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平面钢闸门ppt课件

发布日期:2026-03-20 07:23 浏览次数:

  ⑴露顶式闸门:设置在开敞式泄水孔口,当闸门关闭孔口挡水时,其门叶顶部高于挡水水位,并需设置三边止水。

  ⑵潜孔式闸门:设置在潜没式泄水孔口,当闸门关闭孔口挡水式,其门叶顶部低于挡水水位,需要设置顶部、两侧和底缘四边止水。

  根据门叶结构的运移方式又可分为:直升式平面闸门、升卧式平面闸门、横拉式平面闸门(船闸中采用)、绕竖轴转动的平面形闸门(如船闸中的人字门和一字门)及绕横轴转动的平面形闸门(如翻版闸门、舌瓣闸门和盖板闸门)等。

  可分为绕横轴转动的弧形闸门(如正向弧形闸门、反向弧形闸门和下沉式弧形闸门)和绕竖轴转动的立轴式弧形闸门(如船闸中的三角门)等。

  《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL74-95)规定钢闸门结构采用容许应力法进行结构验算。

  门叶结构是用来封闭和开启孔口的活动挡水结构。由门叶承重结构、行走支承以及止水和吊具等组成。

  面板通常设在闸门的上游面,这样可以避免梁格和行走支承浸没于水中而积聚污物,也可以减小因门底过水而产生的振动。

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  其主要承受由顶梁、底梁和水平次梁传来的水压力并传给主梁。其形式主要有实腹隔板式和桁架式。

  行走支承包括主行走支承(主轮或主滑块)、侧向支承(侧轮)及反向支承(反轮)装置三部分。

  ⑷门槽护角、护面和底槛,用以保护混凝土不受漂浮物的撞击、泥砂磨损和气蚀剥落。

  常用的闸门启闭机有卷扬式、螺杆式和液压式三种。它们又可分为固定式和移动式两类。启闭机的型号和选用详见《水电站机电设计手册》

  底主梁的下翼缘到底止水边缘连线。,以免启门时水流冲击底主梁和在底主梁下方产生负压,而导致闸门振动。其上游倾角不应小于45。,宜采用60。。

  双主梁式闸门的主梁位置应对称于静水压力合力P的作用线,两主梁的间距b宜尽量大些。

  上主梁到门顶的距离C不宜太大,一般不超过0.45H,且不宜大于3.6米。

  多主梁式闸门的主梁位置,可根据各主梁等荷载的原则确定。具体做法有图解法和数解法两种。下面按数解法进行介绍。

  假定水面至门底的距离为H,主梁的数目为n,第k(k=1,2,…,n)根主梁至水面的距离为yk,对于露顶门(图8-5a)有

  ⑴齐平连接即水平次梁、竖立次梁和主梁的前翼缘表面齐平,都直接与面板相连,又称为等高连接。

  ⑵降低连接即主梁和水平次梁直接与面板相连,而竖立次梁降低到水平次梁下游。

  由于该连接型式使得闸门的整体刚度和抗振性能有所削弱,且增大了闸门的总厚度,故在平面闸门中现已很少采用。

  对于四边固定支承的面板,在均布荷载作用下最大弯矩出现在面板支承长边的中点A处。但是当fA = fy时,面板的承载能力还远远没有耗尽。试验表明,当荷载增加到设计荷载(A点屈服时)的(3.5~4.5)倍时,面板跨中部分才进入弹塑性阶段。

  因此,在强度计算中,容许面板在高峰应力(点A)附近的局部小范围进入弹塑性阶段工作,故可将面板的容许应力[σ]乘以大于1的弹塑性调整系数α予以提高。

  初选面板厚度时,由于主(次)梁的截面尚未确定,面板参与主(次)梁的整体弯应力尚未求得,故面板的厚度可先按面板支承长边中点A的最大局部弯曲应力强度条件初步计算。

  a, b—面板计算区格的短边和长边的长度(mm), 从面板与主 (次)梁的连接焊缝算起;

  对于顶、底梁截面比较小的顶、底部区格,按三边固定另一 边(顶或底边)简支的矩形板计算。

  因钢面板的重量占闸门总重量的比例较大,为节约钢材,钢面板宜选用较薄的钢板,但考虑锈蚀余量要求,一般不应小于6mm,通常可取(8~16)mm。

  在初步选定面板厚度,并在主(次)梁截面选定后,面板随 主(次)梁受整体弯曲的作用,面板为双向受力状态。需验算面板的折算应力强度。

  ⑴当面板的边长比b/a>1.5,且长边b沿主梁轴线(b)),只需按下式验算面板A点在上游面的折算应力:

  ⑵当面板的边长比b/a≤1.5或面板长边方向与主梁垂直时,面板在B点下游面的应力值(σmx+σ0xB)较大,应按下式验算B点的折算应力强度:

  考虑整体弯应力沿面板宽度分布不均影响后,可按下式计算: σ0xB=(1.5ξ1-0.5)M/W

  当水压力作用下,面板弯曲,在面板与梁格之间的连接角焊缝将产生垂直于焊缝方向的侧拉力。

  式中 σmax ---厚度为t的面板中的最大弯应力, σmax 可取[σ]。

  此外,由于面板作为主梁的翼缘,当主梁弯曲时,面板与主梁之间的连接角焊缝还承受沿焊缝长度方向的水平剪力T=V.S/2I

  ⑵当采用实腹隔板兼作竖立次梁时,水平次梁为连续穿过实腹隔板预留的切孔并被支承在隔板上的连续梁。

  竖立次梁为支承在主梁上的简支梁。作用荷载有三角形分布水压力荷载q上和q下及水平次梁的支座反力传来的集中力R。

  ξ1、 ξ2 --有效宽度系数, ξ1用于正弯矩区, ξ2用于负弯矩区。

  (2)中等跨度的闸门(5~10m),常采用实腹式组合梁,为缩小门槽宽度和节约钢材,常采用变高度的主梁;

  当侧止水布置在闸门的下游面而面板设在上游面时,闸门侧向水压力将对主梁产生轴向压力N。

  当主梁采用桁架式时,可将水压力化为节点荷载P=qb(b为桁架的节间长度),但对于直接与面板相连的上弦杆,应考虑面板传来的水压力对上弦杆引起的局部弯曲而按压弯构件选择截面。

  ⑴若主梁下翼缘兼作纵向联结系的弦杆,则需承受一部分闸门自重产生的应力。故按主梁的水平水压力荷载产生的内力选择截面时,可按0.9[σ]计算。

  ⑵当主梁直接与面板相连时,部分面板可兼作主梁上(前)翼缘的一部分参加其抗弯工作。

  横向联结系:承受水平次梁(包括顶、底梁)传来 的水压力,并将其传给主梁。

  横向联结系的布置:应对称于闸门的中心线道,数目宜取奇数,间距不宜超过4~5米,通常按等间距布置。

  横隔板的截面设计:横隔板的应力一般都很小,其尺寸可按构造要求及稳定条件确定。

  隔板的截面高度与主梁的截面高度相同,其腹板厚度一般采用8~12mm,前翼缘可利用面板兼作,后翼缘可采用扁钢,宽度取(100~200)mm,厚度取(10~12) mm。

  横向桁架是支承在主梁上的双悬臂桁架,其计算简图如图8-20所示。上弦杆为闸门的竖立次梁,一般为压弯构件,腹杆及下弦杆为轴心受力构件。

  纵向联结系作用是:承受闸门上的竖向力(闸门的自重、门顶的水柱重以及门底的下吸力等);保证闸门在竖向平面内的刚度;并与主梁和面板构成封闭的空间体系以承受偶然的作用力对闸门引起扭矩。

  纵向联结系的截面设计:将闸门的自重G按杠杆原理分配给上下游面的面板和纵向联结系(G1=G×c1/h) 。然后再将G1均匀地分到桁架节点上P1=G1/n。从而计算各个杆件内力并选择杆件截面。

  其主要承受由主梁等水平梁传来的水压力产生的弯矩,以及由纵向联结系和吊耳传来的门重和启闭力等竖向力产生的拉力或压力。

  构造要求:边梁的截面高度与主梁的端部截面高度相同,腹板厚度为8~14mm,翼缘厚度应比腹板加厚2~6mm;单腹式边梁的下翼缘一般由布置滑块或滚轮的要求决定,不宜小于200~300mm;双腹式边梁常用两块下翼缘,每条下翼缘可分别采用宽度为100~200mm的扁钢做成。两块腹板之间的距离不宜太小,以便于腹板施焊和安装滚轮,不应小于300~400mm。

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