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潜孔式平面钢闸门设计

设计资料
(1)闸门型式：提升式平面钢闸门（潜孔式）
(2)孔口尺寸（宽×高）：10.0×5.2m2
(3)上游水位：▽27.5m
(4)下游水位：无
(5)闸底高程：▽20.0m
(6)胸墙底高程：▽25.2m
(7)启闭设备：电动固定式启闭机
(8)闸门所用材料：
门叶承重钢结构：Q235.B钢
焊条：E43型
行走支承：采用滚轮，材料为铸钢ZG45
止水橡皮：顶止水，侧止水——P形橡皮；底止水——条形橡皮
(9)制造条件：金属结构制造厂制造，手工电焊，满足Ⅲ级焊缝质量检验标准。
(10)采用的规范：《水利水电工程钢闸门设计规范SL74—95》
二．闸门结构的型式及布置
(1)闸门尺寸的确定
闸门总宽：

L0——孔口宽度
d——行走支承到闸墙边缘的距离(0.2m)
La——边梁两腹板中到孔中距离(0.4m)
b——边梁下翼缘宽度(0.2m)

闸门高度：
H=胸墙底高程-闸底高程+△H
（安装顶止水构造要求取△H=0.3m）

闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：

闸门的计算跨度：

(2)主梁的数目型式及位置。

主梁数目：采用双主梁
主梁形式：单轴对称工字形截面焊接组合梁
主梁位置：根据等荷载原则，两根主梁的位置应对称于水压力合力的作用线，且应满足：
且且
且（式中H取闸门止水压力作用高度，取孔口高度+100mm）
计算yc简图如图3所示
rgrfssssssss

取yc=2.2m

取，则：

(3)梁格的连接型式及布置
梁格采用复式布置和齐平连接，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，其间距应上疏下密，使面板各区格所需要的厚度大致相等，梁格布置具体尺寸如图4所示：

(4)联结系的布置和形式
横向联结系。根据主梁的跨度，决定布置3道横隔板，其间距为2.5m，横隔板兼作竖直次梁。
纵向联结系。采用斜杆式桁架，布置在2根主梁下翼缘的竖平面内。
(5)边梁与行走支承
变量选用双腹板型式，行走支承采用滚轮式，且D=600mm，滚轮位置沿门高布置按等荷载原则，采用筒支定轮。
三、版面设计
根据《水利水电工程钢闸门设计规范SL74—95》关于版面的计算，先估算面板厚度，在主（次）梁截面选择之后再验算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。
1.估算版面的厚度。
初步布置梁格尺寸如图4所示，面板厚度按下式计算

当时，，则
当时，，则
现将计算结果列于下表：
区格Ⅰ80025903.240.750.02440.1357.24Ⅱ78025903.320.50.03300.1296.72Ⅲ74025903.500.50.04150.1447.14Ⅳ68025903.810.50.04920.1577.15Ⅴ62025904.180.50.05630.1686.97Ⅵ57025904.540.50.06310.1786.78Ⅶ50025905.180.750.06950.2287.65注：1.t的最终确定。任意两个区格的厚度之差满足；
2.面板边长a，b都从面板与梁格的连接焊缝算起；
3.区格Ⅰ、Ⅶ系数按三边固定一边简支查得。
根据表1计算结果，选用面板厚度。
2.面板与梁格的连接焊缝计算
面板局部弯曲时产生的垂直于焊缝长度方向的横拉力Nt按下式计算

已知，并且近似取板中最大弯应力，，则：

面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力为（主梁的最大剪力及相应的截面特性S及I见后）
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、底梁都是支承在横隔板上的连续梁，作用在它们上的水压力的计算式为：q=p(a上a下)/2

计算列于表2.
梁号轴线水压PkPa梁间距(m)(a上+a下)/2q备注112.12顶梁荷载按下图计算

0.87228.620.88525.330.9337.440.86532.390.83445.570.7936.000.75552.920.7238.100.69659.680.6941.180.69766.440.65543.520.62872.520.3626.110.10根据表2计算结果，水平次梁荷载取43.52kN/m，水平次梁为四跨连续梁，跨度为2.5m，如图5所示

水平次梁的跨中的正弯矩为M次中=0.077ql²=20.94kN·m
支座B处的负弯矩为：MB次=0.107ql²=29.10kN·m
2.截面选择

考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选[20a，查得：

面板参加次梁翼缘工作的有效宽度分别按式(8-15)及式(8-16)计算，然后取其中较小值。
式(8-15)中

式(8-16)中
跨间正弯矩段

对支座负弯矩段

按7号梁计算，该梁平均间距b=655mm，对于等跨中正弯矩段，弯矩零点之间距离：

对于支座负