弧形钢闸门计算实例

水工建筑物
2. 求解收缩断面水深 hc，判断闸室下游出流情况
c = ▽3 －▽1 = 107.00－104.00 = 3 m
c- e 3 -1 cos = = = 0.286 R 7
从课本或水力计算手册查得下表
= 73.6°
由θ值并采用内插法查上表，得垂向收缩系数 则
， ε′ = 0369 取
定时，影响过闸流量 Q 的因素是闸前作 用水头 H0、流量系数 μ0、淹没系数 σs 。
Q 与闸前作用水头 H0 的平方根成正比，H0 是影响过闸流量的主要因素。 σs 反映下游的水位对 Q 的影响。自由出流 σs =1.0，淹没出流 σs ＜1.0。
μ0 影响因素有垂向收缩系数ε’、流速系数 φ 及闸门相对开启高度 e/H。
水力分析与计算
弧形闸门闸孔出流水力分析与计算例题
主 讲 人： 王 俊 黄河水利职业技术学院
2014.09
水工建筑物
【例题 】
如图，水闸底坎与渠底齐平（平顶堰），弧形闸门控制水流。
已知: 闸底板高程为 ▽1 = 104.00m；
共 3 孔，每孔宽 b = 5m；
c
闸前水位 ▽2 = 109.00m； 弧形闸门半径 R = 7m； 转轴高程 ▽3 = 107.00m； 当闸门开度 e = 1m； 不计闸前行近流速； 若下游水位为 ▽4 = 108.03m。
3. 计算泄流量
Q s 0 nbe 2 gH0
因：cosθ = 0.286， 0 ＜ cosθ ＜ 0.3
e e 0 = 060- 0176 + （015- 02 ）cos H H 10 1.0 = 060- 0176× + （015- 02 × ） ×0286 = 0596 5 5

Kg--孔口高度系数；当H<5m时，取0.156；当5m<H<8m时，取0.13。H>8m时 计算G=0.012KzKcH1.65B1.85
备注 B≤10m B>10m
Kb--孔口宽度系数；当B≤5m时，Kb=0.29,5m<B≤10m时，Kb=0.472,10m<B< Kb=0.075，B>20m时，Kb=0.105。
Kc--材料系数；闸门用普通碳素钢取1.0，用低合金钢取0.8。
P 1 h2b 2
KN；
81，滚轮支承取1.0，台车式支承取1.3。 0，用低合金钢取0.8。 6；当5m<H<8m时，取0.13。H>8m时，按下式
29,5m<B≤10m时，Kb=0.472,10m<B<20m时时， 0，用低合金钢取0.8。
FQ （0.10 ~ 0.12）P 1.2G
1.6
FW （0.10 ~ 0.12）P 1.2G
K1 工作门、事故门 检修门、导流门
K2 H/B≥2 H/B<1 其他情况
K3 Hs<60m Hs≥60m
备注 H<5m 5m<H<8m H>8m
KZ--闸门行走支承系数；滑动支承取0.81，滚轮支承取1.0，台车式支承取 Kc--材料系数；闸门用普通碳素钢取1.0，用低合金钢取0.8。
B（孔口宽度） H（孔口高度）
1
1.4
558来自9露顶式弧形钢闸门
G 4.00
Kb 0.472
16.40
0.075
Kc Hs(设计水头） B（孔口宽度） H（孔口高度）
1
2.5
10
3
1
3

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。

FQ R2 Gj R1 nT Tzd P R f R1 d r0 Tzs f3 PZS G nG r2 r1 Px
312.437 6 80 8 1.2 34.826 928.696 120 1 35 10 0.25 2.218 0.6 3.697 40.000 1.050 6.500 7.900 175.500
注：按公式在关门之前工况下计算，没有考力）KN 加重（或下压力）对弧形闸门转动中心的力臂m 摩擦阻力安全系数 滚动轴承的滚轮摩阻力KN 作用在闸门上的总水压力KN 滚轮半径mm 滚动摩擦力臂mm 滚动轴承的平均半径mm 滚动轴承的滚柱直径mm 转动胶摩阻力对弧形闸门转动中心的力臂 止水摩阻力KN 滑动摩擦系数 作用在止水上的压力KN 上托力KN 闸门自重KN 闸门自重修正系数 闸门自重对弧形闸门转动中心的力臂m 止水摩阻力对弧形闸门转动中心的力臂m 上托力对弧形闸门转动中心的力臂m 弧形闸门启门力计算 启门力KN 启门力对弧形闸门转动中心的力臂m 加重KN 加重（或下压力）对弧形闸门转动中心的力臂m 摩擦阻力安全系数 滚动轴承的滚轮摩阻力KN 作用在闸门上的总水压力KN 滚轮半径mm 滚动摩擦力臂mm 滚动轴承的平均半径mm 滚动轴承的滚柱直径mm 转动胶摩阻力对弧形闸门转动中心的力臂m 止水摩阻力KN 滑动摩擦系数 作用在止水上的压力KN 闸门自重KN 闸门自重修正系数 闸门自重对弧形闸门转动中心的力臂m 止水摩阻力对弧形闸门转动中心的力臂m 下吸力KN
水深HS 闸门宽B 9.98 10
FQ R2 Gj R1 nT Tzd P R f R1 d r0 Tzs f3 PZS G nG r2 r1 Px D2 ps r4
698.466 4.87 0 0 1.2 186.760 4980.278 120 1 35 10 0.25 5.976 0.6 9.960 200.000 1.050 8.400 3.950 175.500 0.975 20.000 8.850

弧形钢闸门计算实例一、基本资料和结构布置1．基本参数孔口形式：露顶式；孔口宽度：12.0m；底槛高程：323.865m；检修平台高程：337.0m；正常高水位（设计水位）：335.0m；设计水头：11.135m；闸门高度：11.5m；孔口数量：3孔；操作条件：动水启闭；吊点间距：11.2m；启闭机：后拉式固定卷扬机。

2．基本结构布置闸门采用斜支臂双主横梁式焊接结构，其结构布置见图3-31。

孤门半径R=15.0m，支铰高度H2=5m。

垂直向设置五道实腹板式隔板及两道边梁，区格间距为1.9m，边梁距闸墩边线为0.3m；水平向除上、下主梁及顶、底次梁外，还设置了11根水平次梁，其中上主梁以上布置4根，两主梁之间布置7根。

支铰采用圆柱铰，侧水封为“L”形橡皮水封，底水封为“刀”形橡皮水封。

在闸门底主梁靠近边梁的位置设置两个吊耳，与启闭机吊具通过吊轴相连接。

采用2×500KN 固定式卷扬机操作。

本闸门结构设计按SL74-95《水利水电工程钢闸门设计规范》进行。

门叶结构材料采用Q235，支铰材料为铸钢ZG310-570。

材料容许应力（应力调整系数0.95）：Q235第1组：[б]=150MPa ，[τ]=90 MPa ； 第2组：[б]=140MPa ，[τ]=85 MPa ； ZG310-570：[б]=150MPa ，[τ]=105 MPa 。

3．荷载计算闸门在关闭位置的静水压力，由水平压力和垂直水压力组成，如图1所示：水平水压力：()kN B H P s s 3.74390.12135.1110212122=⨯⨯⨯==γ垂直水压力：()()⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=212212221sin sin 2sin 2sin 180/21φφφφφφπφγB R V s式中：()471.19,3333333.0155sin 14224,409.0155135.11sin 222111======-==φφφφ所以所以R H 。

闸门安装 的安全措施 应从 “ 人 、材 、机 、法、环”五个
方面综合考虑 ，对 “ 起重、安装、 电焊 、气 割、涂装”等工
序提出切实有效 的安全要求 ，并贯彻在 安装 过程 的始终 ，才 能有效 的保证施 工人员的安全和健康 。保证 建设项 目设施 不 受损害 。
１ 安 全 生 产 管理 措 施
用 １ ３ ０ ｔ吊车 ，采 用 ４点起 吊，将下节 门叶平移至 闸室 内，然 后在 吊车主钩 上挂一个 ２ ０ ｔ 导链和 ２个 １ ０ ｔ 导链 ，在
门叶上部相距 ７ ． ６ ｍ 的两个排水孔处用专用 吊具两点起 吊，
并用 ２ ０ ｔ 导链配合 吊车调整 门叶两侧的垂直度 ，使门叶慢慢
吊起 ，当 门叶块离地面时 ，将两个 １ ０ ｔ导链挂在门叶下游侧 底部相距 ７ ． ６ ｍ 的两个排水孔上 ，并拉紧导链 ，然后让 吊车
缩杆 ，使 门叶向上 游方向倾倒 ，当 门叶弧面倾倒到 与侧 轨弧
面基本一致时 ，拉紧两个 １ ０ ｔ导链 ，再让 吊车 出杆 ，将 门叶 吊起 ，运送到安装位 置与支臂连接 。
２ ． ８ ｔ ） ，支臂长 ：９ ． ０ ３ ３ ｍ ，固定铰 面与轴心距 ０ ． ６ ５ ｍ ，活
７ Ｇ
（ ｂ ）
动铰与轴 心距 ０ ． ８ ｍ ；如 图 ３ 。
ｆ
图 ４ 四点起 吊方案受 力示意图 １ ．千斤绳受力计算
Ａ Ｃ＝ ， ／ ９ ． ９ ２ ２ ＿ ３ ． ９ ４ ＝ ９ ． １ ｍ
３ ． 调 整 定 位
门叶 吊至底槛后 ，将 门叶中心与底槛 中心对正 ，检查侧
（ ａ ）
止 水座板螺孔与侧止水板距离 ，再用导链、千斤顶等将支臂

K3
Hs<60m Hs≥60m
备注 H<5m 5m<H<8m H>8m
KZ--闸门行走支承系数；滑动支承取0.81，滚轮支承取 Kc--材料系数；闸门用普通碳素钢取1.0，用低合金钢取 Kg--孔口高度系数；当H<5m时，取0.156；当5m<H<8 计算G=0.012KzKcH1.65B1.85
备注 B≤10m B>10m
Kb--孔口宽度系数；当B≤5m时，Kb=0.29,5m<B≤10 Kb=0.075，B>20m时，Kb=0.105。 Kc--材料系数；闸门用普通碳素钢取1.0，用低合金钢取
滚轮支承取1.0，台车式支承取1.3。 用低合金钢取0.8。 8m时，取0.13。H>8m时，按下式
10m时，Kb=0.472,10m<B<20m H（孔口高度） 2 5 12 3 7 10
露顶式弧形钢闸门 G 4.00 16.40 Kb 0.472 0.075 Kc 1 1 Hs(设计水头） B（孔口宽度） H（孔口高度） 2.5 3 10 15 3 8
K1 工作门、事故门 检修门、导流门
K2 H/B≥2 H/B<1 其他情况
潜孔式平面滚轮闸门 G 18.64 0.36 0.22 G 17.60 110.33 69.12 K1 1 0.9 1 Kz 1.3 1.3 1.3 K2 0.92 1.1 0.93 Kc 1 1 1 K3 1 1.05 1 Kg 0.156 0.13 A(孔口面积） HS（设计水头） 11.22 0.6 0.4 4 0.73 0.73

弧形闸门计算书-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1目录1 计算目的与要求 ................................................................... 错误!未定义书签。

2 设计计算内容....................................................................... 错误!未定义书签。

3 设计依据 .............................................................................. 错误!未定义书签。

4 基本资料和结构布置............................................................ 错误!未定义书签。

基本参数 (3)基本结构布置 (4)荷载计算 (4)面板弧长 (6)主框架位置 (7)5 结构计算 .............................................................................. 错误!未定义书签。

面板....................................................................................... 错误!未定义书签。

水平次梁............................................................................... 错误!未定义书签。

中部垂直次梁（隔板）....................................................... 错误!未定义书签。

边梁....................................................................................... 错误!未定义书签。

XXX水电站X#泄冲闸弧形闸门支座结构计算1、工程2、计算2.1、规程《水工混凝土结构设计规范》DL/T5057-1996《水工钢筋混凝土结构学》(第三版)中国水利水电出版社《水工混凝土结构设计手册》中国水利水电出版社2.2、基本2.2.1、《X 河XXX 水电站可行性研究报告》2.2.2、X河XXX水电站施工图设计有关图纸。

2.2.3、金结专业提供的弧门支座推力及相关数据。

2.3、计算2.4、计算2.4.1、工程等别与建筑物级别根据《X河XXX水电站可行性研究报告》，本工程为三等中型工程，其主要建筑物为3级建筑物，其水闸为主要泄水建筑物，同样为3级，相应建筑物结构安全级别为Ⅱ级。

2.4.2、基本参数表2.3.2.1混凝土强度标准值(N/mm 2表2.3.2.2混凝土强度设计值(N/mm 2表2.3.2.3基本参数表最小配筋率结构系数结构重要性系数设计状况系数荷载分项系数保护层厚度保护层厚度符号ρminγdγ0ψγQcc单位/////(mm)(mm)数值3102100.15%1.251.000.951.2050100备注Ⅰ级钢筋Ⅱ级钢筋弧门支座钢筋砼Ⅱ级结构短暂状况可变荷载弧门支座闸墩2.4.3、金结专业提供参数单支支座弧门推力：F t =792.7吨7776铰座尺寸：宽＝1200mm，14003、钢筋强度f y(N/mm 2)表3结构尺寸表名称支座高度支座宽度中墩厚度边墩厚度缝墩厚度支座闸墩符号hbh 1a sa sa单位(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)38003300300035002500220082128800中墩偏心矩边墩偏心矩缝墩偏心矩中墩边墩缝墩支座拟选主筋闸墩所选主筋符号h 0D 1D 2单位(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)37182300255020502872337223723228说明：部分符号的定义见简图及下文公式说明4、弧门4.1、弧门支座附近闸墩的局部受拉区的裂缝控制要求Be 0B 0'弧门支座附近闸墩的局部受拉区的裂缝控制应满足下列公式要求：4.1.1、闸墩受两侧弧门支座推力作用时4.1.2、闸墩受一侧弧门支座推力作用时bBftksF7.0?20.055.00+?bBefF tks4.1.3、公式说明式中Fs —— 由荷载标准按荷载效应短期组合计算的闸墩一侧弧门支座推力值；b —— 弧门支座宽度；B —— 闸墩厚度；20.055.00+?BbBefF tkse0 —— 弧门支座推力对闸墩厚度中心线的偏心距；f tk—— 混凝土轴心抗拉强度标准值。

弧形闸门启闭力计算根据《水利水电工程钢闸门设计规范 SL74-95》，采用以下公式进行计算。

启门力计算式：[]412102)(1r P R G Gr n r T r T n R F X j zs zd T Q G ＋＋＋＋＇= 式中：F Q ——启门力，KN ；R 1、R 2——分别为加重和启门力对弧形闸门的力臂,m ； T zd ——滑动支承摩擦阻力,KN; P f T zd 2=f 2——滑动摩擦系数，取0.6；P ——作用在闸门上的总水压力，KN ；22Z X P P P ＋=P X ——静水压力的水平分力，KN;P Z ——静水压力的铅直分力，KN ；R ——滚轮半径，mm ，R=100mm ，r ——滚轮轴半径，mm ，r=100mmT zs ——止水摩擦阻力,KN, ；zs zs P f T 3=f 3——滑动摩擦系数，取0.7；P zs ——作用在止水上的压力,KN;r 0、r 1、r 2、r 4——分别为转动轴摩阻力、止水摩阻力、闸门自重、下吸力对弧形闸门转动中心的力臂,m ；P X ——下吸力，KN,B H P X X 221γ=;H X ——闸门下游水深，m ；H X =0B ——闸门宽度，m ；B=8.0mB 1——止水总宽度，m ；B 1=0.09mn ＇G ——计算持住力和启门力用的闸门自重修正系数，可采用1.0～1.1；G ——闸门自重，计算启门力时计入浮重，KN ；G=18×9.8=176.4KN G j ——加重块的重量，KN ；n T ——摩擦阻力安全系数，可采用1.2；该闸门不再加重，则G j =0，相应R 1=0，启门力的力臂R 2=10m ，转动轴摩阻力距r 0=0.1m ，止水摩阻力距r 1=10m ，闸门自重力矩r 2=10m 。

计算式考虑下游无水，则下吸力P X =0，相应r 4=0。

作用在闸门上静水压力的水平分力P x ：KN B H P x 2509888.9212122=×××==γ 静水压力的铅直分力P z 为闸门排开水的重量KN P Z 94388.903.12=××= 则作用在闸门上静水总压力KN P P P Z X 268094325092222=+==＋ 作用在止水上静水压力的水平分力P 止水x ：KN B H P X 22.2809.088.921γ2122=×××==止水 静水压力的铅直分力P z 为闸门排开水的重量（可忽略）则作用在止水上静水总压力KN P zx 22.28=滑动支承摩擦阻力KN P f T zd 160826806.02=×==止水摩擦阻力KN P f T zs zs 75.1922.287.03=×==则启门力F Q ：[][]KN r P R G Gr n r T r T n R F X j zs zd T Q G 23.2284.17605.110)19.751.01608(2.1101)(1412102=×××××==＋＋＋＋＋＋＇。

1.1.1 闸门启门力和闭门力验算泄洪闸弧形钢闸门闭门力和启门力，根据《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-2013）第10.1.2条可知，闸门启闭力计算公式如下：1.闭门力计算公式：()01221W T zd zs t G F n T r T r P r n Gr kN R ⎡⎤=++-⎣⎦2.启门力计算公式：(),01221421W T zd zs t G j x F n T r T r P r n Gr G R P r kN R ⎡⎤=++-++⎣⎦以上两式中：T n ——摩擦阻力安全系数，可采用1.2；G n ——计算闭门力用的闸门自重修正系数，可采用0.9-1.0；,G n ——计算持住力和启门力用德尔闸门自重修正系数，可采用1.0-1.1；G ——闸门自重，kN ，当有拉杆时应计入拉杆重量；计算闭门力时选用浮重 j G ——加重块重量，kN ； R ——滚轮半径，mm1R ——加重对弧形闸门转动中心的力臂； 2R ——启门力对弧形闸门转动中心的力臂； t P ——上托力，kN ，包括底缘上托力与止水上托力；x P ——下吸力，kN ；zd T ——支撑摩阻力，kN ； zs T ——止水摩阻力，kN ；01234,,,,r r r r r ——分别为转动铰摩阻力、止水摩阻力、闸门自重、上托力和下吸力对弧形闸门转动中心的力臂，m ；泄洪闸闸门基本参数计算结果如下： 堰顶高程：46.0m ； 门前最大水深Hs ：4.5m ； 闸门宽度7.0m ；静水压力Ps：708.75kN；转动半径R=6m；φ夹角：0.750；水平线上夹角：0.349φ1水平线下夹角：0.401φ2水重Vs：23.218kN；总水压力708.906kN弧形钢闸门闭门力计算成果表格表4 - 4弧形闸门闭门力计算表计算结果说明，弧形钢闸门闭门力为-49.005kN,说明弧形闸门无需加压，依靠自重即可闭门。

表4- 5弧形闸门启门力计算表计算结果说明，泄洪闸弧形钢闸门提升所需的启门力为118.343kN。

经验与技术30弧形闸门开度计算方法及应用文/丁东华摘要:以湖北汉江王甫洲水利枢纽泄水闸开度仪改造为例，根据闸门运动与液压油缸活塞的伸缩行程之间关系严格推导出闸门开度计算公式，并介绍了位置解码器SM338在该系统中的实际应用。

关键词:弧形闸门；开度计算；位置解码器SM338；自动控制一、引言湖北汉江王甫洲水利枢纽是一个以发电为主，结合航运，兼有灌溉、养殖、旅游等综合效益的大型水利工程。

位于湖北省老河口市汉江干流上，上距丹江口水利枢纽30km，老河口市市区下游约3km 处。

泄水闸位于主河道左岸、王甫洲右边滩地上，共23孔平底闸，闸孔净宽14.5m，高15.17m，闸室高18.97m，采用液压弧形工作门，根据运行要求，在闸面下游段上布置了12座启闭机房，2间变压器室，3座观测房以及备用电源房、配电房、集控室、起重门机等建筑物与设备。

在设计及校核水位条件下，最大下泄流量分别为16870m 3/s 和20800m 3/s。

二、闸门开度计算方法弧形闸门开度常用的一般有两种方法，一是采用分段折线（依据不同的闸门开度设定，折线段数有所不同），比如常见的与编码器配套的开度仪表计算闸门开度就是使用的15段折线，在每一段折线内都是用拟合直线的方法进行计算闸门开度，需要精确的专业测量仪器测量各个折线的拐点值，需要测量的数据多，并且要将闸门依次提到每个设定的折线拐点处，无论测量和操作上都比较麻烦，通过这种算法精度不够高，并且在折线拐点处可能会出现数据跳变的情况。

另外一种方法就是采用公式实时计算闸门开度，下面就弧形闸门的特点，对计算公式推导进行探讨（以液压门举例）。

三、位置结构说明液压闸门有两个关键的支撑点，分别叫油缸支点和支铰。

油缸在闸门提升过程中的伸缩和旋转是以油缸支点为中心进行旋转，而闸门的提升和降落围绕支铰进行旋转，如图一所示。

点E 为闸门的油缸支点，点B 为闸门的支铰，点A 为闸门着地点，即闸门底沿。

弧AD 为弧形闸门的门面，AB 和DB 为闸门的支撑臂，CE为闸门的油缸和活塞。

弧形钢闸门计算实例弧形钢闸门是一种应用广泛的水工结构，通常被用于水坝、水电站和船闸等工程中。

它由一段弧形的钢板组成，可以随着水位的变化而升降。

在设计和计算弧形钢闸门时，需要考虑多个因素，包括水压、水位、重力等。

下面是一个弧形钢闸门的计算实例，用于说明设计和计算过程。

假设有一个用于船闸的弧形钢闸门，其跨度为15米，高度为5米。

为了使钢闸门能够顺利升降，我们需要计算当水位变化时所受到的水压力，以及钢闸门的重力。

然后，将两者进行比较，以确定钢闸门是否能够顺利升降。

首先，我们需要计算钢闸门所受到的水压力。

水压力可以通过下面的公式计算：P = ρgh其中，P为水压力，ρ为水的密度，g为重力加速度，h为水的高度。

假设水的密度为1000 kg/m³，重力加速度为9.81 m/s²。

在最大水位时，水高度为5米，那么水压力可以计算为：接下来，我们需要计算钢闸门的重力。

钢闸门由一段弧形的钢板组成，其面积可以通过下面的公式计算：A=(π/2)*r²其中，A为钢闸门的面积，r为钢闸门的半径。

由于钢闸门是弧形的，我们需要计算其半径。

假设弧形钢闸门的半径为10米，那么钢闸门的面积可以计算为：A=(π/2)*10²≈157.08m²钢闸门的重力可以通过下面的公式计算：F=m*g其中，F为重力，m为钢闸门的质量，g为重力加速度。

钢闸门的质量可以通过下面的公式计算：m=ρ*V其中，m为质量，ρ为钢闸门的密度，V为钢闸门的体积。

假设钢闸门的密度为7850 kg/m³，那么钢闸门的质量可以计算为：m = 7850 * 157.08 ≈ 1,230,234 kg钢闸门的重力可以计算为：F=1,230,234*9.81≈12,058,471.54N这个计算实例展示了如何计算弧形钢闸门所受到的水压力和重力，并比较二者以确定钢闸门的升降能力。

在实际设计和计算中，还需要考虑其他因素，如钢闸门的尺寸、材料强度等，以确保工程的安全和可靠性。

竹格多水电站冲砂闸3×5—15.5弧形工作门技施设计计算书2004-111、基本参数：1．1闸门型式：潜孔式弧形闸门1．2孔口尺寸：3×5 m1．3设计水头：15.5m1．4弧面半径：10 m1．5支铰高程：2276.50 m1．6底坎高程：2269.50 m1．7平台高程：2284.60 m1．8支铰型式：球面滑动轴承1．9支臂型式：双直支臂1．10启闭机型式：斜拉卷扬式启闭机1．11启闭机容量：400KN1．12启闭机工作行程： 4.55 m1．13闸门主要材料：Q235B1．14支铰材料：ZG310~570 1．15孔口数量：1孔1．16闸门数量：1扇2、总水压力计算：（见附图1）水平水压力：()()()()()()()056996.282.1105551411091.0657828838.022*******.061471718.01500427.44cos 2063.9cos 101.102854.88sin 4126.18sin 427.44cos 2063.9sin 2[31010cos cos 2]2sin 2sin cos sin 2[6.207334.51.105.15106.20732.1105211802207.35221211212121180221212121===Φ=+-+⨯=-⨯++-⨯+⨯⨯⨯=-++-⋅+⋅⋅⋅==⨯⨯+⨯⨯=⋅+⋅⋅=⨯arctg arctg KNRh B R P KNB h H H P HVP P V H ππφφφφφφφγγ总水压力：()()mml KNP P P RV H 32901000074.23492.11056.20731802063.9056996.28180122221=⨯===+=+=--Φπφπ封水面板弧长：mm R l 6147100001802207.351800=⨯==⨯ππφ 选取面板弧长为：l=l 0+150=6147+150≈6300mm面板弧长：110对应角度： 63026401101801⋅==⨯πβ700对应角度： 010705.4100007001802==⨯⨯πβ 750对应角度： 297183.4100007501803==⨯⨯πβ 800对应角度： 583662.4100008001804==⨯⨯πβ 850对应角度： 870141.4100008501805==⨯⨯πβ900对应角度： 156620.5100009001806==⨯⨯πβ 440180⨯π其中：a 1=900mm b 1=900mm b/a=900/900=1 ＜351⋅=α k=0.308 ［σ］=156.9Mpaq 1=10.821×10=108.21KN/㎡=1.0821×105Pa3．2区格Ⅱ：[]mm aKq12.119006510915*********.130802=⨯==⨯⋅⨯⋅⨯⨯⋅σαδ其中：a 2=900mm b 2=900mm b/a=900/900=1 ＜351⋅=α k=0.308 ［σ］=156.9Mpa23．3区格Ⅲ：[]mm aKq28.1185065109156511024521332603=⨯==⨯⋅⨯⋅⨯⋅⨯⋅σαδ其中：a 3=850mm b 3=900mm b 3/a 3=900/850=1.06 ＜351⋅=α k=0.3326 ［σ］=156.9Mpaq 3=12.452×10=124.52KN/㎡=1.2452×105Pa3．4区格Ⅳ：[]mm aKq61.118506510915*********.1332604=⨯==⨯⋅⨯⋅⨯⨯⋅σαδ其中：a 4=850mm b 4=900mm b 4/a 4=900/850=1.06 ＜351⋅=α k=0.3326 ［σ］=156.9Mpaq 4=13.199×10=131.99KN/㎡=1.3199×105Pa3．5区格Ⅴ：[]mm aKq61.118006510915*********.1357505=⨯==⨯⋅⨯⋅⨯⨯⋅σαδ其中：a 5=800mm b 5=900mm b 5/a 5=900/800=1.125 ＜351⋅=α k=0.3575 ［σ］=156.9Mpaq 4=13.868×10=138.68KN/㎡=1.3868×105Pa3．6区格Ⅵ：[]mm aKq51.117506510915*********.138306=⨯==⨯⋅⨯⋅⨯⨯⋅σαδ其中：a 6=750mm b 6=900mm b 5/a 5=900/750=1.2 ＜351⋅=α k=0.383 ［σ］=156.9Mpaq 4=14.462×10=144.62KN/㎡=1.4462×105Pa3．7区格Ⅶ：[]mm aKq3.117006510915651104984.14079407=⨯==⨯⋅⨯⋅⨯⨯⋅σαδ其中：a 7=700mm b 7=900mm b 7/a 7=900/700=1.286＜351⋅=α k=0.40794 ［σ］=156.9Mpa4考虑到面板上需要钻沉头螺栓孔选取δ=16mm. 材质为:Q235B 4、水平次梁计算:H 1=100.96KN/㎡H 2=108.21KN/㎡ H 3=116.74KN/㎡ H 4=124.52KN/㎡ H 5=131.99KN/㎡H 6=138.68KN/㎡ H 7=144.62KN/㎡ H 8=149.84KN/㎡ H 9=155KN/㎡()()()mKN H H q /08.77737.096.10021.1082145.0287.021211=⨯+⨯=+⨯+= ()()()mKN H H q /6.105875052.12474.11621425.045.021432=⋅⨯+=+⨯+=()()()mKN H H q /02.10985099.13152.12421425.0425.054213=⋅⨯+=+⨯+=()()()mKN H H q /65.11182568.13899.131214.0425.021654=⨯+=+⨯+= ()()()mKN H H q /78.109775062.14468.13821375.04.021765=⋅⨯+=+⨯+= ()()()mKN H H q /1.7046015584.1492111.035.021986=⋅⨯+=+⨯+= m KN q q /65.1114max ==⋅∴取M max =0.125ql 2=0.107×111.65×0.92=9.68KN.mA=28.83cm 2 W x =178cm 2 I x =1780.4cm 2 d=7mm t=11mm面板参与次梁工作的有效宽度为: B=ξ2b (支座处为负弯矩) l 0=0.4l=0.4×90=36cmcm b 5.8228580==+ 436405.82360⋅==bl ζ2=0.139648B=ξ2b=0.139648×82.5=11.5cm=115mmmm cm y 744.76.15.1183.286.1183.28806.15.111===⨯+⨯+⋅⨯⨯ y 2=216-74=142mmI 次=11.5×1.6×6.62+1780.4+28.83×4.22=3090.5cm 432.145.3090min 64.2172cm W Y I ===次32210673.1691.137065.131.13.7cm S =⨯⨯⋅+⨯⨯= 4．3应力计算：21064.2171068.9/5.4436minmaxmm N W M ===⨯⨯次σ＜[σ]=156.9N/mm 227105.309010673.1691061/84.474330max mm N I S Q ===⨯⨯⨯⨯⨯⋅⋅δτ次次＜[τ]=93.2N/mm 24．4挠度计算：mm f EIql 0710632063204544105.3090101210090065.111100max ⋅=⨯⋅=⨯⋅=⨯⨯⨯⋅⨯⨯ 25011300019000710max ≈=⋅lf⋅∴次梁能满足要求5、主框架计算：采用双主横梁布置。

弧形闸门下滑计算（原创版）目录1.弧形闸门下滑计算的背景和意义2.弧形闸门下滑计算的基本原理3.弧形闸门下滑计算的具体方法4.弧形闸门下滑计算的应用案例5.弧形闸门下滑计算的现状和未来发展正文【1.弧形闸门下滑计算的背景和意义】弧形闸门下滑计算是水利工程设计中一个重要的环节。

弧形闸门是一种广泛应用于水利工程中的挡水建筑物，其结构特点是门叶呈弧形，能够承受较大的水压力。

在水利工程中，弧形闸门的设计和运行需要考虑其下滑的稳定性，以确保工程的安全性和可靠性。

因此，弧形闸门下滑计算的研究具有重要的实际意义。

【2.弧形闸门下滑计算的基本原理】弧形闸门下滑计算的基本原理是基于结构力学和流体力学的理论分析。

其主要内容包括：闸门结构受力分析、水压力计算、闸门下滑稳定性分析等。

其中，闸门结构受力分析主要包括闸门自重、水压力、土壤压力等；水压力计算需要考虑水位、水流速度等因素；闸门下滑稳定性分析则需要综合考虑上述因素，评估闸门下滑的可能性和程度。

【3.弧形闸门下滑计算的具体方法】弧形闸门下滑计算的具体方法主要包括以下几个步骤：（1）收集和整理工程资料，包括闸门结构参数、水位、水流速度等；（2）进行闸门结构受力分析，计算闸门受到的各种力的大小和方向；（3）计算水压力，根据水流速度、水位等因素，计算水压力的大小；（4）分析闸门下滑稳定性，比较闸门受到的力和水压力，评估闸门下滑的可能性和程度；（5）提出改进措施，针对下滑不稳定的闸门，提出相应的改进措施，提高其下滑稳定性。

【4.弧形闸门下滑计算的应用案例】某水利工程中，设计一座弧形闸门，其结构参数为：闸门高 20 米，宽 40 米，弧形半径 20 米。

在水位为 15 米、水流速度为 2 米/秒的情况下，进行弧形闸门下滑计算。

首先，收集和整理工程资料，包括闸门结构参数、水位、水流速度等；其次，进行闸门结构受力分析，计算闸门受到的各种力的大小和方向；然后，计算水压力，根据水流速度、水位等因素，计算水压力的大小；接着，分析闸门下滑稳定性，比较闸门受到的力和水压力，评估闸门下滑的可能性和程度；最后，提出改进措施，针对下滑不稳定的闸门，提出相应的改进措施，提高其下滑稳定性。

设计水位：366m设计水头：6m闸门形式：采用露顶式弧形钢闸门闸门尺寸：闸门高度大于设计水头加安全超高（按《水利水电工程钢闸门设计规范》SL-7495中取0.3~0.5m）,即H > 6 + 0.5 = 65m。

闸门宽度为12m面板弧面半径：弧而曲面半径R=8m （1.1^1.5H）o校心位宜：对于宽顶溢流坝较心位叠可布置在a= （2/3^1） H处，且高出下游水位0.5m左右（如图1）。

此处取a=5m.主框架选择：主框架形式分两种：主横梁式（1）带悬臂的直支臂TT形框架。

（如图a）（2）斜支臂八形框架。

（如图b）（3）直支臂口形框架。

（如图c）a) b) c)主纵梁式主梁竖立放置，与匕卜两支臂链接（如图d）初步釆用主横梁式斜式支臂八形框架（图b）主横梁布置：1、实腹截面主横梁：闸门宽高比偏人时采用2、横桁架主横梁：闸门宽高比偏小时采用（1）、据《小型水电站机电设计手册》（黄希元主编）中闸门尺寸为：宽X长=12X6.5m时宜选择实腹截面主横梁。

（2）、为了缩小门槽尺寸和减少钢材用量，釆用变截面主梁。

根据《水利水电匸程钢闸门设计规范》SL 7495中,主横梁式斜式支臂厂\形框架，,部梁高为中跨梁高的0.4〜0.6倍II要与边纵梁相结合，梁高改变高度位豐距端部（2/4〜2/6）跨度。

考虑以上因素端部梁高取0.5h・变化位置取1/6L （如图2）。

一般弧形闸门釆用双主横梁，而双主横梁布置一般分为两种:1、等分水压力布置2、不等分水压力布置本水闸釆用等水压力布置（如图3）次横梁布置：2、顶、底横梁：按构造需求选择。

2、小横梁分段嵌设于各纵梁之间，排列间距按水压力的分布布置。

则布置5根小横梁，上主梁以上等间距布説2根，两主梁之间等距布垃3根（见图4）纵梁布置：2、跨中纵梁：布豐在启吊纵梁与边纵梁之间，2、启吊纵梁：布置在主横梁与支臂连接处3、边纵梁：布置在面板梁格两端。

为禹宦门体刚度要求将心吊纵梁、启吊纵梁间的跨屮纵梁的截面扩人，形成隔板。

1.6
FW （0.10 ~ 0.12）P 1.2G
K1 工作门、事故门 检修门、导流门
K2 H/B≥2 H/B<1 其他情况
K3 Hs<60m Hs≥60m
备注 H<5m 5m<H<8m H>8m
KZ--闸门行走支承系数；滑动支承取0.81，滚轮支承取1.0，台车式支承取 Kc--材料系数；闸门用普通碳素钢取1.0，用低合金钢取0.8。
B（孔口宽度） H（孔口高度）
1
1.4
5
5
8
9
露顶式弧形钢闸门
G 4.00
Kb
Kc
0.472
1
Hs(设计水 头）
B（孔口宽度） H（孔口高度）
2.5
10
3
16.40
0.075
1
3
15
8
水压力
P(KN)
系数
γ
h
h²
b
9.80
0.5
10
1.4
1.96
1
初估闸门启闭
机的启门力和
FQ （0.10 ~ 0.12）P 1.2G
Kg--孔口高度系数；当H<5m时，取0.156；当5m<H<8m时，取0.13。H>8m时 计算G=0.012KzKcH1.65B1.85
备注 B≤10m B>10m
Kb--孔口宽度系数；当B≤5m时，Kb=0.29,5m<B≤10m时，Kb=0.472,10m<B< Kb=0.075，B>20m时，Kb=0.105。
潜孔式平面滚轮闸门
G
K1
18.64
1
0.36
0.9