水工金属结构设计.pdf

《水工金属结构设计》是关于水利工程中金属结构设计的专业资料，主要涵盖了钢闸门及其启闭机的设计。本文将详细解析其中的关键知识点。 金属结构设计的重点在于平面钢闸门。平面钢闸门因其结构简单、制造安装便捷、工作可靠、运行维护成本低、操作简便快速以及广泛的适用性，成为水利水电工程和通航枢纽中常用的工作闸门、事故闸门、检修闸门和施工导流闸门。平面钢闸门的设计要考虑闸门尺寸、主梁型式和布置等多个方面。 在闸门尺寸的确定上，根据闸孔尺寸10.0×6.0m，设计的闸门高度和跨度分别设定为H=6.0m和L=10.55m。主梁作为闸门的主要承力构件，其数量由闸门尺寸和水头大小决定。对于本案例的中等跨度闸门（L=10.0m，H=6.0m），采用双主梁设计，主梁类型为实辅式组合梁，以提高制造和维护的便利性。 主梁的布置要保证在设计水位时受力均匀，两个主梁对称于水压力合力的作用线，同时要满足主梁间距尽量大以保证竖向刚度，上悬臂c不宜过长，以确保门顶悬臂部分有足够的刚度。此外，主梁间距还需满足滚轮行走支承的布置要求，下主梁距平面闸槛的高度需避免真空现象。 梁格的布置和型式是关键，采用复式布置和等高连接，使得水平次梁、竖直次梁和主梁的前翼缘直接与面板相连，增强整体刚度，减少梁系的用钢量。水平次梁的间距上疏下密，保持面板厚度的均衡。 横向联接系通过横隔板式实现简化制造，而纵向联接系采用斜杆式桁架，布置在主梁下翼缘。边梁和行走支承部分，考虑到水头和孔口较大，设计采用双腹式边梁，以防止边梁扭曲。 在主梁设计中，主梁大多采用组合梁，变截面的主梁型式能有效减小门槽尺寸和节约钢材。主梁的截面选择和计算涉及到弯矩、剪力、截面模量、腹板高度和厚度、翼缘截面等多个参数。例如，最大剪力和弯矩计算后，根据容许弯应力确定所需截面抵抗矩，进而选择合适的腹板高度和厚度。翼缘截面的选择则要考虑剪切强度和局部稳定要求。 水工金属结构设计是一门涉及多方面工程知识的学科，它融合了力学、结构工程、材料科学等多个领域的知识，要求设计者在满足功能需求的同时，兼顾经济性和安全性。