【正文】 面板沿支承邊的負(fù)彎矩為余弦曲線分布，在面板跨間剖面和對角線斜邊上，彎矩從負(fù)值變化。板中點(diǎn)撓度的實(shí)測值與理論值 (按四邊固定板計(jì)算 )的差值，見表 示。這是閩東水電站進(jìn)水口鋼閘門原型實(shí)測和理論計(jì)算。此外，通過室內(nèi)的彈塑性階段試驗(yàn)，證實(shí)了面板具有很大的強(qiáng)度儲備，驗(yàn)算其折算應(yīng)力強(qiáng)度時，其容許值可提高到鋼材的屈服點(diǎn)σ s。根據(jù)試驗(yàn)成果并與面板的局部彎應(yīng)力按彈性薄板理論計(jì)算值和閘門按空間整體結(jié)構(gòu)的電算值進(jìn)行了分析對比，在此基礎(chǔ)上提出面板 的局部彎應(yīng)力視其邊界支承的具體情況，可按四邊固定、三邊固定一邊簡支或兩邊固定兩邊簡支的彈性薄板計(jì)算。 為了建立符合鋼閘門面板實(shí)際工作情況的計(jì)算公式，進(jìn)行了各種邊長比值的十個單區(qū)格面板模型、四扇九區(qū)格的閘門模型和兩扇實(shí)際工程鋼閘門的整體模型的彈性和彈塑性工作階段的室內(nèi)試驗(yàn)。 本條為原規(guī)范第 85 條的修訂。 沿用原規(guī)范第 84 條。 沿用原規(guī)范第 83 條。 (3)撓度大意味著剛度小，在流水中工作的閘門可能產(chǎn)生較嚴(yán)重的振動。影響閘門的運(yùn)轉(zhuǎn)和零件的磨耗損壞 (如平面 閘門的滾輪或滑道，弧形門的支鉸等 )。 綜上所述，我們認(rèn)為閘門中受彎構(gòu)件的容許撓度，主要應(yīng)根據(jù)閘門的工作條件和運(yùn)轉(zhuǎn)要求來規(guī)定。 (4)再參照我國 1989 年《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 規(guī)范》 GBJ17— 88 第 條規(guī)定受彎構(gòu)件的 f/l 值為： 1)吊車梁 手動吊車和單梁吊車 1/500 起重量＜ 50t 的橋吊 1/600 起重量≥ 50t 的橋吊 1/750 2)手動或電動葫蘆的軌道梁 1/400 3)有重軌道 (重量≥ 38kg/m)的工作平臺梁 1/600 4)樓蓋梁和一般工作平臺梁 主梁 1/400 其他梁 1/250 5)屋蓋檁 無積灰的瓦楞鐵、石棉瓦等 輕型屋面 1/150 其他屋面 1/200 6)墻架構(gòu)件 支柱 1/400 磚石砌 體墻的橫梁 1/300 石棉瓦和鐵皮墻的橫梁 1/200 該規(guī)范列值是根據(jù)該規(guī)范修訂組的調(diào)查報告“關(guān)于受彎構(gòu)件的撓度”意見規(guī)定的。 (3)西德規(guī)范 條規(guī)定“若構(gòu)件變形將影響到止水、運(yùn)行可能性及搭板聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)時，應(yīng)對變形進(jìn)行驗(yàn)算。 經(jīng)研究分析，原規(guī)范對閘門主 (次 )梁撓度的規(guī)定還是 合適的。 本條為閘門結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算的基本要求，由于弧形閘門面板一般曲率半徑較大，所以面板和縱向梁系，忽略其曲率影響，近似按平板和直梁進(jìn)行驗(yàn)算，其誤差很小，而且偏于安全。 本條為閘門結(jié)構(gòu)驗(yàn)算的基本要求和原則性規(guī)定。故應(yīng)設(shè)聯(lián)結(jié)系以保證閘門剛度。若拱軸線的圓心角太大，即拱軸線太長多費(fèi)鋼材，圓心角太小又起不了拱的作用。 1/4 圓拱軸線的圓心角為 90176。其優(yōu)點(diǎn)是充分利用了拱的原理，拱圈承受軸向力，不產(chǎn)生彎矩，故結(jié)構(gòu)輕巧，節(jié)約鋼材 (一般能節(jié)約 30%左右 )，且結(jié)構(gòu)簡單、大部分可利用型鋼制成。 經(jīng)研究，原條文的規(guī)定是 合適的。浮式疊梁主要為單根浮力選擇問題，故在條文中提出，以引起注意。例如江蘇三河閘、浙江富春江水電站、廣西西津水電站等處。 據(jù)調(diào)查，原條文的規(guī)定是合適的。 對于露頂式弧門，由于門頂可能臨時漂過水浪和各種漂浮物的沖擊，這些因素 都比較難于估計(jì)，所以上支臂要適當(dāng)加強(qiáng)。關(guān)于低水頭弧形閘門支臂動力穩(wěn)定性問題，從結(jié)構(gòu)上予以保證，是目前比較切實(shí)可行的辦法，根據(jù)實(shí)例調(diào)查和初步理論分析，大致可采用如下措施： 主框架平面外的剛度要切實(shí)予以保證，主要辦法為支臂端部作成一個較大剛性節(jié)點(diǎn)；支臂中間聯(lián)桿作成十字型聯(lián)系桿。 新增加條文。時 相差 。 而 若支臂端面寬度為 400mm，則間隙 Δ =400sin(－ 90o)= 【例 2】當(dāng) =20176。、 =10176。 經(jīng)綜合比較，決定采用扭角公式為式 ()，則 式 ()與式 ()計(jì)算所得差值隨 、 增大而增加，一般都很微小，現(xiàn)舉設(shè)計(jì)中較常采用的較大和較小兩例說明。 )，對組裝時帶來一些問題，支臂端面和支鉸面結(jié)合時產(chǎn)生少許間隙。 所以在剖面中支臂豎桿與支臂本身不垂直。式 ()的優(yōu)點(diǎn)為支臂平分線和支鉸面垂直，對支鉸的加工制造有利，但由于此剖面和支臂軸線不垂直，其夾角β小于 90176。在這次規(guī)范定稿會上，經(jīng)與會專家充分分析論證，可以選用的公式有 2 個，而以式 ()為宜。所以在以往各設(shè)計(jì)單位中，由于采用的夾角參數(shù)不同，所取的沿支臂剖面不同，支臂扭角表達(dá)式也有所不同。由于兩支臂之間夾角和支臂與側(cè)墻之間夾角，在不 同剖面上有所不同；同時沿支臂切取不同剖面其扭角也不相同。 本條為原規(guī)范第 76 條的修訂。經(jīng)過數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，最后提出了斜支臂弧門 的主橫梁與支臂的單位剛度比 K0=3～ 7；直支臂弧門的主橫梁與支臂的單位剛度比 K0=5～ 11。該論文調(diào)查統(tǒng)計(jì)了國內(nèi)外 200余座潛孔式弧門和露頂式弧門，考慮孔口尺寸及水頭大小，共選出了 150 扇弧門，分別按主橫梁式斜支臂弧門和直支臂弧門，按優(yōu)化理論進(jìn)行了研究。 并認(rèn)為規(guī)范所提出的 K0值大體上是合適的。 第二篇論文由陜西機(jī)械學(xué)院水利系提出的“關(guān)于弧門主框架單位剛度比的合理取值問題”，載“金屬結(jié)構(gòu)”網(wǎng)刊 1985 年 4 期”。研究結(jié)果，建議對直支臂雙懸臂框架取 K0=1～；對斜支臂框架取 K0=2～ 5。 近幾年來，有關(guān)單位對這一問題進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)查研究，提出了四篇論文： 第一篇，是由水利水電科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)所于 1985 年 10 月提出的“弧形鋼閘門實(shí)腹式主橫梁與支臂單位剛度比的研究”，載“水力發(fā) 電學(xué)報”。 本條為原規(guī)范第 75 條的修訂。因本次修訂的 規(guī)范，擬將原規(guī)范附錄九“閘門結(jié)構(gòu)計(jì)算的主要公式”刪去，故移到本處。 增加了主縱梁式弧形鋼閘門的主框架型式，即圖 (d)圖。因此新規(guī)范作為一種較好的結(jié)構(gòu)型式予以推薦。 弧形鋼閘門在 過去大都采用主橫梁式結(jié)構(gòu)。 沿用原規(guī)范第 73 條。根據(jù)國內(nèi)外最近設(shè)計(jì)資料統(tǒng)計(jì)分析，弧門半徑有縮小的趨勢，可以改善支臂的穩(wěn)定性，縮短閘墩，因此將下限縮小。 本條為原規(guī)范第 72 條的修訂。 沿用原規(guī)范第 69 條。我國在解放后所修建的平面露頂閘門，僅根據(jù)《水利水電工程閘門技術(shù)特性手冊》 (1985)中不完全的統(tǒng)計(jì)就有 245扇，其中超過 7～ 8m高度都采用分段式，這和當(dāng)時蘇聯(lián)相類似。 1957 年原蘇聯(lián)專家 謝維廖夫在我國長春講學(xué)時，亦予肯定，從此在我國沿用到今。 本次修訂對原條文第二款 a0不大于 進(jìn)行修訂，修改為 a0 小于 ，且不宜超過 。時，可考慮補(bǔ)氣措施的內(nèi)容。之間較為靈活。；針對不同具體情況，修訂為 45176。和 45176。根據(jù)試驗(yàn)， 60176。 關(guān)于閘門底緣上下游的傾角，系根據(jù)西北水利科學(xué)研究所的試驗(yàn)資料修訂的。一般說采用多主梁時，頂?shù)琢旱暮奢d往往不能與中部主梁一樣 (因要滿足底緣角度等要求 )，故需要特別設(shè)計(jì)。但也有例外，因此條文中僅提應(yīng)考慮的因素，不做硬性規(guī)定。 經(jīng)研究，原條文的規(guī)定是必要和合適的。故建議應(yīng)盡量采用同一層的布置方式，但明確指出要注意制造、安裝、防銹方面的合理性。 梁系布置主要應(yīng)考慮：閘門的整體剛度要大，外形尺寸要小，制造、運(yùn)輸、安裝以及防銹等要較為方便。 5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)布置 沿用原規(guī)范第 66 條。 沿用原規(guī)范第 65 條。 沿用原規(guī)范第 64 條。并根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) GBJ10— 89《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》關(guān)于材料標(biāo)號的規(guī)定，予以修訂。許用比壓如正文所列。從我國各地的設(shè)計(jì)取用值和運(yùn)行情況看 (表)，將青銅軸套的容許承壓應(yīng)力，分別提高到 和 。另外刪去膠木軸套，是根據(jù)近二十幾年來國內(nèi)工程實(shí)際運(yùn)用情況其存在問題比 較多，如抱軸、脫落、摩擦系數(shù)不穩(wěn)定等。 本條為原規(guī)范第 61 條的修訂。 沿用原規(guī)范第 60 條。 對于焊接成形的主軌，一般用軋制板 (型 )材，勻質(zhì)較好，但其焊縫質(zhì)量不易保證，所用材質(zhì)又低 (一般用沸騰鋼 )，故其設(shè) 計(jì)容許應(yīng)力按規(guī)范表 取值乘 的折減系數(shù)。 明確提出“鑄鍛造主軌”和“吊耳”等均屬于機(jī)械零部件，并按本條規(guī)定采用規(guī)范表 的容許應(yīng)力進(jìn)行設(shè)計(jì)。 沿用原規(guī)范第 59 條。 “其他閘門”包括大中型工程的檢修門，一般事故門，小型工程的所有閘門，均不考慮調(diào)整系數(shù)，這樣，取用基本應(yīng)力設(shè)計(jì)閘門的范圍就很廣了。所以，凡屬此類工作閘門，應(yīng)力都應(yīng)予以降低 (乘調(diào)整系數(shù) ～ )。 調(diào)整系數(shù)的取值為：大中型工程的工作閘門及重要事故閘門 ～ ；在較高水頭下經(jīng)常局部開啟的大型閘門 ～ ；規(guī)模巨大且在高水頭下操作而工作條件又特別惡劣的閘門 ～ 。 (2)工程級別：修訂中，原則上不考慮建筑物級別，但畢竟大型工程與小型工程在其效益和作用上存在差別。 但考慮 30 年來，我國水工鋼閘門都是按 160N/mm2來設(shè)計(jì)的，從運(yùn)行結(jié)果看，大體上還是安全的，因此許用應(yīng)力表仍維持原來是合適的，只在調(diào)整系數(shù)上作了 調(diào)整。 關(guān)于許用應(yīng)力基本取值 ，從總體上看，略高一些， Q235鋼取用 160N/mm2，從國際上看水工鋼結(jié)構(gòu)許用應(yīng)力規(guī)定如下：原西德 DIN19704(1979 年版 )St37(相當(dāng)于 Q235 鋼 )取用 140N/mm2，日本水門鐵管設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 1981 年版 SS41(相當(dāng)于 Q235 鋼 )取用 120N/mm2，原蘇聯(lián) M16C 取用 140N/mm2，美國建筑鋼結(jié)構(gòu)取用 ，對于 Q235 鋼相當(dāng)于 144N/mm2。 根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) GB1228— 84《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓》、 GB1229— 84《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角螺母》、 GB1230— 84《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度墊圈》、 GB1231— 84《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術(shù)條件》、 GB3632— 83《鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接副型式尺寸》和 GB3633— 83《鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接副技術(shù)條件》予以修訂。 根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) GB700— 88《碳素結(jié)構(gòu)鋼》予以修訂。 根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) GB1300— 77《焊接用鋼絲》、 GB5293— 85《碳素鋼埋弧焊用焊劑》予以修訂。 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GB5117— 85《碳鋼焊條》、 GB5118— 85《低合金鋼焊條》、 GB983— 85《不銹鋼焊條》予以修訂。 根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) GB1176— 87《鑄造銅合金技術(shù)條件》予以修訂。針對存在問題，目前，武漢水利電力學(xué)院等單位又研制了 TSG、含油尼龍等新材料，由于尚未通過鑒定，故本次沒有列入。同時，根據(jù)近十年來的研制和工程實(shí)際運(yùn)用，另推薦兩種新材料，填充聚四氟乙烯板滑道和鋼基銅塑復(fù)合材料滑道，這兩種材料摩擦系數(shù)較低，中等承載能力，但對埋件軌頭接頭錯位要求較高。 本條為原規(guī)范第 51 條的修訂。目前已在國內(nèi)部分工程中使用，效果尚好，摩擦系數(shù)較低，但成本較高，對運(yùn)輸、安裝有較高要求。 主要增加橡塑復(fù)合止水材料。 根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) GB9439— 88《灰鑄鐵件》、 GB699— 88《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》 、 GB700— 88《碳素結(jié)構(gòu)鋼》、 GB3077— 88《合金結(jié)構(gòu)鋼》、 GB4237— 88《不銹鋼熱軋鋼板》進(jìn)行修訂。 根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) GB11352— 89《一般工程用鑄造碳鋼件》予以修訂。 根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) GB700— 88《碳素結(jié)構(gòu)鋼》， GB1591— 88《低合金結(jié)構(gòu)鋼》，對沖擊試驗(yàn)的合格保證作了修訂，對 Q235 鋼按計(jì)算溫度分 4 檔；對 16Mn 計(jì)算溫度為多少，則要求具有相應(yīng)計(jì)算溫度的沖擊試驗(yàn)的合格保證。這些鋼號，其性能都比較好，通過三十多年來的工程運(yùn)用實(shí)踐證明是好的，同時，也和現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范相銜接。 本次修訂了兩項(xiàng)：選材的原則要根據(jù)閘門的工作性質(zhì)、運(yùn)行操作條件、連接方式和工作環(huán)境溫度等不同情況，來選用其鋼號。 經(jīng)研究分析，原條文的規(guī)定是合適的。不同構(gòu)件亦可選用不同的系數(shù)，如拉 桿、弧門支臂可選用大些，面板部分可選用 ，等等。因此，在規(guī)范條文中增加了對動力系數(shù)取值的原則規(guī)定。 至于其他如紊流邊界層、局部擾動等產(chǎn)生的動水壓力脈動，均大大小于強(qiáng)紊流區(qū)的脈動。 由于 式中 H0—— 泄水條件下的閘門工作水頭。 壓力脈動的空間尺度 AR在水躍區(qū)約為水下固體邊界面積的 1/2。在某一開度下的靜荷載加上動荷載甚至小于設(shè)計(jì)條件下 (閘門全關(guān) )的靜荷載，而規(guī)范中對動力系數(shù)的取值，并不特定指明動水操作的相對開度，而是將動力系數(shù)乘以設(shè)計(jì)條件下的靜水壓力，因而對動力系數(shù)不宜規(guī)定過大。因此，籠統(tǒng)地把拉桿的動力系數(shù)規(guī)定為其上限，似欠妥當(dāng)。 表 西津溢流壩工作門原型觀測資料 閘門編號 閘門相對開度 K－ 1 1～ 1 1～ 3 1～ 5 板梁式 — 板梁式