[发明专利]平面闸门设计仿真平台

说明书

技术领域

本发明涉及水工钢闸门技术领域，具体讲，涉及平面闸门设计仿真平台。

技术背景

平面钢闸门是水工钢结构中最常见的结构形式，被广泛应用到水利工程建设中。传统的闸门设计主要根据规范中的经验公式和方法，设计计算不但繁琐、工作量大，而且含有大量的简单重复性工作，极大地降低了设计人员的工作质量和效率。随着计算机应用技术的迅速发展，设计人员摒弃了传统的设计方法，逐步地采用现代化的设计方法。到目前为止，计算机参数化辅助技术已经广泛地被应用到水利工程设计领域。

平面钢闸门以其结构简单、操作运行方便和易于布置等优点得到广泛使用。但是其设计繁琐，重复性工作较多，这对于提高设计效率、缩短设计周期极为不利。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，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；

（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