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水工钢结构课程设计：平面钢闸门设计

设计任务书

设计题目

株洲县溢洪道露顶式平面钢闸门设计

株洲县

设计资料

1. 闸门形式：露顶式平面钢闸门
2. 孔口净宽：9.00m
3. 设计水头：5.50m
4. 结构材料：Q235钢
5. 焊条：E43型
6. 止水橡皮：P型侧止水
7. 行走支承：MCS-2型胶木滑道
8. 混凝土强度：C20

设计内容

1. 闸门结构布置
2. 主梁设计
3. 梁格设计
4. 连接系设计
5. 行走支承设计
6. 止水装置设计

设计计算书

一、闸门结构布置

1. 株洲县‌闸门尺寸确定‌：

   • 考虑风浪超高0.2m，闸门高度H=5.5+0.2=5.7m
   • 荷载跨度取两侧止水间距，计算跨度L=9.0+2×0.1=9.2m

2. 株洲县‌主梁布置‌：

   株洲县

   • 采用双主梁实腹式组合梁
   • 主梁位置对称于水压合力作用线y=H/3=1.8m
   • 下悬臂取0.12H=0.66m，上悬臂取0.4m
   • 主梁间距2b=2.4m，c=2.4m≈0.45H

二、主梁设计

1. ‌主梁截面选择‌：

   株洲县

   • 主梁采用工字形截面
   • 翼缘板尺寸：-400×12
   • 腹板尺寸：-10×1600

2. ‌主梁计算‌：

   株洲县

   • 计算简图：按简支梁考虑
   • 荷载计算：
     • 静水压力：q=γw·h=9.8×5.5=53.9kN/m
     • 风压力：按规范取0.5kN/m²
     • 总均布荷载：q=53.9+0.5×5.7=56.75kN/m
   • 最大弯矩：Mmax=ql²/8=56.75×9.2²/8=599.8kN·m
   • 截面抵抗矩：W=Mmax/f=599.8×10⁶/215=2.79×10⁶mm³
   • 选用工40a型钢，W=1.87×10⁶mm³（需双拼）

三、梁格设计

1. 株洲县‌梁格布置‌：

   • 水平次梁：间距上疏下密，取0.8m、1.0m、1.2m
   • 竖直次梁：间距2.4m

2. ‌面板设计‌：

   株洲县

   • 面板厚度按规范计算：t=√(a·q·b²/σ)
   • 取a=1.4，b=0.8m，q=56.75kN/m，σ=215MPa
   • t=√(1.4×56.75×0.8²/215)=0.12m=12mm
   • 选用12mm钢板

四、连接系设计

1. 株洲县‌横向连接系‌：

   • 设置3道横隔板，间距2.35m
   • 横隔板兼做竖直次梁

2. ‌纵向连接系‌：

   • 采用斜杆式桁架
   • 布置在主梁下翼缘竖平面内

五、行走支承设计

1. 株洲县‌胶木滑道‌：

   株洲县

   • 选用MCS-2型胶木滑道
   • 每侧设置4个滑道，共8个
   • 滑道间距：2.4m

2. ‌轨道设计‌：

   • 选用P24型钢轨
   • 轨道基础为C20混凝土

六、止水装置设计

1. ‌侧止水‌：

   株洲县

   • 采用P型橡皮止水
   • 止水高度：0.5m
   • 止水压力：53.9kPa

2. 株洲县‌底止水‌：

   株洲县

   • 采用条石止水
   • 止水高度：0.3m

设计图纸

1. 闸门结构布置图（平面、立面、剖面）
2. 主梁结构图
3. 梁格布置图
4. 连接系详图
5. 行走支承布置图
6. 止水装置详图

设计说明

株洲县本设计按照《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL74-95)进行。闸门为露顶式平面钢闸门，采用Q235钢材，双主梁布置，胶木滑道行走支承，P型橡皮侧止水。设计考虑了静水压力、风压力等荷载作用，进行了强度、刚度和稳定性验算，满足规范要求。

株洲县

参考文献

1. 《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL74-95)
2. 《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
3. 李昆. 水工钢结构原理与设计[M]. 中国水利水电出版社, 2011.
4. 范崇仁等. 水工钢结构[M]. 第4版. 2008.