水工鋼結構課程設計題目：平面鋼閘門設計姓名：安以軒班級：2008級水利水電工程學號：2008162036指導老師：劉麗霞2010-111設計任務書一、題目平面鋼閘門設計二、設計資料閘門形式：溢洪道露頂式平面鋼閘門；孔口凈寬：9.60m；設計水頭：5.40m；結構材料：Q235；焊條：E43；止水橡皮：側止水用P形橡皮；行走支承：采用膠木滑道，壓合膠木為MCS-2；混凝土強度等級：C20設計內容枝根據給定的原旬始資料，需完增成以下設計內堂容：丸了解任務，熟加悉資料，確定差閘門結構的形胃式并對其進行籠布置；面板設計桐水平次梁、頂即梁和底梁的設牧計主梁設計橫隔板設計脾縱向聯結系設親計邊梁設計等?？钏摹⒄n程設計考的要求1、總體要求晶集中布置，明談確要求，提倡基討論，獨立完爛成，嚴禁抄襲杏，拷貝現象。2、成果要求盒（漸1責）說明書一份霧，內容包括：浪工程概況及基銹本資料；閘門她結構布置、面誤板設計、水平山次梁、頂梁、鄙低梁設計、施叼工圖繪制等。以說明書應文字別通順，字跡工嫩整，論據充足倉。桶（悠2挽）設計圖懼紙嘉1~你2榴張2設計指導書目的要求哀《水工鋼結構峰》是水利水電臟工程專業的重迎要專業課，為顆了加強學生對小基本理論的理浴解和《水工鋼弊結構設計》規腎范條文的應用它，培養學生獨挺立分析問題和液解決問題的能禁力，必須在講裕完有關課程內吵容后，安排適絨當時間的課程憲設計，以提高憶學生的綜合運拆用能力。閱二、給稅閘門結構的形盞式及布置紀閘門尺寸的確籠定；主梁的形式；主梁的布置；凈梁格的布置及且形式；薪聯結系的布置騙及形式。慢三、主要設計候計算步驟面板設計舊估算面板厚度瓜；倡面板與梁格的虜連接計算；前水平次梁、頂瘡梁和底梁的設陣計行荷載與內力計艦算；截面選擇；枯水平次梁的強接度驗算；晝底梁和頂梁設敗計主梁設計截面選擇；截面改變；翼緣焊縫；廟腹板局部穩定獎驗算；辮面板局部彎曲顫與主梁整體彎袋曲的折算應力代驗算。橫隔板設計吐荷載和內力計這算；簡橫隔板截面選剛擇和強度計算辦；潑縱向聯結系設維計旺荷載和內力計痛算；拴斜桿截面計算企；邊梁設計等。繪制施工圖欺露頂式平板剛夕閘門設計設計資料張閘門形式：溢裙洪道露頂式平但板剛閘舟門腔;彈孔口凈寬：鴿9.6m朋；叔設計水頭：澡5.4m汁；奸結構材料叢：陣Q23國5錦鋼；戴焊條搖：域E4燥3剩；鴉止水橡皮：側僚止水止用最P喪形橡皮；娛行走支撐：采船用膠木滑道，藥壓合膠木旬為萄MCS-惑2藍；私混凝土強度等受級宮：掩C20;殖閘門結構的形姥式級布置自閘門尺寸的確冰定（杜圖腸1若）敞閘門的高度：傳考慮風浪所產琴生的水位超高衣為語0.2m脆，故閘門高攏度班H=5.4+爛0.2=肚5.6m唯；敲閘門的荷載跨未度為兩止水的漏間距爛；渡L榜1卻=例9.6m炭；秀閘門的設計跨熊度圈：浪L=L0+2通d=9.6+麥2x0.2=翁10m類；災主梁的形式：漫主梁的形式根燙據水頭的大小抱和跨度大小而臟定，本閘門屬仰于中等跨度，寄為了方便制造格和維護，決定肯采用實腹式組她合梁。捉主梁的布置：怖根據閘門的高糖寬比，決定采沒用雙主梁。為接了方便兩個主錢梁設計水位是撇所受的水壓力搬相等。兩個主幻梁的位置對稱號與水壓力的作疼用噸線舟Y=H/3=英1.8m喘。并且要求下題懸疾梁牙a凡0.2尺H愈且度a黎0.4m迎，上懸梁脂才刊c點0.45H,忌今干取豎a=0醫.63滿0.12H=但0.12x5粱.4=0.6淋4者8什，郵主梁間俱距誓2b=輔2(Y-a)黨=2(1.8廚-0.63)萌=冤2.34m吼，補則事c=征H-2b-a榆=5.4-2受.34-0.田63=2.3轎4=0.45呈H=蹦2.43m榨校帳所以，滿足要屋求。押（概4麻）梁格的布置誼和形期1障式。梁格采用紋復式布置和等去高連接，水平版次梁穿過橫隔怪板上的預留孔朋并且被橫隔板撕所支撐。水平后次梁為連續梁想，其間距應上泰疏下密，使得戶面板各區往需要的厚度大過致相等，梁格妥布置具體尺寸竟如緩圖趟2誘所示宵（慣5法）連接系的布標置和形式。終1槐)滴橫向連接系，混根據主梁的跨考度，決定布蝶置箭3徒道橫隔板，其鐵間距為擺2.5m箏。橫隔板兼作袖豎直次梁。融2誕）縱向連接系狐，設計在兩個霞主梁下翼緣的軍豎直平面內，步采用斜桿式桁森架。蝴3丙）邊梁與行走之支撐，邊梁采坑用單復式，行童走支撐采用膠峰木滑道。統1-3.屑唉面板設計嶄（呈1梨）估計面板厚覽度，假定梁格亮布置尺寸如蘋圖飼1爹所示。面板厚授度按式t=；膊嗓計憲算參翻當顯b/a薦3再時胸，災a=1.5練,繳則竊t=我；快當叉b/a>浙3椅時喝，挑a=1.4濕,團則駝t=水；幼掛現在列表進行京計算灑面板厚度的估襖算囑區格指a(mm)直b(mm)背b/a尼R交p(N/mm舉2霧)陳t(mm)吸Ⅰ烤1430嘴2490什1.51刷0.568澡0.006楊0.058滔5.64軋Ⅱ音960嬸2490社2.59牲0.5扮0.019淋0.097鑒6.33編Ⅲ誰760洽2490睛1.89繪0.5朽0.028瑞0.118炮6.1扣Ⅳ莖690順2490述3.23蓮0.5若0.036款0.134拆6.47撫Ⅴ棵610駐2490租4.08蹲0.5企0.043喉0.147蝶6.28丘Ⅵ朵460依2490脅5.41下0.75秩0.05鴉0.194花6.25跟根據表的計算灰，選用面板厚迎度蔬為首t=驢8mm榴。膊（赴2鄰）癥面板與梁格計佳算。面板局部滿撓曲是產生的明垂直與焊縫長戚度的橫向拉鎖力井P時的計算。已知敵面壁那厚炭度射t=愁8mm逐，并且取最大染彎曲應力名燥；則；水面板營與主梁連接焊差縫方向單位長罷度內的剪力為；酸計算樣面板與主梁連狡接的焊縫厚度搖為啊面板逐與梁格連接焊慎縫取其最小厚域度壘；融1-4挑水平次梁，頂延梁和底梁的設賞計襖（槳1忙）該荷載與內力計皺算。版水平次梁倉和泡頂梁舟都是支撐在橫件隔板上的連續歌梁，作用在他填們上面的水平君壓力計算。識尚洞妻即胞估能；譯列表計算后叮得堵夾；或水平次梁，頂裹梁和底梁僚均布荷載的計睜算媽梁你緊唇號漸水壓強度

純P(KN/m與2)愿梁間距拾（景m鄉）拖備煎哪仗注叫1毒頂彈淘梁略1.5

堵路協頂梁荷載按下惠圖計算

碰2挨13.2椅1.29周17.03研3寄上主梁送23.8胖1.08碗0.965腸22.97惜4懶32.1去0.85耕0.805抹25.84慎5長39.6怖0.76箏0.745陡29.5銅6吹下主梁啞47.3設0.73肆0.63狼29.8頸7總底盞留梁趙53.9欄0.53得0.365桂19.67殼根據表的計算朗，水平次梁計拳算荷載孕取掛29.5kN堤/m姜,房水平次梁為四喪跨連續梁，跨放度為故2.5m收，如下圖所示障，水平次梁彎觀曲時的邊跨中參彎矩為；與廣支燦座盲B儀處的彎矩為；每(央2)羞截面選擇累考慮蝦利用面板作為堅次梁截面的一相部分，選擇倡有附錄查表得煮到：倘；滑；因；銹；作。驟面板參加次梁餃工作有效寬度線：慧；遍(板對跨間正彎矩曲段衣)耽（對支撐負彎戴矩段）查按昨5酒號梁計算，設否梁間距：令；話對于第一跨中濫正彎矩段?。后E；奮對于支座負彎梳矩段取：籮根據蔽查表得到假對于班=妨,忽得到粉，則趣。壺對于賞=售，漆病得陽到紋,障則料。傷對第一跨中選忠用貸B=捕545mm后，則水平次梁理組合截面面積市為：黑A=2515諒+545x8碌=寧6875mm沿2手組合截面形心售到槽鋼中心線葵的距離為：；亡跨中組合截面險的慣性矩及截坡面模量為：；；惡對支座段選照用曉B=霧269mm賤，則組合截面曉面積為：；業組合截面形心盡到槽鋼中心線筍距離：；暈支座處組合截煌面慣性矩及截希面模量為：；；壽(3)鵝水平次梁的強臘度驗算。由支品座余B里處支座彎矩最醬大，而截面模私量最小，故只兇需驗算支環座選B怕處截面的彎襪矩逮笨強度。即；叼說明水平次梁鑒選用條，滿足要污求碎驕。雞軋成梁的剪應吉力一般很小，鍬可不必驗算。知水平次梁的擾倆度驗算。受均唉布荷載的等連森續梁，最大撓潮度發生在邊跨含，由于水平次治梁專在鉛B方支座處截面的沙彎矩已經求出蘇，則邊跨撓度毯可近似地計算累為：；社故水平次梁選序擇鴿，滿足強度和芳剛度的要求。取頂梁和底梁。計頂梁荷載較小憑，但考慮水面擊漂浮物撞擊影葬響，必須加強脅頂梁剛度，所孝以也采用昆，底梁也采用吉。不1-警5觸主梁設計衰（紫1獎）設計資料囑1儉）主梁跨度（示圖喚5太）；凈跨（孔搖口壞攜寬度投）判L0=買9.6m續。計算跨史度堆L=野10m昂。搭荷載跨賭度雄L1=辱9.6m屋；誕2厭)庫主梁荷籍載境q=1/2p似=71.5K比N/拐m丘；軌3慰）橫向隔板間鞭距：荒2.5m盯；姿4資）主梁容許撓祝度容；奏（生2萬）馳主梁設計。編主梁設計包括酸：eq\o\ac(○,澇1肺)鄰截面選擇；eq\o\ac(○,督2糟)臉梁高改變；eq\o\ac(○,型3拾)端翼緣焊縫；eq\o\ac(○,曾4蹦)裁腹板局部穩定手性驗算；eq\o\ac(○,蠟5冰)販面板局部彎曲奪與主梁整體彎慌曲的折算應力他驗算?？?薪）截面選擇。eq\o\ac(○,澤1惰)籮彎矩與剪力。槳彎矩與剪力的水計算如下：；；eq\o\ac(○,贊2陰)挪需要的截面模上量。已邁知芝Q23司5劣鋼的容許應力鴿，考慮剛閘門臟自重引起的附顏加應力作用，副取容許應力古，則需要的截墻面模量數為（cm3）；eq\o\ac(○,督3鳥)工腹板高度選擇領。按剛度要求鑄的最小高粱為（cm）；瘡壽疑經濟梁倉高港催（屑c盤m數）凍；唱輩宣由時于祖步剛閘門中的橫天向隔板重量將友隨增加，故主物梁高宜選此染h聞oc攀小，但不小于正h成min虧。少現在用腹板高繼度舟h樹0腰=柔100cm婦。eq\o\ac(○,工4共)原腹板厚度選擇漂。按經驗公最式框頁c程m凈。選池t亭w繪=計1.0cm染。eq\o\ac(○,幫5撓)預翼緣截面選擇南。每個翼緣截寨面為(cm2)；省伏島下翼緣選據用躺膏t果1中=垃2.0cm蓄.糕符合鋼板要求梯。妙慣悅需要微c拋m燕，選用轉b上1駝=久25cm啊。（在潛c窗m長之間）幫上翼緣的部分亂截面可利用面份板，故只需設類較小翼緣板同減面板連接，選能用為t壁1湊=習2.0cm批，半b伯1距=讀12cm蔬。刷面板兼作主梁獻上翼緣的有效鞏寬度取為仔胃殘斥B=b懇1井+6膀0放δ伐=12+60慘0.8=60滿(cm)抱；都上翼緣截面面媽積為蓬紗繭趟A1=12肌2.0+60妹0.8利=72(cm谷2泄)貓；eq\o\ac(○,陰6泊)妹彎應力強度驗豆算。主梁跨中太截面（句圖洽6斥）的幾何特性屢見下表。截面縫形心矩為療(膜cm)聚；截面慣性矩電(cm苗4驅)敘；截面模量映上翼緣頂邊躺：劍徹(管cm)客；黃下翼緣底邊救：產（辮c彈m喊）伍；濤彎應力嘗(噸KN解/cm配2盟)蝦；摩所以末，所膏三次截面梁設計裝安全邊。頂主梁跨中截面同的幾何特性杯部位果截面尺寸

類（姐cmxcm)殼截面面積

沸(磁cm杯2含)桑各形心離面板

喪表面距吊離批y'(cm)例Ay'

調(闖cm扛3訪)吉各形心離中和恰軸

辱距頭離舌y=y'-y艱1拌(表cm)懷Ay羨2

禮(澡cm鎮4尊)作面板部分骨60x0.8芳48腰0.4的19.2掠-45早97200品上翼緣板逢12x2.0富24缸1.8作48.2從-43.6狠45623影腹部按100x1.項0奮100白52.8古5280劣7.4廟5476年下翼緣決25x2.0拘50漆103.8堡5190吃58.4劍170528稿合計線232貧10532.圣4墓318827eq\o\ac(○,禾7尼)扣整體穩定性與故撓度驗算。橡因為主梁上翼尚緣直接同鋼面斤板相連，可以叛不必驗算整體單穩定性。有因仗梁高大于按剛印度要求的最小增梁高，故梁的綢撓度也不必驗麥算。袋2)潮截面改變。捷因主梁跨度較惰大，為減小門但寬和支撐邊梁忍高度，有必要街將主梁支撐姨端腹板高度減隆小為杰(閘圖旺7)穴。惱祖斬梁高開始改變東的位置取在鄰晃近支撐端的橫暈向隔板下翼緣杏的外側（報圖既8星）離開支撐端及的距離脈為漠250-10揚=莖240cm管。待滾盾剪切強度驗算烈：考慮到主梁進端部及翼緣都脖分別同支撐邊燃的腹板及翼緣恥相焊接，可以數按工字形截面望來驗算剪應力寸強度。主梁支炮撐端截面的幾也何性質見下表初。怪主梁端部截面司的幾何特性且部位桿截面尺寸

熟（講cmxcm)梢截面面積

憤(蒼cm繳2銹)冠各形心離面板

屢表面距袖離唇y'(cm)準Ay'

狠(忽cm后3廳)城各形心離中和蠶軸

乏距茄離感y=y'-y曲1頸(已cm)偵Ay瀉2

弱(贈cm躁4雹)跳面板部分忙60x0.8駐48款0.4冒19.2攻-28.3恰38443議上翼緣板裕12x2.0勁24雀1.8統43.2將-26.9螞17361飽腹部雅60x1.0壁60發32.8甚1968最4.1鳥1008途下翼緣銀25x2.0址50鵲63.8酷3190襪35.1制61600邊合計杜182想5220.4天118418掠考截面形心矩：（cm）；蒼截面慣性矩崖：眠(cm4)；永截面趣下半部對中和文軸的面積矩：堤S=25卵2馳35.1+3掉4.1望1.0蛙=2366(扣cm錫2恨)座；吐剪應力敢：牙糖；膛(網安循全艘)相3)尸翼緣焊縫。翼防緣焊縫厚度垂h詢f厲按受力最大的吳支撐端截面計紛算。最大剪應游力悼Vmax=3忽43.2K思N池。截面慣性矩老I銜0燒=融136418話cm局4朵。類上翼緣糟對中和軸的面妄積矩：栽S野1乓=48x28低.3+24x完26.9=2覺004(cm有3蘆)朋；閱下錦翼緣由對中和軸的面影積矩：相S宏2但=50x35租.1=175灌5(cm伏3腿)<S讀1萄；需要；滲腳焊縫最小厚假度查持；淋所以屯，聯羊全梁上下翼緣德焊縫都采用即h已f棋=監8mm痕。竊4街）腹板的加勁難肋和局部穩定輩性驗算。加勁裹肋的布置：因求為貓。故需要設置起橫向加勁肋。柱以保證板的局蒜部穩定性，因雞閘門上已經布匙置橫向隔板可猜兼作橫向加勁始肋，其間距岸a=芬250mm鑼決接腹板區格劃分者如（算圖渣8閉）所示獎。蜻家雹梁高與彎矩都爽較大的區扛格漲Ⅱ險可以按鍛繪炸驗算。綁系賊區演格探Ⅱ舟左邊及右邊截邀面的剪力分別佩為坦；咐勞；窩區伐格?、蛞饨孛嫫骄袅εc為；竄區醉格主Ⅱ室左邊及右邊截故面的彎矩分別飼為；；維區繩格劑Ⅱ懷截面平均彎矩幟為；驕區朗格訓Ⅱ聲截面平均彎應胸力為；胸計算紫，由于區格長稠短邊之牢比錫2.5/1.遮0>1.棋0去；則；則；；脫傅將以上數據代飼入公式帶則有袍養；塊（欄這里無局部壓擠應力村）潤。莊快蜂滿足局部穩定稱要求，故在橫濟隔板之間（區燕格結Ⅱ撥）不必增設橫園向加勁肋。擊謹享在從剪力最大售的區拼格境Ⅰ案考慮；該區格狹的腹板平均高退度療，宮因加漆，不必驗算，頸故在梁高減小桶的區托格茅Ⅰ兼內也不必另設屬橫向加勁肋。注5兩）面板局部彎紙曲與主梁整體甩彎曲折算應力暖的驗算。劑面板區筐格狹Ⅳ材在邊長中點的誕局部彎曲應力金為；；琴對抱應與面板區源格千Ⅳ惠在長邊中點的透主梁彎矩（顧圖怪5希）和彎應力為；；墻娃面板區格的長哥邊中點的折算耍應力為；；；奴上式中宜和框的取值均以拉抓應力為正號，希壓應力為符號皮。測號誠故面板厚度選筑用崖8mm此，滿足強度要吩求。算1-6波橫隔板設計怠禿絕（劑1牌）惰荷載和內力計伙算。橫隔板同師時兼作豎直次托梁，它主要承單受水平次梁，突頂梁和底梁傳汪來的集中荷載晃以及面板傳來畢的分布荷載。本計算時可以把番這些荷載用似持三角形分布的共水壓力來代替倉（榜圖頁1么）并且把橫隔早板作為支撐在改主梁上的雙懸姑臂梁，則每片首橫隔板在上懸狀臂梁的最大負獸彎矩為哀(2)蓋測橫隔板截面選枯擇和強度計算愈。粗其腹板選用與車主梁腹板同高崇，采用挎1000mm恥8mm棵，上翼緣板利沉用面板，下翼再緣采用覺200mm西8mm拒，扁鋼。上翼趕緣可利用面板術寬駕確定。其娘中憂b=派2500mm改，在按立，堪從表中查吼，件則演B=0.4鈔99檔2500=蹄1248mm慮，帳取洞B=冰1200mm哨。場宰計算如浮圖鑰9登所示的截面幾裕何特性暗。想個截面形心到腹豐板中心線的距病離為宋：繁燈；百盤迷阿從截面慣性矩為昏：；兇丈講截面模純量托鐮：；貿驗算彎應臣力芹桐惡由于溫橫隔板截面高定度較大，剪切女強度更加不必絞驗算，橫隔板晃翼緣焊縫采用益最小焊縫厚度路。聽1-上7陡縱向連接系設榜計活（寄1養）械荷載和內力計劣算。縱向連接戰系中承受閘門睜的自重。露頂鉗式平面剛閘門驅門葉自米重達G符，按下列公式揉計含算秋汪下游縱向連接尿系承受瀉：憑繩0.4G蔥=0.4壤84.2=奏33.7(K鐵N咬)涌；禽縱向連接系視幣作簡支的平面撇桁架，其中桁懷架腹板布置如誠圖仁1胸0淹所示。其結點仁荷載寒為丙33.7/4哭=8.42(險KN腰)尼。重桿件內力計算輸結果如（查圖劉1危0辟）所示。為（話2龍）斜桿截面計攝算。斜桿承受宜最大拉敗力韻N=18.5毫K削N久。同時考慮閘圣門偶然扭曲時純可能承受壓力饑。故上細比舞的限制值與壓尿桿相同，即諸?？七x用單角執鋼棒L涂100mm阻8mm底m立，查表得：配歇負截面面飽積戚尋步；脆唇挖回轉半紫徑練震孫；匹斜桿計算長鴿度斑侵；暖上細六比曲煌角；肆驗算拉桿強炎度額丑；嫁考慮單角鋼受教力偏心的影響鍋，將容許應力宮降梨低貢15朱%森進行強度驗算術。斜1-8.造邊梁設計胖邊梁的截面形徐式采用單腹式晉，邊梁的截面餓尺寸按構造要晃求確定，及截限面高度與主梁羨端部高度相同頌，腹板厚度與辦主梁腹板厚度蹈相同，為了方治便安裝合膠木戚滑塊，下翼緣劣寬度不宜小于監300mm慌。蛛邊梁是閘門重怪要的受力構件庭，由于受力復天雜，故在設計揪的可容許應力弦值降離低者20池%轉作為考慮受扭卻安全的儲備。挪（禍1能）荷載和內力訪計算。在閘門于每側邊梁上各朱設兩個膠木滑斃塊，其布置尺慧寸見（棉圖障1帥1走）所示。撿1撲)即水平荷載。主薄要是主梁傳來核的水平荷載，修還有水平次梁柱和頂梁，頂梁現傳來的水平荷約載?？杉僭O這逐此荷載由主梁捆傳來給邊梁的嶼，每個主梁作嘗用于邊梁的荷孟載撿為棗R=343.灌2K傻N站。得2壁）豎向荷載。援有閘門自重，秧滑道摩阻力，悶止水摩阻力，般啟吊力等等。練上滑塊所受的荷壓雖力丈咬介；站下滑塊所受的經壓祝力滔是溫；躬最大彎花矩徹乏緊盡；田問最大剪勺力挖攔夏盟；鷹最大軸向力為剝作用在一個邊殃梁上的啟吊力熊，估計潔為俯150K子N對。在最大彎矩區作用截面上的血軸向力，等于過啟吊力減去上饑滑塊的摩阻力共，該軸向力堂。絨（屢2供）邊梁的強度華驗算睬截面面攻積苦剛飄；西訊嗎面積腫矩刃恥膨；截面慣性矩；截面模量；瓣截面邊緣最大內應力驗算您；；蜂腹板最大剪應診力驗算；艙（擔3庭）盜腹板與下翼緣雨連接處折算應癢力陳驗算；；；浸1-襪9.厚行走支承設計嫌稀缸膠木滑塊計算纏：滑塊位置如遵上部圖曲1險2鞏所示，下滑塊亂受力最大。其骨值搏R幕2段=416K趁N深，設滑塊長度鬼為咸350mm李，則滑塊單位斃長度的承壓力真為；著根網據刷q耀值查得軌頂弧頂面半弄徑謀R=野150mm溫。軌頭設計寬駝度魯b=俊35mm效,墓膠木滑道圣與軌道弧面的版接觸應力進行嘗驗算：；備選定膠木高指30mm灰，寬室120mm瞞，長膚350mm鐵。翅1-10暫.特膠木滑塊軌道氏設計麻吊五（書1騾）確定軌道底里板寬度。軌道榆底板寬度按混哭凝土承壓強度幼決定。根殼據司C2懼0搬混凝土，由表器查得混凝土得做容許承壓應力些為跪，幅則所