《鋼結(jié)構(gòu)B》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書課程名稱：鋼結(jié)構(gòu)B學(xué)時(shí)數(shù)：《露頂式平面鋼閘門》分散一周；開課系（部）教研室：結(jié)構(gòu)工程系編制時(shí)間：2014年6月一、設(shè)計(jì)目的為了使學(xué)生更好地掌握水工鋼結(jié)構(gòu)的基本理論與設(shè)計(jì)方法，同時(shí)更好地鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用已經(jīng)學(xué)過的專業(yè)基礎(chǔ)知識解決工程實(shí)際問題的能力。二、設(shè)計(jì)資料及設(shè)計(jì)內(nèi)容（一）、設(shè)計(jì)資料I．閘門型式：船閘上閘首工作門，采用露頂式焊接平面鋼閘門。2．閘門孔口尺寸孔口凈寬：12.00m門頂高程：+28.700m門底高程：+21.700m3．設(shè)計(jì)水位上游水位：+28.500m下游水位：+24.250m4．材料鋼材：Q235焊條：E43，手工電焊，普通方法檢查；止水：側(cè)止水采用P型橡皮；底止水采用條型橡皮。支承用壓合膠木：MCS—25．規(guī)范水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范SL74—95．（二）、閘門結(jié)構(gòu)的形式及布置1．閘門尺寸的確定閘門高度：考慮風(fēng)浪所產(chǎn)生的水位超高為0.2m，故可確定閘門的荷載跨度為兩側(cè)止水的間距L0：閘門的計(jì)算跨度：L=L0+2d。2．主梁的形式主梁的形式應(yīng)根據(jù)水頭和跨度大小而定，本閘門屬中等跨度，為了便于制造和維護(hù)，決定采用實(shí)腹式組合梁。3．主梁的布置根據(jù)閘門的高跨比，決定采用雙主梁或多主梁。為使主梁在設(shè)計(jì)水位時(shí)所受的水壓力相等，如為雙主梁則兩個主梁的位置應(yīng)對稱于水壓力合力的作用線并要求上下懸臂符合構(gòu)造要求。4．梁格的布置和形式梁格采用復(fù)式布置和等高連接，水平次梁穿過橫隔板上的預(yù)留孔并被橫隔板所支承。水平次梁為連續(xù)梁，其間距應(yīng)上疏下密，使面板各區(qū)格需要的厚度大致相等，梁格布置的具體尺寸詳見平面鋼閘門設(shè)計(jì)指示書。5．聯(lián)結(jié)系的布置和形式(1)橫向聯(lián)結(jié)系根據(jù)主梁的跨度，布置三道橫隔板，其間距為3.1m(2)縱向聯(lián)結(jié)系設(shè)在兩個主梁下翼緣的豎平面內(nèi)，采用斜桿式桁架。6．邊梁與行走支承邊梁可采用單腹式，行走支承采用膠木滑道。（三）、面板設(shè)計(jì)根據(jù)《鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范SL74—95》關(guān)于面板的計(jì)算，先估算面板厚度，在主梁截面選擇之后再驗(yàn)算面板的局部彎曲與主梁整體彎曲的折算應(yīng)力。1．估算面板厚度根據(jù)指示書所給定的梁格布置尺寸，面板厚度按式(7—4)計(jì)算：并將各區(qū)格計(jì)算情況列表計(jì)算，最后確定選用的面板厚度，2．面板與梁格的連接計(jì)算面板局部撓曲時(shí)產(chǎn)生的垂直于焊縫長度方向的橫拉力按（7-6）式算，已知面板厚度，并且近似地取板中最大彎應(yīng)力，則面板與主梁連接焊縫方向單位長度內(nèi)的剪力由式(7—7)計(jì)算面板與主梁連接的焊縫厚度。（四）、水平次梁、頂梁和底梁的設(shè)計(jì)1．荷載與內(nèi)力計(jì)算水平次梁和頂、底梁都是支承在橫隔板上的連續(xù)梁，作用在它們上面的水壓力可按式（7—8)計(jì)算，并將個水平梁計(jì)算情況列表。本次設(shè)計(jì)水平次梁可將支座簡化為為四跨連續(xù)梁，根據(jù)計(jì)算情況確定水平次梁的計(jì)算荷載，在此基礎(chǔ)是計(jì)算出水平次梁彎曲時(shí)的邊跨中彎矩和支座負(fù)彎矩。2．水平次梁截面選擇考慮利用面板作為次梁截面的一部分，可選擇比計(jì)算抵抗矩W小一號的槽鋼，由附錄三表4查得。面板參加次梁工作有效寬度分別按式(7—11)及式(7—12)計(jì)算，然后取其中較小值。3．水平次梁的強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)支座處和邊跨彎矩值，以及支座和跨中截面模量，需驗(yàn)算支座處截面和跨中截面的抗彎強(qiáng)度，4．中間水平次梁的撓度驗(yàn)算受均布荷載的等跨連續(xù)梁，最大撓度發(fā)生在邊跨，則可只對邊跨撓度進(jìn)行計(jì)算。5．頂梁和底梁頂梁所受荷載較小，但考慮水面漂浮物的撞擊等影響，必須加強(qiáng)頂梁剛度，所以也采用與中間水平次梁相同的型鋼。為了便于施工底梁也采用與中間水平次梁相同的型鋼。（五）、主梁設(shè)計(jì)，主梁設(shè)計(jì)內(nèi)容：①截面選擇；②梁高改變；③翼緣焊縫；④腹板局部穩(wěn)定驗(yàn)算：⑤面板局部彎曲與主梁整體彎曲的折算應(yīng)力驗(yàn)算。1．截面選擇(1)彎矩與剪力彎矩與剪力計(jì)算(2)需要的截面抵抗矩(3)腹板高度選擇按剛度要求的最小梁高(按變截面梁考慮)；(4)腹板厚度選擇(5)翼緣截面選擇上翼緣的部分截面積可利用面板，故只須設(shè)置較小的上翼緣板同面板相連，：(6)彎應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算先進(jìn)行主梁跨中截面的幾何特性計(jì)算，然后作彎應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算；(?)整體穩(wěn)定性與撓度驗(yàn)算因主梁上翼緣直接同鋼面板相連，按規(guī)范規(guī)定可不必驗(yàn)算整體穩(wěn)定性。如所選梁高大于按剛度要求的最小梁高，故梁的撓度也不必驗(yàn)算。2．截面改變因主梁跨度較大，為減小門槽寬度和支承邊梁高度(節(jié)省鋼材)，有必要將主梁支承端腹板高度減小為。1）梁高開始改變的位置可取在鄰近支承端的橫向隔板下翼緣的外側(cè)。2）改變后的截面需進(jìn)行剪切強(qiáng)度驗(yàn)算：驗(yàn)算取主梁支承端截面的幾何特性。3．翼緣焊縫翼緣和腹板間的連接焊縫厚度按受力最大的支承端截面計(jì)算。即取支承端截面最大剪力和支承端截面截面慣性矩。4．腹板的加勁肋和局部穩(wěn)定驗(yàn)算因閘門上已布置橫向隔板可兼作橫加勁肋，其間距為3100cm，故應(yīng)通過計(jì)算看每個在橫隔板之間是否還要增設(shè)橫加勁肋。5．面板局部彎曲與主梁整體彎曲的折算應(yīng)力的驗(yàn)算選取所需要的板厚較大的區(qū)格，計(jì)算該區(qū)格的長邊中點(diǎn)的折算應(yīng)力。（六）、縱向聯(lián)結(jié)系設(shè)計(jì)1．荷載和內(nèi)力計(jì)算縱向聯(lián)結(jié)系承受閘門自重。露頂式平面鋼閘門門葉自重G按附錄十一附式(1)計(jì)算。下游縱向聯(lián)結(jié)系承受0.4G?？v向聯(lián)結(jié)系視作簡支的平面桁架，畫出其桁架腹桿布置圖，確定其其節(jié)點(diǎn)荷載2．斜桿截面計(jì)算計(jì)算出斜桿承受最大的拉力，同時(shí)考慮閘門偶然扭曲時(shí)可能承受壓力，長細(xì)比的限制值應(yīng)與壓桿相同。計(jì)算桿件的截面面積、回轉(zhuǎn)半徑、斜桿計(jì)算長度、長細(xì)比及驗(yàn)算拉桿強(qiáng)度。（七）、邊粱設(shè)計(jì)邊梁的截面型式采用單腹式，邊梁的截面尺寸按構(gòu)造要求確定，即截面高度與主梁端部高度相同；腹板厚度與主梁腹板厚度相同；為了便于安裝壓合膠木滑塊，下翼緣寬度不宜小于300mm。此次設(shè)計(jì)邊粱只按構(gòu)造要求確定進(jìn)行截面尺寸確定。三、設(shè)計(jì)成果要求1、手寫設(shè)計(jì)計(jì)算書一份。2、手繪施工圖一張（2#或3#或圖紙），包括平面鋼閘門的立面圖、平面圖、側(cè)面圖；主梁位置圖、主梁的跨中截面和支座截面圖；必要的說明。3、圖標(biāo)形式8××學(xué)院8課程設(shè)計(jì)8學(xué)生8圖名專業(yè)班級258成績258252525圖號2525258080四、考核內(nèi)容與方式完成課程設(shè)計(jì)的態(tài)度（認(rèn)真程度、是否獨(dú)立完成等），20％設(shè)計(jì)計(jì)算書的內(nèi)容要求完整，概念清晰，計(jì)算正確，設(shè)計(jì)合理，字跡工整，40％施工圖完整，構(gòu)造合理正確、線條清晰勻稱、尺寸與符號標(biāo)注齊全，字跡工整，40％。成績計(jì)入本課程最終的成績中。五、設(shè)計(jì)參考資料設(shè)計(jì)需要的標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)規(guī)范學(xué)生可以到圖書館借閱，有關(guān)參考圖由教師提供。參考書目：1、《鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范SL74—95》2、武漢水利電力大學(xué)范崇仁主編《水工