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水工金属结构设计
水工金属结构设计
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水工金属结构设计
适用标准文案
金属结构及电气设计
金属结构
本设计波及的金属结构包含钢闸门及启闭机。
平面钢闸门设计
设计采纳平面钢闸门，平面钢闸门与其余形式闸门对比有以下长处：结构简单，
制造与安装简单，并且工作量小；结构刚度大，工作靠谱，运转保护花费低，可提到
水面以上检修；操作简单、快速，安全，有交换性；应用范宽泛，可在各种水利水电
工程及通航枢纽中，用作工作闸门、事故闸门、检修闸门及施工导流闸门。
平面钢闸门结构型式及部署
1、闸门尺寸确实定
依据闸孔尺寸为×，确立闸门双侧止水间距为 L1，计算跨度为孔
口宽度+支撑中心至闸墩侧面的距离的两倍，取为 L，闸门的高度为孔口高度
。
2、主梁的型式
主梁是闸门最主要的承力构件，其数目主要取决于闸门的尺寸和水头的大小。对
于闸门跨度L较大，而门高H较小（L≥）的露顶闸门，主梁数目一般为两根。
本闸门跨度为，高度为 ，≥，所以确立为双主梁闸门。
属于中等跨度闸门，为了便于制造和保护，设计采纳实辅式组合粱。
3、主梁的部署
为使两主梁在设计水位时所受的水压力相等， 两个主梁的地点对称于水压力协力
的作用线，如图 9-1所示。
主梁地点还需要知足以下要求：
①主梁的间距应尽量大些，以保证闸门的竖向刚度。
②闸门的上悬臂 c不易过长，往常要求c≤，以保证门顶悬臂部分有足够的
刚度。悬臂c值也不宜超出。
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③主梁间距应知足滚轮行走支承部署的要求。
④工作闸门的下主梁距平面闸槛的高度应不至于产生真空现象，并要求下悬臂 a
和a≥，
取：×6≈，×；
主梁间距： ；
图9-1 梁格部署尺寸
4、梁格的部署及型式
梁格采纳复式部署和等高连结，使水平次梁、竖直次梁和主梁的前翼缘都直接与
面板相连，以便于梁系与面板形成强固的整体，面板可与梁系共同受力，形成梁截面
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的一部分，进而减少梁系的用钢量。水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板支承
成为连续梁，面板直接支承在梁格的上翼缘上。
水平次梁间距部署上疏下密，使面板需要的厚度大概相等。详细数据见“面板设
计”一节。
5、联接系的型式及部署
①横向联接系
为了简化闸门的制造、横向联接系采纳横隔板式，其部署应和梁的设计跨度相关，
本闸门依据主梁的跨度决定部署三道横隔板，间距为 、、，隔板兼
做竖直次梁。
②纵向联接系
纵向联接系设在两个主梁下翼缘的竖平面内，采纳简单的斜杆式桁架。
6、边梁和行走支承部分
因闸门的水头和孔口较大，设计时将轮子装设在双腹式边梁的两块腹板之间，即
简支式滚轴，以防止边梁受扭。
主梁设计
平面闸门的主梁绝大部分采纳组合梁。对于主梁跨度较大的露顶闸门，为减小门
槽尺寸和节俭钢材，采纳变截面的主梁型式。设计中主梁采纳变截面的组合梁，资料
采纳A3钢。
图9-2 主梁荷载计算简图
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1、截面选择
①弯矩与剪力计算
双向水压力作用在下主梁的均布荷载为： q /m；
所以作用在主梁上的最大剪力和弯矩分别为：
Qmax
qL1
1
10t；
2
2
Mmax
qLL1
qL12
4
t·m。
8
②截面模量计算
考虑钢闸门自重惹起的应力影响，取允许弯应力为 [σ2，则需
要的截面抵挡矩为：
W
Mmax
105
1869cm3。
[]
1600
③腹板高度选择
按刚度要求的最小梁高（变截面梁）为：
hmin
[
]L
1600
100
cm。
E[f
/l]
106
1/600
为考虑截面不对称影响的系数）仅对主梁自重而言，其经济梁高为：
hjk
W
1869
；
65cm
注：翼缘截面不改变的焊接梁 ，腹板厚度近似地预计为：
7
3h
3
1000
；