露顶式平面钢闸门设计说明书一、设计资料⑴闸门型式：露顶式平面钢闸门 ⑵孔口净宽：8.0 m ⑶设计水头：7.0m⑷结构材料：Q235F A -⑸焊条：焊条采用E 43型手工焊⑻止水橡皮：侧止水用P 型橡皮，底止水用条形橡皮；行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为2-MCS⑼混泥土强度等级：C20⑾规范：《水利水电工程钢闸门设计规范》 （SL 74-1995）二、闸门结构的型式及布置 1. 闸门尺寸的确定:⑴ 闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2 m ，故闸门高度5.2+0.2=5.4 m ⑵ 闸门的荷载跨度为两侧止水间的间距L D =8.0 m ⑶ 闸门计算跨度L=L 0+2d=8+2×0.3=8.6 m2. 主梁的型式主梁的型式应根据水头和跨度大小而定，本闸门属于中等跨度(L=5~10)，为了便于制造和维护，采用实腹式组合梁，焊接组合截面。

3. 主梁的布置根据闸门的高垮比L H =8.65.2 =1.65>1.55，决定采用双主梁，为使两根主梁在设计水位时所受水压力相等，两根主梁的位置应对称于水压力合力的作用线y=H 3 =53 =1.67 m ，并要求下悬臂a ≥0.12H 和a ≥0.4 m ，上悬臂c ≤0.45H 和c ＜3.6 m 。

且使底主梁到底止水的距离尽量符合底缘布置要求（即α>30°），先取a=0.12H=0.6 m ，则主梁间距：2b=2(y-a)=2×(1.67-0.6)=2.14 m 4. 梁格的布置和形式格采用复式布置和高等连接，三根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，其间距上疏下密，面板各区格所需要的厚度大致相等。

梁格的布置及具体尺寸如下图所示： 5. 联结系的布置和形式（1）横向联结系：根据主梁的跨度，采用布置3道横隔板，横隔板兼作竖直次梁，其横向联结间距为L=8.64=2.15 m（2）纵向联结系:采用斜杆式桁架，布置在两根主梁下翼缘的竖平面内，并设有4根等肢角钢的斜杆。

6. 边梁与行走支承采用单腹式边梁，行走支承采用双股式滚动行走支承。

三、面板设计1. 估算面板厚度假定梁格布置如图所示，面板厚度由公式t=[]σ92.0kpa，且t max -t min ≤2 mm当b ／a ≤3时，α=1.5，则t==⨯⨯1605.19.0kpa0.068a kp当b/a ＞3时，α=1.4，则t==⨯⨯1604.19.0kpa 0.07a kp现列表计算如下：根据计算结果，选用面板厚度t=8 mm 四、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、底梁都是支承横隔板的连续梁，作用在上面的水压力按q=p 2下上a a +计算 计算列表如下 ：水平次梁计算结构简图及弯矩图如下：水平次梁边跨中的正弯矩为：M 次中=0.077qL=0.077×25.10×2.152=8.93 KN/m支座B 处的负弯矩为：M 次B =0.107ql=0.107×25.10×2.152=12.42 KN/m2、截面选择 []σ M =1601042.126⨯=776253mm考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选槽钢14a 由附表查得：A=1851 2mm ；X W =80500 2mm ；X I =5637000 4mm ；1b =58 mm; d=6 mm面板参加次梁翼缘工作的有效宽度按下式计算，然后取最小值。

B ≤1b +60t=58+60×8=538 mm B=ξ1b( 对跨间正弯矩段）；B=ξ2b(对支座负弯矩段）；按5号梁进行计算，设该梁平均间距b=(b1+b2)2 =660+6302 =645 mm ，对于第一跨中正弯矩段，零点之间的距离:mm l l 172021508.08.00=⨯==，对于支座负弯矩段取：mm l l 86021504.04.00=⨯==，根据L 0/b 查表2—1;由667.264517200==b l 得ξ1=0.80，则B=ξ1b=0.80×645=516 mm 由333.16458600==b l 得ξ2=0.380，则B=ξ2b=0.380×645=245 mm 对于第一跨中，选用B=516 mm ，则水平次梁的组合截面积：A=1851+516×8=5978mm2组合截面形心到槽钢中心线的距离：e=516×8×745978=51 mm跨中组合截面的惯性矩及截面模量为：Ι次中=5637000+1851×512+516×8×232=12635136mm 4，W min =12635136121=104423 mm2组合截面形心到槽钢中心线的距离： e=516×8×745978=51 mm对于支座段，选用B=245 mm ，则水平次梁的组合截面积：A=1851+245×8=3811 mm 2组合截面形心到槽钢中心线的距离：e=245×8×743811 =38 mm支座处截面的惯性矩及截面模量为：Ι次B=5637000+1851×382+245×8×362=10850004 mm4W min =10850004108=100463 mm 22. 水平次梁的强度验算支座B 处弯矩最大，截面模量也较大，跨中弯矩小，故两处截面的抗弯强度都需要验算。

次中σ=min W M 次中=1044231093.86⨯=85.52 N/ mm 2 ＜[]σ=160 N/mm2B 次σ=min BW M 次=100463108.7116⨯=123.63 N/ mm 2 ＜[]σ=160 N/mm 2综上可知水平次梁选用[14a 满足弯应力强度要求。

3. 水平次梁的扰度验算水平次梁为受均布荷载的四跨连续梁，其最大扰度发生在边跨，已求得M 次B =12.42 KN/m ，Ι次B=10850004 mm 4， 四跨连续梁0063.0''=k ，⎥⎦⎤⎢⎣⎡L w =2501=0.004L w =B 30''次I E ql k =0.0063×004.10851006.21015.210.25553⨯⨯⨯⨯=0.0007＜⎥⎦⎤⎢⎣⎡L w =0.004，满足挠度要求。

4. 顶梁和底梁底梁计算简图和弯矩图支座M =0.107q 2l =0.107×15.29×2.152 =7.56 KN ·m需W =[]σ支座M =33625.4747250160106.57cm mm ==⨯ 选用[12σW =62.1373cm ＞需W =325.47cm 底梁弯应力强度验算：σ=23/67.121137.621056.7M mm N W y=⨯=支座＜[]σ=160 N/2cm ，满足弯应力要求。

底梁刚度验算：L w =B 3''次I E ql k =0.0063×466.3911006.21015.229.15553⨯⨯⨯⨯=0.00119＜⎥⎦⎤⎢⎣⎡L w =0.004满足刚度要求。

顶梁采用和底梁相同的槽钢即[12σ，顶梁弯应力强度验算：支座M =0.107q 2l =0.107×2.76×2.152=1.37 KN ·m σ=23/05.22137.621037.1M mm N W y=⨯=支座＜[]σ=160 N/2cm 满足应力强度要求。

顶梁的刚度验算：L w =B 3''次I E ql k =0.0063×466.3911006.21015.276.2553⨯⨯⨯⨯=0.00021＜⎥⎦⎤⎢⎣⎡L w =0.004满足刚度要求。

五、主梁设计 （一）已知条件（1） 主梁跨度：净跨度1l =8.0m ，计算跨度L=8.6m ，荷载跨度l =8.0m （2） 主梁荷载：P=21γH 2=21×9.8×5.02=122.5 KN/m ，q =2p=61.25 KN/m （3） 横隔板间隔：2.15m 。

（4） 主梁容许绕度：⎥⎦⎤⎢⎣⎡L w =6001。

（二）主梁设计1. 截面选择（1）主梁内力分析如图：主梁简支于边梁上，最大弯矩在跨中，最大剪力在支承处max M =)2(4l L ql-=5.563)286.8(64825.61=-⨯⨯ KN ·m max V =245825.612121=⨯⨯=ql KN（2）需要的截面抵抗矩（考虑闸门自重引起的附加应力的影响）W =[]33max 382816092.0105.56392.0cm M =⨯⨯=σ （3）腹板高度h 0选择（刚度条件求得最小梁高h min ）min h =0.96×0.208×[][]L W E L /σ0.96×0.208×()cm 62.73600/11006.292.0106.816052=⨯⨯⨯⨯⨯ec h =3.15/2W=3.1×cm 05.8438285/2=经济梁高选取的梁高h 一般应大于min h 但比ec h 稍小，故应选取h=80 cm 。

（4）腹板厚度选择：腹板厚度w t =11h=81.01180=，选w t =1.0cm （5）翼缘截面选择： 每个翼缘所需截面为：A 1=6800.1803828600⨯-=-h t h W w =34.522cm 下翼缘选用cm t A b cm t 26.17252.34,0.21111====，因此需要选用cm b 251=。

(在cm hh 163255.2-=-之间)，上翼缘的部分截面面积可利用面板，故只需设置较小的上翼缘板同面板相连，选用cm b cm t 14,0.211==。

面板兼做主梁上翼缘的有效宽度B=1b +5t=14+50×0.8=54cm 上翼缘截面面积212.718.0540.214cm A =⨯+⨯= （6）弯应力强度验算：主梁跨中截面的几何特性如下表；主梁跨中截面形心距面板表面的距离y 1=∑∑A Ay '=cm 18.382.20158.7681=截面惯性矩为:4323024715248.20448512800.112cm Ay h t I w =+⨯=+=∑截面抵抗矩为:上翼缘顶边21max 647318.38247152cm y I W ===下翼缘底边22min 591082.41247152cm y I W ===弯应力2min max /53.959101005.563cm KN M M =⨯==σ＜0.92×23=21.16 KN/2cm ，安全 （7）主梁支承端剪应力强度验算()3134.17894.082.418.054cm S =-⨯⨯=，()56.11208.182.412142=-⨯⨯=S 3219.290956.112034.1789cm S S S =+=+=2433max /85.280.110247152109.290910245mm N It S V w =⨯⨯⨯⨯⨯==τ＜[]2/95mm N =τ （8）整体稳定与刚度验算。