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1、XX水库底孔进口事故闸门1.5X1.5-52m计算书2002.01.-.基本资料1. 孔 口尺寸（B H） 1.5X1.5 m2. 进口底坎高程：V1117.000 m3. 检修平台高程：V1169.500 m4. 上游校核洪水位：V 1168.370 m5. 上游正常高水位：V 1168.000 m6. 死水位：1130.000m7. 淤沙高程：1122.400二.布置该闸门采用设计水头52.m，运行条件为动闭静启，门体上设 置充水阀，利用水柱压力动水闭门，平压后启门。面板设置在上 游面，下游止水，止水高度1.6m，止水宽度1.6m。由于闸门孔 口尺寸较小，梁系按照结构布置，要满足主梁和主轮
2、的布置要求。 还要满足闸门利用水柱闭门和闸门底缘下游倾角不小于30， 上游倾角不小于45的布置要求。由于闸门孔口尺寸较小，闸门主轮未能作等荷布置，且兼作 控制闸门反位移支承，侧轮作控制闸门侧向位移支承，侧轮布置 在门体上游侧的面板上。考虑闸门结构尺寸较小，孔口尺寸宽高比等于1，但闸门吊 耳较高，故采用单吊点启吊，吊耳设置在门顶，而且在吊耳上设 置有短吊杆及充水阀联动。边梁布置为单腹板。顶、侧止水均采用P型橡塑复合止水。三.结构计算1.总水压力Hs=52m h=1.6mBz=1.6mP=1/2 入(2Hs-h)hBzs =0.5i1i(2i52)i1.6i1.6=132t面板与梁格布置简图2.面
3、 板初选面板厚度按下式计算：6 = a。0梁格编号b(cm)a(cm) b/ak a p(kg/cm 2) 6(cm )1804020.497 1.55.21.623考虑到淤沙和锈蚀的作用，初选面板厚度为：6=2.0cm;计算面板厚度采用：6 =1.6cm;设计面板厚度为：6=2.0cm;3. 面板与梁格的连接计算：由于该闸门的尺寸较小，属于潜孔高水头闸门，故不设置水 平次梁，顶、底梁均采用与主梁类似的截面。4. 主梁的计算 荷载分析主梁可视为支承在边梁上的简支梁，承受水平方向传递来的 均布水压力。由于该闸门主梁设计未能采用等间距布置，计算中 取荷载最大的下主梁进行计算设计。 内力分析Mmax
4、=ql2/8=38.48 次 1.62 - 8=12.3136t-m=12.3136 次 105 (kg - cm)Qmax= ql/2=38.48 x 1.6 - 2=30.784t=30.784 x 103 ( kg)那么截面所需的 W= Mmax/0.85 /=12.316 x 105- 1600=906 (cm3) 截面设计按刚度要求的最小梁高为：h 0 208尸】min- 0.208 e L / L=(0.2208 x 1600 x 160 )(2.1 x 106 x( 1/750 )=24 (cm)根据经济梁高计算：h = 3质2/5 =3.1 x 9062/5ec=48 (cm)
5、初选主梁梁高为:h=46(cm)则；主梁腹板厚度;取值为1.6cm;后翼缘板的厚度亦采用：6=4.0(cm)山-0.7(cm)巧 11主梁不设前翼缘，面板兼作主梁的前翼缘宽度为;b = b + 601 =1-6+60 x 2.0=121.6cm B =& l0=l=800cm, b=40cml0/b=160 - 74.5=2.1477 查图表得& 1=0.7236B=0.7236 x 74.5=53.953.9cm 截面特性Z * =(2 x 53.9 x 1+40 x 1.6 x 22+4 x 20 x 44) 广Z A/(253.9+401.6+420)=19.999=20(cm)y2=4
6、6-20=26(cm)Ix=(53.9 x 2.03+1.6 x 403+20 次 49/12+53.9 x 2 x 192+1.6 x 40 x22+20 x 4 x 242=93927 (cmQS=20 x 4 x 24+1.6 x 222/2=2307 (cm3) 应力验算a 1=MmaxY1/Ix= ( 12.3136 x 105 x 20 ) /93927=263(kg/cm2)381(kg/cm2)a 1=MmaxY2/Ix= ( 12.3136 x 105 x 26 ) /93927=341(kg/cm2)Q x S 8.925 x 10 3 x 414 .045I x t 97
7、09 .356 x 1.0从以上计算可知主梁的截面型式能满足强度要求。 挠度计算主梁高度是大于最小梁高的，固不必验算挠度。f _ 5爪2 _ 弘85 x2102=2.4 x 10-6(cm)1/750384 EI 384 x 2.1 x 10 6 x 9709 .356可见主梁的挠度满足规范要求。由于h0/5 =46/1.6 16 截面特性:多，采用与主梁近似的截面，只是面板兼作前翼缘宽度B值取为315mm,40卜 200 Z Ay 1.2 x 31 .5 x 0.6 + 26 x 1.0 x 14.2 + 1.0 x 10 x 27.7 =9.1(cm)1.2 x 31 .5 + 26 x
8、1.0 + 1.0 x 10y2= 28.2-9.1=19.1(cm)Ix= (31.5 x 1.23+1.0 x 263+10 x 1.03)/12+31.5 x 1.2 x 8.52+1.0X 26 x 5.12+10 X 1.0 X 18.62=8336.946 (cm4)S = 10 x 1.0 X 18.6+1.0 X 18.12/2= 349.805 (cm3) 应力验算= max1.8879 xl05 x 9.1 =206.07(kg/cm2)8336 .9461.8879 xi5xi9.i =432.52(kg/cm2)8336 .946g X S 8.1825 X 10 3
9、x 349 .805343.32(kg/cm2)I x t8336 .946 x 1.0从以上计算可知边梁的截面型式能满足强度要求。通过以上的分析计算，可知门叶结构的布置，主梁、顶、底、 边梁的截面形式的设计均是合理的，稳定及挠度能满足规范要求。四.主轮设计本套闸门上共设置4个主轮，并兼作反向支承。取主轮的直径为巾500,轮缘宽度a=100mm c L 轴径 d=130mm,卜 140 b . I 80 4Wdi=160mm,L=400mm, b=140mm, c=80mm,100 T滚轮与轨道的接触应力：I a 1bMAX=0.418 了堕=0.418 x if2 X 15.3275 x 1
10、000 x 2.1 x 106 = 5195 .7(kg /cm 2)10 X 25V aR一 3& =3 x 2400=7200(kg/cm2) s滚轮的材料选用ZG45,轨道的材料采用Q235,两者较小的卜=2400 kg/cm2。s轮轴的弯曲应力:P(2c + b)1.2 x 15327 .5(2 x 8 + 14)0.2d 30.2 x 13 3轮轴材料选用45号优质碳素钢。b = = = 1256 (kg / cm 2)b = 1450 (kg / cm 2)轮轴剪应力16 P 16 x 1.2 x 15327 .5、3 xk x 162=122 (kg /cm 2)丘=950 (k
11、g /cm 2)轴套的承压应力P 1.2 x 15327 .51=101 .1(kg / cm 2)b J = 400 (kg / cm 2)b =cd db 13 x 14轴套采用GS-2的复合轴承。轴承座的局部紧接承压应力R = P(0.5b + c + L) = 1，2 X 15327(0.5 x 14 + 8 + 40) = 25290 .4kg A L40b = = 5 卯.=564 .52 (kg /cm 2)b L 800 (kg /cm 2)cj d 816 X 2 X 1.4cj1五.轨道轨道采用组合梁的形式，材料选用Q235钢， 板，二期砼标号为C25，卜1= 90 kg
12、/ cm 2。h轨道底板与砼承压应力：厚度为30mm的钢P 1.2 x 15327 .5b h = 11 .79( kg / cm 2)k k轨道横断面弯曲应力_ 3 Ph8Wk3 x 1.2 x 15327 .5 x 268 x (2 x 20 x 33 + 3 x 20 3)/12 + 2 x 20 x 3 x 11 .52)/13)=129 .81(kg /cm 2)轨道颈部的局部承压应力P 1.2 x15327 .5b = = = 681 (kg / cm 2) b J轨道底板弯曲应力cdb = 3b = 3 x 11.79 x = 284 (kg / cm 2) h 8 232通过以
13、上计算轨道的设计能够满足要求。六.启闭门力的计算该闸门为事故检修闸门，操作条件为动闭静启。门体上设充水阀平压启门 闭门力根据闸门特性手册查得类似闸门重约3吨作用的闸门上的总水压力P=132t G=3.8t/、 一 +PtF = n (T + T ) - n G - W +r LW T zd zsGS二1.2 x (5.44+6.12)-1.0 x 3.8-24.6+7.987= -6.541t说明利用水柱重可以闭门，移动底止水如下图：160300W =0.3 x 1.6x51。25=24.6t s底止水的布置如上布置简图所示：D=160mm,D2=300mm此布置还是闸门底缘结构所必须的(水柱
14、虽然大些)上托力 Pt= yO tHsD1Bzs=1 x 0.6 x 52 x 0.16 x 1.6=7.987t 启门力闸门启门为静水启门，水头差考虑为5m,那么闸门所受的总水压力为：P=0.5x(2Hs-h)hBzs=0.5x(2x5-1.6)1.6x1.6=11tTzd=Px(f+f)/R=11x(0.14 x 9+0.1)/33=0.5tTzs二Pzsxf3=0.5(2 x 0.05 x 1.6 x 5+0.05 x 1.6 x 5)=0.6tWs二HsxD2xBzs=0.3x1.6x51.25=24.6tFq二nt(Tzd+Tzs)+Px+nZG+Gj+Ws二1.2(0.5+0.6)+0.512+1x3.8+0+2.4=8.1tW =0.3 x 1.6x 11=2.4t s 持住力Ft= nG + Gj +Ws+Px-Pt -(Tzd+Tzs) =1x3.8+0+24.6+0.512-7.987-(2.2+2.448)=16.277tPx=psD2Bzs=2xO. 16x1.6=0.512tW =0.3 x 1.6x52=24.6t s所以启闭机选用QPQ250kN-15mo
