《水工鋼結構》暨露頂式平面鋼閘門課程設計一、設計資料某水庫溢洪道工作閘門，孔口凈寬8.0m，設計水頭H=5m，采用直升式露頂平面鋼閘門，門頂超高取0.2m，試設計閘門門葉結構、門槽埋件、選擇啟閉機設備。閘門門葉采用Q235鎮(zhèn)靜鋼，焊條E43。側止水選用P60A型，底止水選用I110—16型。行走支承（學號為單號者，采用膠木滑道，壓合膠木為MCS—2。學號為雙號者，采用滾輪支承）。閘墩混凝土強度等級C20。依照《水利水電工程鋼閘門設計規(guī)范》SL74—95設計。二、設計內容及步驟1、閘門結構的形式及布置整個設計過程的關鍵，應綜合考慮各方面因素。內容包括：閘門尺寸確定，門葉上需的要各種構件、數(shù)目及所在位置，梁格的形式及連接方式，聯(lián)結系的布置和形式及邊梁與行走支承。首先確定主梁形式、數(shù)目、位置，然后確定水平次梁及豎直次梁的形式、數(shù)目和位置。2、面板設計在滿足強度要求的基礎上，設計出一經(jīng)濟合理的面板厚度。在主梁截面選擇之后再驗算面板的局部彎曲與主梁整體彎曲的折算應力。3、水平次梁、頂梁和底梁設計水平次梁采用不等肢角鋼（單學號），槽鋼（雙學號）。頂、底梁1

宜采用槽鋼。在計算出各構件的內力后，選擇各梁的截面，考慮利用部分面板抗彎，將所選截面適當縮小。之后，進行強度、剛度驗算。4、主梁設計采用焊接組合截面，面板兼作主梁上翼緣的有效寬度按教材（7—11）式確定。內腹板局部穩(wěn)定驗算、面板若主梁高度滿足門槽寬深比W=1.4--2.5的要求，容包括：截面選擇、（梁高改變）、翼緣焊縫、曲與主梁整體彎曲的折算應力驗算。可不改變梁高。局部彎D5、豎直次梁及橫向聯(lián)結系設計橫向聯(lián)結系采用橫隔板，并兼作豎直次梁。按構造要求確定其尺寸，即截面高度、腹板厚度與主梁相同，橫隔板可不設上翼緣，其下翼緣用寬度100~200mm厚度10~12mm的扁鋼做成。因橫隔板截面尺寸大應力很小，可不進行強度驗算。6、縱向聯(lián)結系設計閘門自重G按教材附錄十附一式（1）計算?？v向斜桿采用等肢單角鋼其截面要按剛度條件要求進行選擇。尺寸主7、邊梁設計截面型式采用單腹式（適用滑動支承），雙腹式（適用滾動支承），尺寸按構造要求確定，即截面高度與主梁端部高度相同，腹板厚度與主梁腹板厚度相。對單腹式邊梁，為了便于安裝膠木滑快，下翼緣寬度不宜小于300mm。對雙腹式邊梁，為便于腹板焊接其兩腹板間距為300~400mm。邊梁需驗算的危險截面為與主梁連接處，即求出該截面的彎矩、剪力、軸力，按拉彎構件驗算截面的強度以及抗剪強度2和腹板與翼緣連接處的折算應力強度。8、行走支承及軌道設計①、滑動行走支承設計滑塊每側布置兩個，由三條膠木壓入鑄鋼夾槽內，用螺栓固定在邊梁下翼緣上。根據(jù)滑塊傳遞的荷載，確定其幾何尺寸及單位長度的承壓力，并由此確定夾槽尺寸及由表（7—2）確定出支承軌道軌頂弧面半徑R及軌頭寬度b。之后，驗算滑塊與軌頂弧面的接觸應力及夾槽的強度。膠木滑塊軌道設計軌道通長布置，埋設在門槽內。先根據(jù)混凝土承壓強度確定出軌道底板寬度，然后按其彎曲強度確定底板厚度，最后定出軌道總高度，應大于三分之一的軌道底板寬度。②、滾動行走支承設計采用圓柱形滾輪，簡支滑動軸承滾動支撐。滾輪尺寸：輪徑D=300~1000mm，輪緣寬度b=80~150mm，D/d=4~6。在上述范圍內D與b，后（經(jīng)7—15式）驗算滾輪輪緣與軌道之間接觸應力強度，若不滿足可增大D、b值。輪軸直徑d與輪徑之比為d/D=0.15~0.3，初定d，并驗經(jīng)算。輪軸驗算包括：彎曲應力，剪應力強度，若不滿足可加大d值。還應按（7—17式）驗算輪軸與軸承板之間的緊密接觸局部承壓應力。滾輪支承軌道設計視輪壓采用三塊鋼板焊接的工字形截面，應驗算軌道底與門槽砼3

之間的承壓應力。為提高其剛度，可將軌道與門槽護角角鋼連接起來，并將軌道上端做成斜坡形，以便將門葉引入門槽。9、止水、止水座、門槽金屬護角、導向裝置及軌道設計按設計資料設計門葉兩側及底止水，上游止水座可由門槽護角兼。導向裝置可采用鑄鋼弧面滑塊和鋼板軌道，均按構造要求設置不必做結構計算。10、閘門啟閉力計算和吊耳設計，啟閉機容量確定閘門啟閉力依照式（7—24、25）計算。根據(jù)閘門的寬高比宜采用雙吊點，吊耳可設在邊梁頂部（適用滾動行走支承，但需加設軸承板）或橫隔板與頂梁相交處（需另設吊耳板，適用滑動行走支承）。由啟吊力設計吊軸直徑及初估吊耳板尺寸，之后由（7—26、27）式驗算吊耳板孔壁局部緊接承壓應力和孔壁拉應力。由啟門力選擇雙吊點電動卷揚式啟閉機及容量三、設計成果及要求1、露頂式平面鋼閘門設計計算說明書1份。2、設計圖紙1張。內容包括：門葉上、下游立視圖，側視圖，俯視圖（包括門槽寬深比及行走支承和導向裝置預埋軌道、護角、止水），材料表（將構件依次編號逐項填入表中，包括名稱、形狀、規(guī)格、數(shù)量），說明（提出對鋼材、焊條、螺栓、止水、膠木、混凝土的材質要求和型號及標號）。3、圖紙采用50×75cm米格計算紙，制圖比例1：25。4

四、時間安排（共一周時間）第一天閘門結構的形式及布置，面板設計，水平次梁，頂、底