平面闸门设计仿真平台

摘要

本发明涉及水工钢闸门技术领域，为开发一种平面闸门设计仿真平台使设计人员从这种繁琐、重复性工作中解脱出来，为此，本发明采取的技术方案是，平面闸门设计仿真平台，包括闸门整体参数、梁格布置、面板设计、梁格设计、主梁设计、隔板设计、横向连结系、边梁设计界面、滚轮及滑块设计以及启门力和吊耳计算10个模块组成。本发明主要应用于水工钢闸门设计。

主权项

一种平面闸门设计仿真平台，其特征是，包括闸门整体参数、梁格布置、面板设计、梁格设计、主梁设计、隔板设计、横向连结系、边梁设计界面、滚轮及滑块设计以及启门力和吊耳计算10个模块组成：(1)闸门整体参数界面设计仿真平台的闸门整体参数界面包括：①输入参数：闸门孔口尺寸类型、面板布置位置、上下游水头高度、底槛高程、闸门型式、孔口宽度、孔口高度、水面至门顶的距离、风浪爬高、钢材型号及钢材弹性模量；②输出参数：设计水头、下游水深、总静水压力、静水压力的作用位置、封口高度和宽度、闸门计算跨度的计算值；(2)梁格布置界面梁格布置界面主要分为梁格布置和边梁隔板布置两部分；其中梁格布置部分包括：①输入参数：选择主梁的数目和选择次梁的数目；②输出参数：梁格布置坐标；边梁与隔板布置部分包括：①输入参数：单腹板边梁、双腹板边梁以及隔板数量；②输出参数：边梁腹板到隔板的距离以及隔板之间的间距；(3)面板设计界面面板设计界面包括：①输入参数：面板矩形弹性薄板类型；②输出参数：各个区格的长、宽、长宽比、载荷、各个区格的面板厚度以及计算面板厚度；(4)梁格设计界面梁格设计界面包括次梁的载荷和次梁界面验算两部分内容，次梁载荷输入参数从公共数据库获得，输出参数包括水平次梁计算载荷最大值、水平次梁最大负弯矩值、水平次梁弯矩最大弯矩值、水平次梁界面抗矩；次梁界面验算包括：①输入参数：次梁钢材型式和次梁钢材型号；②输出参数：截面矩、惯性矩、抗弯刚度、正应力以及挠度；(5)主梁设计界面主梁设计界面包括主梁载荷与几何输入输出参数、强度验算以及主梁参数示意图三部分组成，其中主梁载荷与几何输入参数包括：主梁容许挠度；输出参数包括：主梁容许挠度、内力计算、梁高设计、翼缘设计；强度验算包括：主梁最小界面抗矩、主梁惯性矩、截面下半部对中性轴面积矩、主梁最大弯应力以及主梁最大剪应力；(6)隔板设计界面隔板设计界面包括：内力计算、横隔板设计以及截面验算三部分组成，内力计算主要进行隔板最大弯矩和支座剪力计算；横隔板设计主要确定上翼缘利用面板宽度、隔板高度、下翼缘宽度以及下翼缘厚度；截面验算包括：截面惯性矩、最小截面抵抗矩、面积矩、最大正应力以及最大剪应力；(7)横向连接系设计界面横向连接系设计界面包括闸门自重估算参数、荷载和内力计算以及斜杆截面计算三部分组成，闸门自重估算参数包括：露顶闸门行走支承类型、露顶式闸门的材料系数、孔口高度系数、潜孔闸门的行走支承类型、潜孔闸门工作性质系数、水头修正系数、孔口高度比修正系数和潜孔滑动闸门水头修正系数；荷载和内力计算包括：平面钢闸门自重估算、纵向连接系上下弦的距离和斜杆承受最大压力；斜杆截面计算包括：选用单角钢、长细比、斜杆计算长度和拉杆强度验算；(8)边梁设计界面边梁设计界面包括：输入支撑点的位置、边梁强度验算和边梁结构三部分组成，输入支撑点的位置包括：上支撑到门底的距离和下支撑到门底的距离，边梁结构包括：腹板高度、腹板厚度、上翼缘宽度、上翼缘厚度、下翼缘宽度和下翼缘厚度；边梁强度验算包括：上支撑受到压力、下支撑受到压力、边梁最大弯矩、边梁最大剪力、边梁最大轴向力、截面面积、截面惯性矩、截面抵抗矩、截面边缘最大正应力和截面边缘最大剪应力；(9)滚轮及滑块设计界面滚轮及滑块设计界面包括：滚轮参数、轨道参数以及轨道截面示意图三部分组成，滚轮参数包括：滚轮半径、轮轴半径、滚轮轮缘宽度、轴套长度、滚动轴承滚柱半径和滚轮数目；轨道参数包括：轨头宽度、轨道高度、轨道底板宽度、轨道底板厚度、颈部厚度和轨头厚度；轨道截面示意图展示了轨道截面的几何参数位置；(10)闸门启门力计算和吊耳计算界面闸门启门力计算界面包括：闸门启门力计算表和闸门关闭计算表，闸门启门力计算表包括：闸门开度、行走支承摩阻力、止水摩阻力、闸门自重、动水垂直力、加重重量和启门力；闸门闭门力计算表包括：闸门开度、行走支承摩阻力、止水摩阻力、闸门自重、动水垂直力、加重重量和闭门力。