平面钢闸门.ppt

3、按闸门的结构型式和构造特征可分为：
⑴平面形门叶钢闸门：指挡水面板形状为平面的一类钢闸门。
根据门叶结构的运移方式又可分为：直升式平面闸门、升卧式平面闸门、横拉式平面闸门（船闸中采用）、绕竖轴转动的平面形闸门（如船闸中的人字门和一字门）及绕横轴转动的平面形闸门（如翻版闸门、舌瓣闸门和盖板闸门）等。
⑵弧形闸门：指挡水面板形状为圆弧形的一类钢闸门。
可分为绕横轴转动的弧形闸门（如正向弧形闸门、反向弧形闸门和下沉式弧形闸门）和绕竖轴转动的立轴式弧形闸门（如船闸中的三角门）等。
本章主要介绍直升式平面钢闸门。

二、闸门结构设计的基本要求
1、闸门结构的计算方法
《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）规定钢闸门结构采用容许应力法进行结构验算。
2、结构分析方法
⑴按平面体系设计法：可采用手算，简单易行，但不太精确。
⑵按空间体系设计法：可采用有限元法（FEM）分析，较合理。平面钢闸门的工程实例人字形钢闸门的工程实例弧形钢闸门的工程实例平面钢闸门的组成和结构布置
一、平面钢闸门的组成
平面钢闸门是由活动的门叶结构、埋固构件和启闭机械三部分组成。
门叶结构
门叶结构是用来封闭和开启孔口的活动挡水结构。由门叶承重结构、行走支承以及止水和吊具等组成。

1、门叶承重结构
包括钢面板、梁格及纵、横向联结系。

⑴面板直接承受水压并传给梁格。
面板通常设在闸门的上游面，这样可以避免梁格和行走支承浸没于水中而积聚污物，也可以减小因门底过水而产生的振动。

⑵梁格支承面板并将面板传来的全部水压力传给支承边梁
正交的梁系（水平次梁（包括顶、底次梁）、竖立次梁、主梁和边梁等）埋固构件
包括：⑴主轮或主滑道的轨道，简称主轨；
⑵侧轮和反轮的轨道，简称侧轨和反轨；
⑶止水埋件，顶止水埋件简称门楣，底止水埋件简称底坎；
⑷门槽护角、护面和底槛，用以保护混凝土不受漂浮物的撞击、泥砂磨损和气蚀剥落。

闸门的启闭机械
常用的闸门启闭机有卷扬式、螺杆式和液压式三种。它们又可分为固定式和移动式两类。启闭机的型号和选用详见《水电站机电设计手册》二、平面钢闸门的结构布置

主梁的布置

1、主梁的数目
主梁的数目主要取决于闸门的尺寸和水头的大小。
主梁的数目可为双主梁式和多主梁。
建议：当闸门的跨高比L/H≥1.2时，采用双主梁；
当闸门的跨高比L/H≤1.0时，采用多主梁。
在大跨度的露顶式闸门中常采用双主梁。多主梁式闸门的主梁位置，可根据各主梁等荷载的原则确定。具体做法有图解法和数解法两种。下面按数解法进行介绍。
假定水面至门底的距离为H，主梁的数目为n，第k（k=1，2，…，n）根主梁至水面的距离为yk，对于露顶门（图8-5a）有

对于潜孔式闸门（图8-5b）有

式中a---水面至门顶止水的距离。三、梁格的布置型式
闸门的梁格布置可分为以下三种型式。
⑴简式梁格不设次梁，面板直接支承在主梁上。
⑵普通式梁格由水平主梁、竖立次梁和边梁组成。
⑶复式梁格由水平主梁、竖立次梁、水平次梁和边梁组成。
四、梁格连接型式
梁格的连接型式有三种型式。
⑴齐平连接即水平次梁、竖立次梁和主梁的前翼缘表面齐平，都直接与面板相连，又称为等高连接。
⑵降低连接即主梁和水平次梁直接与面板相连，而竖立次梁降低到水平次梁下游。五、边梁的布置

边梁的截面型式有单腹式和双腹式两种。平面钢闸门的结构设计
一、钢面板的设计

面板的工作情况及承载能力：

钢面板是支承在梁格上的弹性薄板，承受静水压力。
对于四边固定支承的面板，在均布荷载作用下最大弯矩出现在面板支承长边的中点A处。但是当fA=fy时，面板的承载能力还远远没有耗尽。试验表明，当荷载增加到设计荷载（A点屈服时）的（3.5~4.5）倍时，面板跨中部分才进入弹塑性阶段。初选面板厚度t

静水压力作用下，面板的应力由两部分组成：
一是局部弯曲应力，即矩形薄板本身的弯曲应力；
二是整体弯曲应力，即面板兼作主（次）梁翼缘参与梁系弯曲的整体弯应力。

初选面板厚度时，由于主（次）梁的截面尚未确定，面板参与主（次）梁的整体弯应力尚未求得，故面板的厚度可先按面板支承长边中点A的最大局部弯曲应力强度条件初步计算。
式中，k—弹性薄板支承长边中点（A点）的弯应力系数。
p–面板计算区格中心的水压力强度p=γhg=0.0098h(MPa);
h—区格中心的水头,(m)

a,b—面板计算区格的短边和长边的长度(mm),从面板与主(次)梁的连接焊缝算起;

——弹塑性调整系数,当b/a≤3时,=1.5;当b/a＞3时,=1.4。

[σ]---钢材的抗弯容许应力（Mpa）

对于普通式和复式梁格支承的面板：
中间区格可当作四边固定板计算；
对于顶、底梁截面比较小的顶、底部区格，按三边固定另一边（顶或底边）简支的矩形板计算。

因钢面板的重量占