钢结构课程设计-露顶式平面钢闸门设计.docx
《钢结构课程设计-露顶式平面钢闸门设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《钢结构课程设计-露顶式平面钢闸门设计.docx(22页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、钢结构课程设计报告题 目: 露顶式平面钢闸门设计 学生姓名: 学 号: 指导老师: 设计地点: 东大九龙湖校区 交通学院 港航系露顶式平面钢闸门设计一、设计资料1) 闸门型式。露顶式平面钢闸门。2) 空口尺寸(宽高)。12m6.0m。3) 上游水位。9.0。4) 下游水位。无。5) 闸底高程。3.0。6) 启闭方式。电动固定式启闭机。7) 材料。钢结构:Q235AF;8) 焊条:E43型; 行走支承:胶木滑道,压合胶木为MCS-2; 止水橡皮:侧止水用P型橡皮,底止水用条形橡皮; 混泥土强度等级:C20(200号)。9) 制造条件。金属结构制造厂制造,手工电弧焊,满足级焊缝质量检验标准。10)
2、 规范。水利水电工程钢闸门设计规范 (SL 74-1995)。二、闸门结构的型式及布置1. 闸门尺寸的确定2. 闸门高度:考虑风浪所产生的水位超高为0.2m,故 闸门高度=6.0+0.2=6.2m闸门的荷载跨度为两侧止水间的间距 Lq=12.0m闸门计算跨度 L=L0+2d=12+20.2=12.4m2. 主梁的型式主梁的型式应根据水头和跨度大小而定,本闸门属于中等跨度,为了便于制造和维护,采用实腹式组合梁。3. 主梁的布置根据闸门的高垮比,决定采用双主梁。为使2根主梁在设计时水压力相等,2根主梁的位置应对称于水压力合力的作用线yc=H3=2.0m,并要求上悬臂c0.45H,且使底主梁到底止水
3、的距离尽量符合底缘布置要求(即30),取c=0.45H=2.7m,则主梁间距2b=2H-yc-c=26.0-2.0-2.7=2.6ma=H-2b-c=6.0-2.6-2.7=0.7m4. 梁格的布置和形式梁格采用复式布置和齐平连接,水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所支承。水平次梁为连续梁,其间距上疏下密,面板各区格所需要的厚度大致相等。5. 联结系的布置和形式(1)横向联结系。根据主梁的跨度,采用布置3道横隔板,其间距为3.1m,横隔板兼作竖直次梁。(2)纵向联结系。采用斜杆式桁架,布置在2根主梁下翼缘的竖平面内。6. 边梁与行走支承边梁采用单腹式,行走支承采用胶木滑道。三、面板设计1.
4、 估算面板厚度当ba3 时,t=akp1.5当ba3 时,t=akp1.4p=gh=0.0098 h N2;(h为区格中心的水头,单位m)=160N2;设计时选用 20b计算结果注 1.竖直次梁腹板厚取8;2.主梁上翼缘宽度取140。3.区格1,4中系数k按三边固定一边简支查得根据计算结果,选用面板厚度 t=8。2. 面板与梁格的连接焊缝计算面板局部弯曲式产生的垂直于焊缝长度方向上的横拉力Nt。近似取板中最大弯应力max=160N/mm2Nt=0.07tmax=0.078160=89.6N面板与梁连接焊缝方向单位长度内剪力T=VS2I0=529.2103680836422802106=187.
5、0N面板与主梁连接的焊缝厚度hf Nt2+T20.7fw=89.62+18720.7115=2.6mmhfmax 1.2tmin=9.6 hfmin1.5tmax=1.520=6.71mm 面板与梁格的连接焊缝取其最小厚度 hf=8。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、底梁都是支承在横隔板上的连续梁,作用在他们上面的水压力的计算式为g=pa上+a下2计算列表 梁 号梁轴线处水压强度p(kN/m2)梁间距(m) a上+a下2(m)q=pa上+a下2(kN/m)1(顶梁)3.681.72215.3861.42521.951.133(上主梁)26.461.04027.56
6、0.95435.770.89532.040.84544.002082536.300.816(下主梁)51.940.70536.590.607(底梁)57.820.40023.120.10 根据表计算结果,水平次梁计算荷载取最大值36.30KN/m,水平次梁为四跨连续梁,跨度为3.1m,水平次梁边跨中的正弯矩为M次中=0.077ql2=0.07736.33.12=26.86KNm2支座B处的负弯矩为M次B=0.10736.33.12=37.33KNm2.截面选择W=M=37.33106160=233312mm3考虑利用面板作为次梁截面的一部分,初选20b由附表3-6,查得A=3280mm2,Wx
7、=191000mm3 Ix=1914104mm4bl=75mm,d(即tw)=9.0mm面板参加次梁翼缘工作的有效宽度Bbl+60t=75+608=555mm按5号梁进行计算,该梁平均间距 b=a上+a下2=840+8102=825mm。对于第一跨中正弯矩段,零点之间的距离 l0=0.8l=0.83100=2480mm,由l0b=3.006查表得1=0.84,B=1b=693mm;对于支座负弯矩段,l0=0.4l=0.43100=1240mm,由l0b=1.503查表得2=0.42,B=2b=346.5mm。对第一跨中,选用B=555mm,则水平次梁的组合截面积为A=3280+5558=772
8、0mm2组合截面形心到槽钢中心线的距离e=0+5558104772060mm跨中组合截面的惯性矩及截面模量为I次中=19140000+3280602+5558442=39543840mm4Wmin=I次中ymax=39543840160=247149mm3对支座,选用B=346mm,则水平次梁的组合截面积为A=3280+3468=6048mm2组合截面形心到槽钢中心线的距离e=3468104604848mm支座处截面的惯性矩及截面模量为I次支=19140000+3280482+3468562=3.538107mm4Wmin=I次支ymax=3.538107148=239038mm33. 水平次
9、梁的强度验算支座处弯矩最大截面模量较小,故只需检验支座处截面的抗弯强度,即次=M次支Wmin=37.33106239038=156Nmm2=160Nmm2满足强度要求。轧成梁的剪应力一般很小,故不再验算。4. 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,最大扰度发生在边跨,查表得=L250,则l=ql3100EI=0.63236.302310031002.061053.538107=8.3910-4l=0.004满足刚度要求5. 顶梁和底梁顶梁和底梁也采用和中间次梁相同的截面,故也选用 20b。五、主梁设计(一)已知条件(1) 主梁跨度:计算跨度L=12.4m,荷载跨度Lq=12m。(
10、2) 主梁荷载:q=p2=gh2/(22)=88.2kNm。(3) 横隔板间隔:3.1m。(4) 主梁容许绕度:L=1600。(二)主梁设计1. 截面选择(1)主梁内力Mmax=qlq2L2-lq4=88.212212.42-124=1693.44kNmVmax=qLq2=0.588.212=529.2kN(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,取容许应力为0.9=0.9160=144Nmm2)W=Mmax0.9=1693.441000144=11760cm3(3)腹板高度h0选择为减小门槽的宽度,主梁采取变梁高形式,按刚度要求的最小梁高为hmin=0.960.230.9LE
11、L=0.960.231600.912.410002.061051600=114.8cm经济梁高hec=3.1W25=3.11176025=132cm则选取的梁高h一般应大于hmin但比hec稍小,选取h0=120cm。(4)腹板厚度选择由经验公式tw=h011=12011=1.0cm选用tw=1.0cm。(5)翼缘截面选择每个翼缘所需截面积为A1=Wh0-16twh0=11760120-161.0120=78cm2下翼缘选用t1=2.0cm,需要b1=A1t1=39cm,选用b1=42cm。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t1=2.0cm,b1=20cm。面
12、板兼做主梁上翼缘的有效宽度B可按下列二者计算,然后取较小值B=bl+60t=20+600.8=68cm下主梁与相邻两水平次梁的平均间距较小,为b=a上+a下2=81+602=70.5cm由Lb=124070.5=17.59,查表得1=1.0,则B=1b=1.070.5=70.5cm故面板可利用的有效宽度为B=68cm,则主梁上翼缘的总面积为A1=202.0+680.8=94.4cm2(6)弯应力强度验算主梁跨中截面形心距面板表面的距离y1=AiyiAi=680.80.4+2021.8+120162.8+422123.8680.8+202+1201+422=60.4cm截面惯性矩为I=112tw
13、h03+Aiyi2=11211203+680.8602+20258.602+1202.42+42263.42=815533cm4截面抵抗矩为Wmax=Iy1=81553360.4=13502cm3Wmin=Iy2=81553364.4=12664cm3弯应力=MmaxWmin=1.69310912.664106=133.7Nmm20.9=144Nmm2弯应力强度满足要求。(7)整体稳定与绕度验算。因主梁上翼缘直接同钢面板相连,按钢结构设计规范(GB500172003)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,故梁的绕度也不必验算。2. 截面改变因主梁跨度较大,为节约钢材,同
14、时减小门槽宽度,决定降低主梁端部高度,取主梁支承端腹板高度为h0d=0.6h0=0.61200=720mm梁高开始改变的位置取在邻近支承端的横向隔板下翼缘的外侧,若横隔板的下翼缘宽度取为200,则梁高改变位置离开支承端的距离为3100-200/2=3000剪切强度验算:主梁支承端截面参数截面形心距面板表面的距离y1=AiyiAi=680.80.4+2021.8+72138.8+42275.8680.8+202+721+422=37.0cm截面惯性矩为Ix=112twh0d3+Aiyi2=1121723+680.836.62+20235.22+7211.82+42238.82=280227.9c
15、m4截面下半部对中和轴的面积矩S=42238.8+37.81.037.82=3973.6cm3则 =VmaxSIxt=5.2921053.97361062.80227910910=75.04Nmm2=95Nmm2剪切强度满足要求。3. 翼缘焊缝翼缘焊缝厚度hf按受力最大的支承端截面计算。最大剪力Vmax=529.2kN,截面惯性矩Ix=280227.9cm4。上翼缘对中和轴的面积矩S1=680.836.6+20235.2=3399.04cm3下翼缘对中和轴的面积矩S2=42238.8=3259cm3S1需要焊缝厚度hf=VS11.4Ixfw=5.2921053.399041061.42.802
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 钢结构 课程设计 露顶式 平面 闸门 设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-5027984.html