水库底孔进口事故闸门设计书计算书****一．基本资料1.孔口尺寸（B H）1.5X1.5 m2.进口底坎高程：∇1117.000 m3.检修平台高程：∇1169.500 m4.上游校核洪水位：∇1168.370 m5.上游正常高水位：∇1168.000 m6.死水位：1130.000m7.淤沙高程：1122.400二．布置该闸门采用设计水头52.m，运行条件为动闭静启，门体上设置充水阀，利用水柱压力动水闭门，平压后启门。
面板设置在上游面，下游止水，止水高度1.6m，止水宽度1.6m。
由于闸门孔口尺寸较小，梁系按照结构布置，要满足主梁和主轮的布置要求。
还要满足闸门利用水柱闭门和闸门底缘下游倾角不小于30°，上游倾角不小于45°的布置要求。
由于闸门孔口尺寸较小，闸门主轮未能作等荷布置，且兼作控制闸门反位移支承，侧轮作控制闸门侧向位移支承，侧轮布置在门体上游侧的面板上。
考虑闸门结构尺寸较小，孔口尺寸宽高比等于1，但闸门吊耳较高，故采用单吊点启吊，吊耳设置在门顶，而且在吊耳上设置有短吊杆及充水阀联动。
边梁布置为单腹板。
顶、侧止水均采用P型橡塑复合止水。
三．结构计算1.总水压力Hs=52m h=1.6m Bz=1.6mP=1/2λ(2Hs-h)hBzs =0.5 1 (2 52) 1.61.6=132t面板与梁格布置简图2.面板 初选面板厚度按下式计算： []σαδ9.0kp a=梁格编号b(cm)a(cm)b/a k αp (kg/cm 2)(cm)1804020.497 1.5 5.2 1.623δ 考虑到淤沙和锈蚀的作用，初选面板厚度为：δ=2.0cm;计算面板厚度采用：δ=1.6cm;设计面板厚度为：δ=2.0cm;3.面板与梁格的连接计算：由于该闸门的尺寸较小，属于潜孔高水头闸门，故不设置水平次梁，顶、底梁均采用与主梁类似的截面。
4.主梁的计算① 荷载分析主梁可视为支承在边梁上的简支梁，承受水平方向传递来的均布水压力。
由于该闸门主梁设计未能采用等间距布置，计算中取荷载最大的下主梁进行计算设计。
q=(0.4+0.34)×52=38.48t/m② 内力分析M max =ql 2/8=38.48×1.62÷8=12.3136t-m=12.3136×105（kg ·cm ）Q max = ql/2=38.48×1.6÷2=30.784t=30.784×103（kg ）那么截面所需的W= M max /0.85[]σ=12.316×105÷1600=906(cm 3)③ 截面设计按刚度要求的最小梁高为：[][]L E l h /208.0min ωσ= =（0.2208×1600×160）÷（2.1×106×（1/750））=24（cm ）根据经济梁高计算：5/21.3W h ec ==3.1×9062/5=48（cm ）初选主梁梁高为：h=46(cm)则；主梁腹板厚度；11h t w = ≈0.7(cm) 取值为1.6cm; 后翼缘板的厚度亦采用：δ=4.0(cm)主梁不设前翼缘，面板兼作主梁的前翼缘宽度为；⑴t b B l 60+==1.6+60×2.0=121.6cm⑵b B 1ξ=l 0=l=800cm, b=40cml 0/b=160÷74.5=2.1477查图表得ξ1=0.7236B=0.7236×74.5=53.9≈53.9cm④ 截面特性∑∑=A Ay y `1=(2×53.9×1+40×1.6×22+4×20×44) /(253.9+401.6+420)=19.999=20(cm)y 2=46-20=26(cm)I x =(53.9×2.03+1.6×403+20×43)/12+53.9×2×192+1.6×40×22+20×4×242=93927(cm 4)S=20×4×24+1.6×222/2=2307(cm 3)⑤ 应力验算σ1=M MAX Y 1/I X =（12.3136×105×20）/93927=263(kg/cm 2)σ1=M MAX Y 2/I X =（12.3136×105×26）/93927=341(kg/cm 2)=⨯⨯⨯=⨯⨯=0.1356.9709045.41410925.83max t I S Q x τ381(kg/cm 2) 从以上计算可知主梁的截面型式能满足强度要求。
⑥ 挠度计算主梁高度是大于最小梁高的，固不必验算挠度。
356.9709101.23842108553845622⨯⨯⨯⨯⨯==x EI ql f =2.4×10-6(cm)<1/750 可见主梁的挠度满足规范要求。
由于h 0/δ=46/1.6≤80×(2400/σs )1/2 可不必验算腹板的局部稳定性。
5.顶、底梁的设计由于顶、底梁所受的荷载相对于第三根主梁而言要小，又闸门的吊耳设置在顶梁腹板上，顶梁在动水闭门时承受部分水柱压力，故将其设计成与第三根主梁近似的截面形式，强度及稳定均能满足要求。
6.纵梁该闸门上的纵梁按构造要求与门叶、主梁等齐平连接，截面形式如主梁，那么强度与挠度均能满足要求。
7.边梁边梁可简化为支承在两个主轮上的双悬臂梁，承受由顶梁、中横梁、底梁传递来的集中荷载，计算简图如下：①荷载分析P1=(14.5-2.05)×(0.05+0.62)×2.1÷4=4.38tP2=(14.5-1.43)×(0.62+0.62)×2.1÷4=8.51tP3=(14.5-0.81)×(0.62+0.62)×2.1÷4=8.91tP4=(14.5-0.19)×(0.62+0.19)×2.1÷4=6.09tΣP i= R1+ R20.62 P2+1.24 P3+1.86 P4=0.31 R1+ 1.55R2R1=12.5625t; R2=15.3275t;②内力计算8.1825t0.31m 0.62m 6.09t (Q t)-4.38t -0.3275t 0.31m0.31m 0.31m-9.2375t -1.8879t·m-1.3578t·m (M t.m)+1.178775t·m +0.975725t·m从剪力与弯矩图可知：Q max =8.1825t;M max =1.8879t·m; ③截面特性： 兼作前翼缘宽度B 值取为315mm ， ∑∑=AAy y '1=100.10.1265.312.17.27100.12.140.1266.05.312.1⨯+⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯==9.1(cm) y 2= 28.2-9.1=19.1(cm)I x = (31.5×1.23+1.0×263+10×1.03)/12+31.5×1.2×8.52+1.0×26×5.12+10×1.0×18.62=8336.946(cm 4)S = 10×1.0×18.6+1.0×18.12/2= 349.805(cm 3)④应力验算946.83361.9108879.151max 1⨯⨯==x I y M σ=206.07(kg/cm 2) 946.83361.19108879.152max 2⨯⨯==x I y M σ=432.52(kg/cm 2) =⨯⨯⨯=⨯⨯=0.1946.8336805.349101825.83max t I S Q x τ343.32(kg/cm 2)从以上计算可知边梁的截面型式能满足强度要求。
通过以上的分析计算，可知门叶结构的布置，主梁、顶、底、边梁的截面形式的设计均是合理的，稳定及挠度能满足规范要求。
四.主轮设计本套闸门上共设置4个主轮，并兼作反向支承。
取主轮的直径为φ500，轮缘宽度a=100mm c L轴径d=130mm,400d 1=160mm,L=400mm ，b=140mm滚轮与轨道的接触应力： )/(7.51952510101.210003275.152.1418.0418.026cm kg aR PE MAX =⨯⨯⨯⨯⨯⨯==σ≤[]s σ3=3×2400=7200(kg/cm 2)滚轮的材料选用ZG45，轨道的材料采用Q235，两者较小的[]s σ=2400 kg/cm 2。
轮轴的弯曲应力：[])/(1450)/(1256132.0)1482(5.153272.12.0)2(2233cm kg cm kg d b c P =〈=⨯+⨯⨯=+=σσ 轮轴材料选用45号优质碳素钢。
轮轴剪应力[]）22221/(950)/(1221635.153272.116316cm kg cm kg d P =〈=⨯⨯⨯⨯==τππτ 轴套的承压应力[])/(400)/(1.10114135.153272.122cm kg cm kg db P cd cd =〈=⨯⨯==σσ 轴套采用GS-2的复合轴承。
轴承座的局部紧接承压应力[])/(800)/(52.5644.12164.252904.25290)408145.0(405.153272.1)5.0(221cm kg cm kg d R kg L c b L P R cj A cj A =〈=⨯⨯===++⨯⨯=++=σδσ 五.轨道轨道采用组合梁的形式，材料选用Q235钢，厚度为30mm 的钢板，二期砼标号为C25，[]2/90cm kg h =σ。
① 轨道底板与砼承压应力：)/(79.11202635.153272.132cm kg B h P k k h =⨯⨯⨯==σ ② 轨道横断面弯曲应力)/(81.129)13/)5.11320212/)2033202(((8265.153272.13832233cm kg W Ph k k =⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯==σ③轨道颈部的局部承压应力[]cd cd cm kg st P σσ<=⨯⨯⨯==）2/(6813335.153272.13 ④轨道底板弯曲应力)/(28435.879.113322222cm kg c h =⨯⨯==δσσ 通过以上计算轨道的设计能够满足要求。