钢闸门结构计算书

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闸门面板计算表

区格号	①	②	③	④	⑤
短边a(mm)	700	750	800	850	900
长边b(mm)	1280	1280	1280	1280	1280
b/a	1.82857143	1.70666667	1.6	1.50588235	1.4222222
K	0.487	0.479	0.468	0.454	0.436
区格中心水头h(m)	4.65	4.275	3.5	2.675	1.8
区格中心水压P(N/mm²)	0.04557	0.041895	0.0343	0.026215	0.01764
强度储备系数	0.9	0.9	0.9	0.9	0.9
弹塑性调整系数α	1.65	1.65	1.65	1.65	1.65
容许应力[σ](N/mm2)	152	152	152	152	152
面板计算厚度t(mm)	6.94091961	7.07172065	6.74644451	6.17215413	5.2535156
设计面板厚度t(mm)	8	8	8	8	8

t=a×[(K×P)/(0.9×α×[σ]]^1/2


闸门次梁计算表

区格号	①	②	③	④	⑤
跨度L(mm)	700	750	800	850	900
区格中心水头h(m)	4.65	4.275	3.5	2.675	1.8
区格中心水压P(N/mm²)	0.04557	0.041895	0.0343	0.026215	0.01764
三角形荷载q(N/mm)	31.899	31.42125	27.44	22.28275	15.876
跨中弯距M(N·mm)	1302542.5	1472871.09	1463466.67	1341607.24	1071630
支座反力R(N)	5582.325	5891.48438	5488	4735.08438	3572.1
容许应力[σ](N/mm²)	152	152	152	152	152
所需截面抵抗矩W(mm³)	8569.35855	9689.94141	9628.07018	8826.36342	7050.1974
次梁截面抵抗矩W(mm³)	733367	733367	733367	733367	733367
次梁截面应力(N/mm²)	1.77611278	2.00836838	1.99554475	1.82938043	1.4612466
跨中弯距：M=(1/12)×q×L²
支座反力：R=(1/4)×q×L

次梁腹板用442×8mm钢板，上翼缘利用面板，下翼缘用200×8mm钢板。
b_l＝8mm，2c＝2×25×8＝400mm，B＝8+400＝408mm
次梁截面形心至腹板中心线的距离为：
e=(408×10×226-200×8×225)/(408×10+200×8+442×8)=562080/9216=61mm
次梁组合截面惯性矩为：
I=(1/12)×8×442³+442×8×61²+200×8×286²+10×408×165²
I=57567259+13157456+130873600+11078000=212676315mm⁴
组合截面抵抗矩为：W＝212676315/(61+221+8)=142430909/242=733367mm³



闸门主梁计算表

主梁编号		1号主梁	2号主梁	3号主梁	4号主梁
计算跨度L(mm)		6400	6400	6400	6400
次梁传来集中力P₁(N)		5582.325	5891.48438	5488	4735.0844
次梁传来集中力P₂(N)		5891.48438	5488	4735.08438	3572.1
面板传来均布压力q₁(N/mm)		31.899	31.42125	27.44	22.28275
面板传来均布压力q₂(N/mm)		31.42125	27.44	22.28275	15.876
次梁传来总集中力P(N)		11473.8094	11379.4844	10223.0844	8307.1844
面板传来总均布压力q(N/mm)		31.660125	29.430625	24.861375	19.079375
集中力作用下弯距M_P(N·mm)		36716190	36414350	32713870	26582990
均布压力作用下弯距Mq(N·mm)		162099840	150684800	127290240	97686400
总弯距M(N·mm)		198816030	187099150	160004110	124269390
集中力作用下支座反力R_P(N)		17210.7141	17069.2266	15334.6266	12460.777
均布压力作用下支座反力Rq(N)		101312.4	94178	79556.4	61054
总支座反力R(N)		118523.114	111247.227	94891.0266	73514.777
主梁截面抵抗矩W(mm³)		1645587	1645587	1645587	1645587
主梁跨中截面应力σ(N/mm)		120.817696	113.697513	97.2322399	75.516755
容许应力[σ](N/mm²)		152	152	152	152
主梁截面惯性矩I(mm⁴)		483802640	483802640	483802640	483802640
主梁弹性模量E(N/mm²)		206000	206000	206000	206000
EI(N·mm2)		9.9663E+13	9.9663E+13	9.9663E+13	9.966E+13
集中力作用下跨中挠度f_P(mm)		1.49325671	1.4809808	1.33048134	1.0811369
均布压力作用下跨中挠度fq(mm)		6.93962251	6.45093561	5.44939597	4.1820321
总跨中挠度f(mm)		8.43287922	7.93191641	6.77987731	5.263169
容许挠度[f]=L/750(mm)		8.53333333	8.53333333	8.53333333	8.5333333

主梁采用 45a工字钢，考虑面板参加工作，
b_l＝150mm，2c＝2×25×8＝400mm，B＝150+500＝550mm
组合截面形心到工字钢中心的距离为：
e＝(550×8×229)/(10240+550×8)=1495000/16740=69mm
组合截面惯性矩为：
I＝322410000+10240×69²+550×8×160²=322410000+48752640+112640000
I=483802640mm⁴
组合截面抵抗矩为：
W=483802640/(225+69)=1645587mm³
在n个（n为偶数）集中力作用下主梁跨中截面弯距为:M_P=(n/8)×P×L
在均布压力作用下主梁跨中截面弯距为:Mq=(1/8)×q×L²
在n个（n为偶数）集中力作用下主梁支座反力为:R_P=[(n-1)/2]×P
在均布压力作用下主梁支座反力为:Rq=(1/2)×q×L
在n个（n为偶数）集中力作用下主梁跨中截面挠度为:
f_P=[(5×n²－4)×P×L³]/(384×n×E×I)
在均布压力作用下主梁跨中截面挠度为:fq=(5×q×L⁴)/(384×E×I)


闸门底梁、顶梁计算表

主梁编号			底梁	顶梁
计算跨度L(mm)			6400	6400
次梁传来集中力P₁(N)			5582.325	3572.1
次梁传来集中力P₂(N)			0	0
面板传来均布压力q₁(N/mm)			31.899	15.876
面板传来均布压力q₂(N/mm)			0	0
次梁传来总集中力P(N)			5582.325	3572.1
面板传来总均布压力q(N/mm)			15.9495	7.938
集中力作用下弯距M_P(N·mm)			17863440	11430720
均布压力作用下弯距Mq(N·mm)			81661440	40642560
总弯距M(N·mm)			99524880	52073280
集中力作用下支座反力R_P(N)			8373.4875	5358.15
均布压力作用下支座反力Rq(N)			51038.4	25401.6
总支座反力R(N)			59411.8875	30759.75
底（顶）梁截面抵抗矩W(mm³)			1315549	1315549
底（顶）梁跨中截面应力σ(N/mm)			75.6527351	39.582927
容许应力[σ](N/mm²)			152	152
底（顶）梁截面惯性矩I(mm⁴)			275081232	275081232
底（顶）梁弹性模量E(N/mm²)			206000	206000
EI(N·mm2)			5.6667E+13	5.6667E+13
集中力作用下跨中挠度f_P(mm)			1.27775984	0.81763171
均布压力作用下跨中挠度fq(mm)			6.14861879	3.06014207
总跨中挠度f(mm)			7.42637863	3.87777378
容许挠度[f]=L/600(mm)			8.53333333	8.53333333

底、顶梁腹板用438×10mm钢板，上翼缘利用面板，下翼缘用200×12mm钢板。
面板有效宽度取B＝200mm
底、顶梁截面形心至腹板中心线的距离为：
e=(200×12×225-200×8×223)/(200×12+200×8+438×10)=183200/8380=21.9mm
底、顶梁组合截面惯性矩为：
I=(1/12)×10×438³+438×10×21.9²+200×12×203.1²+200×8×254.9²
I=70023060+2100692+98999064+103958416=275081232mm⁴
组合截面抵抗矩为：W＝275081232/(219+12-21.9)=275081232/209.1=1315549mm³

在n个（n为偶数）集中力作用下底（顶）梁跨中截面弯距为:M_P=(n/8)×P×L
在均布压力作用下底（顶）梁跨中截面弯距为:Mq=(1/8)×q×L²
在n个（n为偶数）集中力作用下底（顶）梁支座反力为:R_P=[(n-1)/2]×P
在均布压力作用下底（顶）梁支座反力为:Rq=(1/2)×q×L
在n个（n为偶数）集中力作用下底（顶）梁跨中截面挠度为:
f_P=[(5×n²－4)×P×L³]/(384×n×E×I)
在均布压力作用下底（顶）梁跨中截面挠度为:fq=(5×q×L⁴)/(384×E×I)

**水库输水涵管闸门启闭力计算
水库水位14.0m，涵管内水位6.0m

闸门高度 h(m)	侧止水间距Bzs(m)	上游水深 Hs(m)	下游水深 Hx(m)	总水压力 P(KN)
1.300	1.300	8.000	0.000	124.215
滑道摩擦系数f₂	滑道摩阻力T_Zd(KN)
0.150	18.632
止水摩擦系数f₃	侧止水受压宽度(m)	单边侧止水受压长度(m)	侧止水平均压强P_ZS(KN/m²)	止水摩阻力T_ZS(KN)
0.500	0.080	1.300	73.500	7.644
底止水至下游面距离D₂(m)	侧止水间距Bzs(m)	平均下吸强度p_s(KN/m2)	下吸力 Ps(KN)
0.212	1.300	20.000	5.512
闸门顶梁以上水柱高H（m）	侧止水间距Bzs(m)	闸门顶受压宽度 B（m）	闸门顶水柱重 Ws（KN）	闸门自重 G(KN)
6.750	1.300	0.310	27.203	8.500
上托力系数βt	上游水深 Hs(m)	底止水到上游面距离D₁(m)	侧止水间距Bzs(m)	上托力 Pt(KN)
1.000	8.000	0.018	1.300	1.872
无加重启门力F_Q(KN)	闭门力 Fw(KN)	计算需加重块重Gj(KN)	实际加重块重Gj(KN)	加重后启门力F_Q(KN)
73.596	25.754	17.254	18.000	91.596

选启闭机型号：QPQ－125KN卷扬式启闭机
计算公式
总水压力P=0.5γ[(2Hs－h)h－Hx²]Bzs
滑道摩阻力Tzd=f₂*P
止水摩阻力Tzs=f₃*Pzs
下吸力Ps=p_sD₂Bzs
上托力Pt=γβtHsD₁Bzs
闭门力Fw＝n_T(Tzd+Tzs)－n_GG+Pt n_T=1.2,n_G=0.9
启门力FQ＝n_T(Tzd+Tzs)+Px+n_G'G+Gj+Ws n_T=1.2,n_G'=1.1

防洪闸门面板计算表						次梁组合截面惯性矩计算

区格号	①	②	③	④	⑤	型钢翼缘宽	型钢高度	面板厚度	面板有效宽度	型钢截面面积	型钢截面惯性矩
短边a(mm)	700	750	800	850	900	b_l(mm)	h(mm)	t(mm)	B(mm)	A(mm²)	I(mm⁴)
长边b(mm)	1280	1280	1280	1280	1280	134	320	8	534	7992	121730000
b/a	1.82857143	1.70666667	1.6	1.50588235	1.42222222	偏心距	惯性矩	抵抗矩
K	0.487	0.479	0.468	0.454	0.436	e(mm)	I‘(mm⁴)	W(mm³)
区格中心水头h(m)	4.65	4.275	3.5	2.675	1.8	57.12720157	196605937.6	905487.365
区格中心水压P(N/mm²)	0.04557	0.041895	0.0343	0.026215	0.01764
强度储备系数	0.9	0.9	0.9	0.9	0.9	主梁型钢与面板组合截面惯性矩计算
弹塑性调整系数α	1.65	1.65	1.65	1.65	1.65
容许应力[σ](N/mm2)	152	152	152	152	152	型钢翼缘宽	型钢高度	面板厚度	面板有效宽度	型钢截面面积	型钢截面惯性矩
面板计算厚度t(mm)	6.94091961	7.07172065	6.74644451	6.17215413	5.25351557	b_l(mm)	h(mm)	t(mm)	B(mm)	A(mm²)	I(mm⁴)
设计面板厚度t(mm)	8	8	8	8	8	150	450	8	630	10240	322410000
						偏心距	惯性矩	抵抗矩
t=a×[(K×P)/(0.9×α×[σ]]^1/2						e(mm)	I‘(mm⁴)	W(mm³)
						75.53403141	499534282.3	1662155.46

防洪闸门次梁计算表						顶梁、底梁组合截面惯性矩计算

区格号	①	②	③	④	⑤	型钢翼缘宽	型钢高度	面板厚度	面板有效宽度	型钢截面面积	型钢截面惯性矩
跨度L(mm)	700	750	800	850	900	b_l(mm)	h(mm)	t(mm)	B(mm)	A(mm²)	I(mm⁴)
区格中心水头h(m)	4.65	4.275	3.5	2.675	1.8	138	360	8	138	8364	165740000
区格中心水压P(N/mm²)	0.04557	0.041895	0.0343	0.026215	0.01764	偏心距	惯性矩	抵抗矩	抵抗矩
三角形荷载q(N/mm)	31.899	31.42125	27.44	22.28275	15.876	e(mm)	I‘(mm⁴)	W_下(mm³)	W_上(mm³)
跨中弯距M(N·mm)	1302542.5	1472871.09	1463466.67	1341607.24	1071630	21.45500634	198758739.8	986616.036	1193423.684
支座反力R(N)	5582.325	5891.48438	5488	4735.08438	3572.1
容许应力[σ](N/mm²)	152	152	152	152	152
所需截面抵抗矩W(mm³)	8569.35855	9689.94141	9628.07018	8826.36342	7050.19737
次梁截面抵抗矩W(mm³)	733367	733367	733367	733367	733367
次梁截面应力(N/mm²)	1.77611278	2.00836838	1.99554475	1.82938043	1.46124655
跨中弯距：M=(1/12)×q×L²
支座反力：R=(1/4)×q×L

次梁腹板用442×8mm钢板，上翼缘利用面板，下翼缘用200×8mm钢板。
b_l＝8mm，2c＝2×25×8＝400mm，B＝8+400＝408mm
次梁截面形心至腹板中心线的距离为：
e=(408×10×226-200×8×225)/(408×10+200×8+442×8)=562080/9216=61mm
次梁组合截面惯性矩为：
I=(1/12)×8×442³+442×8×61²+200×8×286²+10×408×165²
I=57567259+13157456+130873600+11078000=212676315mm⁴
组合截面抵抗矩为：W＝212676315/(61+221+8)=142430909/242=733367mm³



防洪闸门主梁计算表

主梁编号		1号主梁	2号主梁	3号主梁	4号主梁
计算跨度L(mm)		6400	6400	6400	6400
次梁传来集中力P₁(N)		5582.325	5891.48438	5488	4735.08438
次梁传来集中力P₂(N)		5891.48438	5488	4735.08438	3572.1
面板传来均布压力q₁(N/mm)		31.899	31.42125	27.44	22.28275
面板传来均布压力q₂(N/mm)		31.42125	27.44	22.28275	15.876
次梁传来总集中力P(N)		11473.8094	11379.4844	10223.0844	8307.18438
面板传来总均布压力q(N/mm)		31.660125	29.430625	24.861375	19.079375
集中力作用下弯距M_P(N·mm)		36716190	36414350	32713870	26582990
均布压力作用下弯距Mq(N·mm)		162099840	150684800	127290240	97686400
总弯距M(N·mm)		198816030	187099150	160004110	124269390
集中力作用下支座反力R_P(N)		17210.7141	17069.2266	15334.6266	12460.7766
均布压力作用下支座反力Rq(N)		101312.4	94178	79556.4	61054
总支座反力R(N)		118523.114	111247.227	94891.0266	73514.7766
主梁截面抵抗矩W(mm³)		1662155.5	1662155.5	1662155.5	1662155.5
主梁跨中截面应力σ(N/mm)		119.613376	112.564167	96.2630211	74.7639977
容许应力[σ](N/mm²)		152	152	152	152
主梁截面惯性矩I(mm⁴)		499534282	499534282	499534282	499534282
主梁弹性模量E(N/mm²)		206000	206000	206000	206000
EI(N·mm2)		1.029E+14	1.029E+14	1.029E+14	1.029E+14
集中力作用下跨中挠度f_P(mm)		1.44623015	1.43434084	1.288581	1.04708908
均布压力作用下跨中挠度fq(mm)		6.72107563	6.24777876	5.27778023	4.050329
总跨中挠度f(mm)		8.16730578	7.6821196	6.56636123	5.09741808
容许挠度[f]=L/750(mm)		8.53333333	8.53333333	8.53333333	8.53333333

主梁采用 45a工字钢，考虑面板参加工作，
b_l＝150mm，2c＝2×25×10＝500mm，B＝150+500＝650mm
组合截面形心到工字钢中心的距离为：
e＝(650×10×230)/(10240+650×10)=1495000/16740=89mm
组合截面惯性矩为：
I＝322410000+10240×89²+650×10×141²=322410000+81111040+129226500
I=532747540mm⁴
组合截面抵抗矩为：
W=532747540/(225+89)=1696648mm³
在n个（n为偶数）集中力作用下主梁跨中截面弯距为:M_P=(n/8)×P×L
在均布压力作用下主梁跨中截面弯距为:Mq=(1/8)×q×L²
在n个（n为偶数）集中力作用下主梁支座反力为:R_P=[(n-1)/2]×P
在均布压力作用下主梁支座反力为:Rq=(1/2)×q×L
在n个（n为偶数）集中力作用下主梁跨中截面挠度为:
f_P=[(5×n²－4)×P×L³]/(384×n×E×I)
在均布压力作用下主梁跨中截面挠度为:fq=(5×q×L⁴)/(384×E×I)
防洪闸门底梁、顶梁计算表

主梁编号			底梁	顶梁
计算跨度L(mm)			5400	5400
次梁传来集中力P₁(N)			5582.325	3572.1
次梁传来集中力P₂(N)			0	0
面板传来均布压力q₁(N/mm)			31.899	15.876
面板传来均布压力q₂(N/mm)			0	0
次梁传来总集中力P(N)			5582.325	3572.1
面板传来总均布压力q(N/mm)			15.9495	7.938
集中力作用下弯距M_P(N·mm)			15072277.5	9644670
均布压力作用下弯距Mq(N·mm)			58135927.5	28934010
总弯距M(N·mm)			73208205	38578680
集中力作用下支座反力R_P(N)			8373.4875	5358.15
均布压力作用下支座反力Rq(N)			43063.65	21432.6
总支座反力R(N)			51437.1375	26790.75
底（顶）梁截面抵抗矩W(mm³)			1319325	1319325
底（顶）梁跨中截面应力σ(N/mm)			55.4891365	29.2412256
容许应力[σ](N/mm²)			152	152
底（顶）梁截面惯性矩I(mm⁴)			290911055	290911055
底（顶）梁弹性模量E(N/mm²)			206000	206000
EI(N·mm2)			5.9928E+13	5.9928E+13
集中力作用下跨中挠度f_P(mm)			0.72575716	0.46440814
均布压力作用下跨中挠度fq(mm)			2.9466832	1.46655201
总跨中挠度f(mm)			3.67244035	1.93096014
容许挠度[f]=L/750(mm)			7.2	7.2

底、顶梁腹板用438×10mm钢板，上翼缘利用面板，下翼缘用200×12mm钢板。
面板有效宽度取B＝200mm
底、顶梁截面形心至腹板中心线的距离为：
e=(200×12×225-200×10×224)/(200×12+200×10+438×10)=92000/8780=10.5mm
底、顶梁组合截面惯性矩为：
I=(1/12)×10×438³+438×10×10.5²+200×12×214.5²+200×10×234.5²
I=70023060+482895+110424600+109980500=290911055mm⁴
组合截面抵抗矩为：W＝290911055/(219+12-10.5)=290911055/220.5=1319325mm³

在n个（n为偶数）集中力作用下底（顶）梁跨中截面弯距为:M_P=(n/8)×P×L
在均布压力作用下底（顶）梁跨中截面弯距为:Mq=(1/8)×q×L²
在n个（n为偶数）集中力作用下底（顶）梁支座反力为:R_P=[(n-1)/2]×P
在均布压力作用下底（顶）梁支座反力为:Rq=(1/2)×q×L
在n个（n为偶数）集中力作用下底（顶）梁跨中截面挠度为:
f_P=[(5×n²－4)×P×L³]/(384×n×E×I)
在均布压力作用下底（顶）梁跨中截面挠度为:fq=(5×q×L⁴)/(384×E×I)

			闸门边梁组合截面惯性矩计算

部位	截面宽	截面高	截面面积	形心至上翼缘边距离	A×y'	形心至截面形心轴距离	A×(y '－y)²	截面惯性矩
部位	b(mm）	h(mm)	A(mm²)	y '（mm）	(mm³)	y '－y（mm）	(mm⁴)	I(mm⁴)
上翼缘	200	12	2400	6	14400	-261.40311	163995806.3
腹板	14	424	5936	224	1329664	-43.40311005	11182414.65
下翼缘	360	14	5040	443	2232720	175.59689	155404709.5
合计		450	13376	267.40311	3576784		330582930.4	419623245.1


			闸门边梁组合截面应力计算

部位	弯矩M	剪力Q	截面抵抗矩	截面抵抗矩	面积矩	弯曲拉应力	剪应力	容许剪应力
部位	(KN·m）	（KN）	W_上(mm³)	W_下(mm³)	S(mm³)	(KN/mm²)	(KN/mm²)	(KN/mm²)
支座截面	41.59	59.41			1083982.7	26.50304881	10.96211444	72
跨中截面	49.03	115.88	1569253.421	2298085.39	1083982.7	21.33515152	21.3817509	72

	闸门启闭力计算
	内涌水位3.0m，外江水位0.0m

闸门高度h	侧止水间距Bzs	上游水深Hs	下游水深Hx	总水压力
（m）	（m）	（m）	（m）	（KN）
4.15	6.1	3.3	0.3	329.4

滑道摩擦系数	滑道摩阻力
	（KN）
0.13	42.822

止水摩擦系数	止水受压宽度	止水受压长度	侧止水平均压强	止水摩阻力
	（m）	（m）	(KN/m²)	（KN）
0.65	0.14	4.15	23.25	17.560725

底止水宽度	侧止水间距	平均下吸强度	下吸力
（m）	（m）	(KN/m²)	（KN）
0.016	6.1	20	1.952

闸门自重	滑道摩阻力	止水摩阻力	下吸力
（KN）	（KN）	（KN）	（KN）
68	42.822	17.560725	1.952

无加重启门力	加重块重	加重后启门力	选启闭机型号
（KN）	（KN）	（KN）	卷扬式
149.21127	22.07457	171.28584	QPQ－2×125KN




	闸门启闭力计算
	内涌水位1.5m，外江水位0.0m

闸门高度h	侧止水间距Bzs	上游水深Hs	下游水深Hx	总水压力
（m）	（m）	（m）	（m）	（KN）
4.15	6.1	1.8	0.3	96.075

滑道摩擦系数	滑道摩阻力
	（KN）
0.13	12.48975

止水摩擦系数	止水受压宽度	止水受压长度	侧止水平均压强	止水摩阻力
	（m）	（m）	(KN/m²)	（KN）
0.65	0.14	4.15	23.25	17.560725

底止水宽度	侧止水间距Bzs	平均下吸强度	下吸力
（m）	（m）	(KN/m²)	（KN）
0.016	6.1	20	1.952

闸门自重	滑道摩阻力	止水摩阻力	下吸力	启门力
（KN）	（KN）	（KN）	（KN）	（KN）
68	12.48975	17.560725	1.952	112.81257

上托力系数βt	上游水深Hs	底止水到主梁下翼缘距离D1	侧止水间距Bzs	上托力Pt
	（KN）	（KN）	（m）	（KN）
1	1.8	0.43	6.1	47.214

闭门力
（KN）
22.07457

计算启闭力计算闸门计算边梁截面计算闸门启闭力计算

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