【正文】 本畢業(yè)設(shè)計 從選題到完成，幾易其稿，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血，在此我向我的導(dǎo)師 任玉珊 教授表示深切的謝意與祝福！ 本 畢業(yè)設(shè)計 的完成也離不開其他各位老師、同學和朋友的關(guān)心與幫助。由表查得 Q235鋼的 ? ? 2/80 mmNcj ?? ，故： ? ? mmd Pt cj 3 ?? ??? ? 因此在邊梁腹板上端部各焊一塊厚度為 40mm的軸承板。 23 ???? ???ff LHH 其中焊縫高度 fH =，焊縫長度 fL =30cm。 、 閘門支鉸的計算 閘門支鉸采用圓柱鉸，軸經(jīng)為φ 220mm，鉸鏈和鉸座材料采用 ZG270500，軸采用 Q345A，軸套采用 MGA。 20 ???? b lbl 查表得： ?? ，則 ???B （ m） 又 B ≤ )()(4 2 076060 mmm ????? ，則取小值 B= 根據(jù)以上計算結(jié)果選取面板有效寬度為 ，隔板與主梁采用齊平鏈接，則隔板的腹板高度與主梁相同為 ，則每片隔板的截面尺寸特性如下： 圖 （單位： cm） 420420X10650X10250X10X X227,1 表 部位 截面尺寸 (cm) 截面面積 各形心離板表面距離 ????′(????3) 各形心離中和軸距離 ????2(????3) 37 長 寬 ??(????2) y’(cm) y = y’? y(cm) 上翼緣板 42 42 21 腹板 1 65 65 下翼緣 25 25 合計 67 132 3861 ）（ 2cm1 3 ???????A ）（ ???????yA ）（ 290 ??? AAy y )()(165)(142 42322 cmI x ????????????????)( 90 301 cmyIW x ??? )( 302 cmyIW x ????? ）（ 320 ???????S 應(yīng)力驗算： 彎曲應(yīng)力： ? ? (M P a )160 (M P a ) 311 ????? ?? ＜WM m a z ? ? 16 0(M P a ) (M P a ) 59 322 ????? ?? ＜WM m az 剪應(yīng)力： 38 ? ? (M P a )95(M P a ) ??????? ??? ＜Xm a zI SQ 、 邊梁： 邊梁受力情況與中部垂直隔板相同，截面形形式采用單腹式，尺寸按構(gòu)造設(shè)計，即截面高度與主橫梁端部高度相同，腹板厚度與主橫梁腹板厚度相同，為便于安裝行走支承，下翼緣寬度為 300mm（見《水工鋼結(jié)構(gòu)》范崇仁編著）。已知 Q235 知鋼的容許應(yīng)力 [??] = 160??/????2，考慮鋼閘門自重引起的附加應(yīng)力作用，取容許應(yīng)力 [??]= 160= 144??/????2，則需要的截面模量為： W = M??????[??] = 100144 = (????3) 30 (2)腹板高度選擇。4 ≤ *????+ =1250 說明水平次梁選用 [18a 滿足剛度要求。 上懸臂 ?上 =（ 上? :ω1） 9π1800 = ≤ == 下懸臂 ?下 =L總 ??上 ?2θπ91800 = ≈ = = 經(jīng)驗證均滿足要求。原閘門采用的是露頂式弧形閘門，現(xiàn)為節(jié)省經(jīng)濟，充分利用原有條件，同樣設(shè)置成為露頂式弧形鋼閘門。（如圖 c） 9 主縱梁式 主梁豎立放置，與上下兩支臂鏈接（如圖 d） 初步采用主橫梁式斜式支臂形框架（圖 b） 、 主橫梁布置 、 實腹截面主橫梁：閘門寬高比偏大時采用 、 橫桁架主橫梁：閘門寬高比偏小時采用 （ 1）據(jù)《小型水電站機電設(shè)計手冊》（黃希元主編）中閘門尺寸為：寬 X 長 = 時宜選擇實腹截面主橫梁?；￠T半徑 R=，支鉸高度H2=5m。 、 意義： 通化縣灣灣川水庫是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游等綜合利用的水利工程，水庫大壩一旦潰壩，不僅對下游河道兩岸的居民、村屯、交通、廠礦企業(yè)等造成直接的人員傷亡和重大的經(jīng)濟損失，關(guān)系到通化縣的經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定，后果不堪設(shè)想。啟吊設(shè)備為 2 臺 3t 的電動葫蘆啟吊。灣灣川水庫溢流壩段設(shè)有 15扇，凈寬 12m，高 的弧形鋼閘門。 4 設(shè)計要求 本計算屬于設(shè)計階段，通過對弧形鋼閘門結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、強度及應(yīng)力計算，確定鋼閘門的基本尺寸與布置形式， 要 為繪制弧形鋼閘門結(jié)構(gòu)圖提供數(shù)字依據(jù)。 （ 2） 、 面板弧面半徑：弧面曲面半徑 R= 9m（ ～ ）。（見上圖） 12 、 支臂 、支臂與主梁鏈接： 為方便安裝定位，采用螺栓鏈接，即在支臂端部焊一頂板與主梁翼緣用醋螺栓鏈接，頂板懸臂部分用肋板加強，主梁翼緣焊一抗剪板。 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為 3760mm 上、下框架與水平線的夾角（負號表示位于水平線的上方）為： ?上 = ?0 ?θ =176。I?? = 12727000mm3 。 ??????? haHhhVN （ kN） 22 ???????? qcM c （ kN 2） 剪應(yīng)力 : τ = ??max????0????= = (????/????2) [??] = (????/????2) 滿足應(yīng)力要求。 44 )( 06 cmAI yy ???? 0 ??Y? 根據(jù) ? ， ? 查表得 ?P? ，則 ? ? )(160)( 23 MP aMP a ????? ?? ?? 、 啟閉力的計算 閘門采用前拉式起吊形式，啟閉機采用固定卷揚式啟閉機。混凝土采用 C30， ? ?h? =。 但《水工鋼結(jié)構(gòu)》中提到為了支臂傳力均勻，一般均按構(gòu)造要求設(shè)置有橫向肋板，然而橫向隔板可以起到了橫向肋板的作用，就可以省去加勁肋。 在 弧形 鋼閘門的設(shè)計中，對各構(gòu)件的荷載選取、結(jié)構(gòu)分析、承載力驗算、剛度驗算、穩(wěn)定分析等，進而鞏固了有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容，最終設(shè)計并選取了合適尺寸的 主框架、 閘門面板、主梁、 次梁、 頂 /底梁、邊梁 、支臂、行走支承、側(cè)滑輪、鉸鏈、吊耳、支臂桁架 。 “ 明德致遠，篤行務(wù)實 ” ， 我將牢記長工程的校訓(xùn)，并用它指引我前進， 愿 長春工程學院 的明天更加美好！ 62 附錄 ： 。 從開始了解工程概況、現(xiàn)場條件，到后來的方案分析，再到后來的閘門設(shè)計，每一個階段都有不同的收獲，現(xiàn)概括如下： 通過對現(xiàn)場條件的分析，考慮可選擇的方案并且研究分析。故在橫隔板間不用加勁肋。1 mkNXHNZM ???????????? )( mkNSCM ????? )( kNnbMN ???? )( 22 kNKMN ???? 選用 M30螺栓，截面面積 A=，以一側(cè)螺栓的最大受力為 21max NNN ?? ,驗算螺栓強度： a x ????? NNN （ kN） 所以 )( a x MP aAN ????? 、 鉸座計算 鉸座底板尺寸如上圖 所示。 3 ?????? WANM? 其中近似地取 MM?39。 、 截面改變： 因主梁跨度較大，為減小門槽寬度和支撐邊梁高度（節(jié)省鋼材），有必要將主梁支撐端腹板高度減小為 h0?? = = 650= 390????(如圖 ) 梁高開始改變的位置取在臨近支撐端的橫向版下翼緣的外側(cè)（如圖），離開支撐端的距離為 24410=230cm 剪力強度驗算：考慮到主梁端部的腹板及翼緣部分都分別同支撐邊梁的腹板及翼緣相焊接，故可按工字型截面來驗算剪應(yīng)力強度。39。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。 根據(jù)表 41 的計算結(jié)果，面板厚度選定為δ =7mm。 為考慮門體剛度要求將啟吊縱梁、啟吊縱梁間的跨中縱梁的截面擴大，形成隔板。材料容許應(yīng)力（應(yīng)力調(diào)整系數(shù) ）： 7 抗拉、抗壓與抗彎 [??] ??/????2 抗剪 [τ] ??/????2 碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235 第一組 160 95 第二組 150 90 鑄造碳鋼 ZG340640 150 115 主橫梁水平次梁頂梁底梁邊梁邊梁總水壓作用點鉸心水平線水位線縱梁圖 設(shè)計內(nèi)容 、 閘門初擬 、 閘門尺寸及布置 （ 1） 、 閘門尺寸：閘門高度大于設(shè)計水頭加安全超高（按《水利水電工程鋼閘門設(shè)計規(guī)范》SL7495 中取 ～ ），即 H≥ 6+= 。 、 閘門埋件報廢條件 埋件均出現(xiàn)銹蝕，且部分空蝕、泥沙磨損嚴重。 通過規(guī)范規(guī)定及結(jié)構(gòu)驗算校核，最終設(shè)計出鋼閘門為：露頂式 斜支臂雙主橫梁 弧形鋼閘門，長 12m，高 ，面板厚 7mm，弧面半徑 9m，鉸心距堰頂 5m。 2021 年 6月 10 日，將閘門吊起檢查； 2021年 1 月 10 日邀請通化市特種設(shè)備檢測中心的專業(yè)技術(shù)人員趕赴現(xiàn)場對弧形工作鋼閘門進行質(zhì)量檢測（后附壁厚測定報告），其中以 1 14閘門的質(zhì)量問題尤為嚴重： （ 1）、 10mm 厚閘門鋼板腐蝕嚴重，最大腐蝕深度達 5mm,局部面板被腐蝕穿透。 3 改造 設(shè)計 分析 根據(jù)《水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)報廢標準》 SL22698規(guī)范中規(guī)定，進行更換原因分析： 、 閘門的腐蝕情況 閘門腐蝕情況嚴重，閘門的面板、主梁、次梁、弧形閘門支臂等主要構(gòu)件發(fā)生銹損， 、 閘門的強度條件 進行閘門強度驗算，材料容許應(yīng)力按使用年限進行修正： [σ ]’ = K [σ ] [τ ]’ = K [τ ] 式中： [σ ]’ 、 [τ ]’ 修正后的材料容許應(yīng)力值； K使用年限修正系數(shù)，取 ～ ，達到和超過折舊年限取 ； [σ ]、 [τ ] 材料容許應(yīng)力值，按 SLZ4— 95《水利水電工程鋼閘門設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定取值。支鉸采用圓柱鉸，側(cè)水封為“ L”行橡皮水封，底水封為“刀”形橡皮水封。 根據(jù)《水利水電工程鋼閘門設(shè)計規(guī)范》 SL7495 中，主橫梁式斜式支臂形框架，端部梁高為中跨梁高的 ～ 倍且要與邊縱梁相結(jié)合，梁高改變高度位置距端部（ 1/4～ 1/6）跨度。 荷載計算 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。 22 表 水平次梁荷載計算表 梁號 梁軸線處 水壓強度 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