蓼叶水利工程溢洪道弧形钢闸门设计计算书

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4.2 基本结构布置

闸门采用斜支臂双主横梁式焊接结构，其结构布置图见图4-1。弧门半径R=9.0m，支铰高度H2=4.2m。垂直向设置三道实腹板式隔板及两道边梁，区格间距为2.25m，边梁距闸门面板边线为0.3m；水平向除上、下主梁及顶、底次梁外，还设置了5根水平次梁，其中上主梁以上布置1根，两主梁之间布置4根。支铰采用圆柱铰，侧水封为“L”行橡皮水封，底水封为“刀”形橡皮水封。在闸门底主梁靠近边梁的位置设置两个吊耳，与启闭机吊具通过吊轴相连接。采用2×160kN固定式卷扬机操作。

本闸门结构设计按SL74-95《水利水电工程钢闸门设计规范》进行。门叶结构材料采用Q235，支铰材料为铸钢ZG310-570。

材料容许应力（应力调整系数0.95）： Q235第1组：???= 150MPa， ???= 90MPa；

第2组：???= 140MPa，???= 85MPa； ZG310-570：???= 140MPa，???= 105MPa。 4.3 荷载计算

闸门在关闭位置的静水压力，由水平水压力和垂直水压力组成，如图4-2所示。

水平水压力：

PS?121?HSB??10?6.442?9.0?1866.3(kN) 22垂直水压力：

?1?1??VS??R2B???/180?sin2?2?sin(?1??2)?2sin?sin2?(?1??2)??

2?2???

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图4-1 主横梁式弧形闸门结构简图（单位：mm）

498.20[18a[18a494.366图4-2 静水压力

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式中：sin?1?H1/R=(6.44-4.2)/9=0.249,所以?1=14.412°

sin?2?H2/R=4.2/9=0.467,所以?2=27.818°

???1??2=42.23°

??/180=0.737°

sin(2?2)=sin55.636°=0.825 sin(?1??2)=-sin13.406°=-0.232

sin?=sin42.23°=0.672

?1?sin?(?1??2)?=-sin6.703°=-0.117 ?2?故

?1?1??VS??R2B???/180?sin2?2?sin(?1??2)?2sin?sin2?(?1??2)??=457.82(kN)

2?2???总水压力：

P?PS2?VS2?1866.32?457.82=1921.6(kN)

总水压力作用方向：

tg?0?VS/PS=457.8/1866.3=0.2453

所以 ?0=13.783° 4.4 面板弧长

‘闸门门叶垂直高度为6.5m，支铰中心水平线以上弧形面板包角?1为

‘?1?1?sin?(6.5?4.2)/9?=14.807°

总水压力作用线上、下的弧长L上、L下分别为

‘L上=0.01745?(?1??0) = 0.01745×9.0×（14.807+13.783）=

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4.490（m）

L下=0.01745?(?2??0) = 0.01745×9.0×（27.818-13.783）=

2.204（m）

面板总弧长L总为

L总= L上+ L下 = 4.49+2.204 = 6.694（m）

4.5 主框架位置

根据等荷载原则，闸门上、下主梁与支臂组成的主框架平面布置应与总水压力作用线对称，使两框架受力均匀。两主梁之间的弧长为3.925m，上、下主框架之间的夹角为2?，即

2??180?l/(?R)=180×3.925/28.274=24.987°

所以 ?=12.494°

上、下框架与水平线的夹角（负号表示位于水平线的上方）为

?上??0??=13.783-12.494=1.289° ?下??0??=13.783+12.494=26.277°

5 结构计算

5.1 面板

面板厚度按下列公式初选，并按表5-1计算。

??a????kYq

式中：kY为弹塑性薄板支承长边中点弯曲应力系数；?为弹塑性调整系数（b/a＞3时，?=1.4；b/a≤3时，?=1.5）；q为面板计算区格中心的压力强度，N/mm2；a、b为面板计算区格的短边和长边长

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