水工钢结构钢闸门课程设计Word格式文档下载.docx

水工钢结构钢闸门课程设计Word格式文档下载.docx

《水工钢结构钢闸门课程设计Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水工钢结构钢闸门课程设计Word格式文档下载.docx（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

水平梁为连续梁，间

距应上疏下密，使面板个区格需要的厚度大致相等，布置图

2示

三、面板设计

根据《钢闸门设计规范SDJ—78（试行）》关于面板的设计，先估算面板厚度，在主梁截面选择以后再验算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。

1.估算面板厚度

假定梁格布置尺寸如图2所示。

面板厚度按下式计算

t=a

kp

0.9a[]

3

当b/a≤3时，a=1.65,则t=a

=0.065a

1.65

145

0.9

当b/a>

时，a=1.55,则t=a

=0.067a

1.55

160

现列表1计算如下：

区格

a（mm）

b（mm）

b/a

k

p

t

995

2070

2.080

0.683

0.593

0.636

43.1

0.497

0.604

0.548

35.4

0.615

0.553

35.7

4

0.626

0.578

5

0.637

0.563

36.1

6

0.647

0.567

36.3

7

0.658

0.572

36.7

8

0.669

0.577

36.9

9

0.680

0.581

37.2

0.691

0.586

37.6

11

1090

0.702

0.591

37.9

12

900

0.712

0.619

42.1

根据上表计算，选用面板厚度t=44mm。

2.面板与梁格的连接计算

已知面板厚度t=44mm,并且近似地取板中最大弯应力σmax=[σ]=160N/mm,则p=0.07х44х160=492.8N/mm,

面板与主梁连接焊缝方向单位长度内地应力：

T＝VS=8589

3444.471.3106

2062N/mm,

2I0

22466398.66

104

面板与主梁连接的焊缝厚度：

hfP2

T2

/0.7[tw]2120.6/0.7

11326.8mm，

面板与梁格连接焊缝厚度取起最小厚度hf27mm。

四、水平次梁，顶梁和底梁地设计

1.荷载与内力地验算

水平次梁和顶，底梁都时支承在横隔板上地连续梁，作用在它们上面的水压力可

按下式计算，即

q=pa上

a下

现列表2计算如下：

表2

梁号

梁轴线处水

梁间距（）

a上

压力强度

P

m

（kN/mm）

（m）

（kN/m）

1顶梁

600.35

0.55

330.20

1.1

2水平次梁

611.00

672.1

3（主梁）

622.00

684.2

4（水平次梁）

633.00

696.3

5（主梁）

644.00

708.4

6（水平次梁）

655.00

720.5

7（主梁）

666.00

732.6

8（水平次梁）

677.00

744.7

9（主梁）

688.00

756.8

10（水平次梁）

699

768.9

11（主梁）

710

781.0

12水平次梁（）

721.00

0.975

793.1

0.85

13（底梁）

728.5

0.4225

409.2

8798KN

根据上表计算，水平次梁计算荷载取793.1kN/m，水平次梁为5跨连续梁，跨度为2.08m，

水平次梁弯曲时的边跨弯距为:

M次中＝0.077ql2=0.077х793.1х2.082=246.2kN?

支座B处的负弯距：

M次B＝0.107ql2=0.107х793.1х2.082=366.31kN?

2.截面选择

W=M366.1

2.5310

6mm

[

]

考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选［

56C由附录三表四查得：

I

A=157.78cm;

W

x=2.551106mm;

x=71430cm;

b1=170mm;

d=16.5mm。

面板参加次梁工作的有效宽度分别按式

6—11及式6—12计算，然后取其中较小值。

式：

6—11

B≤b1+60t=170+60Х44=2810mm;

6—12

B=ζ1b（对跨间正弯距段）

B=

ζ2b（对支座负弯距段）。

b1

b21100

1120

1110mm

。

对于第一跨中正弯距段

梁间距b=

l0=0.8l=0.8Х2080=1644mm;

对于支座负弯距段l0=0.4l＝0.4Х2080＝832mm。

根据l0/b查表6—1：

对于l0/b＝1664/1110＝1.499

得ζ1＝0.58

，得B=ζ1b＝0.58Х1110＝634mm,

对于l0/b＝832/1110＝0.430

得ζ2＝0.750

，得B=ζ2b＝0.16Х1110＝255.3mm,

对第一跨中选用B＝634mm取640mm,则水平次梁组合截面面积（例图4）:

56

20

64

44

A=157.78+64Х4.4=439.38cm2;

组合截面形心到槽钢中心线得距离：

e=64044

324=207mm;

43938

跨中组合截面的惯性距及截面模量为：

I次中＝71430+157.78Х20.72+64Х4.4Х9.52＝164451.4cm4

164451.4

3376.82cm

W=

min

48.7

对支座段选用B＝260mm，则组合截面面积：

A=1578.8+26Х4.4=271.58cm2;

组合截面形心到槽钢中心线得距离：

26044324

e==133.85mm

支座初组合截面的惯性距及截面模量为：

I次B＝71430+157.78Х13.462+26Х4.4Х16.82＝131682.25cm4

Wmin=131682.5

3180.73cm3

414

3.水平次梁的强度验算

由于支座B处（例图3）处弯距最大，而截面模量较小，故只需验算支座

B处截

面的抗弯强度，即

σ次＝366.31106

115.16N/mm2

[]145N/mm2,

3180730

说明水平次梁选用[56c

满足要求。

轧成梁的剪应力一般很小，可不必验算。

4.水平次梁的挠度验算

受均布荷载的等跨连续梁，最大挠度发生在便跨，由于水平次梁在B支座处截面

的弯距已经求得M次B=22.0248kN?

m,则边跨挠度可近似地按下式计算：

w

ql3

M次Bl

l

384

EI次

16EI次

＝

5793.1[2080]3

366.3106

2080

2.06

105

164451

16

104

＝0.0002025≤[w]

0.004

l250

故水平次梁选用[56c满足强度和刚度要求。

5,顶梁和底梁

顶梁和底梁受得水压力都比较大，所以都采用[56c

五、主梁设计

（一）设计资料

1）主梁跨度：

净跨（孔口净宽）lo＝10m；

计算跨度l＝10.4m；

荷载跨度l1＝13.2m。

2）主梁荷载：

q

P总

＝（9.873

9.859.859.8）/51717.92kN3）横向隔板间

距：

2.07m。

4）主梁容许挠度：

[W]=L/750

（二）主梁设计

1.截面选择

（1）弯距和剪力弯距与剪力计算如下：

弯距：

Mmax

1717.9113.2（10.4

13.2）

30613.3kN

剪力：

Vmax

ql1

1717.9213.2

8589.5kN

需要的截面抵抗距

已知A3钢的容许应力[σ]=145N/mm2,考虑钢闸门自重引起附加

应力的影响，取容许应力[σ]=

130.5N/mm2,

则需要的截面抵抗矩为；

Mmax

30613.3

[W]=

130.5

0.1

234584.6cm。

[]

（3）腹板高度选择

按刚度要求的最小梁高（变截面梁）为：

经济梁高：

h

W2/5

3.1

（234584.6）

2/5

436

cm。

ec3.1

hmin0.208

fl

0.96

0.23

130.5102

10.4102

750

109.1cm,

E[w/l]

2.06107

由于钢闸门中的横向隔板重量将随主梁增高而增加，故主梁高度宜选得比hec为小，但不小于hmin。

现选用腹板厚度h0＝300cm。

（4）腹板厚度选择

tw

h/11300/111.52cm,选用t＝1.5cm。

（5）翼缘截面选择：

每个翼缘需要截面为

A1W

twh0

234584.6

1.5300

721.8cm2,

h0

300

下翼缘选用t

A1

721.8

cm

取B＝90cm,上

＝8.0cm（符合钢板规格），需要b1

t1

90.1,

翼缘的部分截面积可利用面板，故只需设置较小的翼缘板同面板相连，选用

t1＝8cm，

b＝80cm，面板兼作主梁上翼缘的有效高度为

B＝b+60t＝16+60Х4.4＝344cm。

上翼缘截面面积A1=80Х8+344

（6）弯应力强度验算

截面形心距：

Ay'

306905.9

y'

102.1cm,

A

3003.6

截面惯性距：

I

twh03

Ay2

1.5

3003

52641320.356016320cm4,

截面抵抗距：

上翼缘顶边

Wmax

56016320

548641.7cm3,

y1

102.

下翼缘底边Wmin

256602.5cm3,

y2

218.3

弯应力：

Wmin

截面尺寸

部位

（cmХ

cm）

面板部

344Х4.4

分

上翼缘

14X8

腹板

300Х1.5

30613.3100

11.9/

14.513.05

kN

/

2,

安全

256602.5

表3

各型心离中Ay2

截面面积

各型心离

Ay′

A（cm2）

面板表面

（cm3）

和轴距离

（cm4）

距离y′

y=y′-y1（cm）

（cm）

1513.6

2.2

3329.9

-99.98

15129946.21

112

8.4

2688

-93.7

2809500.8

450

162.4

73080

60.3

1636240.5

下翼缘90Х8

720

316.4227808

214.3

33065632

合计

52641320.3

（7）因主梁上翼缘直接同面板相连，可不必验算整体稳定性，因梁高大于按高度要求的最小梁高，故梁的挠度也不必验算。

1.截面改变

因主梁跨度较大，为减小门槽宽度与支承边梁高度（节约钢材），有必要将主梁承端腹

板高度减小为h0s0.6h00.6300180cm。

考虑到主梁端部腹板及翼缘相焊接，故可按工字截面梁验算应力剪力强度。

尺寸表4所示：

180

表4

（cmХA（cm2）

344.Х

-71.3

7694673.2

1.4

14Х8

-66.9

501268.32

180Х6

1080

102.4

110592

27.14

795505

下翼缘

90Х8

196.4

141408

121.1

10558951.2

3425.6

258017.9

19550398.66

I0

1803

19550398.66cm

250817.9

75.3cm

截面下半部对中和轴的面积矩:

S

117.1

128329.23cm3,

VmaxS

8589.5128329.23

8.17kN/cm2

[]8.5kN/cm2,因误差未超过10％，安

I0tw

全

3.翼缘焊缝

翼缘焊缝厚度h

按受力最大的支承端截面计算。

V

＝8589.5kN。

f

max

，

I0=22466398.66cm

上翼缘对中和轴的面积距：

S1=1513.6Х71.3+1.2Х66.9=115412.48cm3，

下翼缘对中和轴的面积距：

S2=720Х121.1＝86472cm<

S1,

VS1

8589.5115412.48

2.8cm,

需要hf

22466398.6611.3

1.4I0[wf]

角焊缝最小，hf

1.5t

1.58013mm。

全梁的上下翼缘焊缝都采用hf＝28mm。

4.加筋肋验算

因

50<

80

不需设置横向加劲肋。

闸门上已布置横向隔板可兼作横加劲肋，

其

间距a＝2.08m。

腹板区格划分见图2。

5.取面板区格Ⅲ验算其长边点的折算应力

my

0.4970.7129002

148N/mm2,

442

mx

0.3

148

44/

N

mm

面板区格Ⅲ的长边中点的主梁弯距和弯应力

M8589.55

3.12-8589.52.922

0.5

97320kNm,

M

97320

106

0x

W

548641

103

177N/mm,

该区格长边中点的折算应力

0x）

my（mx

zh

my（

11482

（44-177）2

148（44

177）

141.1N/mm2

[]1.65160264N/mm2

故面板厚度选用44mm满足强度要

求。

六、横隔板设计

1.荷载和内力计算

如图所示水平次梁为5跨均布

连续梁，R可看作它所受的最大剪力，

由规范表查知：

作用于竖直次梁上由

水平荷载传递的集中荷载：

R

（0.607

0.536）q次ln

1.143793.1

2.081881.2kN;

取q＝q次

1ql02

1Rl0

793.12.0821

1881.22.081406.1Nm

2.横隔板和截面选择和强度验算

1217

24

870

122368cm3

182

验算应力：

1406.1

122368

腹板选用与主梁腹板同

高，采用3000Х60mm，上翼缘利用面板，下翼缘采用200mmХ20mm的扁钢，上翼缘可利用面板的宽度公式按式B＝ζ1b

确定。

l0/b2.2/2.081.05,

查表得ζ1＝0.418，200x20B=