露顶式钢闸门课程设计计算书65×35
挡洪闸工作闸门计算书（6.5m×3.5m）
2016.7.10
一．设计资料
(1)闸门型式：提升式平面钢闸门（露顶式） (2)孔口尺寸（宽×高）：6.50×3.50m 2 (3)上游水位：▽35.81m (4)下游水位：无
(5)闸底高程：▽32.5m (6)启闭设备：QPQ2x10 (7)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：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：
b
L d L B a +++=20
L 0 ——孔口宽度
d ——行走支承到闸墙边缘的距离(0.135m) L a ——边梁两腹板中到孔中距离(0.16m) b ——边梁下翼缘宽度(0.19m)
)(12.716.019.0135.025.6m B =++?+=
闸门高度：
H=校核洪水位+超高△H
）
)
(5.319.05.3281.35m H =+-
=
闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：
)
(58.604.025.604.020m L L q =?+=?+=
闸门的计算跨度：
)
(77.6135.025.620m d L L =?+=+=
(2)主梁的数目型式及位置。
2
.186.15.3/5.6/0>==H L
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：
H
a 12.0≥且m 4.0≥且m mm D 66.060=+≥
H c 45.0≤且m 6.3≤（式中H 取闸门止水压力作用高度，取孔口高度+100mm ）
数解法。露顶闸门第K 根主梁到水面的距离
k
y 按下式确定：
()[]
5
.15.11n
32--=K K H y k
()[]
()[]
m
02.31222
35.32m
65.11112
35.325
.15.125
.15.11=--?==--?=y y
式中：n 为主梁根数；K 为由门顶算起的主梁根数；H 为水面至门底的距离。
(3)梁格的连接型式及布置 (3)梁格的连接型式及布置
梁格采用复式布置和齐平连接，水平次梁为连续梁，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1.645m ，横隔板兼作竖直次梁。
(5)边梁与行走支承
边梁选用双腹板型式，行走支承采用滚轮式，且D=500mm ，滚轮采用筒支定轮。 三、面板设计
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3所示，面板厚度按下式计算
[]σαkp
a
t =
当3/≤a b 时，5.1=α，则
kp a t 068.0=
当3/>a b 时，4.1=α，则
kp a t 07.0=
区格 )(mm a
)(mm b
a b /
k
)/(2mm N p
kp
)(mm t
Ⅰ 630 1645 2.61 0.73 0.0019 0.021 0.6 Ⅱ 1050 1645 1.57 0.464 0.010 0.062 4.4 Ⅲ 1250 1645 1.32 0.412 0.021 0.091 7.7 Ⅳ
400
1645
4.11
0.75
0.029
0.147
4.00
1.面板边长a ，b 都从面板与梁格的连接焊缝算起；
2.区格Ⅰ、Ⅲ系数按三边固定一边简支查得。
根据表1计算结果，面板计算厚度mm t 8=，本工程取mm t 10=。 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N t 按下式计算
max
07.0σt N t =
已知mm t 10=，并且近似取板中最大弯应力[]σσ=max
，[]2
/160mm N =σ，则：
mm
N N t /1121601007.0=??=
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．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)/2
Q=p(a 上+a 下)/2 (KN/m)
备注
1（顶梁）
0.34
顶梁荷载按下图计算 mm N R /34.063.0351
.02551.01=??=
0.63
2（次横梁） 5.00
0.840 4.2
1.05
3（主梁） 15.29
1.150 17.59
1.25
4（主梁） 27.54
0.825 22.72
0.4
5（底梁）
31.36
0.2 6.28
示
底梁的跨中的正弯矩为M 底中=0.077ql 2=1.31kN ·m 支座B 处的负弯矩为：M B 底=0.107ql 2=1.82kN ·m 2.截面选择
[]3611375160/1082.1/mm M W =?==σ
选[14b ，查得：
mm
d mm b mm I mm W mm A c x x 8,60,6094000,87100,3131432=====
3.底梁强度验算
因支座B 处弯矩最大，而截面模量较小，故只需验算支座B 处截面的抗弯强度，即：
[]22x /160/8.20/mm N mm N W M B =<==σσ
满足强度要求。轧成梁的剪应力一般很小，故不再验算。 4.底梁的挠度验算
底梁为受均布荷载的四跨连续梁，最大挠度发生在边跨，可按式(8-14)计算。
004.0104.9609400
1006.2100164565.2632.0100453
3
满足刚度要求。 4.顶梁设计
顶梁初选用Ⅰ40b 五．主梁设计 （一）已知条件 (1)主梁跨度
额计算跨度m L 77.6= 荷载跨度m L q 58.6=
(2)主梁荷载：m kN p q /6.252/== (3)横隔板间距：1.645m
主梁容许挠度：6001
=??????L w
（二）主梁设计 1.截面选择
(1)主梁的内力计算，计算式为：
m kN L L L q M q
q ?=-??=-?=
78.1502/)4/58.62/77.6(77.66.25)4
2(2max kN qL V q 3.842/58.66.252/max =?==
(2)需要的截面抵抗矩，已知钢材Q235B 的容许应力[]2
/160mm N =σ，初估翼缘厚度为第一组钢材，考虑闸门自重引起的附加应力影响，取容许应力为[]2
/1449.0mm N =σ，则所
需的截面抵抗矩为：
[]33max 1048144/1078.1509.0/cm M W =?==σ
(3)腹板高度h 0选择。为减小门槽宽度，主梁采取变梁高形式，则按刚度要求的最小梁高为：
[][]
cm L w E L h 7.62/9.023
.096.0min =??=σ经济两高为：
cm W h ec 5010481.31.34.05/2≈?==选用cm h 630=
(4)腹板的厚度选择。由经验公式：
cm h t w 73.011/0==，
选用cm t w 8.0=（实际取1cm ）
(5)翼缘截面的选择。每个翼缘所需截面积为：
2
0012.86//cm h t h W A w =-=
下翼缘选用cm t 0.11=，则需要 cm t A b 5.7/111== 选用cm b 151=（在12.6~25.2cm 之间） 上翼缘的部分面积可利用面板，故只需设置较小的上翼缘板同面板相连， 选用cm t 0.11= cm b 151=。
面板兼作主梁上翼缘的有效宽度B 可按下列二者计算，然后取其较小值。
cm t b B 75601=+=
下主梁与底梁的间距较小，其值为cm b 40= 由925.1640/677/==b L ，查表8-1得