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水工鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)：露頂式平面鋼閘門設(shè)計(jì)

一、設(shè)計(jì)任務(wù)

為某水庫溢洪道設(shè)計(jì)露頂式平面鋼閘門，作為主要工作閘門，用于控制水流并確保水利工程的安全運(yùn)行。

設(shè)計(jì)資料

• ?孔口凈寬?：12米
• ?設(shè)計(jì)水頭?：6.5米
• ?材料?：
  • 門葉結(jié)構(gòu)：Q235鋼
  • 止水裝置：側(cè)止水用P型橡皮，底止水用條形橡皮
  • 焊條：E43型
• ?規(guī)范依據(jù)?：
  • 《水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》
  • 參考《水工鋼結(jié)構(gòu)》教材

二、設(shè)計(jì)目標(biāo)

1. ?知識(shí)目標(biāo)?：掌握水工鋼結(jié)構(gòu)的基本概念、設(shè)計(jì)原則和計(jì)算方法，理解高水頭條件下的結(jié)構(gòu)特性。
2. ?技能目標(biāo)?：培養(yǎng)運(yùn)用設(shè)計(jì)規(guī)范解決實(shí)際問題的能力，熟練應(yīng)用結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算和穩(wěn)定性校核。
3. ?情感目標(biāo)?：培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ虘B(tài)度，注重環(huán)保與安全，增強(qiáng)職業(yè)素養(yǎng)。

三、設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟

1. 閘門總體布置

• ?尺寸確定?：
  • 門高 = 孔口凈高 + 超高（0.3米）→ 6.3米
  • 門寬 = 孔口凈寬 + 2 × 0.3米（側(cè)止水空間）→ 12.6米
• ?梁格布置?：
  • ?主梁?：采用雙主梁復(fù)式梁格，按等水壓力原則布置，下懸臂≥0.12門高，上懸臂≤0.45門高。
  • ?水平次梁?：上疏下密，使面板厚度均勻，采用槽鋼（含頂梁和底梁）。
  • ?橫隔板?：設(shè)置三道，等間距布置以增強(qiáng)整體剛度。
  • ?邊梁?：采用單腹式邊梁。
  • ?連接方式?：水平次梁與橫隔板齊平連接，形成連續(xù)梁體系。

2. 面板設(shè)計(jì)

• ?荷載計(jì)算?：根據(jù)水頭6.5米計(jì)算靜水壓力分布，采用梯形荷載模型。
• ?厚度確定?：依據(jù)《規(guī)范》SL 1974-2005，按簡支板計(jì)算，考慮局部屈曲和整體穩(wěn)定性。

3. 主梁設(shè)計(jì)

• ?截面選擇?：采用工字形組合梁，計(jì)算截面特性（如慣性矩、抗彎模量）。
• ?內(nèi)力分析?：
  • 計(jì)算彎矩、剪力分布，考慮活載和風(fēng)載的組合效應(yīng)。
  • 穩(wěn)定性校核：包括整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性，采用彈性理論計(jì)算臨界荷載。

4. 行走支承與啟閉力計(jì)算

• ?行走支承?：選用膠木滑道或滾輪支承，計(jì)算接觸應(yīng)力和摩擦系數(shù)。
• ?啟閉力?：基于水壓、自重和摩擦阻力，計(jì)算電動(dòng)啟閉機(jī)的最大荷載。

5. 連接與細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

• ?焊接工藝?：采用手工電弧焊，滿足Ⅲ級(jí)焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
• ?螺栓連接?：普通螺栓用于非關(guān)鍵部位，高強(qiáng)螺栓用于主梁連接。

四、設(shè)計(jì)成果要求

1. ?設(shè)計(jì)說明書?：
   • 內(nèi)容：包括設(shè)計(jì)依據(jù)、計(jì)算過程、構(gòu)造細(xì)節(jié)、材料表。
   • 格式：A4紙打印，附簡圖說明關(guān)鍵設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)。
2. ?施工圖紙?：
   • 圖幅：A2圖2張（或A3圖4張）。
   • 內(nèi)容：門葉結(jié)構(gòu)總圖、側(cè)視圖、俯視圖、大樣圖、閘槽尺寸及埋固構(gòu)件。
3. ?材料表?：詳細(xì)列出鋼材規(guī)格、數(shù)量及配件清單。

五、注意事項(xiàng)

• ?規(guī)范遵循?：嚴(yán)格按《水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》SL 1974-2005執(zhí)行，確保結(jié)構(gòu)安全。
• ?環(huán)保與安全?：設(shè)計(jì)中考慮耐久性和抗腐蝕措施，如采用防銹涂層和密封止水。
• ?軟件應(yīng)用?：推薦使用SAP2000或AutoCAD進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)和繪圖，提高效率。

六、參考資料

• 《水工鋼結(jié)構(gòu)》（范崇仁主編）
• 《水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》SL 1974-2005

以上設(shè)計(jì)提綱結(jié)合了課程目標(biāo)與工程實(shí)踐，注重理論到應(yīng)用的轉(zhuǎn)化，適合作為水利水電工程專業(yè)學(xué)生的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)。