第七节 闸门及启闭机设计
船闸上下闸首及节制闸孔口净宽均为16米。上闸首及节制闸设计水位上游6.5米，下游5.0米，校核水位上游6.5米，下游4.6米，下闸首设计最高水位上游为6.31米下游4.6米。根据某闸控制运行方案，确定节制闸和上下闸首闸门门顶高程均为6.5米。
本工程闸门门叶等部件均采用Q235碳素钢焊接结构，所有钢板厚度为10～20毫米，型钢的厚度小于15毫米，即钢材尺寸按《水利水电工程钢闸门设计规范》表4.2.1-1规定为第一组及第二组，其容许应力按表4.2.1-2中Q235号钢第一组及第二组数字乘以0.90。
侧止水橡皮采用V型，底止水橡皮采用I型。 一、 节制闸和上闸首闸门启闭设计
节制闸和船闸上闸首闸门设计工况、孔口尺寸、荷载大小均相同，采用同一结构型式。
经计算，设计水位组合及校核水位组合时，闸门承受的水压力分别为138吨和169吨，其比值大于两种工况的安全系数比值，故以校核水位组合时承受的荷载为设计计算荷载,允许应力值相
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应乘以1.15。
本工程门叶采用双主梁结构，小横梁、纵梁、边梁布臵与面板厚度互相影响，以及有关部位的焊接工作条件，应综合考虑。
1． 面板厚度
面板厚度计算表
区格 a b B/a k α q(kg/cm2) kq(kg/cm2) α[σ] δ(cm) 1 100 240.0 2.40 0.50 1.50 0.19 0.095 2484 0.62 2 110 240 2.20 0.498 1.50 0.19 0.09462 2484 0.68 3 120 240 2.00 0.497 1.50 0.19 0.09443 2484 0.74 4 120 240 2.00 0.497 1.50 0.19 0.09443 2484 0.74 5 190 240 1.26 0.405 1.50 0.105 0.04253 2484 0.79 计算公式为：
δ=a[(k×q)/(α×[σ])]0.5，
其中: [σ]=0.9×1600×1.15=1656 (kg/cm2)
根据闸门梁格布臵情况，面板被分为五个不同的区段，各区段尺寸、计算荷载及计算面板厚度如上表。
根据上述计算结果，闸门面板计算最大厚度为0.79厘米，考虑到闸门锈蚀及必要的安全系数，选面板厚度为12毫米。
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2． 主梁
采用双主梁结构主梁采用焊接工字钢结构型式，闸门面板兼作主梁上翼缘，主梁腹板采用12×1568钢板，下翼缘采用20×400钢板。
经对各主梁进行计算，按上主梁在校核水位组合开启时为控制条件，下翼缘受拉应力为1079kg/cm2，上翼缘受拉压力为1039kg/cm2，面板折算应力为1909kg/cm2，均满足要求。主梁最大挠度为1.90厘米，小于允许挠度[1/600]L=2.73厘米。
3． 主轮装臵设计
主滚轮采用ZG270-500材料，轨道采用16MN焊接轨。主滚轮直径采用80厘米，轮缘宽度为14厘米。园柱形滚轮与平面轨道是线接触，其最大接触应力为5943 kg/cm2，小于容许应力8100 kg/cm2（3σs）。
轮轴采用45号钢，轴径25厘米，经核算，轮轴应力小于容许应力。
轴套采用SF-1材料，轴套长度取10厘米，其边缘弯曲应力及边缘剪应力分别为313kg/cm2和212 kg/cm2，均小于材料的容许应力。
4． 启闭机设计
根据《湖西可研报告》，当金坛水位4.6米、丹阳水位6.5米时开闸放水；丹阳水位低于6.5米时关闸。据此作为启闭机设计条件，算得启闭机启门力和闭门力分别为47.65吨和-16.35吨。
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选用QPQ2×250KN卷扬启闭机。 二、 下闸首闸门启闭机设计
下闸首设计工况条件为节制闸关门控制时，船闸单独运行时的最不利水位组合。此时，闸门上游水位为6.31米(上游最高通航水位)，闸下水位为4.6米(下游控制水位)。经计算，闸门承受的水压力分别为119吨。
本工程门叶采用双主梁结构，小横梁、纵梁、边梁布臵与面板厚度互相影响，以及有关部位的焊接工作条件，应综合考虑。
1． 面板厚度 计算公式为：
δ=a[(k×q)/(α×[σ])]0.5，
其中: [σ]=0.9×1600×1.15=1656 (kg/cm2)
面板厚度计算表
区格 a b B/a k α q(kg/cm2) kq(kg/cm2) α[σ] δ(cm) 1 100 240 2.40 0.50 1.50 0.171 0.086 2484 0.59 2 110 240 2.20 0.498 1.50 0.171 0.086 2484 0.65 3 120 240 2.00 0.497 1.50 0.171 0.086 2484 0.71 4 120 240 2.00 0.497 1.50 0.171 0.086 2484 0.71 5 190 240 1.26 0.405 1.50 0.100 0.041 2484 0.77 根据闸门梁格布臵情况，面板被分为五个不同的区段，各区
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段尺寸、计算荷载及计算面板厚度列表如下表。
根据上述计算结果，闸门面板计算最大厚度为0.77厘米，考虑到闸门锈蚀及必要的安全系数，选面板厚度为12毫米。
2． 主梁
采用双主梁结构。主梁采用焊接工字钢结构型式，闸门面板兼作主梁上翼缘，主梁腹板采用12×1568钢板，下翼缘采用20×400钢板。
经对各主梁进行计算，下翼缘受拉应力为1020kg/cm2，上翼缘受拉压力为1005 kg/cm2，面板折算应力为1821 kg/cm2，均满足要求。主梁最大挠度为1.80厘米，小于允许挠度[1/600]L=2.73厘米。
3． 主轮装臵设计
主滚轮采用ZG270-500材料，轨道采用16MN焊接轨。主滚轮直径采用80厘米，轮缘宽度为14厘米。园柱形滚轮与平面轨道是线接触，其最大接触应力为5638 kg/cm2，小于容许应力8100 kg/cm2（3σs）。
轮轴采用45号钢，轴径25厘米，经核算，轮轴应力小于容许应力。
轴套采用SF-1材料，轴套长度取10厘米，其边缘弯曲应力及边缘剪应力分别为305 kg/cm2和201 kg/cm2，均小于材料的容许应力。
4． 启闭机设计
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