露顶式平面钢闸门设计说明书、设计资料⑴闸门型式：露顶式平面钢闸门⑵孔口净宽：8.0 m⑶设计水头：7.0m⑷结构材料：Q235A F⑸焊条：焊条采用E43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MCS 2⑼混泥土强度等级：C20(11)规范：《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL 74-1995)图8-1 ¥価钢阿门门叶结构立体示意图、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 m⑵ 闸门的荷载跨度为两侧止水间的间距L D=8.0 m⑶ 闸门计算跨度L=L 0+2d=8+2 X 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L 8.6根据闸门的高垮比 ==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H 5.2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 臂a >0.12H 和a > 0.4 m ,上悬臂c < 0.45H 和c v 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 a >30 °)，先取 a=0.12H=0.6 m ，则主梁间距:2b=2(y-a)=2 X (1.67-0.6)=2.14m4. 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8.6结间距为L 盲吃15 mH 5y=- =3 =1.67 m ，并要求下悬3 3 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I \、、顶梁"n主梁\/X / / ,“ \ /主孤ZVI导-1215021500I&UO丄;3Ln-(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 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•估算面板厚度格区a(mm) b(mm) b/a(mm) k(mm) P(N/mm2)V^p t(mm) I 1500 2150 1.43 0.537 0.0076 0.064 6.53 n960 2150 2.24 0.491 0.020 0.099 6.46 出850 2150 2.53 0.500 0.028 0.118 6.82 IV 660 2150 3.26 0.500 0.036 0.134 6.19 V630 2150 3.41 0.500 0.042 0.145 6.39 屮60021503.580.7500.0480.1907.98注：区格I,W 中系数 k 按三边固定一边简支查表得 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. 荷载与内力计算梁号梁轴线水 压强度p (KN/m 2梁间距 (m)a 上 a 下a 上 a 下q=p -------------2(m)备注：2(m )顶梁荷载按卜图卜 式计算1(顶梁)1.30 14.7 1.301.502.76R 1=2321.5014.700.96 1.230 18.08=2.76KN/m 23 (上主梁) 24.11 0.850.905 21.82432.440.755 24.490.665 38.910.64525.100.634根等假定梁格布置如图所示，面板厚度由公式kp 0.92，且 t max -t min < 2 mm当 b / a w 3 时，a =1.5，贝U t= aI kp'0.9 1.5 1600.068a kp当b/a > 3时,a =1.4 , 则t=akp'■ 0.9 1.4 1600.07a kp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计算1720b 6452.667 得 ^=0.80，则 B= &b=0.80X 645=516 mm 由匕 8601.333 得富=0.380，贝U B= &b=0.380 X 645=245mmb 645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 X 8=5978mm 2组合截面形心到槽钢中心线的距离:516X 8X 74 5978=51 mm6 （下主梁） 45.08 0.600.615 27.727 （底梁）50.960.30015.29据表中结果，水平次梁计算荷载取最大值 25.10KN/m ；水平次梁为四跨连续梁l ；l I 跨度为2.15m 。

水平次梁计算结构简图及弯矩图如下：口 ’丄附—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 mm 2 ；24W X =80500 mm ; I X =5637000 mm ; b 1 =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 < b 1 +60t=58+60 X 8=538 mm段，零点之间的距离：1。

0.8l 0.8 2150 1720mm ，对于支座负弯矩段取:|0 0.4l0.4 2150 860mm ,根据 L o /b 查表 2— 1;2、截面选择12.42 1061603=77625 mm 3B= &b （对跨间正弯矩段）； B=歩（对支座负弯矩段）;按5号梁进行计算，设该梁平均间距(b1+b2) 2660+630 =2 =645 mm ,对于第一跨中正弯矩w lCWm■'fit水平次梁边跨中的正弯矩为： M 次中=0.077qL=0.077 X 25.10X 2.152=8.93 KN/m支座 B 处的负弯矩为：M 次 B =0.107ql=0.107 X 25.10X 2.152=12.42 KN/me=跨中组合截面的惯性矩及截面模量为:组合截面形心到槽钢中心线的距离:516X 8X 74对于支座段，选用 B=245 mm ,则水平次梁的组合截面积： A=1851+245 X 8=3811 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。

6M 次B =11.78 10 Wmin 100463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 ,126351361中=5637000+1851X512+516X 8X232=12635136mm4,Wmin=121=104423 mm 2 e= 5978=51 mm组合截面形心到槽钢中心线的距离:245X 8X 74 e= 3811 =38 mm支座处截面的惯性矩及截面模量为：I次 B=5637000+1851 X 30+245 X 8X 3^=10850004 mm 410850004W min =108=100463 mm 2 次中=M 次中 Wmin68.93 10 104423=85.52 N/ mm 2v=160 N/mm=123.63 N/ mm =160 N/mmI B =10850004 mm 4,四跨连续梁 k"0.0063 ,=0.004250w = k '也= 0.0063X 25.102・153 105=0.0007VL E 次B2.06 10 1085.004w 、=0.004，满足挠度要求。

L4.顶梁和底梁底梁计算简图和弯矩图M 支座=0.107q 丨 2=0.107X 15.29X 2.152 =7.56 KN • m33选用［12 oW =62.137 cm > W 需 = 47.25cm 底梁弯应力强度验算:底梁刚度验算:顶梁采用和底梁相同的槽钢即 [12 o ，顶梁弯应力强度验算:2M 支座=0.107 q l =0.107X 2.76X 2.15^=1.37 KN顶梁的刚度验算:五、主梁设计 (一)已知条件M 支座W 需=-7.56 106160347250mm347.25cmM 支座 W y7.56忖 121.67N/mm 2 <62.137=160 N/ cm 2，满足弯应力要求。

.3w qi =kL3 515.29 2.15 10= 0.0063X ― ------------ - --- =0.00119< E 次B 2.06 10 391.466 w =0.004满足刚度要求。

LM 支座 W y1.37 10362.13722.05N / mm 2 <=160 N/ cm 2满足应力强度要求。

w ql—=k ----------- = 0.0063XL E 次B 352.76 2.15 1052.06 10391.466=0.00021<=0.004满足刚度要求。

L(1)主梁跨度：净跨度l 1 =8.0m ，计算跨度L=8.6m ，荷载跨度l=8.0m1 1 p (2) 主梁荷载：P=— H 2=— X 9.8X 5.02=122.5 KN/m , 口 =上=61.25 KN/m222(3) 横隔板间隔：2.15m 。

w 1(4) 主梁容许绕度：w= 丄。

L 600(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,qlMmax =( L4l 、 61.25 88(8.6 p563.5 KN • mV max =£ql 1 61.25 8 245 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)(3)腹板高度h 0选择(刚度条件求得最小梁高h min )h ec =3.1 W 2/5 =3.1 x 38282/584.05cm经济梁高选取的梁高h 一般应大于h min 但比h ec 稍小，故应选取h=80 cm 。

(4)腹板厚度选择： 腹板厚度 t w =-0.81，选 t w =1.0cm11 11(5)翼缘截面选择:亦h 3216cm 之间)，上翼缘的部分截面面积可利用面板， 板同面板相连，选用t 12.0cm, b 14cm 。

面板兼做主梁上翼缘的有效宽度B= b 1+5t=14+50 x 0.8=54cm上翼缘截面面积 A 14 2.0 54 0.8 71.2cm 2 (6)弯应力强度验算： 主梁跨中截面的几何特性如下表;Ay' 7681 58主梁跨中截面形心距面板表面的距离y 1==38.18cmA 201.2max0.92563.5 103 0.92 1603828cm 3h mi n =0.96 x 0.208X— E W/L0.96X 0.208X160 8.6 102 0.922.06 105 1/600 73.62cm每个翼缘所需截面为:A 1= Wtw h 0h 。