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水工钢结构钢闸门课程设计

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水工钢结构钢闸门课程设计 2 水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计计算书 一、设计资料及有关规定： 闸门形式：潜孔式平面钢闸门 孔口净宽：10m 孔口净高：13m 上游水位：73m 下游水位：0.1m 闸底高程：0m 启闭方式：电动固定式启闭机 启闭机械：液压式启闭机 材料： 钢材：Q235-A.F； 焊条：E43型； 行走支承：采用滚轮支承； 止水橡皮：侧止水和顶止水用P型橡皮，底止水用条型橡皮。 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 规范：《水利水电工程刚闸门设计规范 SL 1974-2005》 混凝土强度等级：C30

二、闸门结构的形式及布置

（一） 闸门尺寸的确定（图1示） 1 闸门孔口尺寸： 孔口净跨：10m 孔口净高：13m 闸门高度: 13.2m 闸门宽度: 10.4m 荷载跨度: 13.2m

1010

11373 3

计算跨度: 10.4m 2 计算水头:73m （二）主梁的布置 1.主梁的数目及形式 主梁是闸门的主要受力构件，其数目主要取决于闸门的尺寸。因为闸门跨度L=10m,闸门高度h=13m,L护，决定采用实腹式组合梁。 2.主梁的布置 本闸门为高水头的深孔闸门，孔口尺寸较小，门顶与门底的水压强度差值相对较小。所以，主梁的位置按等间距来布置。设计时按最下面的那根受力最大的主梁来设计，各主梁采用相同的截面尺寸。 3.梁格的布置及形式 梁格采用复式布置与等高连接，水平次梁穿过横隔板所支承。水平梁为连续梁，间距应上疏下密，使面板个区格需要的厚度大致相等，布置图2示

三、面板设计 根据《钢闸门设计规范SDJ—78（试行）》关于面板的设计，先估算面板厚度，在主梁截面选择以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][9.0akp 4

当b/a≤3时，a=1.65,则t=a14565.19.0kp=0.065kpa 当b/a >3时，a=1.55,则t=a16055.19.0kp=0.067kpa 现列表1计算如下： 区格 a(mm) b(mm) b/a k p kp t 1 995 2070 2.080 0.683 0.593 0.636 43.1 2 995 2070 2.080 0.497 0.604 0.548 35.4 3 995 2070 2.080 0.497 0.615 0.553 35.7 4 995 2070 2.080 0.497 0.626 0.578 35.7 5 995 2070 2.080 0.497 0.637 0.563 36.1 6 995 2070 2.080 0.497 0.647 0.567 36.3 7 995 2070 2.080 0.497 0.658 0.572 36.7 8 995 2070 2.080 0.497 0.669 0.577 36.9 9 995 2070 2.080 0.497 0.680 0.581 37.2 10 995 2070 2.080 0.497 0.691 0.586 37.6 11 1090 2070 2.080 0.497 0.702 0.591 37.9 12 900 2070 2.080 0.497 0.712 0.619 42.1

根据上表计算，选用面板厚度t=44mm 。 2.面板与梁格的连接计算 已知面板厚度t=44mm ,并且近似地取板中最大弯应力σmax=[σ]=160N/mm2,则 p=0.07х44х160=492.8N/mm , 面板与主梁连接焊缝方向单位长度内地应力：

T＝02IVS=,/20621066.224663982103.714.4344858946mmN 面板与主梁连接的焊缝厚度： mmTPhwtf8.261137.0/6.2120][7.0/22，

面板与梁格连接焊缝厚度取起最小厚度mmhf27。 四、水平次梁，顶梁和底梁地设计 1.荷载与内力地验算 水平次梁和顶，底梁都时支承在横隔板上地连续梁，作用在它们上面的水压力可 5

按下式计算，即 q=p2下上aa 现列表2计算如下： 表2

梁号 梁轴线处水压力强度P （kN/mm2） 梁间距（m） 2下上aa （m） q=p2下上

aa

(kN/m) 1顶梁 600.35 0.55 330.20 1.1 2水平次梁 611.00 1.1 672.1 1.1 3（主梁） 622.00 1.1 684.2 1.1 4（水平次梁） 633.00 1.1 696.3 1.1 5（主梁） 644.00 1.1 708.4 1.1 6（水平次梁） 655.00 1.1 720.5 1.1 7（主梁） 666.00 1.1 732.6 1.1 8（水平次梁） 677.00 1.1 744.7 1.1 9（主梁） 688.00 1.1 756.8 1.1 10（水平次梁） 699 1.1 768.9 1.1 11（主梁） 710 1.1 781.0 1.1 12水平次梁（） 721.00 0.975 793.1 0.85 13（底梁） 728.5 0.4225 409.2

8798

KN

根据上表计算，水平次梁计算荷载取793.1kN/m，水平次梁为5跨连续梁，跨度为2.08m，水平次梁弯曲时的边跨弯距为: M次中＝0.077ql2=0.077х793.1х2.082=246.2kN∙m 6

支座B处的负弯距： M次B＝0.107ql2=0.107х793.1х2.082=366.31kN∙m 2.截面选择

W=661053.2145101.366][Mmm3 考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选［56C由附录三表四查得： A=157.78cm2 ; Wx=2.551610mm3 ; Ix=71430cm4 ; b1=170mm ; d=16.5mm 。 面板参加次梁工作的有效宽度分别按式6—11及式6—12计算，然后取其中较小值。 式：6—11 B≤b1+60t=170+60Х44=2810mm ; 式：6—12 B=ζ1b (对跨间正弯距段) B=ζ2b （对支座负弯距段） 。

梁间距b=mmbb1110211201100221 。 对于第一跨中正弯距段

l0=0.8l=0.8Х2080=1644mm ;对于支座负弯距段l0=0.4l＝0.4Х2080＝832mm 。 根据l0/b查表6—1： 对于l0/b＝1664/1110＝1.499 得ζ1＝0.58 ，得B=ζ1b＝0.58Х1110＝634mm , 对于l0/b＝832/1110＝0.430 得ζ2＝0.750 ，得B=ζ2b＝0.16Х1110＝255.3mm , 对第一跨中选用B＝634mm取640mm,则水平次梁组合截面面积（例图4）: 7

A=157.78+64Х4.4=439.38cm2 ; 组合截面形心到槽钢中心线得距离：

e=4393832444640=207mm ; 跨中组合截面的惯性距及截面模量为： I次中＝71430+157.78Х20.72+64Х4.4Х9.52＝164451.4cm4

Wmin=3cm82.33767.484.164451 对支座段选用B＝260mm，则组合截面面积：A=1578.8+26Х4.4=271.58cm2 ; 组合截面形心到槽钢中心线得距离：

e=2699832444260=133.85mm 支座初组合截面的惯性距及截面模量为： I次B＝71430+157.78Х13.462+26Х4.4Х16.82＝131682.25cm4

Wmin=3cm73.31804145.131682 3.水平次梁的强度验算 由于支座B处（例图3）处弯距最大，而截面模量较小，故只需验算支座B处截面的抗弯强度，即

σ次＝,/145][/16.11531807301031.366226mmNmmN 说明水平次梁选用[56c满足要求。 轧成梁的剪应力一般很小，可不必验算。 4.水平次梁的挠度验算 受均布荷载的等跨连续梁，最大挠度发生在便跨，由于水平次梁在B支座处截面的弯距已经求得M次B=22.0248kN∙m,则边跨挠度可近似地按下式计算：

次次次EIlMEIqllwB1638453

7 44 645620 8 ＝456453101644511006.2162080103.366101644511006.2384]2080[1.7935

＝0.0002025≤004.02501][lw 故水平次梁选用[56c满足强度和刚度要求。 5,顶梁和底梁 顶梁和底梁受得水压力都比较大，所以都采用[56c

五、主梁设计 (一)设计资料

1）主梁跨度：净跨（孔口净宽）lo＝10m ；计算跨度l＝10.4m ；荷载跨度l1＝13.2m 。

2）主梁荷载：kNPq92.17175/)28.598.598.9273738.9(4＝总 3) 横向隔板间距： 2.07m 。 4）主梁容许挠度： [W]=L/750 。 （二）主梁设计 1.截面选择 （1） 弯距和剪力 弯距与剪力计算如下：

弯距： mkNM3.30613)42.1324.10(22.1391.1717max

剪力： kNqlV5.858922.1392.171721max 需要的截面抵抗距 已知A3钢的容许应力[σ]=145N/mm2 ,考虑钢闸门自重引起附加应力的影响，取容许应力[σ]=,/5.1301459.02mmN 则需要的截面抵抗矩为；

[ W]=。32max6.2345841.05.130103.30613][cmM （3）腹板高度选择 按刚度要求的最小梁高（变截面梁）为： 经济梁高：。cmWhec436)6.234584(1.31.35/25/2

,1.1091006.2750104.10105.13023.096.0]/[208.0722mincmlwEflh

由于钢闸门中的横向隔板重量将随主梁增高而增加，故主梁高度宜选得比hec为小，但不小于hmin。现选用腹板厚度h0＝300cm 。 (4)腹板厚度选择

,52.111/30011/cmhtw选用tw＝1.5cm 。 (5)翼缘截面选择：每个翼缘需要截面为

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水工钢结构第三版课程设计

水工钢结构第三版课程设计

水工钢结构第三版课程设计一、课程设计背景水工钢结构设计是针对水文工程建筑物建设而产生的一种专业设计，其设计越来越受到人们的关注。

在此背景下，开设基于水工钢结构设计的课程已经成为水利工程专业课程体系中的必备内容。

本课程设计是针对“水工钢结构”课程内容的一次实践，旨在通过学生自主设计和实施的方式，提高学生在水工钢结构领域的能力和实践经验。

二、课程设计目标1.了解水工钢结构的基本原理、设计方法和实际应用；2.掌握水工钢结构的计算方法，具备进行设计分析和实施的能力；3.能够在设计过程中采用合适的材料和构件，保证安全性和可靠性；4.提高学生在实际操作中的技能和沟通能力。

三、课程内容3.1 课程时间安排•第1-2周：课程介绍及基本概念讲解•第3-4周：主要构件的设计和计算•第5-6周：钢结构的施工及质量控制•第7-10周：设计示例分析及实践操作3.2 课程教学方法本课程采用集中授课和课程设计相结合的教学方法，由教师完成课程的基本概念、主要构件的设计和计算等理论知识讲解，并组织学生进行设计实践和操作演示。

3.3 课程设计要求1.在课程设计前，教师讲解水工钢结构设计的基本原理和设计方法，提供一些水工钢结构设计的案例，以便学生理解、掌握、模仿和创新；2.学生根据设计题目，进行课程设计方案和施工方案的制定；3.学生应使用专业软件对设计方案进行计算；4.学生需撰写课程设计报告，明确设计方案的主要内容、计算方法、材料和构件的选择、安全性分析和细节问题；5.课程设计结束后，学生应进行实践操作和模型展示，以达到培养其实际操作技能和沟通能力的目的。

四、课程评估本课程的评估主要依据以下三个方面：1.课程设计报告和答辩——包括设计思路、设计过程、设计结果等内容；2.实验成果——包括实验记录、分析、使用方案及其评估等方面；3.课程参与度——包括学生提交的所有作业和实践操作中的表现。

五、课程总结水工钢结构课程设计是水工建筑设计的基础。

露顶钢闸门课程设计

露顶钢闸门课程设计

一、设计资料：①闸门型式：露顶式平面钢闸门②孔口尺寸（宽⨯高）： 14 m ⨯ 12 m③上游水位： m④下游水位： m⑤闸底高程： 0 m⑥启闭方式：⑦材料钢结构：Q235-A.F；焊条：E43型；行走支承：滚轮支承或胶木滑道止水橡皮：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规范：《水利水电工程钢闸门设计规范SL 1974-2005》二、闸门结构的形式及布置1.闸门尺寸的确定闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高0.2m，故闸门高度=12+0.2=12.2（m）；闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=14m；闸门计算跨度：L=L0+2d=14+2*0.2=14.40（m）整个闸门的荷载为作于和闸门距离闸底H/3的P=706.32 KN/m的均布荷载2.主梁的形式主梁的形式根据水头和跨度大小而定，本闸门属偏大跨度，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①根据闸门的高跨比：当L小于等于H时采用多主梁形式，当L大于等于1.5H 时候采用双主梁形式，根据设计资料为14*12孔口尺寸，本设计采用3根主梁②主梁位置的确定：主梁位置的设计原则是根据每个主梁承受相等水压力的原则确定。

对于露顶式闸门：假定水面至门底的距离为H，主梁的个数为n，第K根主梁至水面的距离为Yk，则Yk=2H/3√n[K1.5 -（K-1）1.5 ]根据公式：Y1=2*12/3√3[11.5 -（1-1）1.5 ]=4.6（m）Y2=2*12/3√3[21.5 -（2-1）1.5 ]=8.5 （m）Y3=2*12/3√3[31.5 -（3-1）1.5 ]=10.9（m）考虑到后面梁格的布置和面板的选取将第三根主梁的位置下调0.5m所以Y3=11.4（m）。

4.梁格的布置和形式对于露顶式大跨度闸门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撑，水平次梁为连续梁，其间距应上疏下密，使面板各区格需要的厚度大致相等，梁格布置的尺寸详见下图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7道横隔板，其间距为1.75m，横隔板兼做竖直次梁，②纵向连接系，设在两两主梁下翼缘的竖平面内，采用斜杆式桁架。

水工钢结构第四版课程设计

水工钢结构第四版课程设计

水工钢结构第四版课程设计一、课程设计背景和意义1.1 背景水工钢结构是水工工程领域中的重要课题，其在水坝、桥梁、码头、船舶等水工工程中具有重要的应用价值。

近年来，随着水工工程建设的不断推进和钢结构技术的不断发展，水工钢结构的应用范围也在不断扩大。

水工钢结构课程是工程结构专业和水利工程专业中的重要课程之一。

通过学习该课程，学生能够掌握水工钢结构的基本概念、设计原则、计算方法和设计规范等知识，并能够运用所学知识进行实际工程的设计和施工。

1.2 意义水工钢结构课程设计是培养工程结构专业和水利工程专业学生综合能力的重要环节。

通过课程设计，学生能够深入了解水工钢结构的实际应用情况和设计要求，掌握工程设计过程中的方法和技巧，提升工程实践能力和创新思维能力，为未来从事相关专业的工作打下坚实的基础。

二、课程设计内容2.1 课程设计目标本次课程设计旨在让学生通过实际工程案例学习水工钢结构的设计过程，掌握一定的设计方法和技巧，提高工程实践能力和创新思维能力。

2.2 课程设计内容本次课程设计主要涵盖以下内容：•案例分析：选取实际的水工钢结构案例，分析其设计要求和难点，掌握工程设计过程中的方法和技巧。

•设计计算：根据案例要求，进行设计计算，掌握计算方法和流程。

•图纸绘制：根据计算结果，绘制设计图纸，包括结构图、质量表、零件图等。

•课程报告：按照要求编写课程报告，包括设计步骤、计算结果、图纸说明等内容。

2.3 课程设计要求•设计要求：选取难度适中的实际案例，按照设计要求和规范进行设计计算。

•计算要求：计算过程严谨、计算结果准确、符合规范要求。

•图纸要求：图纸清晰、规范、标注准确。

•报告要求：报告内容详实、逻辑清晰、结论准确。

2.4 课程设计流程•第一周：确定课程设计内容和要求，选取案例，分组开展课程设计。

•第二周：进行案例分析和设计计算，明确设计方案和计算方法。

•第三周：绘制设计图纸，规范标注，确保图纸准确完整。

•第四周：完成报告撰写和汇报，评估课程设计效果。

水工钢结构设计

水工钢结构设计

水利水电工程钢结构课程设计任务书学院名称：专业：水利水电工程年级：2012级一、设计题目1、某露顶式平面钢闸门设计2、某潜孔式平面钢闸门设计3、某小型露顶式闸门（或潜孔式平面钢闸门）设计+拦污栅设计二、主要内容1、某大型露顶式平面钢闸门设计①闸门型式：露顶式平面钢闸门②孔口尺寸（宽⨯高）：20 m ⨯14 m③上游水位：m④下游水位：m⑤闸底高程：m⑥启闭方式：⑦材料钢结构：Q235-A.F；焊条：E43型；行走支承：滚轮支承或胶木滑道止水橡皮：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：《水利水电工程钢闸门设计规范SL 1974-2005》三、具体要求学生应在规定时间内，要求完成下列成果：1、设计书一份。

包括：①设计资料；闸门结构的型式及布置；面板设计；水平次梁、顶梁和底梁的设计；主梁设计；面板参加主（次）梁工作的折算应力验算；横隔板设计；纵向连接系设计；边梁设计；行走支承设计；轨道设计；埋设构件设计，闸门启闭力计算，启闭设备选择等；②设计资料，拦污栅的结构布置，栅面结构设计，梁格设计。

设计书要求分章节次序，采用设计纸来书写；要求数字计算正确，书写端正并符合规范化要求的格式，装订成册。

2、图纸。

要求设计中图纸与设计计算相匹配，要求图纸结构布置合理，构造合理正确、线条清晰匀称，符合制图标准要求。

图纸包含：①梁格布置尺寸图，次梁截面图，主梁截面图，主梁变截面图，横隔板图，纵向连接系图，边梁图，轨道图，启闭设备图纸等等；②拦污栅结构布置图，栅面构造图，梁格设计图。

图纸附在说明书里。

四、主要技术路线提示1、平面钢闸门的设计路线①闸门结构的型式及布置②面板设计③水平次梁、顶梁和底梁的设计④主梁设计⑤面板参加主（次）梁工作的折算应力验算⑥横隔板设计⑦纵向连接系设计⑧边梁设计⑨行走支承设计，埋设构件设计⑩轨道设计以及闸门启闭力计算，启闭设备选择2、拦污栅的设计路线①拦污栅的结构布置②栅面结构设计③梁格设计五、进度安排1.露顶式平面钢闸门或潜孔式平面钢闸门设计①第一天上午：布置设计和理清设计思路②第一天下午：闸门结构的型式及布置③第二天：面板，次梁和主梁的设计④第三天：横隔板，纵向连接系和边梁的设计⑤第四天：行走支承，轨道设计和闸门启闭力计算，启闭设备选择，止水布置等⑥第五天：上交课程设计成果和答辩2、拦污栅设计+小型潜孔式平面钢闸门设计①第一-第二天：拦污栅设计②第三-第四天：小型钢闸门设计③第五天：上交课程设计成果和答辩六、完成后应上交的材料1.水工钢结构课程设计说明书七、推荐参考资料1. 曹平周，朱召泉 .钢结构. 北京：科学技术文献出版社.2002，62.范崇仁.水工钢结构设计.北京：中国水利水电出版.2000，53.水利水电工程钢闸门设计规范（SL 74-95）指导教师签名日期年月日系主任审核日期年月日露顶式平面钢闸门设计一：设计资料闸门形式：露顶式平面钢闸门。