弧形闸门启门力和闭门力验算
弧形闸门启门力和闭门力验算
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1.1.1 闸门启门力和闭门力验算
泄洪闸弧形钢闸门闭门力和启门力,根据《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-2０13）第1０.１.2条可知,闸门启闭力计算公式如下：
1.闭门力计算公式:
()0
1221
W T zd zs t G F n T r T r P r n Gr kN R ??=
++-??
2.启门力计算公式：
(),01221421
W T zd zs t G j x F n T r T r P r n Gr G R P r kN R ??=
++-++?
?
以上两式中：
T n ——摩擦阻力安全系数，可采用1.２；
G n ——计算闭门力用的闸门自重修正系数，可采用０.9-1.0;
,G n ——计算持住力和启门力用德尔闸门自重修正系数，
可采用１．0-1．1； G ——闸门自重，kN,当有拉杆时应计入拉杆重量；计算闭门力时选用浮
重
j G ——加重块重量,kN ； R ——滚轮半径，mm
1R ——加重对弧形闸门转动中心的力臂； 2R ——启门力对弧形闸门转动中心的力臂; t P ——上托力,kN,包括底缘上托力及止水上托力;
x P ——下吸力，kN;
zd T ——支撑摩阻力,k Ｎ; zs T ——止水摩阻力，ｋN;
01234,,,,r r r r r ——分别为转动铰摩阻力、止水摩阻力、闸门自重、上
托力和下吸力对弧形闸门转动中心的力臂,m ；
泄洪闸闸门基本参数计算结果如下: 堰顶高程：４6.0ｍ； 门前最大水深Ｈs ：4．5m;
闸门宽度７．0m;
静水压力Ｐｓ:70８.7５kN；
转动半径R=6m；
φ夹角：0.750；
φ1水平线上夹角：0.349
φ2水平线下夹角:０.401
水重Vs：23．218ｋN；
总水压力７08.９06kN
?
弧形钢闸门闭门力计算成果表格
表4 - ４弧形闸门闭门力计算表
加重（或下压力）kN ＦW-49．005 加重（或下压力）对弧形闸门转动中心的力臂ｍＲ16．０0 摩擦阻力安全系数n T1．2 滚动轴承的滚轮摩阻力ｋN Tzd 5３.168
作用在闸门上的总水压力kN P ７08.906
滚轮半径mm R 50 滚动摩擦力臂mm f 1 滚动轴承的平均半径mm R155
滚动轴承的滚柱直径mm d 20 转动铰摩阻力对弧形闸门转动中心的力臂r0０.15 止水摩阻力ｋＮT zs 1.21５
滑动摩擦系数f
３
0.6
作用在止水上的压力kN Ｐ
Ｚ
S
2．０25
上托力ｋN P
ｔ
２7．010 闸门自重kＮＧ83．2２9 闸门自重修正系数ｎG0.95
闸门自重对弧形闸门转动中心的力臂m r
２
6.０0 止水摩阻力对弧形闸门转动中心的力臂m ｒ1６．00 上托力对弧形闸门转动中心的力臂ｍr3 6.00
计算结果表明,弧形钢闸门闭门力为-4９．０05kN,说明弧形闸门无需加压,依靠自重即可闭门。
表4- 5 弧形闸门启门力计算表
启门力kN F Q1１８.3４3 启门力对弧形闸门转动中心的力臂m Ｒ2６.00
加重kN G j０加重(或下压力）对弧形闸门转动中心的力臂m R
１
6.0０
摩擦阻力安全系数n T 1.2
滚动轴承的滚轮摩阻力ｋＮTz
ｄ５3.１68
作用在闸门上的总水压力ｋＮＰ７08．9０6
滚轮半径mm R ５０
滚动摩擦力臂mｍ f 1
滚动轴承的平均半径mｍＲ155
滚动轴承的滚柱直径ｍm d 20 转动铰摩阻力对弧形闸门转动中心的力臂ｍr
０
0．15
止水摩阻力ｋＮT zs 1.２1５
滑动摩擦系数ｆ30.6
作用在止水上的压力kＮP
ＺＳ
2.025
闸门自重kN G 93.229
闸门自重修正系数n G 1.０5 闸门自重对弧形闸门转动中心的力臂m r2 6.00
止水摩阻力对弧形闸门转动中心的力臂m ｒ1 6.００
下吸力kN Pｘ18.００0 闸门底缘止水至主梁下翼缘的距离m D2 ０.1０
平均下吸强度kN/m２ｐs20．00 下吸力对弧形闸门转动中心的力臂m r4 5.80
计算结果表明,泄洪闸弧形钢闸门提升所需的启门力为118.３43kN。现启闭机型号为ＱPＱ—2×8t,启闭机启门力为160kN,满足要求。
砼闸门设计计算
二、闸门设计 本次设计，闸门尺寸及相应启闭设施如下： 闸门类型潜孔钢筋混凝土闸门 闸门尺寸 2.4m×1.8m（高×宽）工作水头16.2m 启闭机类型QL-400-SD 支承方式滚动支承 配套电机Y132M2-6 启闭机重（不含螺杆） 2.31t 螺杆规格（毫米）φ130 运用条件静水开启，动水关闭检修闸门尺寸及相应启闭设施如下： 闸门类型潜孔钢筋混凝土闸门 闸门尺寸 2.4m×1.8m（高×宽）工作水头12.5m 启闭机类型QL-300-SD 支承方式滚动支承 配套电动机Y132M1-6 启闭机重（不含螺杆） 1.71t 螺杆规格（毫米）φ110 运用条件静水开启，静水关闭1、启闭力计算
闸门尺寸选用2.4m ×1.8m ×0.26m （高×宽×厚） 启门力计算：s G zs zd T Q W G n T T n F +++=\)( 闭门力计算：G n T T n F G ZS zd T W -+=)( )(1f r f R P T zd += zs zs P f T 3= 式中： —Q F 启门力（KN ）； —W F 闭门力（KN ）； —T n 摩擦阻力的安全系数，一般取1.2； —d T z 支承摩擦阻力（KN ）； —ZS T 止水摩擦阻力； —G n 计算闭门力的门重修正系数，取0.9； —`G n 计算启门力和持住力用的门重修正系数，一般取1.1； —S W 作用在闸门上的水柱压力； —P 闸门上的总水压力（KN ）； —R 滚轮半径（cm ）； —r 轴的半径（cm ）； —f 滚轮的滚动摩擦系数，为0.1cm ； —1f 轴与轴套的滑动摩擦系数； —3f 止水与止水座的滑动摩擦系数； —zs P 作用在止水上的水压力，可以侧止水和顶止水的总长度乘以止水橡皮作用的宽度，再乘以平均水压力得出。
水工钢闸门结构设计(详细计算过程)
6 金属结构设计 6.3 金属结构设计计算 6.3.1 设计资料 （1）闸门型式：露顶式平面钢闸门 （2）孔口尺寸（宽×高）：6m×3m （3）设计水头:3.16m （4）结构材料：Q235钢 （5）焊条：E43 （6）止水橡皮：侧止水型号采用P45-A ，底止水型号采用I110-16 （7）行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为MCS-2 （8）混凝土强度等级：C25 （9）规范：《利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95） 6.3.2 闸门结构的形式及布置 6.3.2.1 闸门尺寸的确定 1.闸门高度:考虑风浪产生的水位超高，将闸门的高度确定为3m 。 2.闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L 0=6.0m 3.闸门计算跨度：L=L 0+2d=6.0+2×0.15=6.3m 6.3.2.2静水总压力 闸门在关闭位置的静水总压力如图6.1所示，其计算公式为： 2 29.8344.1/22 gh P kN m ρ?= == 图6.1 闸门静水总压力计算简图 P
6.3.2.3 主梁的形式 主梁的形式应根据水头的大小和跨度大小而定，本设计中主梁采用实腹式组合梁。 6.3.2.4主梁的布置 根据主梁的高跨比，决定采用双主梁。两根主梁应布置在静水压力合力线上下等距离的位置上，并要求两主梁的距离值要尽量大些，且上主梁到闸门顶缘的距离c 小于0.45H ，且不宜大于3.6m ，底主梁到底止水的距离应符合底缘布置的要求。故主梁的布置如图6.2所示 图6.2 主梁及梁格布置图 6.3.2.5 梁格的布置和形式 梁格采用复式布置并等高连接，并使用实腹式竖向隔板兼作竖直次梁，使水平次梁穿过隔板上的预留孔而成为连续梁，其间距上疏下密，面板各区格需要的厚度大致相等，具体布置尺寸如图6.2所示。 6.3.3 面板设计 根据《利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95），关于面板的计算，先估算面板厚度，在主梁截面选择之后再计算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。 初选面板厚度。面板厚度计算公式为： δ 当b/a ＞3时，α=1.4；当b/a≤3时，α=1.5。 列表进行计算，见表6.1：
启闭力计算公式
启闭力计算公式 The latest revision on November 22, 2020
闸门启闭力的计算：启门力：F启=n·(F+W1+W2)闭门力：F闭=n·(F-W1-W2) 式中：W1-门体自重(T) W2-丝杆自重(T) n-系数1.1 ~1.3，闸门不经常操作时，取大值，反之取小值；F-水压产生 的阻力。F=S·h·u(T)S-闸门板面积(m2) 方闸门：S=a·b a-闸门宽(m) b-闸门高(m) 圆闸门为：S=π·D2/4， D-闸门通径(m) h-闸孔中心至最高水位高度(m) u-密封 面的摩擦系数，一般取0.3。铸铁闸门采用铸铁浇铸、整体加工，具有 耐腐蚀、易维护、安装简便、自行止水性能较好等优点，有平板型(MB 系列)、拱面型(MG系列)、拼装型(MP系列)及不同水头要求的多种产 品供用户选用，并承制用户特殊要求的铸铁闸门。 平面闸门的启闭力计算 按在动水中启闭的平面闸门计算 1、启门力计算公式为： FQ=nT(Tzd+Tzs)+n’GG+Ws 2、闭门力计算公式为： Fw=nT(Tzd+Tzs)-nGG 式中：FQ—启门力（t）； FW—闭门力（t）； nT—摩擦阻力的安全系数，一般取1.2；
Tzd—支承摩擦阻力（t）； Tzs—止水摩擦阻力（t）； n’G—计算启门力的门重修正系数，取1.1； G—闸门活动部分的自重（t）； Ws—作用在闸门上的水柱压力（t）； nG—计算闭门力的门重修正系数，取0.9； 3、摩擦阻力计算公式： （1）对于滑动支承摩擦阻力计算公式为： Tzd＝f2P （2）对于滚动支承摩擦阻力计算公式为： Tzd＝P/R(f1r+f) 上两式中： f2—滑动支承的摩擦系数，钢板和橡胶取0.65； P—作用在闸门上总水压力（t）； R—滚轮半径（cm）； f1—轴与轴套的滑动摩擦系数（铜合金轴套对钢轴为0.3，胶木轴套对钢轴为0.2） r—轴的半径（cm） f—滚轮的滚动摩擦系数，为0.1cm； （3）对于止水摩擦阻力计算公式为： Tzs＝f3Pzs 式中：
弧形闸门启门力和闭门力验算
1.1.1 闸门启门力和闭门力验算 泄洪闸弧形钢闸门闭门力和启门力，根据《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-2013）第10.1.2条可知，闸门启闭力计算公式如下： 1.闭门力计算公式： ()0 1221 W T zd zs t G F n T r T r P r n Gr kN R ??= ++-?? 2.启门力计算公式： (),01221421 W T zd zs t G j x F n T r T r P r n Gr G R P r kN R ??= ++-++? ? 以上两式中： T n ——摩擦阻力安全系数，可采用1.2； G n ——计算闭门力用的闸门自重修正系数，可采用0.9-1.0； ,G n ——计算持住力和启门力用德尔闸门自重修正系数，可采用1.0-1.1； G ——闸门自重，kN ，当有拉杆时应计入拉杆重量；计算闭门力时选用浮 重 j G ——加重块重量，kN ； R ——滚轮半径，mm 1R ——加重对弧形闸门转动中心的力臂； 2R ——启门力对弧形闸门转动中心的力臂； t P ——上托力，kN ，包括底缘上托力及止水上托力； x P ——下吸力，kN ； zd T ——支撑摩阻力，kN ； zs T ——止水摩阻力，kN ； 01234,,,,r r r r r ——分别为转动铰摩阻力、止水摩阻力、闸门自重、上托力和下吸力对弧形闸门转动中心的力臂，m ； 泄洪闸闸门基本参数计算结果如下： 堰顶高程：46.0m ； 门前最大水深Hs ：4.5m ；
闸门宽度7.0m； 静水压力Ps：708.75kN；转动半径R=6m； φ夹角：0.750； φ1水平线上夹角：0.349 φ2水平线下夹角：0.401 水重Vs：23.218kN； 总水压力708.906kN
弧形闸门启门力和闭门力验算
弧形闸门启门力和闭门力验算
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1.1.1 闸门启门力和闭门力验算 泄洪闸弧形钢闸门闭门力和启门力,根据《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-2０13）第1０.１.2条可知,闸门启闭力计算公式如下： 1.闭门力计算公式: ()0 1221 W T zd zs t G F n T r T r P r n Gr kN R ??= ++-?? 2.启门力计算公式： (),01221421 W T zd zs t G j x F n T r T r P r n Gr G R P r kN R ??= ++-++? ? 以上两式中： T n ——摩擦阻力安全系数，可采用1.２； G n ——计算闭门力用的闸门自重修正系数，可采用０.9-1.0; ,G n ——计算持住力和启门力用德尔闸门自重修正系数， 可采用１．0-1．1； G ——闸门自重，kN,当有拉杆时应计入拉杆重量；计算闭门力时选用浮 重 j G ——加重块重量,kN ； R ——滚轮半径，mm 1R ——加重对弧形闸门转动中心的力臂； 2R ——启门力对弧形闸门转动中心的力臂; t P ——上托力,kN,包括底缘上托力及止水上托力; x P ——下吸力，kN; zd T ——支撑摩阻力,k Ｎ; zs T ——止水摩阻力，ｋN; 01234,,,,r r r r r ——分别为转动铰摩阻力、止水摩阻力、闸门自重、上 托力和下吸力对弧形闸门转动中心的力臂,m ； 泄洪闸闸门基本参数计算结果如下: 堰顶高程：４6.0ｍ； 门前最大水深Ｈs ：4．5m;
弧形闸门启闭力计算
弧形闸门启闭力计算 根据《水利水电工程钢闸门设计规范 SL74-95》，采用以下公式进行计算。 启门力计算式：[] 412102)(1r P R G Gr n r T r T n R F X j zs zd T Q G ＋＋＋＋＇ = 式中：F Q ——启门力，KN ； R 1、R 2——分别为加重和启门力对弧形闸门的力臂,m ； T zd ——滑动支承摩擦阻力,KN; P f T zd 2= f 2——滑动摩擦系数，取0.6； P ——作用在闸门上的总水压力，KN ；22Z X P P P ＋= P X ——静水压力的水平分力，KN; P Z ——静水压力的铅直分力，KN ； R ——滚轮半径，mm ，R=100mm ， r ——滚轮轴半径，mm ，r=100mm T zs ——止水摩擦阻力,KN, ；zs zs P f T 3= f 3——滑动摩擦系数，取0.7； P zs ——作用在止水上的压力,KN; r 0、r 1、r 2、r 4——分别为转动轴摩阻力、止水摩阻力、闸门自重、下吸力对弧形闸门转动中心的力臂,m ； P X ——下吸力，KN,B H P X X 22 1γ=; H X ——闸门下游水深，m ；H X =0 B ——闸门宽度，m ；B=8.0m B 1——止水总宽度，m ；B 1=0.09m n ＇ G ——计算持住力和启门力用的闸门自重修正系数，可采用1.0～1.1；
G ——闸门自重，计算启门力时计入浮重，KN ；G=18×9.8=176.4KN G j ——加重块的重量，KN ； n T ——摩擦阻力安全系数，可采用1.2； 该闸门不再加重，则G j =0，相应R 1=0，启门力的力臂R 2=10m ，转动轴摩阻力距r 0=0.1m ，止水摩阻力距r 1=10m ，闸门自重力矩r 2=10m 。 计算式考虑下游无水，则下吸力P X =0，相应r 4=0。 作用在闸门上静水压力的水平分力P x ： KN B H P x 2509888.92 12122=×××==γ 静水压力的铅直分力P z 为闸门排开水的重量 KN P Z 94388.903.12=××= 则作用在闸门上静水总压力KN P P P Z X 268094325092222=+==＋ 作用在止水上静水压力的水平分力P 止水x ： KN B H P X 22.2809.088.92 1γ2122=×××==止水 静水压力的铅直分力P z 为闸门排开水的重量（可忽略） 则作用在止水上静水总压力KN P zx 22.28= 滑动支承摩擦阻力KN P f T zd 160826806.02=×== 止水摩擦阻力KN P f T zs zs 75.1922.287.03=×== 则启门力F Q ： [][] KN r P R G Gr n r T r T n R F X j zs zd T Q G 23.2284.17605.110)19.751.01608(2.1101)(1412102=×××××== ＋＋＋＋＋＋＇
启闭力计算公式
闸门启闭力的计算： 启门力：F启=n·(F+W1+W2) 闭门力：F闭=n·(F-W1-W2) 式中： W1-门体自重(T) W2-丝杆自重(T) n-系数1.1~1.3，闸门不经常操作时，取大值，反之取小值； F-水压产生的阻力。 F=S·h·u(T) S-闸门板面积(m2) 方闸门：S=a·b a-闸门宽(m) b-闸门高(m) 圆闸门为：S=π · D2/4， D-闸门通径(m) h-闸孔中心至最高水位高度(m) u-密封面的摩擦系数，一般取0.3。 铸铁闸门采用铸铁浇铸、整体加工，具有耐腐蚀、易维护、安装简便、自行止水性能较好等优点，有平板型(MB系列)、拱面型(MG系列)、拼装型(M P系列)及不同水头要求的多种产品供用户选用，并承制用户特殊要求的铸铁闸门。
平面闸门的启闭力计算 按在动水中启闭的平面闸门计算 1、启门力计算公式为： FQ=nT(Tzd+Tzs)+n’GG+Ws 2、闭门力计算公式为： Fw=nT(Tzd+Tzs)-nGG 式中：FQ—启门力（t）； FW—闭门力（t）； nT—摩擦阻力的安全系数，一般取1.2；Tzd—支承摩擦阻力（t）； Tzs—止水摩擦阻力（t）； n’G—计算启门力的门重修正系数，取1.1；G—闸门活动部分的自重（t）； Ws—作用在闸门上的水柱压力（t）； nG—计算闭门力的门重修正系数，取0.9； 3、摩擦阻力计算公式： （1）对于滑动支承摩擦阻力计算公式为： Tzd＝f2P （2）对于滚动支承摩擦阻力计算公式为： Tzd＝P/R(f1r+f) 上两式中： f2—滑动支承的摩擦系数，钢板和橡胶取0.65；
启闭力计算公式修订稿
启闭力计算公式 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-
闸门启闭力的计算： 启门力：F启=n·(F+W1+W2) 闭门力：F闭=n·(F-W1-W2) 式中： W1-门体自重(T) W2-丝杆自重(T) n-系数~，闸门不经常操作时，取大值，反之取小值； F-水压产生的阻力。 F=S·h·u(T) S-闸门板面积(m2) 方闸门：S=a·b a-闸门宽(m) b-闸门高(m) 圆闸门为：S=π · D2/4， D-闸门通径(m)
h-闸孔中心至最高水位高度(m) u-密封面的摩擦系数，一般取。 铸铁闸门采用铸铁浇铸、整体加工，具有耐腐蚀、易维护、安装简便、自行止水性能较好等优点，有平板型(MB系列)、拱面型(MG系列)、拼装型(MP系列)及不同水头要求的多种产品供用户选用，并承制用户特殊要求的铸铁闸门。 平面闸门的启闭力计算 按在动水中启闭的平面闸门计算 1、启门力计算公式为： FQ=nT(Tzd+Tzs)+n’GG+Ws 2、闭门力计算公式为： Fw=nT(Tzd+Tzs)-nGG 式中：FQ—启门力（t）； FW—闭门力（t）； nT—摩擦阻力的安全系数，一般取； Tzd—支承摩擦阻力（t）； Tzs—止水摩擦阻力（t）； n’G—计算启门力的门重修正系数，取； G—闸门活动部分的自重（t）； Ws—作用在闸门上的水柱压力（t）； nG—计算闭门力的门重修正系数，取；
3、摩擦阻力计算公式： （1）对于滑动支承摩擦阻力计算公式为： Tzd＝f2P （2）对于滚动支承摩擦阻力计算公式为： Tzd＝P/R(f1r+f) 上两式中： f2—滑动支承的摩擦系数，钢板和橡胶取； P—作用在闸门上总水压力（t）； R—滚轮半径（cm）； f1—轴与轴套的滑动摩擦系数（铜合金轴套对钢轴为，胶木轴套对钢轴为）r—轴的半径（cm） f—滚轮的滚动摩擦系数，为； （3）对于止水摩擦阻力计算公式为： Tzs＝f3Pzs 式中： f3—止水与止水座的滑动摩擦系数（橡胶对钢板为，橡胶对水泥砂浆面为）Pzs—作用在止水上的水压力（t），为侧止水的顶止水的总长度乘以止水橡胶作用的宽度，再乘以平均水平均水头得出；
闸门计算书(修改)
一、基本资料 （1）孔口尺寸（宽×高）： 4.0×4.0m （2）底槛高程（八五高程，下同）： -0.300m （3）启闭机平台高程： 10.200m （4）设计外江水位（20年一遇）： 6.845m （5）设计最不利运行水头差： 2.800m （6）启闭方式：单吊点螺杆启闭机（7）行走支撑：滑动支撑 （8）主要构件采用材料及容许值 ①钢材 Q235A A：门体梁系及其容许应力如下： 抗拉、抗压、抗弯容许应力 [σ]=160N/mm2 抗剪 [τ]=95N/mm2 局部紧接承压 [σcj]=120N/mm2 B：零部件容许应力如下： 抗拉、抗压、抗弯容许应力 [σ]=100N/mm2 抗剪 [τ]=65N/mm2 局部紧接承压 [σcj]=80N/mm2 孔壁抗拉 [σk]=120N/mm2 ②铸件:选用ZG45,其容许应力如下: 抗拉、抗压、抗弯容许应力 [σ]=140N/mm2
抗剪 [τ]=105N/mm 2 ③锻件:选用45#钢,其容许应力如下: 抗拉、抗压、抗弯容许应力 [σ]=145N/mm 2 抗剪 [τ]=95N/mm 2 ④电焊条:门槽轨道表面采用不锈钢焊条堆焊,焊条型号采用E 0-19-10Nb-16，其余构件均采用E43型焊条。 ⑤砼：二期砼采用C30细石砼。 ⑥梁系容许挠度： 主梁 750 1 =? ? ????l ω 次梁 250 1=? ? ????l ω ⑦止水：顶、侧止水采用P45×120型橡皮，底止水采用20×110条形橡皮。 ⑧制造条件：专业金属结构制造厂家制造，手工电弧焊。 ⑨执行规范：《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95） 《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》（DL/T5018-94）。 二、布置 本闸门为潜孔式平面闸门，闸门面板设于迎水侧，梁格布置采用多主梁齐平连接，因闸门高宽比为1：1，且闸门跨度不大，故采用单吊点；为控制闸门反向、侧向移动，分别于闸门闸门反、侧向设置反滑块及限位块。