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水利水电工程钢结构课程设计-水工刚结构露顶式焊接平面钢闸门设计计算书.

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水工刚结构露顶式焊接平面钢闸门设计计算书一、设计资料闸门形式：炉鼎是平面钢闸门；空口尺寸(宽×高): 26m×12m上游水位：11.8m下游水位：0.1m闸底高程：0m启闭方式：电动固定式启闭机材料：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。

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为0.2m，故闸门高度H=11.8+0.2=12m；闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=26m；闸门计算跨度：L=L0+2d=22+2×0.2=26.40m。

2.主梁的形式主梁的形式应根据水头和跨度大小而定，本闸门应用实腹式组合梁。

3.主梁的布置因为L=26.40＞1.5H=1.5×12=18所以采取双主梁。

为使两根主梁在设计水位时所受的水压力相等，两根主梁的位置应对称与水压力合力的作用线y=H/3=4.0m,并要求下旋臂a≧0.12H和a≧0.4m、上悬臂c≦0.45H，现取a=1.5m ≈0.12H=1.44（m）主梁间距： 2b=2（y﹣a）=2×2.5=5（m）则 c=H-2b-a=12-5-1.5=5.5（m）=0.458H (满足要求)(单位：m)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16道横隔板，其间距为1.65m ，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。

6.边梁与行走支承。

边梁采用单复试，行走支承采用胶木滑道。

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[]σα92.0kp当b/a ≤3时，α=1.5，则t=a1605.19.0⨯⨯kp=0.068a kp当b/a ＞3时，α=1.4则t=a 1604.19.0⨯⨯kp=0.07a kp现列表如下： 梁格 a （mm ）b(mm) b/a K p(N /mm )kpt(mm)1 1300 1650 1.27 0.460 0.006 0.053 4.692 1300 1650 1.27 0.405 0.019 0.088 7.783 1000 1650 1.65 0.474 0.030 0.119 8.35 4 1000 1650 1.65 0.474 0.040 0.138 8.09 5 1000 1650 1.65 0.474 0.050 0.154 10.56 700 1650 2.36 0.499 0.058 0.170 8.097 700 1650 2.36 0.499 0.065 0.180 8.578 700 1650 2.36 0.499 0.072 0.190 9.04 9 600 1650 2.75 0.500 0.078 0.197 8.04 10 600 1650 2.75 0.500 0.084 0.205 8.36 11 600 1650 2.75 0.500 0.090 0.212 7.21 12 500 1650 3.3 0.500 0.096 0.219 7.45 13 500 1650 3.3 0.500 0.100 0.224 7.62 14 500 1650 3.3 0.500 0.105 0.229 7.26 15 500 1650 3.3 0.500 0.110 0.235 7.79 16 500 1650 3.3 0.750 0.115 0.294 9.99 根据上表计算，选用面板厚度t=11mm 。

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=11mm,并且近似地取板中最大弯应力σmax=[]σ=1602mm N则P=0.07tσmax=0.07×11×160=123.2面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力： T=2I VS==204（N/mm ） 计算面板与主梁连接的焊缝厚度：hf====3.0(mm )面板与梁格连接焊缝最小厚度h f =11mm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=P2下上a a + 现列表计算如下：q=1356.52kN/m梁号梁轴线处水压强度p(kN/) 梁间距(m)(kN/m) q=p1(顶梁) 1.981.3002 12.74 1.300 16.561.3003 25.48 1.150 29.301.0004 35.28 1.000 35.281.0005 45.08 1.000 45.081.0006(主梁) 54.88 0.850 46.650.7007 61.74 0.700 43.210.7008 68.60 0.700 48.020.7009 75.46 0.650 49.050.60010 81.34 0.600 48.800.60011 87.22 0.600 52.330.60012 93.10 0.600 55.800.60013 98.00 0.500 49.000.50014(主梁) 102.9 0.500 51.450.50015 107.8 0.500 53.900.50016 112.7 0.500 56.350.50017(底梁) 117.6 0.500 58.80 顶梁荷载按下图计算根据上表计算，水平次梁计算荷载取58.80KN/m, 水平次梁为16跨连续梁，跨度为1.65m.如下图所示。

水平次梁弯曲时的边跨跨中弯矩为： 次中M =12.44（KN.m ） 支座B 处的负弯矩为： B M 次=16.91(KN.m)2.截面选择W= []σ M =1601091.166⨯=105687.5 (3m m )考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选[16a 查得：A= 2195(2m m )； X W =108300(3m m ); X I =86620000(4m m )；1b =63(mm)； d=6.5(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 ≤1b +60t=63+60×11=723(mm)B=ξ1b( 对跨间正弯矩段）； B=ξ2b(对支座负弯矩段）；按12号梁计算，设梁间距b=(b 1+b 2)/2=(600+600)/2=600(mm).确定上式中面板的有效宽度系数ξ时，需要知道梁弯矩零点之间的距离L 0与梁间距b 之比值。

对于第一跨中正弯矩段取l 0=0.8l=0.8×1650=1337(mm);对于支座负弯矩段取l 0=0.4l=0.4×1650=660(mm)。

根据l 0/b 查表7-1得：对于l 0/b=1337/600=2.228得ξ1=0.716则B=ξ1b=0.716×600=429.6(mm)对于l 0/b=660/600=1.100得ξ2=0.324则 B=ξ2b=0.324×600=194.4 (mm)(单位：mm)对于第一跨中弯矩选用B=420(mm)，则水平次梁组合截面面积： A=2195+420×11=6815(mm 2) 组合截面形心到槽钢中心线的距离：e=(420×11×85.5)/6815=58(mm) 跨中组合截面的惯性矩及截面模量为：I 次中=8662000+2195×582+420×11×27.53=19415387(mm 4) W min =19415387/138=140691(mm 2)对支座段选用B=194.4(mm).则组合截面面积：A=2195+194.4×11=4333.4(mm 2) 组合截面形心到槽钢中心线的距离：e=(194.4×11×85.5)/4333.4=42.2(mm)。

支座处组合截面的惯性矩及截面模量：I 次B =8662000+2195×42.22+194.45×11×482=1275377(mm 4)W min =12753777/117.8=108266(mm 2) 3.水平次梁的强度验算由于支座处B 弯矩最大，而截面模量较小，故只需验算支座B 处截面的抗弯强度，即：次 =minW M B次=16.91×106/108266=＜156.2N/mm 2＜[σ] 160N/mm 2说明水平次梁选用[16a 槽钢满足要求。

扎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，最大挠度发生在边跨，由于水平次梁在B 支座处，截面的弯矩已经求得M 次B =28.53KNm,则边跨挠度可近似地按下式计算：L w =3845*次EI qL 3-次次EI L M B 16=[]353127537771006.23841065.180.585⨯⨯⨯⨯⨯⨯-127537771006.2161065.11091.16536⨯⨯⨯⨯⨯⨯ =0.000645＜⎥⎦⎤⎢⎣⎡L w =2501=0.004故水平次梁选用16a 槽钢满足强度和刚度要求。

5.顶梁和底梁顶梁所受荷载较小，但考虑水面漂浮物的撞击等影响，必须加强顶梁刚度，所以也采用16a 槽钢。

底梁也采用。

五、主梁设计（一）设计资料1.设计如下图，主梁跨度净宽L 0=26.00m;计算跨度L=26.40m ；荷载跨度L 1=22m.2.主梁荷载q=341.2KN/m.3.横向隔间距：1.65m 。

4.主梁容许挠度：[]w =L/600 。

（二）主梁设计主梁设计内容包括：1.截面选择；2.梁高改变；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。

1.截面选择（1）弯矩与剪力 弯矩与剪力计算如下：M max =)42624.26(2262.314-⨯⨯=27366(kN.m) V max =21qL =21×314.2×26.0=4084.6kN(2)需要的截面抵抗矩已知Q235钢的容许应力[]σ=160KN/mm 2， 考虑钢闸门自重引起的附加应力作用，取容许应力[]σ=0.9×160=144N/mm 2,则需要的截面抵抗矩为 W=[]σmaxM =1.014410027366⨯⨯=190047cm 2(3)腹板高度选择按刚度要求的最小梁高（变截面梁）：H min =0.96×0.23×[][]EL w L /σ=0.96×0.23×)600/1(1006.2104.2610144722⨯⨯⨯⨯⨯=244.5（cm ）对于变截面梁的经济梁高，h e =2.8w 2/5=2.8×1900472/5=362(cm)。

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露顶式平面钢闸门设计 (1)

露顶式平面钢闸门设计 (1)

水工钢结构露顶式平面钢闸门设计一、 设计资料① 闸门形式：露顶式平面钢闸门； ② 孔口尺寸（宽×高）：22m ×15m ； ③ 上游水位：； ④ 下游水位：； ⑤ 闸底高程：0m ；⑥ 启闭方式：电动固定式启闭机； ⑦ 材料：钢结构：；焊条：E43；行走支承：滚轮支承或者胶木滑道；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》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为，故闸门高度=+=15m ； 闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L 1=22m ； 闸门计算跨度：L=L 0+2d=22+2×=。

图一 闸门主要尺寸 (单位：m) 2.主梁的形式主梁的形式应根据水头和跨度大小而定，本闸门属于大跨度，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=＜=×15=，所以选取7根主梁。

根据公式k y =]1)-(K -[K 32 1.51.5nH计算每一根主梁距水面的距离，取值为 y 1=4m ； y 2=7m ； y 3=9m ； y 4=11m ； y 5=12m ； y 6=13m ；y 7=14m 。

具体布置见下图：图二 主梁的布置 单位（m) 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图图三 梁格布置尺寸图 单位（dm ）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10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。

6.边梁与行走支承。

边梁采用双腹式，行走支承采用滚轮支承。

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。

平面定轮钢闸门设计

平面定轮钢闸门设计

目录1. 水工刚结构平面定轮钢闸门设计计算书。

11）设计资料及有关规定。

1 2）闸门结构的形式及布置。

1<1>闸门尺寸的确定。

1<2>主梁的布置。

1 3）面板设计。

一. 设计任务 (2)二．设计资料 (2)三．闸门结构形式及布置 (2)四、面板设计 (3)五、水平次梁，顶梁和底梁地设计 (3)六、主梁设计 (5)七、横隔板设计 (8)八、边梁设计 (9)九、行走支承设计 (10)十、胶木滑块轨道设计（见图10） (10)十一、闸门启闭力和吊座验算 (11)。

24）水平次梁、顶梁和底梁地设计。

3 5）主梁设计。

6 6）横隔板设计。

8 7）边梁设计。

9 8）行走支承设计。

10 9）胶木滑块轨道设计。

11 10）闸门启闭力和吊座验算。

112. 水工刚结构平面定轮钢闸门设计图。

（附图）水工刚结构平面定轮钢闸门设计计算书一.设计任务《钢结构》课程设计的任务为某节制闸工作闸门的设计。

二．设计资料某供水工程，工程等级为1等1级，其某段渠道上设有节制闸。

节制闸工作闸门操作要求为动水启闭，采用平面定轮钢闸门。

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。

基本资料如下：孔口尺寸：6.0m ×6.0m(宽×高)； 底槛高程：23.0m ； 正常高水位：35.0m ； 设计水头：12.0m ； 门叶结构材料：Q235A 。

三．闸门结构形式及布置1.闸门尺寸的确定闸门的高度：H=6+0.5=6.5m闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L 1=6.1m 闸门计算跨度：L=L 0+2d=6+2×0.2=6.4m 2.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=6.4，闸门高度H=6.5，L<h 。

所以闸门采用4根主梁。

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.主梁的布置本闸门为潜孔式闸门，按公式()()[].51.51k 1k k n 3H2y -+-++=βββ222aH na -=β 经计算：64.01=β m 4.66y 1= m 3.58y 2= m 6.010y 3= m 9.311y 4= 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。

水工钢结构课程设计-平面钢闸门的设计

水工钢结构课程设计-平面钢闸门的设计

水工钢结构课程设计-平面钢闸门的设计### 一、概述平面钢闸门是水工钢结构及水利iooocxx中常用结构形式之一，它由类似重锤头的重门板、加强附件、主动节、水密密封铰链等零部件组成，可用于水坝、桥涵、泵站等水工工程的闸门及安装在水厂总池等建筑物边缘上的用途。

本次课程设计旨在研究平面钢闸门的结构原理，设计符合工程要求的应用实例，分析闸门的性能以及可能的故障现象，采取有效的解决方案以满足工程规范要求。

### 二、研究内容1. 结构原理：分析平面钢闸门结构原理，了解它从几个方面来保证性能和工作效果，要求运行及操作方便，安装牢固可靠，抗压、抗拉能力强，止水性能优越。

2. 工程实例：根据工程要求，考虑抗震、抗风、抗滑水等等要求，确定合理的规范尺寸，计算支撑力、稳定力及固定的力值，设计应用实例并做出相应的图纸。

3. 性能分析：分析闸门的型式（例如：滑动闸门、转轴闸门）、使用频率（例如：经常开关或者严格控制）、耐久性（使用寿命、耐腐蚀性）、导流性能（抗决口、水位差）、防泄漏能力（密封性能）等等要求性能，完成性能的综合分析，基于此完善闸门的结构构件。

4. 故障分析：分析可能出现的故障现象（例如：闸板断裂、节点受力大、闸板渗漏等等），从成因及原因来考虑闸门的设计，采取有效的解决方案。

### 三、实施方案1. 计算平面闸门的基本参数，如质量、支撑力及稳定力，根据水力学及结构力学原理，分析平面钢闸门的合理配置及设计标准；2. 对工程实例进行尺寸估算、考虑抗震、抗风、抗滑水等要求，修正钢闸门的结构图纸及构件；3. 分析关于平面闸门性能的各个要求，并进行性能综合分析，完善自身结构，确保抗压、抗拉能力强；4. 对可能出现的故障现象进行科学的分析，采取有效的措施，使闸门的操作及运行安全可靠。

本次课程设计旨在对平面钢闸门的设计进行研究，掌握平面钢闸门的结构原理、了解使用频率、耐久性及性能要求等，以及分析可能出现的故障现象并采取适当措施。