水工鋼結(jié)構(gòu)第七章

1、第七章第七章 平面鋼閘門平面鋼閘門第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 閘門閘門是用來關(guān)閉、開啟或局部開啟水工建筑物是用來關(guān)閉、開啟或局部開啟水工建筑物中過水孔口的活動(dòng)結(jié)構(gòu)。中過水孔口的活動(dòng)結(jié)構(gòu)。 主要作用主要作用: : 控制水位、調(diào)節(jié)流量?？刂扑?、調(diào)節(jié)流量。 閘門的類型閘門的類型 （1 1）按閘門的功用可分為）按閘門的功用可分為 工作閘門工作閘門 事故閘門事故閘門 檢修閘門檢修閘門 施工閘門施工閘門 動(dòng)水中啟閉動(dòng)水中啟閉 動(dòng)水中關(guān)閉動(dòng)水中關(guān)閉, ,靜水中開啟靜水中開啟 靜水中啟閉靜水中啟閉 動(dòng)水關(guān)閉的閘門動(dòng)水關(guān)閉的閘門 （2 2）按閘門孔口的位置分為）按閘門孔口的位置分為露頂閘門露頂閘門潛孔閘門潛孔閘門

2、 （3 3）按閘門結(jié)構(gòu)形式可分為）按閘門結(jié)構(gòu)形式可分為 平面閘門平面閘門 弧形閘門弧形閘門 人字閘門人字閘門 閘門形式和尺寸的選擇，主要考慮因素閘門形式和尺寸的選擇，主要考慮因素 建筑物的運(yùn)行要求建筑物的運(yùn)行要求 水力條件水力條件 設(shè)計(jì)，制造、安裝和啟閉條件設(shè)計(jì)，制造、安裝和啟閉條件 經(jīng)濟(jì)合理性要求經(jīng)濟(jì)合理性要求材料供應(yīng)等條件材料供應(yīng)等條件 設(shè)計(jì)閘門時(shí)，應(yīng)桉具體情況，分別提供下列設(shè)計(jì)閘門時(shí)，應(yīng)桉具體情況，分別提供下列有關(guān)資料：有關(guān)資料： 閘門用途及其在水工建筑物中的位置；孔口尺閘門用途及其在水工建筑物中的位置；孔口尺寸和孔口數(shù)量；閘門上，下游的設(shè)計(jì)水位和校核寸和孔口數(shù)量；閘門上，下游的設(shè)計(jì)水位

3、和校核水位；風(fēng)荷載和波浪壓力；泥沙情況；溫度變化水位；風(fēng)荷載和波浪壓力；泥沙情況；溫度變化和地震烈度；材料供應(yīng)和啟閉方式；制造、運(yùn)輸和地震烈度；材料供應(yīng)和啟閉方式；制造、運(yùn)輸和安裝等條件。和安裝等條件。第二節(jié)第二節(jié) 平面鋼閘門的組成和結(jié)構(gòu)布置平面鋼閘門的組成和結(jié)構(gòu)布置 一、平面鋼閘門的組成一、平面鋼閘門的組成門葉結(jié)構(gòu)、埋固構(gòu)件和啟閉閘門的機(jī)械設(shè)備門葉結(jié)構(gòu)、埋固構(gòu)件和啟閉閘門的機(jī)械設(shè)備 ( (一一) )門葉結(jié)構(gòu)的組成門葉結(jié)構(gòu)的組成( (一一) )門葉結(jié)構(gòu)的組成門葉結(jié)構(gòu)的組成面板、梁格、橫向和縱向連接系（即橫向和縱向支撐）、面板、梁格、橫向和縱向連接系（即橫向和縱向支撐）、行走支承（滾輪和滑塊）以

4、及止水等部件行走支承（滾輪和滑塊）以及止水等部件( (二二) )埋設(shè)構(gòu)件埋設(shè)構(gòu)件 行走支承的行走支承的軌道軌道，與止水橡皮相接觸的，與止水橡皮相接觸的型鋼型鋼、為保護(hù)門槽和孔口邊棱處的混凝土免遭破壞所設(shè)置為保護(hù)門槽和孔口邊棱處的混凝土免遭破壞所設(shè)置的的加固角鋼加固角鋼等。等。閘門擋水時(shí)所受的水壓力在閘門上的傳力路徑：閘門擋水時(shí)所受的水壓力在閘門上的傳力路徑： 水平次梁水平次梁水平水壓力水平水壓力 面板面板 豎直次梁豎直次梁 主梁主梁 邊梁邊梁 主輪（或主滑塊）主輪（或主滑塊） 主軌道主軌道 混凝土閘墩混凝土閘墩( (三三) )閘門的啟閉機(jī)械閘門的啟閉機(jī)械 對于小型閘門，常用螺桿式啟閉機(jī)，對于大

5、，對于小型閘門，常用螺桿式啟閉機(jī)，對于大，中型閘門常采用卷揚(yáng)式啟閉機(jī)或油壓式啟閉機(jī)。中型閘門常采用卷揚(yáng)式啟閉機(jī)或油壓式啟閉機(jī)。 二、平面閘門的結(jié)構(gòu)布置二、平面閘門的結(jié)構(gòu)布置 平面閘門結(jié)構(gòu)布置的主要內(nèi)容是：平面閘門結(jié)構(gòu)布置的主要內(nèi)容是：確定閘門上確定閘門上需要的構(gòu)件，每種構(gòu)件需要的數(shù)目以及確定每個(gè)構(gòu)需要的構(gòu)件，每種構(gòu)件需要的數(shù)目以及確定每個(gè)構(gòu)件的所在位置等。件的所在位置等。 ( (一一) )主梁的布置主梁的布置 1 1、主梁的數(shù)目、主梁的數(shù)目HL 主梁的數(shù)目一般應(yīng)多于兩根主梁的數(shù)目一般應(yīng)多于兩根( (多主梁式多主梁式) ) HL 主梁的數(shù)目一般為兩根（主梁的數(shù)目一般為兩根（雙主梁式雙主梁式） 2

6、 2、主梁的位置、主梁的位置 主梁沿閘門高度的位置，主梁沿閘門高度的位置，一般是根據(jù)每個(gè)主梁承一般是根據(jù)每個(gè)主梁承受相等水壓力的原則來確定的受相等水壓力的原則來確定的，這樣每個(gè)主梁所需的，這樣每個(gè)主梁所需的截面尺寸相同，便于制造。截面尺寸相同，便于制造。 思路：思路： 有幾個(gè)主梁就將閘門所承受的水壓力分布圖分有幾個(gè)主梁就將閘門所承受的水壓力分布圖分成面積相等的幾等份。每塊等分面積的形心高程，成面積相等的幾等份。每塊等分面積的形心高程，就是主梁應(yīng)在的位置。就是主梁應(yīng)在的位置。 露頂閘門露頂閘門 ) 1(325 . 15 . 1KKnHyk潛孔閘門潛孔閘門 ) 1()(325 . 15 . 1KK

7、nHyk222aHna( (二二) )梁格的布置梁格的布置（1 1）簡式）簡式( (純主梁式純主梁式) （2 2）普通式）普通式 （3 3）復(fù)式）復(fù)式 （三）梁格連接形式（三）梁格連接形式齊平連接和降低連接齊平連接和降低連接 ( (四四) )邊梁的布置邊梁的布置邊梁的截面形式有邊梁的截面形式有單腹式單腹式和和雙腹式雙腹式兩種。兩種。 小結(jié) 1 1、閘門的分類、閘門的分類 2 2、平面鋼閘門的組成、平面鋼閘門的組成 3 3、擋水時(shí)，水壓力在閘門上的傳遞路徑、擋水時(shí)，水壓力在閘門上的傳遞路徑 4 4、主梁數(shù)目和位置的確定方法、主梁數(shù)目和位置的確定方法第三節(jié)第三節(jié) 面板和次梁的設(shè)計(jì)面板和次梁的設(shè)計(jì)一

8、、面板的設(shè)計(jì)一、面板的設(shè)計(jì)( (一一) )初選面板厚度初選面板厚度t t22max/tkpa9 . 0max0.9 kpta ( (二二) )面板參加主面板參加主( (次次) )梁整體彎曲時(shí)的強(qiáng)度驗(yàn)算梁整體彎曲時(shí)的強(qiáng)度驗(yàn)算（1)1) 5 . 1/ab, ,且長邊沿主梁軸線方向時(shí)且長邊沿主梁軸線方向時(shí) )()(0202xmxmyxmxmyzh（2 2） 5 . 1/ab或面板長邊方向與上或面板長邊方向與上( (次次) )梁軸線垂直時(shí)梁軸線垂直時(shí) )(312.2001xBxBWMbWMbWMxB)5 . 05 . 1 (10上式的使用條件為上式的使用條件為 311 ( (三三) )面板與梁格的連接

9、計(jì)算面板與梁格的連接計(jì)算 每每mmmm焊縫長度上的焊縫長度上的側(cè)拉力側(cè)拉力常按下面近似公式來常按下面近似公式來計(jì)算，即計(jì)算，即max07. 0tP 此外，由于面板作為主梁的翼緣，當(dāng)主梁彎曲此外，由于面板作為主梁的翼緣，當(dāng)主梁彎曲時(shí)，面板與主梁之間的連接焊縫還受有沿焊縫長時(shí)，面板與主梁之間的連接焊縫還受有沿焊縫長度方向作用的度方向作用的水平剪力水平剪力，主梁軸線一側(cè)的焊縫每，主梁軸線一側(cè)的焊縫每單位長度內(nèi)的剪力為單位長度內(nèi)的剪力為T T，則，則IVST2 7 . 0/22wffTPh并且焊縫厚度不應(yīng)小于并且焊縫厚度不應(yīng)小于6mm6mm。 二、次梁的設(shè)計(jì)二、次梁的設(shè)計(jì)（一（一) )次梁的荷載與計(jì)算

10、簡圖次梁的荷載與計(jì)算簡圖( (二二) )次梁的截面設(shè)計(jì)次梁的截面設(shè)計(jì)max MW1 1）考慮面板兼作梁翼緣在受壓時(shí)不致喪失穩(wěn)定而限）考慮面板兼作梁翼緣在受壓時(shí)不致喪失穩(wěn)定而限 制的有效寬度制的有效寬度 2lBbC2 2）考慮面板沿寬度上應(yīng)力分布不均而折算的有效寬度）考慮面板沿寬度上應(yīng)力分布不均而折算的有效寬度 1Bb2Bb 或 或或 第四節(jié)第四節(jié) 主梁設(shè)計(jì)主梁設(shè)計(jì)一、主梁的形式一、主梁的形式軋成梁、組合梁和桁架軋成梁、組合梁和桁架 二、主梁的荷載二、主梁的荷載02lld三、主梁設(shè)計(jì)特點(diǎn)三、主梁設(shè)計(jì)特點(diǎn)1)1)部分面板可以兼作主梁的上翼緣。部分面板可以兼作主梁的上翼緣。 2)2)主梁的下冀緣主梁

11、的下冀緣( (或主桁架的下弦或主桁架的下弦) )同時(shí)兼作縱向聯(lián)同時(shí)兼作縱向聯(lián)結(jié)系的桿件將承受閘門的部分自重，故當(dāng)設(shè)計(jì)主梁或結(jié)系的桿件將承受閘門的部分自重，故當(dāng)設(shè)計(jì)主梁或主桁架時(shí)，可將容許應(yīng)力降低為主桁架時(shí)，可將容許應(yīng)力降低為0.9 0.9 來進(jìn)行設(shè)計(jì)。來進(jìn)行設(shè)計(jì)。 3) 3)為防止主梁變形過大影響閘門的正常使用，應(yīng)限為防止主梁變形過大影響閘門的正常使用，應(yīng)限制主梁的撓度不超過最大相對撓度限值。制主梁的撓度不超過最大相對撓度限值。 4 4）為保證主梁腹板局部穩(wěn)定而設(shè)置的橫向加勁肋，）為保證主梁腹板局部穩(wěn)定而設(shè)置的橫向加勁肋，其間距應(yīng)與橫向聯(lián)結(jié)系相配合。其間距應(yīng)與橫向聯(lián)結(jié)系相配合。 5) 5)由于

12、主梁與面板焊牢，所以主梁的整體穩(wěn)定由于主梁與面板焊牢，所以主梁的整體穩(wěn)定性得到了保證，設(shè)計(jì)時(shí)不必對此驗(yàn)算。性得到了保證，設(shè)計(jì)時(shí)不必對此驗(yàn)算。 6)6)對于主桁架的受壓上弦桿，由于承受面板直接對于主桁架的受壓上弦桿，由于承受面板直接傳來的水壓力而引起局部彎曲，則上弦桿的截面可以傳來的水壓力而引起局部彎曲，則上弦桿的截面可以采用在兩個(gè)角鋼之間放置鋼板的辦法來進(jìn)行加強(qiáng)。采用在兩個(gè)角鋼之間放置鋼板的辦法來進(jìn)行加強(qiáng)。 第五節(jié)第五節(jié) 橫向聯(lián)結(jié)系橫向聯(lián)結(jié)系( (橫向支撐橫向支撐) )和縱向聯(lián)結(jié)系和縱向聯(lián)結(jié)系( (縱向支撐縱向支撐) )一、橫向聯(lián)結(jié)系一、橫向聯(lián)結(jié)系 橫向聯(lián)結(jié)系的作用：橫向聯(lián)結(jié)系的作用： 承受次

13、梁承受次梁( (包括頂，底梁包括頂，底梁) )傳來的水壓力，并將傳來的水壓力，并將它傳給主梁，當(dāng)水位變更等原因而引起各主梁的受它傳給主梁，當(dāng)水位變更等原因而引起各主梁的受力不均時(shí)，橫向聯(lián)結(jié)系可以均衡主梁的受力并且保力不均時(shí)，橫向聯(lián)結(jié)系可以均衡主梁的受力并且保證閘門橫截面的剛度。證閘門橫截面的剛度。 二、縱向聯(lián)結(jié)系二、縱向聯(lián)結(jié)系主要作用是主要作用是 承受閘門的部分自重和其它豎向荷載；承受閘門的部分自重和其它豎向荷載； 保證閘門在豎平面內(nèi)的剛度；保證閘門在豎平面內(nèi)的剛度； 另外與主梁構(gòu)成封閉的空間體系以承受偶然的另外與主梁構(gòu)成封閉的空間體系以承受偶然的作用力對閘門引起的扭矩。作用力對閘門引起的扭矩

14、。 第六節(jié)第六節(jié) 邊梁設(shè)計(jì)邊梁設(shè)計(jì) 邊梁是設(shè)在閘門兩側(cè)的邊梁是設(shè)在閘門兩側(cè)的豎直構(gòu)件，主要用來支承主豎直構(gòu)件，主要用來支承主梁和邊跨的頂、底梁，水平梁和邊跨的頂、底梁，水平次梁以及縱向聯(lián)結(jié)系，并在次梁以及縱向聯(lián)結(jié)系，并在邊梁上設(shè)置行走支承邊梁上設(shè)置行走支承( (滾輪或滾輪或滑塊滑塊) )和吊耳。和吊耳。 第七節(jié)第七節(jié) 行走支承行走支承一、膠木滑道一、膠木滑道 滑道式支承目前最廣滑道式支承目前最廣泛采用的是壓合膠木滑道。泛采用的是壓合膠木滑道。 膠木滑塊與軌道弧面之間的最大接觸應(yīng)力膠木滑塊與軌道弧面之間的最大接觸應(yīng)力 max104jqR /cPEhN mm二、滾輪支承二、滾輪支承圓柱形滾輪與平面

15、軌道的接觸應(yīng)力：圓柱形滾輪與平面軌道的接觸應(yīng)力：max0.4182.5lyPEfbR2218 /ylfPN mmDbE軸和軸套間接觸應(yīng)力軸和軸套間接觸應(yīng)力 1lcgcgPdb輪軸與軸承板之間的緊密接觸局部承壓應(yīng)力輪軸與軸承板之間的緊密接觸局部承壓應(yīng)力 cjcjNdt三、平面鋼閘門的導(dǎo)向裝置三、平面鋼閘門的導(dǎo)向裝置側(cè)輪與反輪側(cè)輪與反輪 閘門啟閉時(shí)，為了防止閘門在閘槽中因左右閘門啟閉時(shí)，為了防止閘門在閘槽中因左右傾斜而被卡住或前后碰撞，并減少門下過水時(shí)的傾斜而被卡住或前后碰撞，并減少門下過水時(shí)的振動(dòng)，需設(shè)置導(dǎo)向裝置振動(dòng)，需設(shè)置導(dǎo)向裝置側(cè)輪和反輪側(cè)輪和反輪 。第八節(jié)第八節(jié) 軌道及其埋件軌道及其埋件

16、33.3xhEIaE bhabPhhPab軌底與混凝土之間的最大承壓應(yīng)力軌底與混凝土之間的最大承壓應(yīng)力 軌道頸部的局部承壓應(yīng)力軌道頸部的局部承壓應(yīng)力 1313.3fbIat1cdcdfbPat軌道的抗彎強(qiáng)度軌道的抗彎強(qiáng)度 6PaMW22() 86hfbbttM二、止水座二、止水座第九節(jié)第九節(jié) 止水、啟閉和吊耳止水、啟閉和吊耳 一、止水一、止水二、啟閉力二、啟閉力1 1、動(dòng)水中啟閉的閘門、動(dòng)水中啟閉的閘門 （1 1）閉門力）閉門力 zd1.2 T kNGtTGPzs閉 （+T ）-n對于滑動(dòng)軸承的滾輪對于滑動(dòng)軸承的滾輪 1() zdkWTf rfkNR對于滾動(dòng)軸承的滾輪對于滾動(dòng)軸承的滾輪 1(1) kzdWfRTkNRd對于滑動(dòng)支承對于滑動(dòng)支承 2 zdTf WkN止水摩阻力止水摩阻力 3 zszsTf PkN上托力上托力 tPHDBkN 為為“正正”值時(shí)，需要加重閘門才能下落。加重方式有值時(shí)，需要加重閘門才能下落。加重方式有加重塊、利用水柱壓力或機(jī)械下壓力等。加重塊、利用水柱壓力或機(jī)械下壓力等。 T閉（2 2）啟門力）啟門力 / 1.2zdzs