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計 算 書
項目名稱：黃圃鎮(zhèn)烏珠水閘重建工程
水閘工作閘門設(shè)計
設(shè)計階段：施工圖設(shè)計
審 核 日期
校 核 日期
計 算 日期
中山市水利水電勘測設(shè)計咨詢有限公司
2006年11月
水閘閘門設(shè)計計算稿
第一部分 工作閘門
一、 基本參數(shù)和結(jié)構(gòu)布置
1、基本參數(shù)
孔口尺寸：寬度3.00m
底坎高程：-1.75m
閘前最高運(yùn)行水位：2.88m，相應(yīng)閘后水位1.20m
設(shè)計水頭：1.68m
門葉結(jié)構(gòu)材料：Q235
許用應(yīng)力：[σ]＝0.9*160＝144Mpa,[τ]=0.9*95=85.5Mpa
運(yùn)行條件：動水啟閉
2、結(jié)構(gòu)布置
閘門為露頂式，設(shè)三根主梁和三根縱梁，主梁格按等荷載布置，主、縱及邊梁全部采用型鋼，行走支撐采用滑塊，面板布置在外水面，底側(cè)止水布置在內(nèi)水面，側(cè)止水布置在內(nèi)水面。閘門支撐跨度為3.27m，側(cè)止水中心距為3.07m，梁格布置簡圖如下圖一所示：
3、水壓力計算
閘門總水壓力：P總＝0.5*r*(Hs2-Hx2)Bzs=0.5*10*(2.882-1.22)*3.07=105.22 (KN)
二、 門葉結(jié)構(gòu)計算
（一） 面板
面板厚度按下式計算：
根據(jù)閘門結(jié)構(gòu)布置，面板計算數(shù)據(jù)及結(jié)果如下表（1-1）：
根據(jù)計算結(jié)果并考慮銹蝕厚度及面板應(yīng)具有一定的剛度，選定面板厚度為8（mm）。
（二）主梁
1、 荷載與內(nèi)力
主梁為等荷載布置，荷載為：q＝105.22/(3*3.27)＝10.73（KN/m）
受力簡圖如圖（二）所示：
支座反力：RA=RB=10.73*3.27/2=17.54(KN) Qmax=RB=17.54(KN)
力矩計算：
力矩由均布荷載產(chǎn)生，最大力矩為：
Mmax=qlh(L0/2-Lh/4)/2=10.73*3.27*(3.27/2-3.07/4)/2=15.22(KN.m)
2、截面特性
面板參與主梁作用的有效寬度：B=ξ1b，
其中b＝(550+750)/2=650，彎矩零點間距：l0=6300mm，則l0/b＝9.69，ξ1＝0.973，
則，B=ξ1b=0.973*650=632.45(mm)
主梁采用32a工字鋼截面，其截面尺寸所示：
截面積為：A=76.44 (cm2)
中和軸至上、下翼緣的距離為：
y1= y2 = 16(cm)
慣性矩為：Ix=11080(cm4)
抗彎截面模量為：
Wmax= Ix/y2=692.5(cm3)；
截面下部對中和軸的面積矩為：Sx=400.5(cm3)
3、強(qiáng)度驗算
前后翼緣正應(yīng)力分別為：
σ1＝Mmax/ Wmin＝15.22*100/70.6=21.56(MPa)<[σ]
中部中和軸處的剪應(yīng)力為：τmax= Qmax* Sx/(Ix*δf)
＝16.23(MPa)<[τ]
4、撓度驗算
f=5/384*ql4/EI=5/384*10.73*32704/（2.05*105*11080*104）=2.15mm
[f]=1/600*3270=5.45mm,f＜[f]
5、穩(wěn)定性驗算
主梁采用32a工字鋼，所以主梁的整體性滿足要求，可不必驗算.
（四）縱梁、邊梁
縱梁和邊梁所選用材料與主梁同，其計算略。
三、 啟閉力的計算
根據(jù)水閘調(diào)度運(yùn)行原則,閘門按水位差為1.50m(外水位2.88 m,內(nèi)水位1.2 m)的動水中啟閉方式進(jìn)行啟閉力的計算。
門自重G=50KN
1、閉門時，
閘門總水壓力：P總＝0.5*r*(Hs2-Hx2)Bzs=0.5*10*(2.882-1.22)*3.07=105.22(KN)
水封受到的水壓力為：P ＝2*(0.5*2.61*2.61+2.61*0.5)*10*0.045＝7.38（KN），
水封因預(yù)壓而受到的壓力為：PZS＝3.65*2*3.07＝22.41（KN）
取f3＝0.5，則
TZS1=（7.38+22.41）*0.5＝14.90（KN）
滑動摩阻力TZd2=P總（f1r+f）/R =105.22*（0.14*41.3+1）/250 =6.94KN
上托力：Pt=γ*βt*Hs*D1*BZS=10*1.0*4.51*0.02*3.07=5.50（KN）
2、啟門時，
閘門總水壓力：P總＝0.5*r*(Hs2-Hx2)Bzs=0.5*10*(2.882-1.22)*3.07=105.22 (KN)
水封摩阻力TZS2=f3PZS，
水封受到的水壓力為：P ＝2*(0.5*2.61*2.61+2.61*1.9)*9.8**0.045＝7.38（KN），
水封因預(yù)壓而受到的壓力為：PZS＝3.65*2*3.07＝22.41（KN）
取f3＝0.5，則
TZS2=22.41*0.5＝11.21（KN）
滑動摩阻力TZd2=P總（f1r+f）/R =105.22*（0.14*41.3+1）/250 =6.94KN
下吸力：Px=ps*D2*BZS=20*0.38*3.07=23.33(KN)
3、閉門力的計算
Fw=nT(TZd1+ TZS1)-nGG+ Pt
=1.2*(24.5+13.96)-63.47+4.51 =-12.81(KN)。
4、啟門力的計算
Fw=nT(TZd2+ TZS2)+G+Px
=1.2*(24.5+38.38)+52.94+38.76=106.97(KN)
啟閉機(jī)選用QPQ-1X12.5卷揚(yáng)式啟閉機(jī)。