拉、压、弯[σ]=1000 N/㎜2抗剪[τ]=65 N/㎜2局部承压[σcd]=150 N/㎜2局部紧接承压应力[σcj]=80 N/㎜2孔壁抗拉[σl]=100 N/㎜25）铸件选用ZG310-570，其容许应力（《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）表4.2.2）：抗拉、压、弯[σ]=140 N/㎜2 抗剪[τ]=105 N/㎜2局部承压[σcd]=200 N/㎜2局部紧接承压应力[σcj]=110 N/㎜2孔壁抗拉[σl]=155 N/㎜26）混凝土采用C30，其容许的承压应力（二期混凝土）为（《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）表4.2.5）规定：[σh]=11 N/㎜2。

潜孔式钢闸门课程设计计算书设计说明：本次课程设计的目标是设计一道潜孔式钢闸门，该闸门具有抗水力耐久性、稳定性和可靠性等特点。

设计中需要考虑闸门的结构参数和材料的选取，通过计算分析来保证闸门的强度和稳定性，并对其进行性能测试。

以下是潜孔式钢闸门的课程设计计算书。

设计一：潜孔式钢闸门结构计算1.永久荷载计算：-总重量W1=板材总重量+组件总重量-板材总重量=板材面积x板材单位重量-组件总重量=组件总数量x组件单位重量-板材单位重量和组件单位重量可以根据实际选取的材料查询得到。

2.活动荷载计算:-水压力P=0.5xρxgxH^2其中，ρ为水的密度，g为重力加速度，H为闸门顶部的水头高度。

3.悬臂梁弯矩计算：-最大弯矩M=PxL其中，L为闸门总长度。

4.悬臂梁截面尺寸设计：-可以根据最大弯矩和材料的许用应力来确定悬臂梁截面尺寸。

根据所选材料的杨氏模量和截面形状的假设，计算梁的截面模性和矩阻力矩。

5.钢板厚度计算：-选择合适的钢板材料之后，可以通过计算所需的强度来确定钢板的厚度。

根据所选材料的强度和安全系数，计算所需钢板的强度。

设计二：潜孔式钢闸门稳定性计算1.净水面以下弯矩计算：-净水面以下的水压力会产生额外的弯矩，需要计算该弯矩。

-弯矩计算公式与设计一的悬臂梁弯矩计算相同。

2.槽坡度计算：-闸门的槽坡度要求满足水流平稳流过，并不会对闸门产生过大的水压力。

-槽坡度的计算需结合实际应用情况和闸门的尺寸等参数。

3.闸门的稳定性计算：-闸门稳定性的计算包括计算闸门的剪切力、撞击力、回转力矩等。

-剪切力计算可通过考虑水压力和重力的作用来实现。

-撞击力和回转力矩的计算与具体应用情况有关，需根据实际情况进行定量分析。

设计三：潜孔式钢闸门性能测试1.强度测试：-使用不同的负荷，测试闸门的弯曲、扭转、剪切等强度指标。

-测试结果与设计值进行对比分析。

2.操作性能测试：-测试闸门的开启和关闭时间，操作力的大小和稳定性，以及闸门的密封性能。

本涵闸孔口尺寸3×3m ，计1孔。

采用平面钢闸门，门高3.3m，Q235实腹式多主梁焊接结构，焊条E4303，悬臂式主滚轮支承。

主滚轮材料ZG310-570，主轴材料45号钢，轴衬材料ZQAl9-4铸铝青铜，侧向采用MC油尼龙侧滑块，止水采用P型及条形橡皮止水。

采用QL-100KN手电两用螺杆式启闭机启闭，计1台。

本工程闸门按远景行洪水位组合计算。

水位组合：位置项目上游下游孔径计算 2.67 2.54稳定（设计） 2.20 7.42（近期）稳定（校核） 2.20 9.37（远景）消能 2.67 1.67启闭门最大水位差按近期水位组合计算。

2、面板计算闸门所受总水压力P=733.4KN。

面板计算厚度δ=11.4mm,考虑面板腐蚀等因素，取δ=12mm。

3、主梁计算主梁计算线载q=118.5kN/m，L0=3.3m，L=3.1m，Mmax=160.8KN.m，Qmax=183.7KN。

断面-10×372，-16×160，面板作用有效宽度B取650mm。

Wmin=1302773mm3Smax=1009111mm3应力σmax=123.5N/mm2<[σ]=160N/mm2τmax=52.1N/mm2<[τ]=95N/mm2挠度 fmax=2.54mmfmax/L0=1/1299.2<[f/L]=1/7504、主滚轮设计计算最大轮压P=183.4kN（下滚轮），主轮半径R=265mm，轮缘宽度b=100mm，轴套为ZQAl9-4铸铝青铜。

主轮计算:ZG310-570屈服点σs =310N/mm2轨道Q235钢屈服点σs =235N/mm2，取Q235钢σs值。

σmax=0.418[1.1×P×E/(b×R)]0.5=523.5N/mm2<3.0σs =705N/mm2，满足要求。

轮轴计算：材料45号钢，轮轴直径取d=150mm。

4.0m*5.0m-13.03m 平面定轮钢闸门计算书编制：审核：批准：已知钢闸门自重：G=9722kg=97.22KN，此为潜孔式平面定轮钢闸门一：闭门力：Fw=nT*（Tzd+Tzs）-nG*G+Pt1.摩擦阻力安全系数nT=1.22.滑动轴承滚轮摩阻力Tzd=(P/R)*(f1*r+f)其中：水头压力P=r*（2Hs-h）*h*Bzs/2上游水头Hs=13.03m，两侧止水间距Bzs=4.2m，水的容量r=10KN/m³，闸门高度（计算到顶止水）h=5.04m得水头压力P=2225KN滚轮半径R=325mm，（钢基铜塑复合材料对镀铬钢）滑动摩擦系数f1=0.14，（钢对钢）滚动摩擦力臂f=1mm，滚轮轴半径r=75mm得滑动轴承滚轮摩阻力Tzd=78.73KN3.止水摩阻力Tzs=f3*Pzs其中（橡胶对不锈钢）止水摩擦系数f3=0.5侧止水上的压力Pzs1=n*ρ*g（H-0.5h）*h*b/1000侧止水橡胶数量n=2，水的密度ρ=1*10³kg/m³，g=9.8N/kg,止水橡胶宽度b=0.045m 侧止水上的压力Pzs1=46.7KN顶止水上的压力Pzs2=ρ*g*（H-h）*L*b/1000顶止水长度L=4.075m顶止水上的压力Pzs2=14.34KN作用在止水上的压力Pzs=Pzs1+Pzs2=61.04KN止水摩阻力Tzs=30.52KN4.闸门自重修正系数nG=0.95.上托力Pt=r*βt*Hs*D1*Bzs水的容量r=10KN/m³，上托力系数βt=1，Hs=13.03m，闸门底止水至上游面板距离D1=0.57，两侧止水间距Bzs=4.2m得上托力Pt=312KN综上：闭门力Fw=355.6KN则当选用配重块、水柱、或机械下压力进行加重以保证闸门可靠自重闭门时，其加重力大于Fw。

选用加重力360KN。

二：启门力FQ=nT*（Tzd+Tzs）+Px+nG’*G+Gj+Ws1.因下吸力Px下游流态良好，通气充分，故可不计2.作用在闸门上的水柱压力Ws=03.配重块重量Gj=360KN4.启门力闸门自重修正系数nG’=1.1综上：启门力FQ=598KN。

平面滚动钢闸门计算说明第1章闸门结构设计1.1 设计依据《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-2019）《水利水电工程钢闸门制造、安装及验收规范》（GB/T14173-2008）孔口宽 2.0m，孔口高度 2.0m，采用潜孔式平面滚动闸门，水头33.15m。

1.2 一般说明本闸门门叶采用Q355C钢板制造，门槽埋件钢板采用Q355C制造，型材材质为Q235B，止水座板为不锈钢材料06Cr19Ni10。

所用钢板厚度为6~20mm。

主轮材料采用ZG310-570，轴的材料采用45钢。

闸门侧止水橡皮采用“水利水电工程钢闸门设计规范”附录7中的P型橡皮，底止水采用I型橡皮。

1.3 闸门上的载荷静水压力P 水=12γ(2H s−ℎ)ℎB=1489kN设计水头Hs=33.15m，水重度r=10kN/m3，止水宽度B=2.13m，止水高度h=2.18m 泥沙压力（按2.0m计算）P 泥=12γnℎn2tan2(45°−φ/2)B=52kN淤沙的浮容重γn=10.995kN/m3；淤沙的内摩擦角φ=8°；闸门前泥沙淤积宽度B=3.1m；闸门前泥沙淤积厚度ℎn=2m。

总压力：P=P水+P泥=1541kN1.4 闸门结构形式及布置1.4.1 闸门尺寸的确定闸门高度：h z=2.28m。

闸门止水宽度：B z=2.13m闸门的载荷跨度：L1=2430m。

闸门主梁间距：L2=0.8m。

1.4.2 主梁的形式主梁的形式应根据水头和跨度大小而定，本闸门属小跨度，为了便于制造和维护，决定采用型材粱。

1.4.3 主轮的布置图 1 主轮布置图1.4.4 梁格的布置和形式梁格采用复式布置和降低连接，水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所支撑。

水平次梁为连续梁，其间距应上疏下密，使面板个区格需要的厚度大致相等，梁格的布置具体尺寸详见图2。

图2粱的布置尺寸图2：面板设计面板厚度按下式计算：+C（水利水电工程钢闸门设计规范SL74）t=a√k y pα[σ]t ——面板初选的厚度（mm）；a、b——面板计算区格的短边和长边长度（mm）；α——弹塑性调整系数；p——面板计算区格中心的水压强度(MPa)；[σ]——材料的弯曲抗拉容许应力；k y——支承板长边中点弯曲应力系数，取Ky=0.308～0.5；C——锈蚀裕量（mm），取C=2.0。