黄臣勇，何 伟，李云峰

(贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550002)

对于布置在隧洞进口端的高水头弧形工作闸门，为方便安装和支铰找平通常采用在支铰后侧设置一根钢结构梁，支铰推力通过该梁传递给钢筋混凝土结构或基岩。在对该梁进行截面设计时因计算模型选择不当或考虑不周全都可能出现设计错误，造成安全隐患。本文以设计实例为基础就该梁计算常见的三种方法进行对比计算，并用ANSYS建立有限元模型进行验证。

1 工程概况

某工程泄洪洞弧形钢闸门孔口尺寸为5.5×6-74 m，总水压力为38005 kN，在启门力、自重和总水压力作用下单只支铰推力为19240 kN。闸门支铰支承在二期混凝土内的钢结构梁上，钢梁采用箱型截面，钢材采用为Q345C，钢箱梁宽1750 mm，高为1220 mm，上翼缘厚为60 mm，下翼缘(与混凝土接触)厚为40 mm，腹板厚30 mm，钢梁两端伸入闸墩侧墙各1000 mm，全程长为7500 mm，闸门布置形式见图1，钢箱梁截面见图2，截面几何参数见表1。

图1 闸门总图布置

图2 钢结构梁截面

表1 钢箱梁几何参数表

2 三种计算方法验算计算

支铰钢梁计算方法常采用以下三种方法进行。①按钢结构柱脚底板计算，该计算方法主要计算与支铰座板接触面的上翼缘板厚度，其余按构造要求和满足局部稳定的方法确定腹板厚度和肋板间距；②采用倒梁法计算钢梁弯矩，该计算方法将支铰推力换算为线荷载作用在梁上，支铰位置假设为两个简支点，根据计算弯矩和剪力设计验算截面；③按弹性地基梁计算钢梁弯矩，该计算方法为文克尔有限元法，设计方式与倒梁法类似。……