水工钢结构课程设计
剪切强度验算：考虑到主梁段部的腹板及翼缘部分分别同支承 边梁的腹板及翼缘相焊接，故可按工字钢截面来验算剪应力强度。主梁支承端截面的几何特性如下表。以及变截面后的尺寸
部位 截面尺寸 2,,3A(cm) y(cm) Ay(cm) （cm*cm） y=y,-y1(cm) Ay2(cm4) 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 4.2 121.52 940.8 17960.8 -74.22 -70.02 4.28 78.58 956294.42 1098227.29 4191.25 2074738.31 4133451.27 1.6*143 228.8 78.5 60*5.6 336 152.8 51340.8 948.1 70363.92 截面形心距：y1=70363.92/948.1=74.22cm
截面惯性矩：I0=(1.5*143^3)/12+4133451.27=4498977.14m^4。 截面下半部中和轴的面积矩：
S=336*78.58+﹝（4.28+143/2）^2*1.5﹞/2=26459.715 剪应力：τ=Vmax*S/I0tw=2335.27*26459.715/(4498977.14*1.5) =9.16<﹝τ﹞=9.5KN/cm^2 安全 3.翼缘焊缝
翼缘焊缝厚度hf按受力最大的支承端截面计算。最大剪力Vmax=2335.27kN.截面惯性矩I=4498977.14cm.
上翼缘对中和轴的面积矩 S1=173.6*74.22+224*70.02=28569.072cm^3 下翼缘对中和轴的面积矩 S2=336*78.58=26402.88cm^3 16 水工钢结构课程设计 hf=VS1/(1.4I0﹝τf﹞)=2335.27*28569.072/(1.4*4498977.14*11.3) =0.937cm 角焊缝最小厚度 hf>=1.5 t=1.5* 56=11.22mm 全梁的上下翼缘焊缝都采用hf=12mm. 4腹板的加劲肋和局部稳定验算 加劲肋的布置：因为 220/1.6=137.5>80 故需设置横向加劲肋，以保证腹板的局部稳定性。因闸门上已布置横向隔板兼作加劲肋，其间距a=200cm。腹板区格划分主梁变截面位置图 . 该区格的腹板平均高度h0’=(220+143)/2=181.5cm 因h0’/tw=181.5/1.6=113.44>80 故在梁高减小的区格内要设置横加劲肋。 5面板局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力的验算 从上述的面板设计可见，直接与主梁相邻的面板区格，只有10和11之间板厚度较大，这意味着该区格的长边中点应力也较大，所以选取此区格，并验算其长边中点的折算应力。 面板区格在长边中点的局部弯曲应力： σ σ my=kypa^2/t^2=(0.449*0.09506*775^2)/14^2=130.8N/mm^2 mx=uσ my =0.3*130.8=39.24N/mm^2 对应于面板区格11在长边中点的主梁弯矩和弯应力： M=233.527*10*9.3-(233.527*9^2)/2=12260.17KN·m σ0x=M/W=(12260.17*10^6)/1423084*10^6=86.152N/mm^2 面板区格的长边中点的折算应力 σ 2h=128.18N/mm^2<1.55﹝σ ﹞=248N/mm 17 水工钢结构课程设计 上式中 的取值均以拉应力为正号，压应力为负号。 故面板厚度选用14mm，满足强度要求 六、横隔板设计 1.荷载和内力计算 横隔板同时兼做竖直次梁，它主要承受水平次梁、顶梁和底梁传来的集中荷载以及面板传来的分布荷载，计算时可把这些荷载用以三角形分布的水压力来代替，并且把横隔板作为支撑在主梁上的双悬臂梁。则每片横隔板在上悬臂的最大负弯矩为 M=4.6*9.81*4.6/2*2*4.6)3=318.29KN·m 2.横隔板截面选择和强度计算 其腹板选用与主梁腹板同高，采用2200mm*8mm，上翼缘利用面板，下翼缘采用200mm*10mm的扁钢，上翼缘利用面板的宽度按B=ξ2b确定，其中b=2000mm，按,查表可得有效宽度系数ξ2=0.746，则B=0.746*2000=1492mm，取B=1450mm 如下图 18 水工钢结构课程设计 截面形心到腹板中心线的距离： e=(1450*14*1107-200*10*1105)/(1450*14+200*10+2200*8)507.8mm 截面惯矩:I=(8*2200^3)/12+8*2200*507.8^2+10*200*1612.8^2 +14*1450*599.2^2=2412779*10^4mm^4 截面模量：Wmin=2412779*10^4/1617.8=14913951.04mm^3 验算弯应力：σ=M/Wmin=318.29*10^6/14913951.04 =21.34<﹝σ﹞=160N/mm^2 于由横隔板截面高度较大，剪切强度更不必验算，横隔板翼缘焊缝采用最小焊缝厚度 =10mm。 7 ：纵向连接系设计 1.荷载和内力计算 纵向连接系受闸门自重。露顶式平面钢闸门G按式计算： 当H>8m时G=0.012KzKcH^1.65B^1.85*9.8KN =0.012*1*1*14^1.65*20^1.85*9.8=2335.74KN H=14 Kc=1 Kz=1 B=20 下游纵向连接系承受 0.4G=0.4×2335.74=934.296KN 纵向连接系是做简支的平面桁架。其桁架腹杆布置如图，其节点荷载为 934.296/10=93.4296KN 2.斜杆截面计算 斜杆承受最大拉力N=594.58KN，同时考虑闸门偶然扭曲是可能承受压力，故长细比的限制值应与压杆相同，即??????200。 选用双角钢∟180×14，表查得： 19 水工钢结构课程设计 截面面积A=48900㎜2回转半径iy0=35.6mm 斜杆计算长度l0=0.9*4.336=3.9m 长细比 λ=l0/iy0=(3.9*10^3)/35.6=109.55<﹝λ﹞=200 验算拉杆强度：σ=(594.58*10^3)/48900=12.16<0.85﹝σ﹞=136N/mm^2 考虑双角钢受力偏心的影响，将容许应力降低15%进行强度验算。 八 ：边梁设计 边梁的截面形式采用双腹式（如下图），边梁的截面尺按照构造要求确定，即截面高度与主梁端部高度相同，腹板厚度与主梁腹板厚度相同，为了便于安装滚轮，两个下翼缘为用宽度为200mm的扁钢做成。 双腹式边梁截面 边梁是闸门的重要受力构件，由于受力情况复杂，故在设计师将容许应力值降低15%作为考虑受扭影响的安全储备。 1.荷载和内力计算 在闸门每侧边梁上各设3个滚轮。其布置尺寸可见下图 20