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露顶式平面钢闸门设计
2007101316王亮春
设计资料
闸门形式：溢洪道露顶式平面钢闸门；
孔口净宽：；
设计水头：；
结构材料：Q235；
焊条：缝；4、腹板局部稳定验算；5、面板局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力验算。
截面选择
剪力和弯矩。弯矩与剪力计算如下：
2、需要的截面模量。Q235A-F钢的容许应力,如此需要的截面模量为
3、腹板高度选择。按刚度要求的最小梁高〔变截面梁〕为
经济梁高
由于钢闸门中的横向隔板重量将随主梁增高而增加。故主梁高度宜选得比小，不小于。现选用腹板高度。
腹板厚度选择。按经验公式计算，，选用。
翼缘截面选择。每个翼缘需要截面为
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下翼缘选用
需要取。
上翼缘的局部截面积可以利用面板，故需设置较小的上翼缘板同面板相连，选用
面板兼作主梁上翼缘的有效宽度取为
上翼缘截面积
弯应力强度验算，主梁跨中截面的几何特性见下表
截面形心距：
截面惯性矩：
截面模量：
上翼缘顶边
下翼缘底边
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弯应力〔安全〕
整体稳定性与挠度验算。因为主梁上翼缘直接通钢面板相连，，按规规定可不必验算整体稳定性。又因梁高大于按刚度要求的最小梁高。估量的挠度也不必验算。
2〕、截面改变
因主梁跨度较大为减小门槽宽度和支承边梁高度〔节省钢材〕，有必要将主梁支承端腹板高度减小为〔图7〕
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〔图8〕。
离开支承端的距离为364-15=349cm。
剪切强度验算：考虑到主梁端部的腹板与翼缘都分别同支承边的腹板与翼缘相焊接，可按工字形截面来验算剪应力强度。主梁与支承端截面的几何特性见下表
截面形心距。
截面下半部对中和轴的面积距：
截面惯性矩
剪应力：
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3〕、翼缘焊缝
翼缘焊缝厚度按受力最大的支承端截面计算。最大剪力,
截面惯性矩。
上翼缘对中和轴的面积距：
下翼缘对中和轴的面积距：
需要
角焊缝最小厚度
全梁上下翼缘焊缝都采用
4〕、腹板的加劲梁河局部稳定验算
加劲梁的布置：因为，故需设置横加劲肋，以保证腹板的局部稳定性。因闸门上已布置横向隔板可兼作横向加劲肋，其间距。腹板区格划分见图8。梁高与弯矩都较大的区格Ⅱ可按式〔4--66〕即验算。
区格Ⅱ左边与右边截面的剪力分别为
区格Ⅱ截面的平均剪应力为
区格Ⅱ左边与右边截面上的弯矩分别为
区格Ⅱ的平均弯矩为
区格的平均弯应力为
由式4—61计算
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计算
>1。采用式〔4—54b〕计算：
因>，如此
将以上数据代入式4—66得〔满足局部稳定要求〕
故在横隔板之间不必增设横加劲肋。
5〕、面板局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力的验算
从上述面板计算可见，直接与主梁相邻的面板区格。只有区格Ⅳ所需要的板厚较大，这意味着该区格的场边重点应力也比拟大，所以选取区格Ⅳ，按式〔7--4〕验算其场边中间的折算应力。
面板区格Ⅳ在场边中点的局部弯曲应力：
对应于面板区格Ⅳ在长边中点的主梁弯矩和弯应力：
面板区格Ⅳ的长边中点的折算应力：
上式中、和的取值均以拉应力为正号，压应力为负号。故面板厚度选用14mm满足强度要求。
横隔板设计
荷载与力计算
横隔板同时兼作竖直次梁，它主要承受水平次梁、顶梁和底梁传来的集中荷载以与面板传来的分布荷载，计算时可把这些荷载用以三角形分布的水压力来代替，并且把横隔板作为支承在主梁上的双悬臂梁。如此每篇横隔板在上悬臂梁的最大负弯矩为
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横隔板截面选择和强度计算
其腹板选用与主梁腹板同高，采用2000mm14mm，上翼缘利用面板，下翼缘采用300mm14mm的扁钢。上翼缘可利用面板的宽度，按确定，其中b=3650mm。按，从表7—1查得。如此，取B=2000mm。
计算如图9所示的截面的几何特性
截面惯性矩：
截面模量
由于横隔板截面高度较大，剪切强度更不必验算。横隔板翼缘焊缝采用最小焊缝厚度。
七、纵向连接系设计
1、荷载和力计算
杆件力计算结果如图10〔如右〕。
斜杆截面计算
斜杆承受最大拉力N=，同时考虑闸门偶人扭曲时可能承受压力，故长细比的限制值应与