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平板刚闸门课程设计

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水工钢结构课程设计题目：平面钢闸门设计姓名：安以轩班级：2008级水利水电工程学号：2008162036指导老师：刘丽霞2010-111设计任务书一、题目平面钢闸门设计二、设计资料闸门形式：溢洪道露顶式平面钢闸门；孔口净宽：9.60m；设计水头：5.40m；结构材料：Q235；焊条：E43；止水橡皮：侧止水用P形橡皮；行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为MCS-2；混凝土强度等级：C20三、设计内容根据给定的原始资料，需完成以下设计内容：1.了解任务，熟悉资料，确定闸门结构的形式并对其进行布置；2.面板设计3.水平次梁、顶梁和底梁的设计4.主梁设计5.横隔板设计6.纵向联结系设计7.边梁设计等。

四、课程设计的要求1、总体要求集中布置，明确要求，提倡讨论，独立完成，严禁抄袭，拷贝现象。

2、成果要求（1）说明书一份，内容包括：工程概况及基本资料；闸门结构布置、面板设计、水平次梁、顶梁、低梁设计、施工图绘制等。

说明书应文字通顺，字迹工整，论据充足。

（2）设计图纸1~2张2设计指导书一、目的要求《水工钢结构》是水利水电工程专业的重要专业课，为了加强学生对基本理论的理解和《水工钢结构设计》规范条文的应用，培养学生独立分析问题和解决问题的能力，必须在讲完有关课程内容后，安排适当时间的课程设计，以提高学生的综合运用能力。

二、闸门结构的形式及布置（1）闸门尺寸的确定；（2）主梁的形式；（3）主梁的布置；（4）梁格的布置及形式；（5）联结系的布置及形式。

三、主要设计计算步骤1、面板设计1）估算面板厚度；2）面板与梁格的连接计算；2、水平次梁、顶梁和底梁的设计1)荷载与内力计算；2)截面选择；3)水平次梁的强度验算；4)底梁和顶梁设计3.主梁设计1）截面选择；2）截面改变；3）翼缘焊缝；4）腹板局部稳定验算；5）面板局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力验算。

4.横隔板设计1）荷载和内力计算；2）横隔板截面选择和强度计算；5.纵向联结系设计1）荷载和内力计算；2）斜杆截面计算；6.边梁设计等。

7.绘制施工图露顶式平板刚闸门设计1-1.设计资料闸门形式：溢洪道露顶式平板刚闸门;孔口净宽：9.6m；设计水头：5.4m；结构材料：Q235钢；焊条：E43；止水橡皮：侧止水用P形橡皮；行走支撑：采用胶木滑道，压合胶木为MCS-2；混凝土强度等级：C20;1-2.闸门结构的形式级布置（1）闸门尺寸的确定（图1）1）闸门的高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2m，故闸门高度H=5.4+0.2=5.6m；2）闸门的荷载跨度为两止水的间距；L1=9.6m；3）闸门的设计跨度：L=L0+2d=9.6+2x0.2=10m；（2）主梁的形式：主梁的形式根据水头的大小和跨度大小而定，本闸门属于中等跨度，为了方便制造和维护，决定采用实腹式组合梁。

（3）主梁的布置：根据闸门的高宽比，决定采用双主梁。

为了方便两个主梁设计水位是所受的水压力相等。

两个主梁的位置对称与水压力的作用线Y=H/3=1.8m。

并且要求下悬梁a≤0.2H且a≥0.4m，上悬梁才c≤0.45H,今取a=0.63≈0.12H=0.12x5.4=0.648，主梁间距2b=2(Y-a)=2(1.8-0.63)=2.34m，则c=H-2b-a=5.4-2.34-0.63=2.34=0.45H=2.43m 所以，满足要求。

（4）梁格的布置和形1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且被横隔板所支撑。

水平次梁为连续梁，其间距应上疏下密，使得面板各区需要的厚度大致相等，梁格布置具体尺寸如图2所示（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3道横隔板，其间距为2.5m 。

横隔板兼作竖直次梁。

2）纵向连接系，设计在两个主梁下翼缘的竖直平面内，采用斜杆式桁架。

3）边梁与行走支撑，边梁采用单复式，行走支撑采用胶木滑道。

1-3. 面板设计（1）估计面板厚度，假定梁格布置尺寸如图1所示。

面板厚度按式t =[]σ⨯⨯a kpa9.0 ；计算 当b/a ≤3时，a=1.5,则t=kp a akp068.01605.19.0=⨯⨯；当b/a>3时，a=1.4,则t=kpa a kp07.01604.19.0=⨯⨯；现在列表进行计算面板厚度的估算根据表的计算，选用面板厚度为t=8mm 。

（2）面板与梁格计算。

面板局部挠曲是产生的垂直与焊缝长度的横向拉力P 的计算。

已知面壁那厚度t=8mm ，并且取最大弯曲应力[]mmN2160max==σσ；则mm N t p /6.89160807.007.0max =⨯⨯==σ；面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力为mm N VS T I /17113641800002283860034320020=⨯⨯⨯⨯==；计算面板与主梁连接的焊缝厚度为[]m m w ffTph4.2398.21157.07.01716.892222≈=⨯+=+=τ面板与梁格连接焊缝取其最小厚度mm hf6=；1-4水平次梁，顶梁和底梁的设计（1）荷载与内力计算。

水平次梁和顶梁都是支撑在横隔板上的连续梁，作用在他们上面的水平压力计算。

即2p a a q 下上+=；列表计算后得∑=m KN /81.144q ；水平次梁为四跨连续梁，跨度为2.5m ，如下图所示，水平次梁弯曲时的边跨中弯矩为m 2.145.25.29077.0077.022M ∙=⨯⨯==kN q l 次中； 支座B 处的弯矩为 m 73.195.25.29107.0107.022M ∙=⨯⨯==kN q l 次中；(2)截面选择[]261233121601073.19W m m M=⨯==σ考虑利用面板作为次梁截面的一部分，选择[b 16有附录查表得到：22515mm A =；211680mm W x =；49350000m m I x =；65=b ；5.8=w t 。

面板参加次梁工作有效宽度：mm tB 5458606560b 1=⨯+=+≤；b 1B ε= (对跨间正弯矩段)b 2B ε=（对支撑负弯矩段）按5号梁计算，设梁间距：mm 745)760730()(b 212121=+=+=b b ； 对于第一跨中正弯矩段取：mm l l 187223408.08.00=⨯==；对于支座负弯矩段取：mm l l 93623404.04.00=⨯==根据bl 0查表得到对于b l 0=513.27451872=,得到781.01=ε，则mm b 582745781.0B 1=⨯==ε。

对于bl 0=256.1745936=， 得到361.01=ε,则mm b 269745361.0B 1=⨯==ε。

对第一跨中选用B=545mm ，则水平次梁组合截面面积为：A=2515+545x8=6875mm 2组合截面形心到槽钢中心线的距离为： mm 535910848545e =⨯⨯=；跨中组合截面的惯性矩及截面模量为：）（次中422mm 220651953185455325159350000I =⨯⨯+⨯+=；）（2min 16590013322065195W mm ==；对支座段选用B=269mm ，则组合截面面积为：）（2466782692515mm A =⨯+=；组合截面形心到槽钢中心线距离：）（mm e 394667848269=⨯⨯=；支座处组合截面惯性矩及截面模量为：）（次422mm 175331154582693925159350000I =⨯⨯+⨯+=B ；）（2min 14733711917533115W mm ==；(3)水平次梁的强度验算。

由支座B 处支座弯矩最大，而截面模量最小，故只需验算支座B 处截面的弯矩 强度。

即[]mmN mm W B 226min 1609.1331473371073.19M =<=⨯==σσ）（次次； 说明水平次梁选用[b 16，满足要求 。

轧成梁的剪应力一般很小，可不必验算。

（4） 水平次梁的扰度验算。

受均布荷载的等连续梁，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出m kN M ∙=73.19B 次，则边跨挠度可近似地计算为：004.02501000455.01035.61008.1220651951006.2161034.21073.19220651951006.2384)1034.2(5.29516EI -3845u 435365332==⎥⎦⎤⎢⎣⎡≤=⨯-⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=--l u l M EI ql l B 次次次；故水平次梁选择[b 16，满足强度和刚度的要求。

（5） 顶梁和底梁。

顶梁荷载较小，但考虑水面漂浮物撞击影响，必须加强顶梁刚度，所以也采用[b 16，底梁也采用[b 16。

1-5主梁设计（1）设计资料1）主梁跨度（图5）；净跨（孔口 宽度）L0=9.6m 。

计算跨度L=10m 。

荷载跨度L1=9.6m ；2)主梁荷载q=1/2p=71.5KN/m ； 3）横向隔板间距：2.5m ； 4）主梁容许挠度[]600u L =；（2）主梁设计。

主梁设计包括：○1截面选择；○2梁高改变；○3翼缘焊缝；○4腹板局部稳定性验算；○5面板局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力验算。

1）截面选择。

○1弯矩与剪力。

弯矩与剪力的计算如下： )(5.929)46.9210(105.7121max m KN M ⋅=-⨯⨯⨯=； KN ql V 2.3436.95.7121211max=⨯⨯==；○2需要的截面模量。

已知Q235钢的容许应力[]2160mm N =σ，考虑刚闸门自重引起的附加应力作用，取容许应力[]21441609.0mm N =⨯=σ，则需要的截面模量数为[]64551.01441005.929max=⨯⨯==σM W （cm 3）；○3腹板高度选择。

按刚度要求的最小高粱为 [][]6.92)1(1006.210101014423.096.023.096.0722min=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=l vE Lh σ（cm ）； 经济梁高 6.10364551.31.35252=⨯==W h ec（cm ）；由于 刚闸门中的横向隔板重量将随增加，故主梁高宜选此h oc 小，但不小于h min 。

现在用腹板高度h 0=100cm 。

○4腹板厚度选择。

按经验公式 91.01110011===h t w cm 。

选t w =1.0cm 。

○5翼缘截面选择。

每个翼缘截面为 4861000.110064556001=⨯-=-=h t h W A w (cm 2 )； 下翼缘选用 t 1=2.0cm .符合钢板要求。

需要2424811===t A b cm ，选用b 1=25cm 。

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水工钢闸门课程设计布置

水工钢闸门课程设计布置


7. 启闭设备：电动固定式启闭机 启闭设备： 8. 闸门所用材料： 闸门所用材料： 门叶承重钢结构： 门叶承重钢结构：Q235.B钢 钢 焊 条：E43型 型 行走支承：采用滚轮，材料为铸钢 行走支承：采用滚轮，材料为铸钢ZG45 止水橡皮：顶止水、侧止水—P形橡皮；底止水 条形橡皮。 形橡皮； 条形橡皮。 止水橡皮：顶止水、侧止水 形橡皮 底止水—条形橡皮 9. 制造条件： 制造条件： 金属结构制造厂制造，手工电焊，满足Ⅲ级焊缝质量检验标准。 金属结构制造厂制造，手工电焊，满足Ⅲ级焊缝质量检验标准。 10. 采用的设计规范：《水利水电工程钢闸门设计规范 采用的设计规范： 水利水电工程钢闸门设计规范SL74—95》 》
ΔH
闸底高程
a
b
C
•
潜孔式： 潜孔式：
H=胸墙底高程 闸底高程 +∆H 胸墙底高程-闸底高程 胸墙底高程
（安装顶止水构造要求，取∆H=0.25~0.3m） 安装顶止水构造要求， ）
ΔH 0.1m
胸墙高程
闸底高程
a
b
C
⑵、闸门总宽
B=L0+2d+La+b
L0---孔口尺寸 孔口尺寸 d---行走支承到闸墙边缘的距离（本次设计取 行走支承到闸墙边缘的距离（本次设计取0.2~0.3m） ） La---边梁两腹板中到中距离 （本次设计取 本次设计取0.4~0.5m） ） b---边梁一块下翼缘的宽度
(三) 技术设计图 三 • 根据结构布置和结构计算成果，绘制闸门结构详图。 根据结构布置和结构计算成果，绘制闸门结构详图。 • 要求作闸门门叶结构的三视图：立面图、水平剖示图、 要求作闸门门叶结构的三视图：立面图、水平剖示图、垂 直剖示图。 直剖示图。 • 应做到图面布局合理，投影关系正确，表达清晰， 应做到图面布局合理，投影关系正确，表达清晰，线条分 明，字体工整，符合工程制图标准。 字体工整，符合工程制图标准。 • 图纸规格： 图纸 图纸（ × 左右图框） 图纸规格：1#图纸（75×50cm2左右图框） (四) 主要参考书目： 四 主要参考书目： • 钢结构》教材（第三版）。曹平周、 ）。曹平周 《钢结构》教材（第三版）。曹平周、朱召泉编 • 水工钢闸门设计》安徽省水利局勘测设计院， 《水工钢闸门设计》安徽省水利局勘测设计院，水利出版 社1980年 年 • 水电站机电设计手册》金属结构（ ），水利水电出版 《水电站机电设计手册》金属结构（一），水利水电出版 社1987年 年
钢结构设计(平板钢闸门)

钢结构设计(平板钢闸门)

漏顶式平面钢闸门设计一、设计资料闸门形式：溢洪道漏顶式平面钢闸门孔口净宽：10m设计龙头：5.8m结构资料：3号钢（Q235）焊条：E43型止水橡皮：侧止水为P型橡皮，底止水为条形橡皮行走支承：采用双滚轮式，采用压合胶木定轮轴套，滚轮采用国家定型产品钢筋混凝土强度等级：C20二、闸门结构的形式及布置1、闸门尺寸的确定闸门高度：不考虑风浪所产生的水位超高，H=5.8m；闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=10m；闸门的计算跨度：L=L0+2d=10+2×0.2=10.4m，其中，d为行走支承中心线到闸墩侧壁的距离。

2、主梁的形式主梁的形式应根据木头和跨度大小而定，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、主梁的布置由于L>1.5H，所以采用双主梁式。

为使两个主梁在合计水位时所受的水压力相等，两个主梁的位置应对称与水压力合力的作用线y'=H/3=1.93m，并要求下悬臂a≥0.12H，且a≥0.4m，同时满足于上悬臂c≤0.45H，且a≤3.6m，今取a=0.7m≈0.12H=0.696m；主梁间距：2b=2（y'-a）=2×（1.93-0.7）=2.46m；则c=H-2b-a=5.8-2.46-0.7=2.64m≈0.45H=2.61m，且c<3.6m，满足要求；闸门的主要尺寸如图所示.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小孔并被横隔板所支承，水平次梁为连续梁，其间距上疏下密，使面板各区格需要的厚度大致相等，梁格布置的具体尺寸见图2所示。

5、联结系的布置和形式（1）横向联结系根据主梁的跨度，决定布置三道横隔板，其间距为10.4/4=2.6m，横隔板兼做竖直次梁。

（2）纵向联结系设在两个主梁下翼缘的竖平面内，采用斜杠式桁架。

6、边梁采用双复板式，行走支承采用双滚轮式；滚轮安装于边梁双腹板中间，为减小滚动摩擦力，采用压合胶木定轮轴套；滚轮采用国家定型产品。

水工程钢结构课程设计--潜孔式平面钢闸门设计

水工程钢结构课程设计--潜孔式平面钢闸门设计

水工程钢结构课程设计--潜孔式平面钢闸门设计
潜孔式平面钢闸门的设计是水利工程钢结构的一项重要课程设计。

这是一种细节设计
非常复杂的落水阀，其用途是控制水流量，引导水体流向特定方向。

该类落水阀采用潜孔式平面钢结构，可以实现水体狭小的开启和关闭，以及沿着水渠
或河道浮动控制管道。

其结构特征经过良好设计后，可以有效限制阀门的漂浮和旋转。

在设计中，潜孔式钢闸门的尺寸大小和参数定量化应该根据水体的性质及其与结构的
可承受应力和受力状况相结合，考虑到该类钢闸门在潜孔沟壑中受到局部流体力和水面波
动的影响，易受抗湍行为影响，要求对应力计算和水力性能计算稳健有效。

按照设计要求，结构参数应该满足要求，这里明确指出受力水平在概率变异限度，使用的材料符合用途的
性能需求，并符合抗腐蚀性能要求和安装要求。

在搭建钢结构时，必须采用有限元方法，以便得出结构的整体稳定性及构件的稳定性。

通过有限元分析，可以确定构件的稳定性及受力状态，并进行结构完整性计算，以保证设
计结构和构件能满足设计要求。

此外，还必须按设计要求处理各种涂层，以便防止潜孔式钢闸门构件在使用时受腐蚀，对符合要求的涂层、密封因素进行严格的检查，以保证构件的正常使用。

总之，潜孔式平面钢闸门的设计必须结合水体流动的特性、材料的受力能力、构件的
受力特性以及抗腐蚀涂层的质量，按照规范要求结合合理的结构形式和准确的计算方法，
才能保证设计方案的有效性和可行性。

露顶式平面钢闸门课程设计-《钢结构》 (1)

露顶式平面钢闸门课程设计-《钢结构》 (1)

露顶式平面钢闸门课程设计-《钢结构》 (1)一、课题背景及意义随着建筑都市化的深入发展，涉及到门类型的多样化，钢闸门也在这一过程中有了很大的发展。

配套安装了顶式平面钢闸门，可以清楚地观察到它的优点，从而更好地满足建筑和工程工程的要求，在维护人们的安全作用以及节约能源的作用上起到了重要的作用，而顶式平面钢闸门是坚固耐用的一类门。

因此，本课题将深入分析顶式平面钢闸门的结构特点，为专业人员和未来相关领域进行开展学习、研究和应用打下基础，将为安全提供更好的性能及更高的使用效率而努力。

二、目的和任务1.熟悉钢结构的知识，并详细了解钢结构及其技术特征。

2.了解顶式平面钢闸门，掌握其设计、制作材料、结构及施工要求；3.分析顶式平面钢闸门的优点和特点，提出相应的设计方案；4.优化顶式平面钢闸门的结构设计，考虑其使用效果和安全性。

三、基础理论及资料准备1.本课题需准备《钢结构》、《钢结构及铝合金结构》、《钢结构设计手册》以及相关的标准规范。

2.从专业角度准备涉及的基础理论及制作要求，对顶式平面钢闸门进行实际应用。

3.参考相关文档，进行原理理论分析，结合现实情况，找出可行的设计方案。

四、技术应用1.根据所采用的钢结构规范分析这种类型钢闸门的结构设计，并参考结构规范中关于钢结构设计的基本要求，对顶式平面钢闸门的制作采用合理的合金规范。

2.结合材料的性能，考虑现有的情况，分析门的框架结构，以满足材料、结构和维护性能的要求；4.在安装完成后，测试闸门的控制功能，检查设计的是否符合标准，以及闸门开闭是否正常，一定要严格把握，及时处理出现的问题。

五、总结通过本课程的学习，系统学习和了解了钢结构的基本知识及其特性，以及顶式平面钢闸门的设计、制作材料、结构及施工要求。

在掌握知识基础上，并结合实际，本课题利用一系列技术工具，通过分析顶式平面钢闸门的特点和优点，制定有效的实施方案，形成了运用钢结构实现顶式平面钢闸门设计和制作的思路。