水利水电工程钢闸门设计规范(sl

水利水电工程钢闸门设计规范(sl内容摘要：

345 280 265 250 235 注： I 类孔； (1)在装配好的构件上按设计孔径钻成的孔； (2)在单个零件和构件上按设计孔径分别用钻模钻成的孔； (3)在单个零件上先钻成或冲成较小的孔径 ,然后在装配好的构件上扩钻至设计孔径的孔； 40mm时 ,螺栓容许应力应予降低 ,对于 Q235 降低 4%,对于 16Mn降低 6%. 表 ,表 ,表 ,表 的容许应力值：在校核条件下提高 15%；在特殊情况下 ,除局部应力外 ,不超过 . 表 机械零件的容许应力 N/mm2 应 力 种 类 符号 碳素结构钢 低合 金钢 优质碳素 结构钢 铸造碳钢 合金铸钢 合金结构钢 Q235 Q275 16Mn 35 45 ZG230 450 ZG270 500 ZG310 570 ZG340 640 ZG50 Mn2 ZG35 CrMo 35Mn2 40Cr 抗拉 ,抗压和抗弯 [σ ] 100 120 140 130 145 115 120 140 150 190 170 (235) 130 (280) (320) 抗剪 [τ ] 65 75 90 85 95 85 90 105 115 150 130 (180) 85 (190) (215) 局部承压 [σ cd] 150 180 210 195 220 170 180 200 220 280 250 (345) 195 (430) (485) 局部紧接承压 [σ cj] 80 95 110 105 120 90 95 110 120 155 135 (190) 105 (230) (265) 孔壁抗拉 [σ k] 120 145 180 150 170 130 140 155 170 220 190 (265) 150 (330) (375) 注： . ；若系活动结合 ,则应按表值降低 20%. 合金结构钢 的容许应力 ,适用于钢材厚 (径 )不大于 25mm 者 .如由于厚度影响 ,屈服点有减少时 ,各类容许应力 ,可按屈服点减少比例予以减少 . 表 灰铸铁的容许应力 N/mm2 应 力 种 类 符 号 灰 铸 铁 牌 号 HT1533 HT2040 HT2547 轴心抗压和弯曲抗压 [σ a] 120 150 200 弯曲抗拉 [σ w] 35 45 60 抗 剪 [τ ] 25 35 45 局部承压 [σ cd] 170 210 260 局部紧接承压 [σ cj] 60 75 90 表 轴套的容许应力 N/mm2 轴和轴套的材料 符号 径向承压 钢对 101 铸锡磷青铜 [σ cg] 40 钢对 94 铸铝铁青铜 50 钢对钢基铜塑复合材料 40 表 混凝土的容许应力 N/mm2 应力 种类 符号 混凝土标号 C15 C20 C25 C30 承压 [σ h] 5 7 9 11 表 木材的容许应力 N/mm2 应力 种类 符号 针叶材 阔叶材 东北 落叶松 红松 木 ［栎木］ 桦木 横纹 承压 [σ sh] 3 表 钢材和铸钢件的物理性能 材料 名称 弹 性 横量 E (N/mm2 ) 剪 切 模量 G (N/mm2 ) 线 胀 系数α (K1) 质 量 密度ρ (Kg/m3 ) 钢材 , 铸钢件 *105 *105 *105 7850 5 结构设计 结构布置 闸门的梁系宜采用同一层的布置方式 ,并应考虑制造 ,运输 ,安装和防锈等方面的要求 . 平面闸门可按孔口型式及宽高比布置成双主梁或多主梁型式 . 主梁布置应考虑下列因素： (1)主梁宜按等荷载要求布置； (2)主梁间距应适应制造 ,运输和安装的条件； (3)主梁间距应满足行走支承布置的要求； (4)底主梁到底止水的距离应符合底缘布置的要求 .工作闸门和事故闸门下游倾角应不小于 30176。 ；当闸门支承在非水平底槛上时 ,其夹角可适 当增减 .当不能满足 30176。 的要求时 ,应采取适当补气措施；对于部分利用水柱的平面闸门 ,其上游倾角不应小于 45176。 ,宜采用 60176。 (图 ). 露顶式的双主梁平面闸门 ,主梁宜布置在静水压力合力线上下等距离的位置上 ,如图 所示 .同时应注意： (1)两主梁间的距离α值要尽量大些； (2)上主梁到闸门顶缘的距离：α 0 小于 ,且不宜大于 . 图 图 主梁可按跨度和荷载采用实腹式或桁架式梁 . 实腹式主梁高度的初选 ,应满足最小梁高的要求 ,并参考经济梁高综合分析而定 . 为缩减门槽的尺寸和节约钢材 ,大跨度闸门可采用变截面的主梁 ,其端部梁高为跨中的(~)倍 .梁高改变的位置宜距离支座 (1/4~1/6)跨度处 ,同时应满足强度的要求 . 平面闸门的边梁 ,应采用实腹梁型式 ,滑动支承宜采用单腹板式边梁；简支轮支承宜采用双腹板式边梁 . 为使闸门具有一定的刚度 ,应设置门背联接系 (平行于面板 )及竖向联接系 (垂直于面板 ). 门背联接系宜采用桁架式结构或框架式结构 .竖向联接系宜采用实腹 式结构 ,也可采用桁架式结构 . 弧形闸门面板曲率半径与闸门高度的比值可取为： 露顶式 ~ 潜孔式 ~ 弧形闸门支铰宜布置在过流时支铰不受水流及漂浮物冲击的高程上； 溢流坝上的露顶式弧形闸门 ,支饺位置可布置在闸门底槛以上 1/2H~3/4H 处 (H 为门高 )； 水闸的露顶式弧形闸门 ,支铰位置可布置在闸门底槛以上 2/3H~H 处； 深孔式弧形闸门 ,支铰位置可布置在底槛以上大于 处 . 弧形闸门主梁的布置 ,可根据孔口宽高比布置成主横梁或主纵梁式结构 .宽高比较大的弧形闸门 ,宜采用主横梁式结构 ,宽高比较小的弧形闸门 ,可采用主纵梁式结构 . 主横梁式弧形闸门的主框架型式有图 所示 (a),(b),(c)三种型式： 当支承条件许可时 ,宜采用 (a)型 ,当支承在侧墙上时 ,应采用 (b)型 ,犾 1 宜取 左右 . 当孔口净空不适应采用 (a)型或 (b)型时 ,可采用 (c)型 . 主纵梁式弧形闸门的主框架型式 ,可采用图 中的 (d)型 . 图 弧形闸门实腹式的主横梁与支臂的单位刚度比 K0 值 ,可选用 3~11(斜支臂 3~7,直支臂 5~11).K0 值按下式计算 0100 lI hIKh () 式中 010,lI 主横梁的截面惯性矩及计算跨度； hIh, 支臂的截面惯性矩及长度 . 斜支臂弧形闸门 ,当支臂与主横梁水平连接时 ,在支铰处两支臂夹角平分线的垂直剖面上形成扭角 2 (图 ). )s inc os s in15( 221     tgtg () 式中α 斜支臂水平偏斜角度； θ 上下两支臂夹角的一半 . 弧形闸门的支臂与主横梁应保证刚性连接 .斜支臂与主横梁如采用螺栓连接 ,宜设抗剪板 .抗剪板与连接板两端面应保证接触良好 (图 ). 低水头弧形闸门的支臂 ,可根据具体工作条件 ,从结构上采取下列措施： (1)应充分注意主框架平面外的刚度 ,并从构造上予以保证； 图 图 (2)适当考虑支铰摩阻力对支臂所引起的附加弯矩； (3)露顶式弧形闸门的上支臂宜适当加强 . 为便于操作叠梁闸 门 ,应考虑叠梁间的互换性 ,并力求减少漏水量 .选用浮式叠梁或浮箱闸门时 ,应使结构布置对称 ,保证闸门操作平稳 .浮式叠梁的单根浮力要选择适当 ,以保证按要求沉浮 . 拱形闸门拱的圆心角宜采用 90176。 ,闸门的水平剖面及竖直剖面应设置联接系 ,以保证闸门有足够的刚度 . 结构计算 闸门的结构计算 ,应按 ~ ,并按照实际可能发生的最不利的荷载组合情况 ,对闸门的设计条件和校核条件进行强度 ,刚度和稳定性验算 . 强度验算：对于闸门承重构件 和连接件 ,应验算正应力和剪应力 .在同时受较大正应力和剪应力作用处 ,尚应验算折算应力 . 计算的最大应力值不得超过容许应力的 5%. 弧形闸门的纵向梁系和面板 ,可忽略其曲率影响 ,近似按直梁和平板进行验算 . 刚度验算：应验算受弯构件的挠度 .最大挠度与计算跨度之比 ,不应超过下列数值： (1)潜孔式工作闸门和事故闸门的主梁 1/750 (2)露顶式工作闸门和事故闸门的主梁 1/600 (3)检修闸门和拦污栅的主梁 1/500 (4)次梁 1/250 稳定验算：对 受弯 ,受压和偏心受压构件 ,应验算整体稳定和局部稳定性 . 闸门构件的长细比 ,不应超过下列数值： (1)受压构件的容许长细比： 主要构件 120 次要构件 150 联系构件 200 (2)受拉构件的容许长细比： 主要构件 200 次要构件 250 联系构件 350 面板及其参与梁系有效宽度的计算： (1)为充分利用面板的强度 ,梁格布置时宜使面板的长短边比 (B/A)大于 ,并将长 边布置在沿主梁轴线方向 . (2)面板的局部弯曲应力 ,可视支承边界情况 ,按四边固定 (或三边固定一边简支或两相邻边固定 ,另两相邻边简支 )的弹性薄板承受均布荷载 (对于露顶式闸门的顶区格按三角形荷载 )计算 . 初选面扳厚度δ按下式计算： )(][ mma qka y  () 式中 yK 弹塑性薄板支承长边中点弯应力系数 ,按附录 G 表 G1~表 G3 采用； α 弹塑性调整系数 ,b/a＞ 3 时 ,α＝ ； b/a≤ 3 时 ,α＝ ； q面板计算区格中心的水压力强度 ,N/mm2 ； a,b面板计算区格的短边和长边长度 ,mm,从面板与主 (次 )梁的连接焊缝算起； ［σ］ 钢材的抗弯容许应力 ,按表 采用 . (3)当面板与主 (次 )梁相连接时 ,应考虑面板参与主 (次 )梁翼缘工作 ,其有效宽度可按附录 G 计算 . (4)验算面板强度时 ,应考虑面板的局部弯应力与面板兼作主 (次 )梁翼缘的整体弯应力相叠加 ,叠加后的折算应力 E 狕 H 可按附录 G 公式 (G1)或公式 (G2)计算 .E 狕 H 应满足下式要求： ][  azh  () 计算所得厚度 ,尚应根据工作环境 ,防腐条件等因素 ,增加 1~2mm 腐蚀裕度 . 弧形闸门支臂的计算长度 ,当验算支臂在框架平面内的稳定时 ,其计算长度按下式计算 hh 0 () 式中 h0支臂的计算长度； h支臂的长度 (由框架的形心线算起 )； μ 支臂的计算长度系数 .对主横梁式的矩形框架或梯形框架的支臂 ,其计算长度系数可取~；对主纵梁式多层三角形框架的支臂 ,其计算长度系数可取 . 闸门承重构件的钢板厚度或型钢截面不得小于： (1)6mm 的钢板； (2)50mm*6mm 的等边角钢； (3)63mm*40mm*6mm 的不等边角钢； (4) 的工字钢； (5)［ 8 的槽钢 . 小型工程的闸门 ,可不受此限 . 拦污栅 拦污栅的设计荷载 ,应根据河流污物性质 ,数量及清污措施决定 .引水发电系统的拦污栅 ,宜采用水位差 2~4m 设计 ,特殊情况具体分析确定 . 在满足保护 机组的前提下 ,栅条的净距应适当加大 ,以便于清污和减小水头损失 . 拦污栅宜作成活动式 ,以便提出孔口维修 ,更换 . 栅条截面高度不宜大于 12 倍厚度 ,也不宜小于 ,不宜大于70 倍栅条厚度 . 栅条应进行强度及稳定性验算 ,其稳定安全系数 K 不应小于 附录 H. 拦污栅的承重结构 ,应根据布置及构造情况进行内力分析 ,并按 进行各项验算 . 6 零部件设计 一般规定 铸件设计应注意铸件的工艺性 ,并符合铸件结构要素 的要求 .锻件和加工件的设计应符合规范和有关结构要素的要求 . 主轮 ,支铰和吊耳的轴 ,其表面宜镀铬 ,也可根据具体工作条件采用其他镀层等防腐蚀措施 . 处于水下工作的其他轴 ,螺栓和螺母等 ,或需经常拆卸的连接件宜做防腐蚀处理 .腐蚀情况严重的重要连接件 ,也可采用不锈钢材料 . 注：小型闸门可根据具体条件 ,采取相应的防腐蚀措施 . 滚轮 ,支铰的轴和轴套间应有良好的润滑 . 固定轴上或其他活动部位 ,应设油孔 ,油槽 ,油塞等 .油槽可设在非承压区侧 . 滚动轴承或在多泥沙水中工作的滑动轴承 ,除应采取润滑外 ,尚宜设 密封装置 ,并应设排油孔 .润滑设施应便于加油 . 行走支承。