露顶式平面钢闸门设计答案Word格式文档下载.docx
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4
=2.15
（2）纵向联结系:
采用斜杆式桁架，布置在两根主梁下翼缘的竖平面内，并设有4根等肢角钢的斜杆。
6.边梁与行走支承
=2.76KN/m
2
采用单腹式边梁，行走支承采用双股式滚动行走支承。
三、面板设计
1.估算面板厚度
假定梁格布置如图所示，面板厚度由公式t=a
kp0.92
，且tmax-tmin≤2mm
当b／a≤3时，α=1.5，则t=a
kp
0.91.5160
0.068a
当b/a＞3时，α=1.4，则t=a
0.07a
0.91.4160
现列表计算如下：
格区
a（mm）
b（mm）
b/a（mm）
k（mm）
P（N/mm
2）
t（mm）
Ⅰ
1500
2150
1.43
0.537
0.0076
0.064
6.53
Ⅱ
960
2.24
0.491
0.020
0.099
6.46
Ⅲ
850
2.53
0.500
0.028
0.118
6.82
Ⅳ
660
3.26
0.036
0.134
6.19
Ⅴ
630
3.41
0.042
0.145
6.39
Ⅵ
600
3.58
0.750
0.048
0.190
7.98
注：
区格Ⅰ，Ⅵ中系数k按三边固定一边简支查表得
根据计算结果，选用面板厚度t=8mm
四、水平次梁、顶梁和底梁的设计
1.荷载与内力计算
水平次梁和顶、底梁都是支承横隔板的连续梁，作用在上面的水压力按q=p计算列表如下：
a上a下2
计算
梁号
梁轴线水
压强度p
（KN/m2
梁间距
（m）
a上a下2
q=p
备注：
顶梁荷载按下图下式计算
1（顶梁）
）
（mm）
2.76
1.3014.71.30
R=23
1.50
14.70
1.230
18.08
0.96
3（上主梁）
24.11
0.905
21.82
0.85
32.44
0.755
24.49
0.66
5
38.91
0.645
25.10
0.63
6（下主梁）
45.08
0.615
27.72
0.60
7（底梁）
50.96
0.300
15.29
22
l01720
l0860
224
据表中结果，水平次梁计算荷载取最大值25.10KN/m，水平次梁为四跨连续梁，跨度为2.15m。
水平次梁计算结构简图及弯矩图如下：
水平次梁边跨中的正弯矩为：
M
次中
=0.077qL=0.077×
25.10×
2.15=8.93KN/m
支座B处的负弯矩为：
M次B=0.107ql=0.107×
2.15
=12.42KN/m
2、截面选择
=
12.4210160
6
=77625mm
3
考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选槽钢14a由附表查得：
A=1851
mm；
WX=80500mm；
I
X
=5637000mm；
b1=58mm;
d=6mm
面板参加次梁翼缘工作的有效宽度按下式计算，然后取最小值。
B≤b1+60t=58+60×
8=538mm
B=ξ1b（对跨间正弯矩段）；
B=ξ2b（对支座负弯矩段）；
（b1+b2）660+630
按5号梁进行计算，设该梁平均间距b=
=645mm，对于第一跨中正弯
矩段，零点之间的距离:
l00.8l0.821501720mm，对于支座负弯矩段取：
l00.4l0.42150860mm，根据L
/b查表2—1;
由2.667得ξb645
1
=0.80，则B=ξ
b=0.80×
645=516mm
由
1.333得ξ2=0.380，则B=ξ2b=0.380×
645=245mmb645
对于第一跨中，选用B=516mm，则水平次梁的组合截面积：
A=1851+516×
8=5978mm
组合截面形心到槽钢中心线的距离：
516×
8×
74
e=
5978
=51mm
跨中组合截面的惯性矩及截面模量为：
Ι
=5637000+1851×
51+516×
8×
23=12635136mm，W
min
w1
'
35
12635136
121
=104423mm
对于支座段，选用B=245mm，则水平次梁的组合截面积：
A=1851+245×
8=3811mm
245×
3811
=38mm
支座处截面的惯性矩及截面模量为：
次B
38+245×
36=10850004mm
10850004
W
108
=100463mm
2.水平次梁的强度验算
支座B处弯矩最大，截面模量也较大，跨中弯矩小，故两处截面的抗弯强度都需要验算。
M次中
Wmin
8.9310104423
=85.52N/mm＜=160N/mm
次B
M次B
11.7810100463
=123.63N/mm
＜=160N/mm
综上可知水平次梁选用[14a满足弯应力强度要求。
3.水平次梁的扰度验算
水平次梁为受均布荷载的四跨连续梁，其最大扰度发生在边跨，已求得M
=12.42
KN/m，Ι次B=10850004mm
，四跨连续梁k0.0063，==0.004
L250
w
L
=k
ql0
E次B
=0.0063×
25.102.15102.06101085.004
w
=0.0007＜=0.004，满足挠度要求。
L
4.顶梁和底梁
底梁计算简图和弯矩图
支座
=0.107ql
=0.107×
15.29×
2.15=7.56KN·
m
W需=
M支座
7.5610160
47250mm47.25cm
选用[12σW=62.137cm
＞W需=47.25cm
11p
底梁弯应力强度验算：
=
Wy
7.561062.137
121.67N/mm＜=160N/cm，满足弯应力要求。
底梁刚度验算：
ql
15.292.15102.0610391.466
=0.00119＜=0.004满足刚度要求。
顶梁采用和底梁相同的槽钢即[12σ，顶梁弯应力强度验算：
2.76×
2.15=1.37KN·
1.371062.137
22.05N/mm＜=160N/cm满足应力强度要求。
顶梁的刚度验算：
2.762.15102.0610391.466
=0.00021＜=0.004满足刚度要求。
五、主梁设计
（一）已知条件
（1）主梁跨度：
净跨度l1
=8.0m，计算跨度L=8.6m，荷载跨度l=8.0m
（2）主梁荷载：
P=
H=×
9.8×
5.0=122.5KN/m，q==61.25KN/m222
（3）横隔板间隔：
2.15m。
（4）主梁容许绕度：
=。
L600
（二）主梁设计
1.截面选择
（1）主梁内力分析如图：
主梁简支于边梁上，最大弯矩在跨中，最大剪力在支承处
max
（L
l
）=
61.25864
（8.6
8
）563.5KN·
V
ql61.258245KN2
（2）需要的截面抵抗矩（考虑闸门自重引起的附加应力的影响）
Mmax0.92
563.5100.92160
3828cm
（3）腹板高度h
选择（刚度条件求得最小梁高h
w0
34.52
hh
hmin
=0.96×
0.208×
LEW/L
0.96×
1608.6100.922.06101/600
73.62cm
hec
=3.1
2/5
=3.1×
3828
84.05cm
经济梁高选取的梁高h一般应大于hmin但比hec稍小，故应选取h=80cm。
（4）腹板厚度选择：
腹板厚度t
h
11
80
0.81，选t
=1.0cm
（5）翼缘截面选择：
每个翼缘所需截面为：
A1=
Wth38281.080
h06806
=34.52cm
下翼缘选用t
2.0cm,b1
A1
t1
17.26cm，因此需要选用b125cm。
（在2
3216cm之间），上翼缘的部分截面面积可利用面板，故只需设置较小的上翼2.55
缘板同面板相连，选用t
2.0cm,b114cm。
面板兼做主梁上翼缘的有效宽度B=b1
+5t=14+50×
0.8=54cm
上翼缘截面面积A1
142.0540.871.2cm
（6）弯应力强度验算：
主梁跨中截面的几何特性如下表；
部位
截面尺寸
cm
截面面积
各形心离面板表面距离y＇
Ay'
各形心离中心轴距离y=y＇-
y
Ay2
面板部分
54×
0.8
43.2
0.4
17.28
-37.78
61660.59
上翼缘板
14×
2.0
28.0
1.8
50.4
-36.38
37058.12
腹板
80×
1.0
42.8
3424
4.62
1707.55
下翼缘板
25×
50
83.8
4190
45.62
104059.22
合计
201.2
7681.68
204485.48
主梁跨中截面形心距面板表面的距离y1=
Ay'
A
7681.58
38.18cm
247152
80235
截面惯性矩为:
I
twh0
12
Ay
1.080
204485.48247152cm截面抵抗矩为:
12
上翼缘顶边Wmax
下翼缘底边Wmin
I
y1
y2
6473cm
38.18
5910cm
41.82
弯应力
563.51005910
9.53KN/cm＜0.92×
23=21.16KN/cm，安全
（7）主梁支承端剪应力强度验算
S1540.841.820.41789.34cm，S214241.821.81120.56
SS
S
1789.341120.562909.9cm
VmaxS
Itw
245102909.910247152101.0
28.85N/mm＜95N/mm
（8）整体稳定与刚度验算。
因主梁上翼缘直接同钢面板相连，按《钢结构设计规范》（GB50017—2003）规定可不必验算其整体稳定性。
又因梁高大于按刚度要求的最小梁高，故梁的刚度也不必验算。
2.翼缘焊缝
上翼缘对中和轴的面积矩S
上
Ay43.237.782836.382650.74cm
下翼缘对中和轴的面积矩S下5045.622281cm＜S
需要焊缝厚度h
f
VmaxS上1.4f
245102650.74101.42471521080
2.35cm1.5t
0.67cm
因此全梁上、下翼缘焊缝均取h
9mm。
3.腹板的加劲肋和局部稳定验算
加劲肋的布置：
h0
tw
80＞8066，因此需设置横加劲肋，以保证腹板1.0345
（2.15-0.3）
235
1.195
1.37
c
的局部稳定性。
因闸门上已布置横向隔板可兼作横向加劲肋，其间据a=2150mm。
腹板区格划分如图：
区格I左边及右边的截面剪力分别为vI左245KN
v
I右
245-61.25（2.15-0.3）131.69KN，区格
I截面平均剪力为
（v
I左
vI右
h0tw
）/2
（245131.69）/2801.0
23.5N/mm
区格I左边及右边截面上的弯矩分别为M
0，
2452.15-61.25
421.95KN·
区格I的平均弯矩：
MI
左
M
右
0421.952
210.98KN·
区格I的平均弯应力：
I
MIy
210.98353.81024715210
30.21N/mm
b
177t
fy
801771.0
0.45＜0.85235
cr160N/mm
计算
cr
由区格长短边之比为2.15/1.15=1.87＞1.0
s
h0/tw415.344（h0
/a）
80/1.0
415.344（115/215）
0.8＜1.2
cr
1.1s
255.68N/mm;
c0
cr
crc.cr
30.2123.516055.68
00.213＜1.0满足局稳要求，在
区格Ⅰ的横隔板之间不必再增设加劲肋。
区格II左边及右边的截面剪力分别为
II左
245-61.25（4-2.15）131.688KN
，vII右0
区格II截面平均剪力为
vII右
（131.6880）/2801.0
0.82KN/cm8.2N/mm
t
区格II左边及右边截面上的弯矩分别为
MII左2452.1561.25（42.15）/2421.95KN·
m，MII右Mmax563.5KN·
区格II的平均弯矩：
MII
II右
563.5421.95
492.725KN·
区格II的平均弯应力：
MIIy
492.725353.81024715210
70.53N/mm
cc.cr
70.538.216072.57
00.207＜1.0
故在区段II的横隔板之间不必再增设加劲肋。
六、面板参加主（次）梁工作的折算应力验算
1.主（次）梁截面选定后，还需要按式8-4（p276）验算面板局部弯曲与主次梁整体弯曲的折算应力。
因水平次梁的截面很不对称，面板参加水平次梁翼缘整体弯曲的应力
与其参加主梁翼缘工作的整体弯曲应力要小的多，故只需验算面板参加主梁工作是的折算应力。
由前文的面板计算可见，直接与主梁相邻的面板区格，只有区格Ⅵ所需要的板厚较大，这意味着该区格的场边中点应力也较大，所以选取区格Ⅵ按式8-4验算其长边中点的折算应力。
面板区格Ⅵ在长边中点的局部弯曲应力为
my
kpa
0.750047600
198.3N/mm
mxmy0.3198.359.5N/mm
对应于面板区格Ⅵ的长边中点的主梁弯矩和弯应力为
M61.2543.225
61.252.9252
528
KN·
52810
81.57N/mmcr
6473
面板区格Ⅵ的长边中点的折算应力为
zh
my（mxox）
my（mxox）
198.3（59.581.57）
198.3（59.581.57）176.78N/mm
=176.78N/mm＜1.1×
1.4×
160=246.4N/mm故面板厚度选用8mm，满足强度要求。
0.88
1.430.88
2．面板与梁格连接焊缝计算
面板局部挠曲时产生的垂直于焊缝长度方向的横拉力P，已知面板厚度t=8mm,并且近似地
取板中最大弯应力
==160
N
mm
则
p0.07tmax0.07816089.6N/mm
面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力
vs
2I0
245105408377.8224715210
80.89N/mm
面板与主梁连接焊缝厚度h
p0.7w
89.680.890.7160
1.08mm
故面板与梁格的连接焊缝取其最小厚度hf6mm
七、横向连接系-横隔板（竖向次梁）设计
隔板高度取与主梁相同的高度定为800mm，隔板厚度与主梁腹板厚度一致取20mm上翼缘利用面板不设，下翼缘采用b=100―200mm，厚度t=10―12mm的扁钢，即规定b=140mm，t=10mm的扁钢。
由构造要求确定的尺寸其横隔板的应力很小，故可以不进行强度验算。
八、纵向联结系设计
1、纵向联结系承受闸门自重，露顶式平面钢闸门的自重G按下式计算
即，G9.8k
k
G
H
B
，式中k
1.0,
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