【正文】 剪板螺栓 圖 、支臂與鉸鏈鏈接： 支臂另一端與支撐鉸的活動(dòng)部分用螺栓鏈接，同一側(cè)兩支臂焊于一塊 12～ 24mm 的支承墊板上。并在支臂翼緣側(cè)加加勁板（如下圖 ）。 12 ～ 24 mm 圖 13 、 行走支承、止水、鏈接等零部件 零部件設(shè)計(jì)均需按《水工鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求設(shè)計(jì)，即根據(jù)承載力查得 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格設(shè)計(jì)。 、 行走支承 按規(guī)范要求，即承載力與尺寸關(guān)系表設(shè)計(jì)（見表 ） 支承力 (x10^5kpa 100 以下 1000～ 2021 2021～ 4000 軌頂圓弧半徑（ cm） 10 15 20 軌頭設(shè)計(jì)寬度（ cm) 4 表 、 側(cè)向滑輪 分兩種 （詳見《小型電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》 P185） ： 槽內(nèi)式 （見下表 ） 主要尺寸 承載力 d h e b t l k 150 175 60 45 12 220 190 7930 200 225 60 50 14 240 200 13820 250 280 60 60 16 320 260 22390 300 330 60 65 18 350 300 31730 350 385 90 75 20 400 300 42690 400 435 90 85 20 460 350 55280 表 槽外式 （見下表 ） 主要尺寸 承載力 A a h q n m t 60 50 130 110 250 170 12 7930 60 50 130 110 250 180 12 13820 60 50 200 160 310 220 20 22390 80 80 220 200 420 320 20 31730 110 90 250 210 450 330 30 42690 120 100 300 270 500 400 30 55280 表 14 、 止水 側(cè)止水如圖 水壓P側(cè)止水 圖 底 止水如圖 底止水 圖 詳見 詳見《小型電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》 P201 、 鏈接鉸鏈 15 圓柱鉸 雙圓柱鉸 圓錐鉸 球形鉸 本設(shè)計(jì)采用圓柱鉸，詳見 詳見《小型電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》 P189 、 上下支臂間的支承桁架： 主橫梁弧形閘門的支承桁架不受力，按構(gòu)造要求采用一對(duì)角鋼，直接與支臂翼緣連接，其節(jié)間長(zhǎng)度小于 2～ 3m，其布置形式與尺寸見下圖： 圖 、 支臂與主橫梁連接 16 主梁與支臂的連接 采用螺栓鏈接見下圖 圖 、 吊耳 圖 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書 17 計(jì)算提要 本工程 為吉林省通化市灣灣川水庫(kù)溢洪道鋼閘門改造工程， 其溢洪道堰頂高程 360m，正常水位（即閘門設(shè)計(jì)水位）高程 366m，是 2021年通過加高閘門高度使得水位加高后的高程 。 2021年閘門加高并未跟換閘門，以致支臂、鉸鏈等結(jié)構(gòu)比不滿足水利條件，其閘門的所有構(gòu)件均需重新設(shè)計(jì)，重新擬定尺寸，重新進(jìn)行各方面的強(qiáng)度驗(yàn)算。原閘門采用的是露頂式弧形閘門，現(xiàn)為節(jié)省經(jīng)濟(jì)，充分利用原有條件，同樣設(shè)置成為露頂式弧形鋼閘門。 其他詳細(xì)數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)說(shuō)明書及計(jì)算說(shuō)明書中給出。 荷載計(jì)算 閘門在關(guān)閉位置的靜水壓力，由水平水壓力和垂直水壓力組成，如圖 所示。 φ 1φ 0φ 2φV SP SP6 0 0 0 m m5 0 0 0 m mHH 1H S 圖 水平水壓力： 18 P?? = 12??????2?? = 1210 = (????) 垂直水壓力： V?? = 12????2??{ ????1800?sin2??2 ?sin(??1 ???2) ?2??????????????2[12(??1 ???2)]} 式中： sin??1 =??1?? =(?5)/9= , 所以 ??1 = sin??2 = ??2?? = 5/9= , 所以 ??2 = ?? = ??1 +??2 = ????1800 = ???????? = ?????? = sin2??2 = sin(2 )= sin(??1 ???2) = sin(?)= ? ??????[12(??1 ???2)] = ??????[12(?)]= 則： V?? = 12????2??{ ????1800?sin2??2 ?sin(??1 ???2)?2??????????????2[12(??1 ???2)]}= (????) 總水壓力： P = √????2+????2 = √+ = (????) 總水壓力作用方向： tan??0 = V??P??= = 所以 P 與水平夾角 ??0 = 作用點(diǎn)距門底 y = h1?Rsin?? = 5?9 = ?? 19 結(jié)構(gòu)計(jì)算： 、 面板弧長(zhǎng) 閘門門葉垂直高度為 ，支鉸中心水平線以上弧形面板包角 ?1‘ 為 ： ?1‘ = sin。1[(?5)/9] = 總水壓力作用線上、下的弧長(zhǎng) L 上 、 L 下 分別為 L上 =(?1‘ +??0)= 9（ +） = （ m） L下 = (?1‘ +??0) = 9（ ?） = （ m） 面板總弧長(zhǎng) L 總 為： L 總 = L 上 + L 下 = + = （ m） 、 面板厚度計(jì)算 根據(jù) SL7495《水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》修訂送審稿得初選面板厚度公式如下，并按表 計(jì)算。 δ = a√ ????????[??] 式中： 1） ????為彈塑性薄板支承長(zhǎng)邊中點(diǎn)彎曲應(yīng)力系數(shù)； 2） ??為彈塑性調(diào)整系數(shù)（ b/a＞ 3 時(shí)， ? =； b/a≤ 3 時(shí)， ? =）； 3） q 為面板計(jì)算區(qū)格中心的壓力強(qiáng)度， N/mm2； 4） a、 b 為面板計(jì)算區(qū)格的短邊和長(zhǎng)邊長(zhǎng)度， mm，從面板與主（次）梁的連接焊縫算起； 5） [σ ]為鋼材的抗彎容許應(yīng)力。 20 表 區(qū)格 a b b/a ky P α [σ ] δ (mm) (mm) (N/mm2) (N/mm3) (mm) 1 900 2440 160 2 834 2440 160 3 710 2440 160 4 680 2440 160 5 680 2440 160 6 640 2440 160 7 630 2440 160 8 500 2440 160 注：主梁前翼緣寬度取 140mm，次梁前翼緣寬度取 70mm，上頂梁取 50mm，下底梁取 100mm,區(qū)格 2～ 7 中系數(shù) k由四邊支撐板差得，區(qū)格 8 中系數(shù) k 由三邊支撐一邊簡(jiǎn)支板查得。 根據(jù)表 41 的計(jì)算結(jié)果，面板厚度選定為δ =7mm。 、 主框架位置 根據(jù)等荷載原則，閘門上、下主梁與支臂組成的主框架平面布置應(yīng)與總水壓力作用線對(duì)稱，使兩框架受力均勻。 考慮梁的內(nèi)力、門底布置、啟閉桁架布置及支臂夾角等因素，通過 P分 = ??2cos?試算，取不同的上、下主框架之間的夾角為 2θ值（見 表 ） 21 表 2θ 4 8 12 16 20 24 28 32 34 40 P分 2θ 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 P分 上、下主框架之間的夾角為 θ擬取 120，兩主梁之間的弧長(zhǎng)為 3760mm 上、下框架與水平線的夾角（負(fù)號(hào)表示位于水平線的上方）為： ?上 = ?0 ?θ =176。 ?12176。 = 176。 ?下 =?0 +θ = 176。 +12176。 = 176。 弧長(zhǎng)校核： 根據(jù)《罐區(qū)水工建筑物叢書 閘門與啟閉機(jī)》蔡正坤主編，雙主橫梁弧形閘門兩主梁之間的弧長(zhǎng)校核參照平面閘門，即上懸臂 ≤,下懸臂在 左右。 上懸臂 ?上 =（ 上? :ω1） 9π1800 = ≤ == 下懸臂 ?下 =L總 ??上 ?2θπ91800 = ≈ = = 經(jīng)驗(yàn)證均滿足要求。 、 水平次梁 、 荷載及內(nèi)力： 水平次梁荷載按“近似取相鄰間距和之半法”計(jì)算單位寬度荷載，見表 。 22 表 水平次梁荷載計(jì)算表 梁號(hào) 梁軸線處 水壓強(qiáng)度 p （ KN/m2） 梁間距 M (m) a上 +a下2 (m) q = pa上 +a下2 (KN/m) 1(頂梁 ) @ 2 3(上主梁 ) 4 5 6 7 8（下主梁） 9（底梁） @頂梁荷載按下圖計(jì)算： R1 =2 3 = (KN/m) R1 R2 KN/m2 23 全部次梁及頂、底次梁采用同一截面，按其中最大荷載的一根次梁（次梁 7）進(jìn)行計(jì)算 ,但考慮安全性取最大荷載 kN/m。水平次梁按受均布荷載的五跨連續(xù)梁計(jì)算，其計(jì)算簡(jiǎn)圖 見圖 。 圖 （單位： m） C D E FBAq=3 8 KN/mM 次中M 次支2440 2440 2440 2440 2440 水平次梁參數(shù)為： q = ， l= 。 最大支座彎矩： M?? = ????2 = = (????m) 最大跨中彎矩： M1 = ????2 = = (????m) 最大剪力： Q???? = ?????= ?=?(????) 次梁支座處截面特性 W = ??[??]= 106160 = (????3) 次梁選用 [18a，參數(shù)如下： W?? = 141400mm3。 A = 2569mm2。I?? = 12727000mm3 。 d = 7mm。 b= 68mm。 t = 面板參與次梁作用的有效寬度： 24 B≤ b1+60?? = 68+60 7= 488(????) B= ζ1??(對(duì)跨中正彎矩段 ) B =ζ2??(對(duì)支座負(fù)彎矩段 ) , 取三者較小的值。 按號(hào)鋼，設(shè)梁間距 : b = ??1+??22 = 710+7002 = 705(mm) 第一跨中正彎矩段： ??0?? =???? =2440705 = 第一支座負(fù)彎矩段： ??0?? =???? =2440705 = 根據(jù)《水工鋼結(jié)構(gòu)》范崇仁主編（ 205 頁(yè)）查得 ζ1 = ， ζ2 = ： B1 = 705= (????)B2 = 705= (????) 取較小值 B= 488mm 則水平梁荷載組合面積 A= 2569+4887 = 5985（ mm2） 次梁截面如圖 所示，其截面特性為 圖 次梁截面特性 48879053,3636,64180 25 組合截面形心到槽鋼中心線的距離： e =488 7 (1802 +72)5985 = （ mm） 跨中組合的慣性矩及截面模量為： I次中 = 12727000+2569+4887(1802 +72?)2 = (????4) Wmin = 2 += (????2) 對(duì)支座段選用 B= ，則組合截面面積： ?? = 25