1.3X2.5铸铁闸门设计计算说明书1、设计依据和计算方法1.1设计依据水工金属结构防腐蚀规范（SL105）水利水电建设工程验收规范（SL223）碳素结构钢（GB/T700）铸铁尺寸公差与机械加工余量（GB/T6414）灰铸铁件（GB/T9439）铸造锌合金（GB/T1175）铸造铜合金技术条件GB1176形状和位置公差未注公差值（GB/T1184）不锈钢棒（GB/T1220）铸件重量公差（GB/T11351）整体铸铁法兰（GB/T17241.6）铸铁管法兰技术条件（GB/T17241.7）1.2计算方法铸铁闸门的结构技术体系，采用平面体系、容许应力方法进行计算2、闸门基本资料2.1闸门参数及材料表1）参数孔口尺寸（宽X高）1300X2500闭门水头：6.0m启门水头：6.0m最大水头差：6.0m压块数量：6块横筋布置：4横筋竖筋布置：2竖筋闸门数量：1台2）主要材料序号名称材料型号1门板铸铁HT200灰铸铁2门框铸铁HT200灰铸铁3导轨铸铁镶铜HT200灰铸铁Zcusnspb5zn/54密封座铜合金Zcusnspb5zn/55紧固件不锈钢1Cr136吊座铸钢ZG270-5007吊板铸钢ZG270-5002.2荷载状态按照标书要求，闸门闭门水头6.0米，启门水头6.0米（闸门后无水），闸门最高挡水头6.0米（闸门后无水）。2.3容许应力灰铸铁：HT-200抗拉强度：［o］=200MPa轴心抗压和弯曲抗压：［oa］=110MPa弯曲抗压：［ow］=30MPa抗剪强度：［T］=20MPa局部承压：［。］=120Mpacd局部接头承压：［。c］=40Mpaj弹性模量：135000MP青铜：径向承压：［ocg］=40（N/mm2）3、计算3.1荷载1）总水压力a）平板门水压力静水压力P=l/2Y(2Hs-h)hBzs=154.375(KN)P—水平压力；Hs—上游水头；Hs=6.00mh一孔口止水高度；h=2.5mBzs一孔口止水宽度；Bzs=1.3mY一水密度；淡水Y=10(kN/m3)b)启门瞬间提门动水压力规范规定“高水头下经常动水操作或经常局部开启的工作闸门，设计时应考虑闸门各部件承受不同程度的动力荷载，动力系数取值范围为1.0〜1.2。”闸门属低水头并且不经常局部开启，因此动力系数取小值1.0。3.2面板计算按四边固定的弹性薄板承受均布荷载1)初选面板厚度8=a更Q]6—面板初选的厚度a一面板短边长度a=400mmb一面板长边长度b=500mmq一面板计算区格中心的水压力强度q=0.06(N/mm2)［。］—材料的弯曲抗拉容许应力取［。］=30(N/mm2)Ky—弹塑性薄板支承长边中点弯曲应力系数Ky=0.5根据上面公式面板区格6，从上至下1〜5排列16=12.651考虑锈蚀余量和合理铸造工艺要求，厚度取6=20mm1)载荷分析计算区间长L：1400mm计算区间宽B：500mm平均水压P:0.06(N/mm2)(即6.00m水头)水区间总水压：P=LXBXP=42000N水均载：q二P/L=30N/mm弯矩：M二qL2/8=7350N.m2)截面特性筋板厚a：23mm筋板高H：180mm盘板净间距b：477mm面板厚d：20mm面板断面面积:A=bXd=9540mm21筋板断面面积:A=aXH=4140mm22断面的总面积：A=A+A=13680mm212形心位置：e=(AXd/2+AXH/2)/A=34.21mm112形心位置：e=H-e=145.79mm21形心至面板顶端的距离：h=e-d=14.21mm1极惯性距：i=bd:严+A(el-d/2)2+A(H/2-el)2=29973473.68mm412123)应力弯曲抗拉［o］=30N/mm2w拉应力。二MXEl/I=8.39N/mm2符合要求w许用压应力［o］=110N/mm2a压应力。=MXE2/I=35.75N/mm2符合要求24)挠度材料的弹性模量E：HT200材料，E=135000N/mm2许用挠度：f］二L/1500=0.093cm挠度：f=5qL4/384EI=0.037cm符合要求3.4门框荷载计算门框抗压计算：计算门框受力最大状态为门叶提起，门叶上、下止水面脱离门框上、下止水面位置，此时，门框受压最大P=154375N,F=140000(mm)2则。=P/F=l.lN/mm2kkkoV［o］满足规范要求k3.5吊点起吊力P=50KN1)孔壁承压应力计算o=P/d5=8.33N/mm2<[o]cjcjd一吊轴直径；d=50mm5一吊耳板厚度；5=12mm2)吊耳孔拉应力o=o(R2+r2)/(R2—r2)=79.35V[o]kcjkR—吊耳圆弧半径；R=50mmr一吊耳半径；r=45mm3)吊耳螺栓拉应力采用①16直径的不锈钢螺栓2只，每只承载50KN,查相关资料知，①16不锈钢螺栓单只承受拉应力为50KN,P总=2X50=100KN〉50KN,符合规范设计要求。计算结果：吊座满足规范设计要求。
