沖砂閘3×5-弧形門設(shè)計(jì)計(jì)算書1

1、竹格多水電站 沖砂閘弧形工作門 設(shè)計(jì)計(jì)算書竹格多水電站沖砂閘3×515.5弧形工作門技施設(shè)計(jì)計(jì)算書2004-111、 基本參數(shù)： 11閘門型式： 潛孔式弧形閘門 12孔口尺寸： 3×5 m 13設(shè)計(jì)水頭： 15.5m 14弧面半徑： 10 m 15支鉸高程： 2276.50 m 16底坎高程： 2269.50 m 17平臺(tái)高程： 2284.60 m 18支鉸型式： 球面滑動(dòng)軸承 19支臂型式： 雙直支臂 110啟閉機(jī)型式： 斜拉卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī) 111啟閉機(jī)容量： 400KN 112啟閉機(jī)工作行程： 4.55 m 113閘門主要材料： Q235B 114支鉸材料： ZG3105

2、70 115孔口數(shù)量： 1孔 116閘門數(shù)量： 1扇2、總水壓力計(jì)算：（見附圖1）水平水壓力： 附圖1總水壓力：封水面板弧長(zhǎng)：選取面板弧長(zhǎng)為：l=l0+150=6147+1506300mm主次梁按附圖2分配尺寸： 附圖2面板弧長(zhǎng)：110對(duì)應(yīng)角度：700對(duì)應(yīng)角度：750對(duì)應(yīng)角度：800對(duì)應(yīng)角度：850對(duì)應(yīng)角度：900對(duì)應(yīng)角度： 440對(duì)應(yīng)角度：3、面板計(jì)算：（見附圖3，按7個(gè)區(qū)格分別計(jì)算） 附圖331 區(qū)格 其中：a1=900mm b1=900mm b/a=900/900=1 3 k=0.308 =156.9Mpaq1=10.821×10=108.21KN/=1.0821×1

3、05Pa32區(qū)格： 其中：a2=900mm b2=900mm b/a=900/900=1 3 k=0.308 =156.9Mpaq2=11.674×10=116.74KN/=1.1674×105Pa33區(qū)格： 其中：a3=850mm b3=900mm b3/a3=900/850=1.06 3 k=0.3326 =156.9Mpaq3=12.452×10=124.52KN/=1.2452×105Pa34區(qū)格： 其中：a4=850mm b4=900mm b4/a4=900/850=1.06 3 k=0.3326 =156.9Mpaq4=13.199×

4、;10=131.99KN/=1.3199×105Pa35區(qū)格： 其中：a5=800mm b5=900mm b5/a5=900/800=1.125 3 k=0.3575 =156.9Mpaq4=13.868×10=138.68KN/=1.3868×105Pa36區(qū)格： 其中：a6=750mm b6=900mm b5/a5=900/750=1.2 3 k=0.383 =156.9Mpaq4=14.462×10=144.62KN/=1.4462×105Pa37區(qū)格： 其中：a7=700mm b7=900mm b7/a7=900/700=1.2863

5、k=0.40794 =156.9Mpaq4=14.984×10=149.84KN/=1.4984×105Pa考慮到面板上需要鉆沉頭螺栓孔選取=16mm. 材質(zhì)為:Q235B4、水平次梁計(jì)算:41 各次梁的荷載. (見附圖4)附圖4 H1=100.96KN/H2=108.21KN/ H3=116.74KN/ H4=124.52KN/ H5=131.99KN/H6=138.68KN/ H7=144.62KN/ H8=149.84KN/ H9=155KN/Mmax=0.125ql2=0.107×111.65×0.92=9.68KN.mQmax=0.607ql=

6、0.607×111.65×0.9=61KN42次梁截面特性.(見附圖5) 附圖5初選20a槽鋼為次梁斷面.A=28.83cm2 Wx=178cm2 Ix=1780.4cm2 d=7mm t=11mm面板參與次梁工作的有效寬度為: B=2b (支座處為負(fù)彎矩)l0=0.4l=0.4×90=36cm 2=0.139648B=2b=0.139648×82.5=11.5cm=115mmy2=216-74=142mmI次=11.5×1.6×6.62+1780.4+28.83×4.22=3090.5cm443應(yīng)力計(jì)算：=156.9N/m

7、m2=93.2N/mm244撓度計(jì)算：5、主框架計(jì)算：采用雙主橫梁布置。51主梁荷載的計(jì)算:(見附圖2) 總水壓力與上、下主梁的夾角為:上=12.04871° 下=11.72904° 上+下=23.77775°上、下主梁承受的水壓力為: (按下主梁計(jì)算)52框架內(nèi)力計(jì)算:521主梁斷面初選:面板參與主梁有效寬度:B=1.b l0=0.6×1800=1080mm b=82.5cm=825mm 1=0.5116B1=0.5116×825=422mm選取斷面見附圖6. A=42.2×1.612×160×1.232

8、5;1.6=202.72 cm2y2=642-280=362m522 支座斷面特性:(見附圖7)面板參與支座斷面的寬度: B2=2·b l0=0.2×20050= 90cm b=82.5cm 2=0.324 B2=0.324×82.5=26.7cm=267mmA=26.7×1.61×121.2×6040×2=206.72cm2y2=646-363=283mm523 支臂斷面特性: 初選如圖8支臂斷面:A=45×1.635×1.635×1.6=184cm253 主梁內(nèi)力計(jì)算:(見附圖9) M=Mc

9、+Mh=-50.6875-11.3724=-62.0599KN.mMMAX=140.7kn.m5 應(yīng)力計(jì)算:541 跨中斷面強(qiáng)度: 正應(yīng)力:542 支座斷面強(qiáng)度:正應(yīng)力:剪切應(yīng)力:542支臂計(jì)算:a. 彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定驗(yàn)算:b. 彎矩作用平面外的穩(wěn)定驗(yàn)算:6支鉸部分計(jì)算：1支鉸受力計(jì)算:估算閘門重量為180KN. 啟門力為400KN .見附圖10. 62固定鉸支座: 621 混泥土壓應(yīng)力:初定鉸座底板尺寸為:600×550 鉸支座高450mm 622 鉸底板的厚度623 鉸座支承厚度驗(yàn)算選用鉸座支承厚度為S=50mm624 支鉸軸的計(jì)算:初選軸直徑為:220mm.軸上承受的合力:

10、7啟閉力計(jì)算：1支鉸摩阻力矩: Tzd=P.f=2641.06×0.15=396.159kn Md=Tzdr支=396.159×0.11=43.57749kn.m72 水封摩阻力矩: (門楣用的外PL-B水封.P45B水封按壓強(qiáng)3mm計(jì)算。每厘米壓縮力為：16.936Kg)Tzs1=(3×0.1×105)×0.5=15.75knTzs2=641.7×2×16.936×0.2=4347Kg=43.47KNMzs=(Tzs1+Tzs2)·r=(15.75+43.47)×10=592.2kn·73上托阻力矩：MPt=（0.06+0.04）×3×10.5×10×10=315KN.m74 重力矩:(閘門處于全關(guān)時(shí))MG=185×0.8×10cos28.056996°=1306