《鋼結構B》課程設計指導書課程名稱：鋼結構B學時數：《露頂式平面鋼閘門》分散一周；開課系（部）教研室：結構工程系編制時間：2014年6月一、設計目的為了使學生更好地掌握水工鋼結構的基本理論與設計方法，同時更好地鍛煉學生綜合運用已經學過的專業基礎知識解決工程實際問題的能力。二、設計資料及設計內容（一）、設計資料I．閘門型式：船閘上閘首工作門，采用露頂式焊接平面鋼閘門。2．閘門孔口尺寸孔口凈寬：12.00m門頂高程：+28.700m門底高程：+21.700m3．設計水位上游水位：+28.500m下游水位：+24.250m4．材料鋼材：Q235焊條：E43，手工電焊，普通方法檢查；止水：側止水采用P型橡皮；底止水采用條型橡皮。支承用壓合膠木：MCS—25．規范水利水電工程鋼閘門設計規范SL74—95．（二）、閘門結構的形式及布置1．閘門尺寸的確定閘門高度：考慮風浪所產生的水位超高為0.2m，故可確定閘門的荷載跨度為兩側止水的間距L0：閘門的計算跨度：L=L0+2d。2．主梁的形式主梁的形式應根據水頭和跨度大小而定，本閘門屬中等跨度，為了便于制造和維護，決定采用實腹式組合梁。3．主梁的布置根據閘門的高跨比，決定采用雙主梁或多主梁。為使主梁在設計水位時所受的水壓力相等，如為雙主梁則兩個主梁的位置應對稱于水壓力合力的作用線并要求上下懸臂符合構造要求。4．梁格的布置和形式梁格采用復式布置和等高連接，水平次梁穿過橫隔板上的預留孔并被橫隔板所支承。水平次梁為連續梁，其間距應上疏下密，使面板各區格需要的厚度大致相等，梁格布置的具體尺寸詳見平面鋼閘門設計指示書。5．聯結系的布置和形式(1)橫向聯結系根據主梁的跨度，布置三道橫隔板，其間距為3.1m(2)縱向聯結系設在兩個主梁下翼緣的豎平面內，采用斜桿式桁架。6．邊梁與行走支承邊梁可采用單腹式，行走支承采用膠木滑道。（三）、面板設計根據《鋼閘門設計規范SL74—95》關于面板的計算，先估算面板厚度，在主梁截面選擇之后再驗算面板的局部彎曲與主梁整體彎曲的折算應力。1．估算面板厚度根據指示書所給定的梁格布置尺寸，面板厚度按式(7—4)計算：并將各區格計算情況列表計算，最后確定選用的面板厚度，2．面板與梁格的連接計算面板局部撓曲時產生的垂直于焊縫長度方向的橫拉力按（7-6）式算，已知面板厚度，并且近似地取板中最大彎應力，則面板與主梁連接焊縫方向單位長度內的剪力由式(7—7)計算面板與主梁連接的焊縫厚度。（四）、水平次梁、頂梁和底梁的設計1．荷載與內力計算水平次梁和頂、底梁都是支承在橫隔板上的連續梁，作用在它們上面的水壓力可按式（7—8)計算，并將個水平梁計算情況列表。本次設計水平次梁可將支座簡化為為四跨連續梁，根據計算情況確定水平次梁的計算荷載，在此基礎是計算出水平次梁彎曲時的邊跨中彎矩和支座負彎矩。2．水平次梁截面選擇考慮利用面板作為次梁截面的一部分，可選擇比計算抵抗矩W小一號的槽鋼，由附錄三表4查得。面板參加次梁工作有效寬度分別按式(7—11)及式(7—12)計算，然后取其中較小值。3．水平次梁的強度驗算根據支座處和邊跨彎矩值，以及支座和跨中截面模量，需驗算支座處截面和跨中截面的抗彎強度，4．中間水平次梁的撓度驗算受均布荷載的等跨連續梁，最大撓度發生在邊跨，則可只對邊跨撓度進行計算。5．頂梁和底梁頂梁所受荷載較小，但考慮水面漂浮物的撞擊等影響，必須加強頂梁剛度，所以也采用與中間水平次梁相同的型鋼。為了便于施工底梁也采用與中間水平次梁相同的型鋼。（五）、主梁設計，主梁設計內容：①截面選擇；②梁高改變；③翼緣焊縫；④腹板局部穩定驗算：⑤面板局部彎曲與主梁整體彎曲的折算應力驗算。1．截面選擇(1)彎矩與剪力彎矩與剪力計算(2)需要的截面抵抗矩(3)腹板高度選擇按剛度要求的最小梁高(按變截面梁考慮)；(4)腹板厚度選擇(5)翼緣截面選擇上翼緣的部分截面積可利用面板，故只須設置較小的上翼緣板同面板相連，：(6)彎應力強度驗算先進行主梁跨中截面的幾何特性計算，然后作彎應力強度驗算；(?)整體穩定性與撓度驗算因主梁上翼緣直接同鋼面板相連，按規范規定可不必驗算整體穩定性。如所選梁高大于按剛度要求的最小梁高，故梁的撓度也不必驗算。2．截面改變因主梁跨度較大，為減小門槽寬度和支承邊梁高度(節省鋼材)，有必要將主梁支承端腹板高度減小為。1）梁高開始改變的位置可取在鄰近支承端的橫向隔板下翼緣的外側。2）改變后的截面需進行剪切強度驗算：驗算取主梁支承端截面的幾何特性。3．翼緣焊縫翼緣和腹板間的連接焊縫厚度按受力最大的支承端截面計算。即取支承端截面最大剪力和支承端截面截面慣性矩。4．腹板的加勁肋和局部穩定驗算因閘門上已布置橫向隔板可兼作橫加勁肋，其間距為3100cm，故應通過計算看每個在橫隔板之間是否還要增設橫加勁肋。5．面板局部彎曲與主梁整體彎曲的折算應力的驗算選取所需要的板厚較大的區格，計算該區格的長邊中點的折算應力。（六）、縱向聯結系設計1．荷載和內力計算縱向聯結系承受閘門自重。露頂式平面鋼閘門門葉自重G按附錄十一附式(1)計算。下游縱向聯結系承受0.4G。縱向聯結系視作簡支的平面桁架，畫出其桁架腹桿布置圖，確定其其節點荷載2．斜桿截面計算計算出斜桿承受最大的拉力，同時考慮閘門偶然扭曲時可能承受壓力，長細比的限制值應與壓桿相同。計算桿件的截面面積、回轉半徑、斜桿計算長度、長細比及驗算拉桿強度。（七）、邊粱設計邊梁的截面型式采用單腹式，邊梁的截面尺寸按構造要求確定，即截面高度與主梁端部高度相同；腹板厚度與主梁腹板厚度相同；為了便于安裝壓合膠木滑塊，下翼緣寬度不宜小于300mm。此次設計邊粱只按構造要求確定進行截面尺寸確定。三、設計成果要求1、手寫設計計算書一份。2、手繪施工圖一張（2#或3#或圖紙），包括平面鋼閘門的立面圖、平面圖、側面圖；主梁位置圖、主梁的跨中截面和支座截面圖；必要的說明。3、圖標形式8××學院8課程設計8學生8圖名專業班級258成績258252525圖號2525258080四、考核內容與方式完成課程設計的態度（認真程度、是否獨立完成等），20％設計計算書的內容要求完整，概念清晰，計算正確，設計合理，字跡工整，40％施工圖完整，構造合理正確、線條清晰勻稱、尺寸與符號標注齊全，字跡工整，40％。成績計入本課程最終的成績中。五、設計參考資料設計需要的標準及有關規范學生可以到圖書館借閱，有關參考圖由教師提供。參考書目：1、《鋼閘門設計規范SL74—95》2、武漢水利電力大學范崇仁主編《水工