船閘課程設計

1、<p><b>　　第一章 工程概況</b></p><p>　　北運河水系位于海河流域北部，東經(jīng)115°30′～118°30′、北緯39°05′～41°30′之間，西界為永定河，東界為潮白河，南至海河。北運河縱貫京津冀都市圈，沿程流經(jīng)北京市的通州區(qū)、河北省的香河縣、天津市的武清區(qū)、天津市的北辰區(qū)以及天津市部分市區(qū)。北運河發(fā)源于燕山北部軍都

2、山南麓昌平、延慶一帶，流域面積6166 km2，其中山區(qū)面積為952 km2，占流域總面積的16％，平原面積5214 km2，占流域總面積的84％。以北京市通州區(qū)北關閘為界，北關閘以上稱溫榆河，以下始稱北運河。2007年北關攔河閘下移800m重建，稱新北關閘。北運河干流即從新北關閘（以下均指新北關閘）至天津市區(qū)子北匯流口，河道全長141.9km。本次工程研究范圍自北關閘至北辰區(qū)的屈家店閘，全長127km。</p><

3、p>　　圖1-1 北運河水系分布圖</p><p>　　考慮到北運河未來與京杭大運河南段溝通的可能性，北運河船型采用京杭大運河標準船型?？紤]到北運河綜合整治對環(huán)保要求的特點，主要考慮通航集裝箱船，不考慮其它具有污染性的干散貨船，但可以通航液體散貨船。V級航道集裝箱船裝載16標箱，相當于載重量為300t的貨船，VI級航道集裝箱船型標準船型中未列出，故按100t油船和客船考慮。</p><p

4、>　　采用4座保水型船閘，包括榆林莊閘、楊洼閘、木廠閘和新三孔閘。本課程設計只對榆林莊閘進行計算。</p><p><b>　　第二章 設計依據(jù)</b></p><p>　　第一節(jié) 自然條件</p><p>　　一、地形、地貌和地質(zhì)條件</p><p>　　北運河干流流域位于湖積平原，地勢平緩、廣闊，由西北向

5、東南微傾斜，河道兩岸僅分布一級階地，除通州城區(qū)段以外，河道灘地多為農(nóng)田，堤防外側(cè)為農(nóng)田、村莊；下游兩側(cè)多洼地。北運河河道蜿蜒曲折，堤外地面高程上游北關閘附近在20.0m左右，下游屈家店附近在3.0m左右，地面坡度為1/5000～1/10000，灘地高程與堤外地面基本一致。</p><p>　　楊洼閘和榆林莊閘壩址處地質(zhì)條件較好，主要由粉沙和粘土組成，承載力一般在200kPa。</p><p&g

6、t;　　木廠閘場區(qū)主要由粉土、粘性土和砂土組成，場地土除第①-1層為軟弱土外，其它各層均屬中軟土，建筑場地類別為Ⅲ類。河道沿程各層土質(zhì)主要由粉土、粉砂、粘性土和砂土組成，各層均屬中軟土，承載力標準值80~100kPa。建筑場地類別為Ⅲ類。</p><p>　　新三孔閘和八孔閘壩址區(qū)持力地層主要為粉砂層和粘土層，承載力標準值均為80kPa。地下水對混凝土無腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構中的鋼筋具弱腐蝕性。</p&g

7、t;<p>　　表2-1 各類土的物理力學指標</p><p><b>　　二、水位及水頭</b></p><p>　　表2-2 船閘水位及水頭</p><p><b>　　圖2-1四船閘方案</b></p><p><b>　　三、水文、氣象</b></p

8、><p>　　北運河流域?qū)贃|亞暖溫帶大陸性季風氣候區(qū)，四季分明。春季干旱多風，蒸發(fā)量大；夏季受海洋性氣候及臺風影響，炎熱多雨，且降雨集中；秋季天高氣爽，降雨稀少；冬季多北風，寒冷少雨雪。</p><p>　　多年平均氣溫11.3℃～12.7℃，1月份溫度最低，月平均氣溫-5.0℃～-5.3℃,7月份溫度最高，月平均氣溫25.8℃～26.1℃。無霜期206d左右，最大凍土深度62 cm～70cm

9、，多年平均日照時數(shù)2651小時～2744小時。多年平均風速為3.0～3.5m/s，歷年最大風速24 m/s。多年平均蒸發(fā)量1133mm～1200mm。多年平均降雨量561～585mm，汛期降雨量占全年的80%～85%，且多以暴雨形式出現(xiàn)在7、8月份。降雨年際變化也很明顯，豐枯比達數(shù)倍之多。</p><p><b>　　第二節(jié) 工程要求</b></p><p>　　一、

10、船隊、船型及貨運量</p><p>　　北運河規(guī)劃近期貨運量為160萬噸，集裝箱可按平均每箱8噸折合。</p><p>　　表2-3 設計船型尺度</p><p><b>　　二、建筑物等級</b></p><p>　　根據(jù)《船閘水工建筑物設計規(guī)范》（JTJ307）規(guī)定船閘建筑物等級如表7-2所示。由此確定V級船閘閘

11、首、閘室按3級建筑設計，導航建筑物按4級設計，臨時建筑物按5級設計。VI級船閘閘首、閘室按4級建筑設計，導航建筑物按5級設計。</p><p>　　表2-4 船閘建筑物等級</p><p>　　三、計算船閘通過能力的基本數(shù)據(jù)</p><p>　　船舶裝載系數(shù)0.7；</p><p>　　運量不均衡系數(shù)1.3；</p><

12、;p><b>　　一次過閘運量：</b></p><p>　　年通航天數(shù)270天；</p><p>　　兩班制日工作時間14小時；三班制21小時；</p><p>　　過閘航速：單向：進閘0.5米/秒，出閘0.7米/秒；</p><p>　　雙向：進閘0.7米/秒，出閘1.0米/秒；</p><

13、p>　　每天非貨船過閘次數(shù)：2次。</p><p>　　四、材料供應及施工技術條件</p><p>　　表2-5 建筑材料及購買地</p><p>　　各種材料的物理指標：</p><p>　　混凝土γ=24.0kN/m3；</p><p>　　鋼筋混凝土γ=24.5kN/m3；</p>&l

14、t;p>　　漿砌塊石γ=22.0kN//m3；</p><p>　　水泥砂漿或干砌塊石γ=20kN/m3。</p><p>　　第三章 船閘總體布置</p><p>　　第一節(jié) 船閘建設位置和具體形式</p><p><b>　　一、船閘的具體位置</b></p><p>　　船閘布置在榆林

15、莊，上、下游引航道口門區(qū)宜布置在深泓線一側(cè)，與主航道平順連接。且為了保證原始公路暢通，綜合工程造價的各種因素，采用突出壩下游的布置方式。</p><p><b>　　二、船閘的線數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)船閘設計水平年內(nèi)的客、貨運量，過閘的船型、地形地質(zhì)條件以及船閘的尺度及通過能力，可以看到單線船閘可以滿足設計水平年內(nèi)過閘船舶數(shù)量、總噸位、客貨運輸量的通過能

16、力，而且此處船閘也沒有不允許由于船閘檢修、疏浚、沖沙和事故等原因造成斷航的要求。故：采用單線船閘。</p><p><b>　　三、船閘的級數(shù)</b></p><p>　　榆林莊附近的上游通航水位為17.15，下游通航水位為12.93，水頭為。根據(jù)船閘總體設計規(guī)范（JTJ305-2001）可以初步確定：水頭，采用單級船閘。</p><p>&

17、lt;b>　　四、引航道的布置</b></p><p>　　引航道采用對稱型布置，即引航道軸線與船閘軸線重合，且引航道的橫斷面采用梯形，坡度為1:3。引航道的停泊段的兩側(cè)均停船。</p><p>　　五、導航和靠船建筑物布置</p><p>　　上、下閘首入口兩側(cè)設置導航建筑物。主、輔導航建筑物均采用弧形，兩側(cè)導航建筑物之間的距離由閘首口門寬度逐漸

18、拓寬到引航道的正常寬度。本設計中導航和靠船建筑物無隔流要求，導航建筑物采用墩板式結(jié)構，靠船建筑物采用獨立墩式結(jié)構。</p><p>　　第二節(jié) 船閘主要結(jié)構的高程</p><p>　　一、閘室墻結(jié)構的高程</p><p><b>　　1、閘室墻頂部高程</b></p><p>　　船閘閘室墻頂部高程為上游設計最高通航水位

19、加超高值，且其超高值不應小于設計過閘船舶、船隊空載時的最大干舷高度。其中榆林莊閘通過的最大船舶為16TEU船，相當于載重量為300t的貨船，船舶空載時的最大干舷高度為。</p><p>　　故：閘室墻頂部高程，取為19.0m</p><p>　　2、閘室墻底板頂部高程</p><p>　　閘室底板頂部高程不應高于上、下閘首門檻頂部高程。</p><

20、;p>　　故取閘室底板頂部高程</p><p><b>　　二、閘首結(jié)構的高程</b></p><p><b>　　1、閘門頂部高程</b></p><p>　　由于榆林莊船閘的閘首不用于擋水，故其閘門頂部高程為上游設計最高通航水位加安全超高。榆林莊船閘的等級為Ⅴ和Ⅵ級，所以安全超高值不應小于</p>

21、<p>　　故：閘門頂部高程，取為18.50m</p><p><b>　　2、閘首墻頂高程</b></p><p>　　榆林莊船閘的閘首不用于擋水，不得低于閘門和閘室墻頂部高程。</p><p><b>　　故：閘首墻頂部高程</b></p><p>　　3、船閘上、下閘首門檻頂部高程&

22、lt;/p><p>　　閘首上、下閘首門檻頂部高程為上、下游設計最低通航水位值減去門檻最小水深值。門檻最小水深由節(jié)計算得出為。</p><p>　　故：上閘首門檻頂部高程</p><p><b>　　下閘首門檻頂部高程</b></p><p><b>　　三、引航道的高程</b></p>

23、<p>　　1、上、下游引航道堤頂高程</p><p>　　上、下游引航道堤頂高程為上、下游設計最高通航水位加超高，其超高值不宜小于設計船舶的最大空載干舷高度。</p><p>　　故：上游引航道堤頂高程</p><p><b>　　下游引航道堤頂高程</b></p><p>　　2、上、下游引航道底高程<

24、;/p><p>　　上、下游引航道底高程為上、下游設計最低通航水位減去引航道設計最小水深。其中由節(jié)可知引航道的設計最小水深為。</p><p>　　故：上游引航道底高程</p><p><b>　　下游引航道底高程</b></p><p>　　四、導航和靠船建筑物頂高程</p><p>　　上、下游導

25、航和靠船建筑物頂高程為上、下游設計最高通航水位加超高，其超高值不宜小于設計船舶的最大空載干舷高度。</p><p>　　故：上游導航和靠船建筑物頂高程</p><p>　　下游導航和靠船建筑物頂高程</p><p>　　第三節(jié) 船閘的平面尺寸</p><p>　　一、船閘閘室的平面尺寸</p><p>　　分別就一次過

26、閘船隊為：</p><p><b>　?、?每次過一艘船</b></p><p>　　② 每次過兩艘船兩種方案進行初步設計。</p><p>　　1、船閘閘室的有效長度</p><p>　　閘室有效長度不應小于按式（3-1）計算的長度，并取整數(shù)。</p><p><b>　　（3-1）&

27、lt;/b></p><p>　　式中 ——閘室有效長度（m）</p><p>　　——設計船隊、船舶計算長度（m）</p><p>　　——富裕長度，其中： 頂推船隊</p><p><b>　　拖帶船隊</b></p><p><b>　　機動駁和其他船舶</b>

28、</p><p>　　根據(jù)公式，計算結(jié)果如下表：</p><p>　　表3-1 閘室有效長度計算表</p><p>　　2、船閘閘室的有效寬度</p><p>　　閘室的有效寬度是指閘室內(nèi)兩側(cè)墻面最突出部分之間的最小距離，為閘室兩側(cè)閘墻面間的最小凈寬度。船閘閘首口門有效寬度為閘首兩邊墩內(nèi)側(cè)墻面間的最小凈寬度。船閘閘首口門和閘室有效寬度不應

29、小于按公式（3-2）和（3-3）計算的寬度，并宜采用現(xiàn)行國家標準《內(nèi)河通航標準》（GBJ139）中規(guī)定的8m、12m、16m、23m、34m寬度。</p><p><b>　　（3-2）</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中：——船閘閘首口門和閘室有效寬度（m）</p>

30、;<p>　　——同一閘次過閘船舶并列停泊于閘室的最大寬度（m），此設計中只有一個船隊或一艘船舶單列過閘，則為設計最大船隊或船舶的寬度。</p><p><b>　　——富裕寬度（m）</b></p><p>　　——富裕寬度附加值（m），此設計中，故，取。</p><p>　　——過閘停泊在閘室的船舶列數(shù)，此設計中</p&

31、gt;<p>　　所以船閘閘首口門和閘室有效寬度 </p><p><b>　　取</b></p><p>　　3、船閘門檻最小水深</p><p>　　船閘門檻最小水深應為設計最低通航水位至門檻頂部的最小水深，滿足設計船舶、船隊</p><p>　　滿載時的最大吃水加富裕深度的要求，按公式（3-4）計算。

32、</p><p><b>　　(3-4)</b></p><p>　　式中：——門檻最小水深（m）</p><p>　　——設計船舶、船隊滿載時的最大吃水（m），此設計中</p><p><b>　　故：， 取為</b></p><p>　　4、最小過水斷面的斷面系數(shù)<

33、;/p><p>　　為保證船舶、船隊安全順利地過閘，一般要求：</p><p><b>　　（3-5）</b></p><p>　　式中：——設計最低通航水位時，閘室過水斷面面積（），此設計中</p><p>　　——最大設計船隊、船舶滿載吃水時船舯斷面水下部分的斷面面積（），此設計中</p><p>

34、;<b>　　故： </b></p><p>　　可以看出最小過水斷面的斷面系數(shù)滿足要求，不需再調(diào)整門檻水深。</p><p>　　綜上所述：可取船閘閘室的有效尺度為：① (長×寬×門檻水深)</p><p>　　② (長×寬×門檻水深)</p><p>　　二、引航道的

35、平面尺寸</p><p><b>　　1、引航道的長度</b></p><p>　　引航道一般由導航段、調(diào)順度、停泊段、過渡段、制動段組成。</p><p><b>　?、?導航段長度</b></p><p>　　導航段長度應大于設計最大船泊的長度</p><p>　　即：

36、 （3-6）</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　② 調(diào)順段長度</b></p><p>　　調(diào)順段是進出船閘的船舶從引航道線轉(zhuǎn)到船閘軸線或從船閘軸線轉(zhuǎn)到引航道航線，或曲線進閘船舶由停靠軸線轉(zhuǎn)到船閘

37、軸線所需的長度。</p><p>　　滿足： （3-7）</p><p><b>　　即： 取 </b></p><p><b>　?、?停泊段長度</b></p><p><b>　　停泊段長度應滿

38、足：</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　?、?過渡段長度</b></p><p>　　過渡段的長度應按下式確定：</p><p><b>　　

39、(3-9) </b></p><p>　　式中，△B——引航道寬度與航道寬度之差，本航道為單線船閘，可不做考慮。</p><p><b>　?、?制動段長度</b></p><p>　　制動段長度可按下式估算：</p><p><b>　　(3-10)</b></p>&

40、lt;p>　　其中：——頂推船隊的制動距離系數(shù)，取</p><p><b>　　故： 取 </b></p><p><b>　　所以 引航道長度 </b></p><p><b>　　2、引航道寬度</b></p><p>　　單線船閘引航道寬度應按雙向過閘確定，即出

41、閘船舶與停在靠船建筑物等候進閘的船舶錯讓時所需要的寬度，停泊段采用兩側(cè)停船進行計算。</p><p><b>　　所以引航道寬度為：</b></p><p><b>　　(3-11) </b></p><p>　　式中：——設計最大船舶的寬度， 取 </p><p>　　——一側(cè)等候過閘船舶的總寬度

42、，取</p><p>　　——另一側(cè)等候過閘船舶的總寬度，取</p><p>　　——船舶之間的富裕寬度，取</p><p><b>　　故：引航道寬度為：</b></p><p><b>　　取 </b></p><p>　　3、引航道的最小水深</p>&l

43、t;p>　　引航道最小水深應滿足：</p><p>　　IV級以下船閘采用： (3-12)</p><p>　　式中：——設計最大船舶的滿載吃水，</p><p>　　考慮應留有一定的富裕，取：</p><p>　　4、引航道彎曲半徑與航道加寬</p&g

44、t;<p><b>　?、?彎曲半徑</b></p><p>　　引航道直線段外為彎曲航道時，其彎曲半徑不得小于最小限制，即：</p><p><b>　　(3-13)</b></p><p><b>　　取：</b></p><p>　　在引航道口門區(qū)和連接段最

45、小彎曲半徑值應適當加大一個，取為</p><p><b>　?、?航道加寬</b></p><p>　　彎曲航道上，船舶的漂角增大，航跡帶寬度比直航段寬。</p><p><b>　　其加寬值為：</b></p><p><b>　　(3-14)</b></p>

46、<p><b>　　取：</b></p><p>　　三、導航建筑物的尺寸</p><p>　　導航建筑物的長度（在閘室軸線上的投影長度）：</p><p>　　主導航建筑物：，取為30m</p><p>　　輔導航建筑物：，取為20m</p><p>　　第四章 船閘通過能力設計&l

47、t;/p><p>　　第一節(jié) 過閘時間計算</p><p>　　一、方案①（一艘船）的過閘時間計算</p><p><b>　　1、單向過閘時：</b></p><p>　　當船隊自下游向上游單向通過船閘時，假定閘室已泄水，閘室內(nèi)位下游水位，且閘門已打開，則完成一次單向過閘程序所需的各項作業(yè)時間如下：</p>

48、<p>　　同閘次最后一個船舶與第一個船舶進閘啟動時間間隔，此時</p><p>　　同閘次最后一個船舶游下游進入閘室的時間，</p><p>　　進閘的距離：進閘為船舶、船隊的船首自引航道?？课恢弥灵l室內(nèi)停泊位置之間的距離。</p><p>　　估算閘首縱向分段長度為</p><p>　　船舶自?？刻幍介l首前的距離為</p&

49、gt;<p>　　根據(jù)工程經(jīng)驗，鎮(zhèn)靜段長度取為。</p><p><b>　　所以：單向進閘距離</b></p><p><b>　　故：</b></p><p><b>　　關閉下閘門的時間</b></p><p>　　根據(jù)JTJ 309-2005《船閘啟閉機設

50、計規(guī)范》第3.1.1節(jié)，估算閘門啟閉時間為1.2min。</p><p><b>　　閘室灌水時間</b></p><p>　　初步估計閘室灌水時間為8min</p><p><b>　　開啟上閘門的時間</b></p><p>　　假設閘門啟閉時間相同，所以也為1.2min。</p>

51、<p>　　同一閘次最后一個船舶與第一個船舶出閘啟動時間的間隔，</p><p>　　同一閘次最后一個船舶由閘室駛向引航道的時間</p><p>　　出閘距離：出閘為船舶、船隊的船尾自閘室內(nèi)停泊位置至閘門外側(cè)邊緣的距離。</p><p><b>　　故：</b></p><p><b>　　關閉上閘

52、門的時間，</b></p><p><b>　　閘室泄水時間</b></p><p>　　假設閘室管泄水時間相等，即閘室泄水時間為8min</p><p><b>　　打開下閘門的時間</b></p><p>　　故：方案①完成一次單向過閘所需時間：</p><p&g

53、t;<b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　2、雙向過閘：</b></p><p>　　雙向過閘是指一個方向的過閘船舶出閘后，另一個方向等候過閘的船舶迎向進閘，與單向過閘相比，閘門的啟閉時間與閘室灌泄水時間均相同。</p><p><b>　　進閘距離：</b></p>

54、<p><b>　　進閘時間：</b></p><p><b>　　出閘距離：</b></p><p><b>　　出閘時間：</b></p><p>　　故：方案①完成一次雙向過閘所需時間：</p><p><b>　?。?-2）</b>&

55、lt;/p><p>　　故：方案①完成一次過閘所需時間：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　二、方案②（兩艘船）的過閘時間計算</p><p><b>　　1、單向過閘時：</b></p><p>　　與方案①相比其中閘門的啟閉相同，不同的是：&

56、lt;/p><p>　?。?）船舶進出閘時間</p><p><b>　　進閘距離：</b></p><p><b>　　進閘時間：</b></p><p><b>　　出閘距離：</b></p><p><b>　　出閘時間：</b>

57、</p><p>　　（2）船舶灌泄水時間</p><p>　　初步估算船舶灌泄水時間</p><p>　?。?）同一閘次最后一個船舶與第一個船舶進出閘啟動時間間隔</p><p><b>　　取為：</b></p><p>　　故：方案②的完成一次單向過閘時間為：</p><

58、p><b>　　（4-4）</b></p><p><b>　　2、雙向過閘時：</b></p><p>　　雙向過閘與單向過閘相比只有進出閘時間不相同，其余均相同。</p><p><b>　　進閘距離：</b></p><p><b>　　進閘時間：<

59、/b></p><p><b>　　出閘距離：</b></p><p><b>　　出閘時間：</b></p><p>　　故：方案②的完成一次雙向過閘時間為：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　故：方案②完成一次

60、過閘所需時間：</p><p><b>　　（4-6）</b></p><p>　　第二節(jié) 通過能力計算</p><p>　　一、船閘的日均過閘次數(shù)</p><p><b>　　船閘日均過閘次數(shù)：</b></p><p><b>　?。?-7）</b>&

61、lt;/p><p>　　式中：——船閘日工作時間；如果實行兩班制，則</p><p><b>　　故：方案①時：次</b></p><p><b>　　方案②時：次</b></p><p>　　二、船閘年通過能力計算</p><p>　　雙向年過閘客貨運量：</p>

62、<p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中：——日非運客貨船過閘次數(shù)，取</p><p>　　——船舶的裝載系數(shù)，取</p><p>　　——運量不均勻系數(shù)，取</p><p>　　——年通航天數(shù)，取天</p><p>　　——一次過閘平均載重噸位，</p&

63、gt;<p>　　故：方案①時：萬噸<160萬噸</p><p>　　所以方案①不符合要求。</p><p>　　方案②時：萬噸>160萬噸</p><p>　　所以方案②符合要求。</p><p><b>　　故：選取方案②</b></p><p>　　第五章 船閘水工

64、建筑物設計</p><p><b>　　第一節(jié) 閘門選型</b></p><p>　　本船閘選擇中型人字閘門。</p><p><b>　　一、門扇長度</b></p><p>　　門扇的計算長度是門扇支墊座的支撐面到兩扇門葉相互支承的斜接面的距離。其值按公式4-1求得：</p>&l

65、t;p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：——閘首邊墩墻面間的口門寬度，</p><p>　　——由門扇的支墊座與枕墊座的支承面至門龕外緣的距離，取</p><p>　　——閘門關閉時門扇軸線與閘室橫軸的交角，取</p><p><b>　　故： </b></p&

66、gt;<p><b>　　二、門扇高度</b></p><p>　　門扇高度是指閘門面板底至頂?shù)木嚯x，可按公式4-2確定：</p><p><b>　　（5-2）</b></p><p>　　式中：——上游設計最高水位與下游最低通航水位之間的水位差，</p><p><b>

67、　　——門檻水深，</b></p><p>　　——閘門面板頂在上游設計最高水位以上的超高，取</p><p>　　——閘門面板底與門檻頂?shù)木嚯x，由于設計閥門為升降式平面閥門，故止水設在門檻頂部，取</p><p><b>　　故：</b></p><p>　　其中，上閘首門扇高度為：</p>

68、<p><b>　　三、門扇厚度</b></p><p>　　初步選取人字閘門門扇厚度為門扇計算長度的，即：</p><p><b>　　門扇厚度</b></p><p><b>　　?。洪T扇厚度為</b></p><p><b>　　第二節(jié) 閘首選型<

69、;/b></p><p><b>　　一、閘首的尺度</b></p><p><b>　　1、閘首的長度</b></p><p>　　閘首在長度上一般分為門前段、門龕段和支持段。</p><p><b>　?、?門前段長度</b></p><p>

70、　　對于人字閘門門前段長度按公式4-3計算：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中：——檢修門槽寬度， </p><p><b>　　故：</b></p><p><b>　　?。?lt;/b></p><p><b&

71、gt;　?、?門龕段長度</b></p><p>　　對于人字閘門門龕段長度按公式4-4計算</p><p><b>　　（5-4）</b></p><p>　　式中：——閘首的口門寬度</p><p>　　——門龕深度，取為門厚加，故取</p><p>　　——閘門和船閘橫軸線的夾角

72、，取為22.5°</p><p><b>　　故：</b></p><p><b>　　取：</b></p><p><b>　?、?閘門支持段長度</b></p><p>　　閘門支持段長度的范圍按公式4-5計算</p><p><b&

73、gt;　　(5-5)</b></p><p><b>　　式中：——設計水頭</b></p><p>　　故： ，取為4.6m</p><p>　　閘門支持段長度還應滿足輸水廊道出口的布置要求，在此處還無法確定。</p><p><b>　　2、邊墩的寬度</b></p>

74、<p>　　邊墩寬度一般取為2~3倍廊道寬度，由6.2節(jié)可知廊道寬度為1.5m，故可取邊墩寬度為4m。</p><p><b>　　3、閘首的寬度</b></p><p>　　閘首的寬度等于閘首的口門寬度加上兩側(cè)邊墩的寬度，所以閘首寬度為16m。</p><p><b>　　4、底板厚度</b></p>

75、;<p>　　底板的適宜厚度為（）倍的邊墩自由高度，但不應小于其凈跨的，取為2.5m</p><p>　　二、閘首的材料及結(jié)構形式</p><p><b>　　閘首選用現(xiàn)澆混凝土</b></p><p>　　為保證閘首結(jié)構具有足夠的整體剛度，避免由于閘首邊墩相對沉陷而影響船閘的正常工作，在粉砂質(zhì)地基上采用整體式結(jié)構，邊墩與底板剛性

76、連接。</p><p>　　第三節(jié) 閘室結(jié)構選型</p><p>　　一、閘室墻結(jié)構技術經(jīng)濟分析</p><p>　　由于當?shù)夭划a(chǎn)石料，采用鋼筋混凝土結(jié)構，地基為土基，主要由粉砂和粘土組成，榆林莊閘壩處地質(zhì)條件較好，承載力一般在，在此處建重力式閘室，可以不需要對地基進行特別處理。如果采用板樁結(jié)構的話則需要直接打樁即可，施工較為方便。另外，根據(jù)我國實踐經(jīng)驗，當墻高在8

77、m以內(nèi)時，板樁式閘墻結(jié)構是一種較為經(jīng)濟的結(jié)構，此設計的墻高為9.40m，用板樁式閘墻結(jié)構不太合理。故，選用重力式閘室墻結(jié)構比較合理。</p><p><b>　　二、閘室墻的選型</b></p><p>　　本船閘中閘室墻選用重力式結(jié)構</p><p>　　1、重力式閘室墻結(jié)構的尺度</p><p><b>　

78、　閘室總長</b></p><p>　　鎮(zhèn)靜段為10m，則閘室總長為100m+10m=110m</p><p><b>　　閘墻高</b></p><p>　　閘墻頂高程為19.00m，閘室墻底板高程為9.30m</p><p><b>　　故：閘室墻高</b></p>&

79、lt;p>　　墻后回填土填至墻頂部。</p><p><b>　　墻底板寬度</b></p><p>　　底板寬度為（0.7~1.3）倍的墻高</p><p><b>　　故：底板寬度</b></p><p><b>　　取為11m</b></p><

80、p><b>　　墻頂板寬</b></p><p><b>　　取墻頂板寬為2m。</b></p><p><b>　　前趾長度</b></p><p>　　前趾長度取為(0.1~0.3)倍的墻高</p><p><b>　　故：前趾長度</b><

81、;/p><p><b>　　取為2m</b></p><p><b>　　墻底寬度</b></p><p>　　墻底寬度為（0.5~0.8）倍的墻高</p><p><b>　　故：墻底寬度</b></p><p><b>　　取為：6m</

82、b></p><p><b>　　墻底板厚度</b></p><p>　　取墻底板厚度為1m。</p><p><b>　　前趾寬度</b></p><p>　　前趾寬度為（0.15~0.25）倍的墻高，取為2m。</p><p>　　2、閘室結(jié)構的其他構造要求<

83、/p><p><b>　　閘墻的保護措施</b></p><p>　　為防止船舶對閘墻產(chǎn)生的摩擦和撞擊，以及當閘室泄水時，干舷較大的非滿載船舶的護舷木掛在閘墻頂面，引起閘墻和船舶的損壞，在閘墻表面采用不低于C30的混凝土抹面。</p><p><b>　　胸墻</b></p><p>　　為保證閘上工作

84、人員的安全及減少實體閘墻的高度，沿墻頂部設置與墻正面齊平的胸墻。胸墻高度為1m，厚度為0.4m。</p><p><b>　　建筑物的分縫</b></p><p>　　建筑物的分縫做成垂直貫通的永久縫，縫內(nèi)設置垂直和水平止水，閘室分縫間距為15m，縫寬為2cm。</p><p><b>　　三、閘室底板的選型</b><

85、;/p><p>　　本船閘采用透水船閘，透水船閘由護面及反濾層組成，護面采用混凝土板，厚度為1m。反濾層采用中石子、小石子、中粗砂和細粗砂，其中中石子25cm，小石子25cm，中粗砂25cm，細粗砂25cm。</p><p>　　第四節(jié) 防滲結(jié)構的布置</p><p><b>　　一、閘首的防滲布置</b></p><p>

86、;<b>　　1、閘首底板</b></p><p>　　在砂性土上地基上，當閘首底板滲徑長度不夠時，可采用板樁及鋪蓋等防滲措施，并在滲流排出的地方設置反濾層。</p><p><b>　　2、閘首邊墩</b></p><p>　　閘首邊墩兩側(cè)回填土內(nèi)的滲流，主要是防止回填土與混凝土邊墩接觸處產(chǎn)生集中滲流，主要防滲措施：&l

87、t;/p><p>　　邊墩背面不能有向回填土側(cè)的倒坡，水下部分沿墻高不宜有突出部分。</p><p>　　當閘首為擋水線的一部分時，在擋水線的上游設置粘土防滲墻，必要時還可以設置刺墻等防滲措施。</p><p>　　二、閘室墻的防滲布置</p><p>　　船閘的閘室為透水底板，在閘墻下面產(chǎn)生橫向滲流，采取的防滲措施是：設置齒墻，在閘室內(nèi)側(cè)閘墻下

88、滲流出口處設置一道板樁，在閘室內(nèi)設置反濾層。</p><p>　　為減小滲流水頭和作用在閘墻上的水壓力時，在閘墻的回填土內(nèi)設置明溝或排水管排水。明溝和排水管的起始點布置在閘室起點附近，高程根據(jù)檢修要求確定。排水管及明溝的縱坡取為1:350,。墻后回填土中的排水管距墻背的距離為2.5m。沿排水管每個40m設置檢查井。</p><p>　　第五節(jié) 閘室墻設計驗算</p><

89、;p>　　一、重力式閘室墻所受荷載</p><p>　　檢修情況：最不利情況為閘室內(nèi)的水完全抽干，墻后地下水位為下游通航水位時。</p><p><b>　　水壓力</b></p><p>　　由于反濾層含水，故：</p><p><b>　　土壓力</b></p><p&

90、gt;　　閘室墻墻身：墻背對垂直面的傾斜角</p><p>　　墻背外摩擦角采用，取，采用庫侖土壓力計算閘室墻墻身。</p><p><b>　　土壓力計算公式：</b></p><p><b>　　水上： </b></p><p><b>　　水下： </b>&

91、lt;/p><p><b>　　水平分土壓力強度：</b></p><p><b>　　水平土壓力：</b></p><p><b>　　垂直分土壓力強度：</b></p><p><b>　　垂直土壓力：</b></p><p>&l

92、t;b>　?、?自重</b></p><p><b>　　所以自重為：</b></p><p><b>　　滲透壓力</b></p><p><b>　　所以滲透壓力：</b></p><p>　　二、滲透穩(wěn)定性強度驗算</p><p&g

93、t;　　可以看出滿足滲透要求。</p><p><b>　　三、抗滑穩(wěn)定性驗算</b></p><p>　　滿足六級船閘的抗滑要求。</p><p><b>　　四、抗傾穩(wěn)定性驗算</b></p><p><b>　　1、傾覆力矩：</b></p><p&g

94、t;<b>　　土壓力水平分力力矩</b></p><p><b>　　滲透壓力力矩</b></p><p><b>　　水壓力力矩</b></p><p><b>　　總傾覆力矩</b></p><p><b>　　2、穩(wěn)定力矩</b&g

95、t;</p><p><b>　　土壓力垂直分力力矩</b></p><p><b>　　自重力力矩</b></p><p><b>　　總的穩(wěn)定力矩</b></p><p><b>　　3、抗傾穩(wěn)定系數(shù)</b></p><p>&

96、lt;b>　　抗傾穩(wěn)定系數(shù) </b></p><p><b>　　故滿足抗傾要求。</b></p><p><b>　　五、地基承載力驗算</b></p><p>　　地基極限承載力的豎向分力 </p><p><b>　　地基承載力安全系數(shù)</b></

97、p><p>　　故：需做地基處理，提高地基的承載力。</p><p><b>　　六、基地應力驗算</b></p><p>　　故： 可以看出均小于承載力</p><p>　　滿足地基承載力的要求。</p><p>　　第六節(jié) 船閘輔助設備</p><p>　　船閘附屬設

98、施根據(jù)船閘總體設計規(guī)范（JTJ305-2001）中的有關內(nèi)容進行布置：</p><p><b>　　一、系船設備</b></p><p>　　在閘室、引航道、錨地和前港的靠船建筑物靠船一側(cè)，應設置系船設備，并不得突出墻面。</p><p>　　閘室墻、引航道等靠船建筑物的頂部宜設置固定系船柱。其在閘室內(nèi)的布置，首尾系船柱距閘室的有效長度兩端的距

99、離為8m，系船柱的間距與設計單船長相適應。</p><p>　　因為設計水頭為4.22m，系船柱采用龕式系船柱。布置在建筑分段中線墻面上。</p><p>　　在引航道、錨地和前港的靠船建筑物和導航墻靠船的墻面上，按建筑分段中線，從設計最低通航水位時的設計最大船隊滿載干舷高度處開始，至墻頂以下1.1m處的范圍內(nèi)，按2.0m等距分設置龕式系船柱。</p><p>　　

100、二、安全防護和檢修設備</p><p>　　船閘各部頂面臨水側(cè)或高于地面2.5m的通道一側(cè)，應設置高度為1.5m剛性安全護欄，另外在閘室墻前沿應設置護輪坎。</p><p>　　在閘首兩側(cè)邊墩在其前沿各設一道嵌入式爬梯；閘室兩側(cè)設三道嵌入式爬梯，其中第一道中線距上、下閘首邊緣的距離為15m；主、輔導航墻根據(jù)布置形式設嵌入式爬梯2道。</p><p>　　引航道每一個

101、靠船墩在朝閘首一側(cè)，距前沿0.8m處設凸出式爬梯一道。</p><p>　　嵌入式爬梯凹槽平面尺寸采用正面式</p><p>　　閘首、閘室、導航墻爬梯高程為自閘底板至閘墻頂；靠船墩自引航道底至墩頂。每一梯級間距為0.25m。</p><p>　　在上閘首的上游面和下閘首的下游面設置檢修門槽、檢修閘門，而且檢修門型式、門槽規(guī)格尺寸都應做到標準化、系列化、通用化。&l

102、t;/p><p><b>　　三、信號和標志</b></p><p>　　船閘應按晝夜通航要求設置信號和標志，而且應符合國家現(xiàn)行標準有關信號和標志的規(guī)定。</p><p>　　每道工作閘門上、下游都應設置水尺。</p><p>　　四、控制、通信和動力照明</p><p>　　中央控制室布置在可以清楚

103、看到閘室和上、下游引航道船舶、船隊的動態(tài)的地方，還要設置工業(yè)電視。</p><p>　　在上、下閘首和控制室的控制系統(tǒng)中設專用的緊急開關。</p><p>　　在船閘管理部門、控制室內(nèi)設生產(chǎn)調(diào)度電話、行政電話、廣播通訊和計算機管理系統(tǒng)。</p><p>　　船閘轄區(qū)的房屋、閘首、閘室、引航道、錨地等建筑物及有關場地是指照明設備。</p><p&g

104、t;　　在上、下閘首靠控制墻一側(cè)邊墩內(nèi)設置水位計井，每道工作閘門的上、下游各設一個。水位計井底分別設置在上、下游通航水位以下1.2m處，并分別與上、下水體聯(lián)通。</p><p><b>　　五、房屋和道路</b></p><p>　　船閘分別設置生產(chǎn)、輔助生產(chǎn)、成活的用房，結(jié)合船閘建設規(guī)劃，做出統(tǒng)一的總體設計，其布置要求合理緊湊，管理方便。</p>&l

105、t;p>　　船閘各部位之間根據(jù)需要設置內(nèi)部道路和對外公路。</p><p><b>　　六、環(huán)境保護</b></p><p>　　船閘設計應貫徹執(zhí)行《中華人民共和國環(huán)境保護法》的有關規(guī)定，做到船閘工程設計與環(huán)保設計同步進行，保護環(huán)境。</p><p>　　船閘施工期由于吹填或基坑開挖，場地填筑等產(chǎn)生的粉塵，以及施工機械的噪音，對環(huán)境構成污

106、染時，應采取防治保護措施。</p><p>　　閘區(qū)范圍內(nèi)進行近、遠期綠化總體規(guī)劃，其陸域綠化覆蓋系數(shù)應不小于30%。</p><p>　　嚴禁向船閘轄區(qū)排放未經(jīng)處理的生產(chǎn)、生活污水和污染物。</p><p><b>　　七、消防和救護</b></p><p>　　閘室、閘首等部位設置消防栓、滅火器、滅火材料等有關器材，

107、還要設置專用的消防通道、消防水泵等。</p><p>　　船閘房屋設計應符合現(xiàn)行國家標準《建筑設計防火規(guī)范》的有關規(guī)定。</p><p>　　船閘在設當?shù)牟课慌渲镁壬?、救生艇等救護設備。</p><p>　　第六章 船閘輸水系統(tǒng)設計</p><p>　　第一節(jié) 輸水系統(tǒng)的選型</p><p><b>　

108、　一、輸水系統(tǒng)的選擇</b></p><p>　　輸水系統(tǒng)的類型可根據(jù)判別系數(shù)初步確定。</p><p><b>　　(6-1)</b></p><p>　　當， 時，，故選用集中輸水系統(tǒng)，采用短廊道輸水，對沖方式消能。</p><p><b>　　二、輸水系統(tǒng)的設計</b></p

109、><p><b>　　1、消能工的選擇</b></p><p>　　集中輸水系統(tǒng)上閘首斷面最大平均流速為：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中：——閘室水域長度；</p><p><b>　　——設計水頭，</b><

110、;/p><p>　　——閘室灌泄水時間，</p><p><b>　　——門檻最小水深，</b></p><p>　　帶入公式6-2中得：</p><p>　　集中輸水系統(tǒng)下閘首斷面最大平均流速為：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p

111、><b>　　帶入式中各值得：</b></p><p>　　根據(jù)船閘輸水系統(tǒng)設計規(guī)范（JTJ306-2001）可知本船閘應采用簡單消能工，故在輸水廊道的出口布置消力檻。</p><p>　　三、集中輸水系統(tǒng)的布置</p><p>　　集中輸水系統(tǒng)及其消能工應布置在閘首及靠近閘首的閘室墻范圍內(nèi)，消能工后設鎮(zhèn)靜段，集中輸水系統(tǒng)及消能工的布置應

112、使水流能充分消能和均勻擴散，并不應妨礙輸水系統(tǒng)的泄流能力，在平面上應和閘室或下游引航道的位置相適應，在立面上應與閘室或下游引航道最大斷面的平均流速出現(xiàn)時段的上、下游水位條件相適應。輸水廊道布置在兩邊墩下部，兩側(cè)廊道對稱布置。</p><p><b>　　1、廊道進口</b></p><p>　　為改善進口水流條件，防治產(chǎn)生吸氣漩渦，同時為避免將空氣吸入廊道，使閘室內(nèi)水

113、流因摻氣而加劇水流的紊亂，廊道進口布置在水下一定深度處。</p><p>　　廊道進口的最小淹沒水深應按下式確定，計算時應考慮灌水廊道進口前水面的降低。</p><p><b>　　（6-4） </b></p><p><b>　　2、輸水廊道長度</b></p><p>　　輸水廊道由進口、

114、進口轉(zhuǎn)彎段、直線段及出口組成</p><p><b>　　1）進口段</b></p><p>　　廊道進口尺寸與閥門處輸水廊道控制斷面相同，進口修圓，修圓半徑為，取為0.2m。</p><p><b>　　2）進口轉(zhuǎn)彎段</b></p><p>　　進口轉(zhuǎn)彎段中心線的平均曲率半徑適宜距離為（0.9~

115、1.0）倍廊道轉(zhuǎn)彎段的平均寬度，取為1.45m；進口內(nèi)側(cè)曲面的曲率半徑取為0.15倍的設計水頭，即為0.633m。</p><p><b>　　3）直線段</b></p><p>　　直線段適宜長度為，取為3.5m，且在直線段設輸水閥門和檢修閥門。</p><p><b>　　4）出口段</b></p>&l

116、t;p>　　為減小出口的水流流速，輸水廊道出口斷面應擴大為閥門處廊道斷面面積的1.2~1.6倍，保持廊道高度不變，寬度增大至2.4m。</p><p><b>　　5）出口轉(zhuǎn)彎段</b></p><p>　　廊道出口段轉(zhuǎn)彎中心的平均曲率半徑適宜距離為（1.0~1.4）倍廊道轉(zhuǎn)彎段的平均寬度，取為2m；內(nèi)側(cè)曲面的曲率半徑取</p><p>

117、<b>　　3、廊道出口</b></p><p>　　為使出流均勻并增加消能效率，廊道出口應滿足一定的淹沒水深。</p><p>　　上閘室：取為1.0m</p><p>　　下閘首：取為0.5m，為滿足下閘首的門檻高程，取為2.13m。</p><p><b>　　4、輸水廊道高程</b><

118、/p><p>　　輸水廊道出口處應滿足淹沒水深的要求</p><p>　　1）上閘首：輸水廊道頂高程=11.93m</p><p>　　輸水廊道底高程=10.43m</p><p>　　2）下閘首：輸水廊道頂高程=10.8m</p><p>　　輸水廊道底高程=9.3m</p><p>　　第二節(jié)

119、 輸水系統(tǒng)水利計算</p><p>　　一、輸水閥門處廊道斷面面積</p><p>　　本船閘為單級船閘，輸水閥門處廊道斷面積可按下式計算：</p><p><b>　　（6-5）</b></p><p>　　式中：——閘室水域面積</p><p><b>　　——閘室水域長度</

120、b></p><p><b>　　——設計水頭</b></p><p>　　——閥門全開時輸水系統(tǒng)的流量系數(shù)，取為0.7</p><p>　　——系數(shù)，取為0.56</p><p><b>　　——取0.7</b></p><p><b>　　?。?lt;/b

121、></p><p>　　故：每側(cè)輸水廊道面積，取矩形斷面，寬1.5m，高1.5m。</p><p>　　滿足前面的要求，即5.6m在范圍內(nèi)。</p><p>　　二、輸水閥門開啟時間</p><p>　　輸水閥門的開啟時間可按下式計算：</p><p><b>　?。?-6）</b><

122、/p><p>　　式中：——系數(shù)，取為0.725</p><p>　　——初始水位的閘室橫斷面面積，</p><p>　　——船舶浸水橫斷面面積，</p><p>　　——波浪力系數(shù)，取為1.0</p><p><b>　　——船舶排水量，</b></p><p>　　——允許

123、系纜力的縱向水平分力，</p><p>　　三、輸水系統(tǒng)的阻力系數(shù)和流量系數(shù)</p><p><b>　　1、阻力系數(shù)</b></p><p><b>　　總阻力系數(shù)</b></p><p>　　輸水系統(tǒng)總阻力系數(shù)包括進口、進口彎、出口彎、擴大、出口等局部阻力系數(shù)和沿程摩阻損失的阻力系數(shù)，即：<

124、;/p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　對于邊緣微帶圓弧的進口時為0.2~0.25，取0.25</p><p><b>　　進口彎可由公式計算</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中：——

125、系數(shù)，與廊道形狀及轉(zhuǎn)彎半徑有關，根據(jù)，可查的。</p><p><b>　　——轉(zhuǎn)角，故</b></p><p><b>　　所以：</b></p><p><b>　　可用上面的方法求得</b></p><p><b>　　可用公式計算</b></

126、p><p>　　式中：——擴大處前斷面的面積，</p><p>　　——擴大處后斷面的面積，</p><p><b>　　故：</b></p><p><b>　　單支孔出水</b></p><p>　　忽略沿程阻力的影響，即</p><p><b&

127、gt;　　則：</b></p><p><b>　　閥門局部阻力系數(shù)</b></p><p>　　與閥門的打開程度有關，當閥門完全打開時，</p><p>　　閥門井或門槽的損失系數(shù)</p><p>　　與閥門的型式有關，平面閥門取為0.1。</p><p><b>　　2、

128、流量系數(shù)</b></p><p>　　流量系數(shù)可用下式計算：</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　三、船舶在閘室內(nèi)停泊條件驗算</p><p>　　船舶在閘室內(nèi)所受的水流作用力按公式和

129、公式經(jīng)行計算：</p><p>　　灌水時： （6-10）</p><p>　　可以看出 滿足停泊要求。</p><p>　　泄水時：① 由泄水水面坡降所產(chǎn)生的作用力可按公式進行計算：</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　式中

130、：——校正系數(shù)，取1.2</p><p>　　——換算的船底一下水深，</p><p>　　——t時刻的閘室水深，取泄水完成時水深</p><p><b>　　——閘室寬度</b></p><p>　　——船尾處得單寬流量，</p><p><b>　　——泄水流量，</b>

131、</p><p>　　——船尾至上閘首的距離，取為20m</p><p>　　——船首處的單寬流量，</p><p>　　——船舶的換算長度，</p><p>　?、?閘室內(nèi)的流速力可按公式計算：</p><p><b>　　（6-12）</b></p><p>　　式中：

132、——船舶、船隊排水量的方形系數(shù)，取為0.9</p><p>　　——剩余阻力系數(shù)，金屬船取</p><p>　　——船前流速不均勻系數(shù)，本設計中采用的是簡單消能工取3.5</p><p>　　——摩擦系數(shù)，金屬船取為</p><p>　　——船舶浸水表面面積，</p><p><b>　　——水力半徑，<

133、;/b></p><p><b>　　——謝才系數(shù)，</b></p><p><b>　　——系數(shù)，</b></p><p><b>　　將各值帶入得：</b></p><p><b>　　滿足停泊穩(wěn)定要求。</b></p><p

134、>　　第三節(jié) 船閘耗水驗算</p><p>　　一、單級船閘一次過閘的用水量</p><p>　　在單向過閘和雙向過閘機會均等的情況下，一次過閘用水量采用下式進行計算：</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p><b>　　約為</b></p><