水工钢结构课程设计
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（二）主梁设计 1.截面选择
（1）弯矩与剪力 弯矩与剪力计算如下：
Mmax=(233.527*20/2)*(20.6/2-20/4)=12376.931kN·m V=ql1/2=233.527*20/2=2335.27kN
(2)需要的截面抵抗矩已知Q235钢的容许应力???=160KN/mm2
考虑钢闸门自重引起的附加应力作用，取容许应力
???=0.9*160=144N/mm2,则需要的截面抵抗矩为
W=
Mmax???=12376.93*100/(144*0.1)=85950.9cm2.
(3)腹板高度选择按刚度要求的最小梁高（变截面梁）： Hmin=0.96*0.23*
???L
?w/L?E =0.96*0.23*144*100*20.6*100*600/(2.06*10^7)
=190.78cm
对于变截面梁的经济梁高，hec=2.8w2/5=2.8*85950.92/5=263.55cm.现选用腹板高度h0=220cm.
(4)腹板厚度选择按经验公式计算： tw=h/11=1.35cm,选用 tw=1.6cm. (5)翼缘截面选择 每个翼缘需要截面为：
A1=w/h0-twh0/6=85950.9/220-1.6*220/6cm=332cm^2
B1=h0/3～h0/5=220/3～220/5=73.3～44cm
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B1<=h0/2.5=88cm
Q235:b1>=l1/16=200/16=12.5cm 选b1=60cm t1=A1/b1=335.69/60=5.53cm t1>=b1/30* 选t1=5.6cm
上翼缘的部分截面可利用面板，故只需设置较小的上翼缘板同面板相连，选用t1=5.6cm,b1=40cm.面板兼作主梁上翼缘的有效宽度取为： B=b1+60t=40+60*1.4=124cm.
(6)弯应力强度验算 主梁跨中截面（间下图)的几何特性如下表：
部位 fy235=60/30*1=2
截面尺寸 截面面各形心,3Ay(cm) （cm*cm） 积离面板2A(CM) 距离y,(cm) 各形心离Ay2(cm4) 中合轴距离y=y,-y1(cm) 面板部分 上翼缘板 腹板 下翼缘板 合计 124*1.4 173.6 0.7 40*5.6 224 220*1.6 352 60*5.6 336 4.2 117 121.52 940.8 41184 -109.34 2075428.9 -105.84 2509271.65 6.96 17051.4432 229.8 77212.8 119.76 4819065.75 14239883.5 1085.6 119459.12 13
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截面形心矩：y1=∑(Ayˊ)/∑A=119459.12/1085.6=110.04cm 截面惯性矩:I=twh0^3/12+∑Ay^2=1.6*220^3/12+14239883.5
=15659616.83cm^4
截面抵抗矩：
上翼缘顶边Wmax=I/y1=10750729.92/109.9=142308.4cm^3 下翼缘底边Wmax=I/y2=10750729.92/122.56=127771.025cm^3 弯应力σ=Mmax/Wmin=12376.931/127771.025
=9.69<0.9*16=14.4KN/cm^2
（7）整体稳定性与挠度验算 因主梁上翼缘直接同钢板相连，按规范规定可不必验算整体稳定性。又因梁高大于刚度要求的最小梁高，故梁的挠度也不必验算。 2.截面改变
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因主梁跨度较大，为减小门槽宽度和支承边梁高度，有必要将主梁支承段腹板高度宽度减小h0s=0.0.65h0=0.65*220=143cm.
梁高开始改变的位置取在临近支承段的横向隔板下翼缘的外侧，离开支承段的距离为2000-100=1900mm=190cm.如下图。
主梁支承端截面图
主梁变截面位置图
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