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弧形钢闸门计算实例
一、基本资料和结构布置
1．基本参数
孔口形式：露顶式；
孔口宽度：12.0m；
底槛高程：323.865m；
检修平台高程：337.0m；
正常高水位（设计水位）：335.0m；
设计水头：11.135m；
闸门高度：11.5m；
孔口数量：3孔；
操作条件：动水启闭；
吊点间距：11.2m；
启闭机：后拉式固定卷扬机。
2．基本结构布置
闸门采用斜支臂双主横梁式焊接结构，其结构布置见图3-31。孤门半径R=15.0m，支铰高度H2=5m。垂直向设置五道实腹板式隔板及两道边梁，区格间距为1.9m，边梁距闸墩边线为0.3m；水平向除上、下主梁及顶、底次梁外，还设置了11根水平次梁，其中上主梁以上布置4根，两主梁之间布置7根。支铰采用圆柱铰，侧水封为“L”形橡皮水封，底水封为“刀”形橡皮水封。在闸门底主梁靠近边梁的位置设置两个吊耳，与启闭机吊具通过吊轴相连接。采用2×500KN固定式卷扬机操作。
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。门叶结构材料采用Q235，支铰材料为铸钢ZG310-570。材料容许应力（应力调整系数0.95）：
Q235第1组：[б]=150MPa，[]=90MPa；
第2组：[б]=140MPa，[]=85MPa；
ZG310-570：[б]=150MPa，[]=105MPa。
3．荷载计算
闸门在关闭位置的静水压力，由水平压力和垂直水压力组成，如图1所示：
水平水压力：

垂直水压力：

式中：

故
总水压力：

总水压力作用方向：

所以
4．面板弧长
闸门门叶垂直高度为11.5m，支铰中心水平线以上弧形面板包角为

总水压力作用线上、下的弧长L上、L下分别为：

面板总弧长为L总为
L总=L上+L下=8.028+3.79=11.818(m)
5．主框架位置
根据等荷载原则，闸门上、下主梁与支臂组成的主框架平面布置应与总水压力作用线对称，使两框架受力均匀。两主梁之间的弧长为6.0m，上、下主框架之间的夹角为2θ，即

所以θ=11.459°
上、下框架与水平线的夹角（负号表示位于水平线的上方）为

二、结构计算
（一）面板
面板厚度按下列公式选，并按表1计算。

表1面板厚度计算表
区格a(mm)b(mm)b/akyq(N/mm2)[б](N/mm2)δ(mm)1160019001.190.3830.00451.51504.4293019002.040.4970.01691.51505.7378019002.440.50.02581.51505.9473019002.600.50.03391.51506.3563019003.020.50.04131.41506.2680019002.380.4990.04941.51508.4778019002.440.50.05801.51508.9873019002.600.50.06581.51508.8968019002.790.50.07351.51508.71063019003.020.50.08071.41508.71163019003.020.50.08761.41509.11258019003.280.50.09421.41508.71348019003.960.50.10051.41507.41455019003.450.50.10731.41508.8注主梁前翼缘宽度取100mm，次梁前翼缘宽度取70mm
根据上有的计算结果，面板厚度选定为δ=10mm
（二）水平次梁
1．荷载及内力
水平次梁荷载按“近次取相邻间距和之半法”计算单位宽度荷载，见表2。
表2水平次梁荷载计算表
顶次梁次梁底次梁1234567891011承载宽度（弧长）（m）0.4511.3250.9250.8250.7500.8750.8250.7750.7250.7000.6750.6500.395中心水压（kN/m2）2.110.321.029.537.353.361.869.877.384.391.197.5109.0水压力（kN/m）0.913.719.524.427.946.651.054.156.059.061.563.443.1
全部次梁及顶、底次梁采用同一截面，按其中最大荷载的一根次梁（次梁11）进行计算。水平次梁按受均布荷载的六跨连续梁计算，其计算简图见图2。

水平次梁参数为：q=63.4kN/m，=1.9m。
最大支座弯钜：

最大跨中弯距：

最大剪力：

2．次梁支座处截面特性
次梁选用[20a，参数如下：A0=28.83cm2；d=0.7cm；I0=1780.4cm3，b=7.3cm，t=1.1cm。
面板参数与次梁作用的有效宽度B=：

根据查得=0.34，则
B=0.34×65=22.