根据表2计算结果,水平次梁计算荷载取q=22.62kN/m,水平次梁为四跨连续梁,跨度为2.1m(见图3)。
水工钢闸门的水平次梁一般采用Q235热轧普通槽钢,假定所用槽钢属于第一组钢材,其强度设计值 ,所以次梁所需的截面模量
水平次梁和顶梁、底梁都是支承在横隔板上的连续梁,作用在它们上面的水压力可按式(3-2)计算,即
由于钢闸门中的横向隔板重量将随主梁增高而增加,故主梁高度宜选得比hec小,但不小于hmin。现选用腹板高度h0=85cm。
选取荷载最大的5号梁进行计算,从表2可知b0=0.605m=605mm。确定式(3-3)中面板的有效宽度系数时,需要知道梁弯矩零点之间的距离l0与梁间距b0之比值。对于第一跨中正弯矩段取
,考虑到若c太小,则不能满足30°的要求。取c=2.565m,那么两主梁的间距 。
梁格采用复式和等高连接,水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所支承。水平次梁为连续梁,其间距应上疏下密,使面板各区格需要的厚度大致相等,梁格布置的具体尺寸详见图2。
[1]横向连接系,根据主梁的跨度,决定布置3道横隔板,其间距为2.1m,横隔板兼作竖直次梁。
剪切强度验算:考虑到主梁端部的腹板及翼缘都分别同支承边梁的腹板及翼缘相焊接,故可按工字形截面来验算剪应力强度。主梁支承端截面的几何特性见表4。
注1.面板边长a、b都从面板与梁格的连接焊缝算起,主梁上翼缘宽度为140mm、次梁上翼缘宽度为70mm、顶梁和底梁上翼缘宽度为70mm(详见于后);
根据闸门的高跨比 ,决定采用双主梁。为使两个主梁在设计水位时所受的水压力相等,两个主梁的位置应对称于水压力合力P的作用线 ,且两主梁间的距离b值要尽量大些,并要求上主梁到闸门顶缘的距离 ,并不大于3.6m。另,底主梁到底止水的距离应符合底缘布置的要求。对于工作闸门和事故闸门下游倾角应不小于30°,当不能满足30°的要求时应采取适当补气措施。
角焊缝最小厚度 ,tmax为较厚焊件厚度,即下翼缘厚度13mm。最大厚度 ,tmin为薄焊件的厚度,即面板厚度6mm。
加劲肋的布置:因为 ,且不大于170,为保证腹板的局部稳定性,须设置横向加劲而不必设置纵向加劲肋。因闸门上已布置横向隔板可兼作加劲肋,其间距a=210cm。腹板区格划分见图7。
主梁跨度:净跨(孔口宽度)L0=8m,计算跨度L=8.4m,荷载跨度L1=8m。
2)需要的截面模量。假设组合梁的翼缘、腹板厚度均小于16mm。那么Q235钢的容许应力 ,考虑钢闸门自重引起的附加应力作用,取容许应力为
7)整体稳定性与挠度验算。因主梁上翼缘直接同钢面板相连,按规范规定可不必验算整体稳定性。又因梁高大于按刚度要求的最小梁高,故梁的挠度也不必验算。
因主梁跨度较大,为减小门槽宽度和支承边梁高度(节省钢材),有必要将主梁支承端腹板高度减小为 (图6)。
梁高开始改变的位置取在邻边近支承端的横向隔析下翼缘的外侧(图7),离开支承端的距离为210-7.5=202.5cm。
受均布荷载的等跨连续梁,最大挠度发生在边跨,根据规范要求,次梁的最大挠度与计算跨度之比不应超过l/250。水平次梁在B支座处截面的弯矩 。边跨挠度可近似按下式计算:
顶梁所受荷载较小,但考虑水面漂浮物的撞击等影响,必须加强顶梁刚度,所以也采用[14a。
上翼缘的部分截面面积可利用面板,故只需设置较小的翼缘板同面板相连,选用 , 。
面板参加次梁工作的有效宽度分别按式(3-3)及式(3-4)计算,然后取其中较小值。
闸门高度:考虑风浪所产生的水位超高为0.3m,故闸门高度H=5.40.3=5.7m。
主梁的形式应根据水头和跨度大小而定,本闸门属中等跨度,为了方便制造与维护,决定采用实腹式组合梁。
由于支座B(图3)处弯矩最大,而截面模量较小,故只需验算支座B处的截面的抗弯强度,即
由上可知,水平次梁选用[14b不能满足要求。因此,改用14a。查型钢表得:
因为次梁所需的截面模量为 ,选择[14a足以抵抗而不必考虑利用面板强度。
面板局部挠曲时产生的垂直于焊缝长度方向的横拉力P按下式计算,已知面板厚度=6mm,并且近似地取板中最大弯应力 ,则
根据SL74-95《水利水电工程钢闸门设计规范》,关于面板的计算,先估算面板厚度,在主梁截面选择之后再验算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。
6)整体稳定性与挠度验算。因主梁上翼缘直接同钢面板相连,按规范规定可不必验算整体稳定性。又因梁高大于按刚度要求的最小梁高,故梁的挠度也不必验算。
a、b—面板计算区格的短边和长边长度,mm,从面板与主梁(次)梁的连接焊缝算起;
闸门用途:该闸门设于输水道,作为输水道进口的工作事故闸门,当压力钢管发生事故时,应将闸门迅速下降,关闭进水口,另外定期检修输水道时,同样关闭此门。
闸门型式:焊接平面钢闸门,其面板在上游,顶、侧止水亦在上游,另设加重块,满足起闭力。
0319-4752228