船闸结构设计开题报告

为适应水运成网和运量大的需求，一些国家的内河尺寸向标准化和大尺度发展，特 别是船闸宽度逐渐统一，内河成网，四通八达，起尺度满足设计船队原队一次过闸的需 求。随着运量的增大和发展，为满足客、货运量过坝的需要，不少枢纽兴建了双线或多 线船闸，但在建设步骤上，则根据各自的情况和条件的不同而有所不同，如苏联在伏尔 加河各级枢纽都同时修建了二线船闸，而在一些河流则使采取先建一线船闸，运量增大 后再建二线船闸。 3．国内外船闸的发展方向 为减少船闸级数，缩短船舶过闸时间，加快水运运输速度，适应高坝通航的需要， 内河船闸逐步向高水头发展。 据不完全统计，国外单级水头大于 20 米的船闸有 30 多座， 巴西库鲁依船闸有单级 36.5 米，依泰普船闸单级水头约为 33～44 米，这些都反映了当 前船闸的世界水平。 高水头大型船闸的关键技术问题主要是船闸水利条件（特别是阀门水力条件问题） 、 闸、阀门和启闭机等技术问题。为解决高水头船闸在灌泄水时闸室和引航道内的停泊条 件以及非恒定流对过闸船舶航行的影响，采用了等惯性输水系统、旁侧引水或旁侧泄水 以及分散进水和分散泄水等措施，为解决阀门水力条件问题，特别是阀门气蚀问题，采 用反响弧形阀门，降低阀门底的高程和快速开启阀门以及设通风孔等措施，随着这些关 键技术的突破，船闸的技术水平会有进一步的突破。 由于船闸水力条件和阀门几启闭机械技术条件的限制，当水头高至一定限度时，单 级船闸就成为不可能， 需要采用多级船闸，包括连续多级船闸和设中间渠道的多级船闸。 苏联额尔齐斯河的明斯克船闸的水头最高为 67 米，分四级，但连续船闸通过能力小，过 闸费时多。 而采用设中间渠道的多级船闸在国外有 10 多座，巴西图库鲁依设中间渠道的 两级船闸，是世界上水头最高、规模最大的梯级船闸。为适应海运需要，不少国家都兴 建了大型海闸， 世界最长的海串在比利时， 有效长度 500 米， 宽 57 米。 最宽船闸在法国， 有效宽 67 米。为防咸水入侵海闸上游，影响上游水质，一些国家修建了防咸船闸。如法 国修建了敦克尔克港马迪克防咸船闸。 在水源缺少的情况下，为发展水运、减少船闸过闸耗水量，欧洲一些国家采用了省 水船闸。国内的省水船闸都还比较少见，只有乌江银盘船闸是采用的省水船闸形式，其 主要的目的不是为了省水，而是为了降低水头，一方面为了便于采用单级船闸，提高通 航的效率，让船闸发挥最大的经济效益；另一方面是为了让输水廊道的阀门水力条件问 题得到很好的解决；德国是国际上采用省水船闸最多的国家。 各国在船闸建设技术的主要研究发展方向都放在了高水头的方向。采用高水头船闸 可以减少船闸级数，缩短船舶过闸时间，加快水运运输速度，从而提高了通航建筑物的 经济效益。我国船闸建设的另一个特点是逐步向标准化、规范化和高水头方向发展。省 水船闸的研究与发展在不久的将来会变得越来越有必要和实在的价值。
【8】 《船闸启闭机设计规范》 ，人民交通出版社，2006 年 6 月 【9】 《船闸与升船机设计》 ，钮新强 宋维邦 编著，中国水利水电出版社 六、指导教师意见组意见 间：
负 责 人： 时 间：
一、选题目的与意义 毕业设计是大学的最后一堂课，是对以前所学专业知识的巩固和应用，是理论与实 践相结合的重要体现。以琼江河崇龛船闸的闸室结构设计为选题，具有实在的理论价值 和现实意义。 船闸是克服河流上建坝或天然形成的集中水位差的一种水工建筑物，它是由上下闸 首、闸门、闸室等组成。闸室灌水和泄水，使水位升降，像一种特殊的水梯，但它不像 普通电梯和升船机那样靠电力升降。船闸的闸首、闸室都是固定不动的水工建筑物，由 闸首、闸门、闸室围成固定不动的闸箱，起挡水作用。船舶过闸时，由廊道和阀门构成 的输水系统向闸室灌水，闸室水位上升；闸室向外泄水，闸室水位降落。停在闸室的船 舶靠水的浮力，随闸室水位升降，与上游或下游水面齐平，达到克服水位差的目的，通 常称过坝建筑物。因船舶过闸是由水的浮力来升降的，因此，营运的费用比较低，是过 船建筑物中的一种主要形式。 本次毕业设计选题是琼江河崇龛船闸结构设计，通过这次船闸设计可以培养我们应 用大学所学专业知识，来解决一般船闸设计问题的能力，与此同时巩固和提高我们的搜 集资料、筛选信息、理论分析、力学计算、结构设计、工程制图的能力，也会提高我们 的学术论文写作能力和计算机应用能力。对于即将踏入工作岗位的我们来说，熟悉使用 工程规范手册具有重要的意义，而本次船闸设计就会用到很多常用的规范，对我们学习 查找规范很有帮助，也有利于以后我们解决实际的工程问题。 二、国内外研究现状 1．我国船闸建设的成就 在兴建水利枢纽， 渠化河流和修建运河时，船闸是克服集中落差的一种通航建筑物， 船要通航建闸建设在我国有悠久历史，早在 2000 多年前，秦朝开挖的灵渠，克服水位差 的陡门就是船闸的雏形。新中国成立后，仅 40 年间，就建设了大、中、小各类船闸达 800 余座，大大地推动了我过船闸技术的发展。50 年代建设的京杭运河，船闸的规模就 比较大，可以通过 4000 吨级的船队，运输十分繁忙，对沟通我过南北水运运输起着十分 重要的作用。70 年代兴建的长江该葛洲坝水利枢纽，船闸的规模和水头都居世界前列。 而三峡船闸是目前世界上规模最大、级数最多、总水头最高、施工难度最大的船闸。包 括上、下游引航道，船闸总长 6442 米，其中船闸闸室部分长 1621 米。 2．国外船闸建设的成就 由于水运运输具有价廉、低耗、量大的优点，世界上一些工业发达的国家中，内河 运输发展较快。作为内河航运建设重要组成部分的船闸建设也得到了较快的发展，多数 国家的现代船闸主要是 20 世纪 50 年代以后发展起来的。国外船闸的建设很重视满足使 用要求，在设计中注意选择好船闸位置和布置及引航道通航条件，防治泥沙淤积，使船 舶能安全可靠和迅速畅通的通过船闸。
四、研究方法与实施方案 对于船闸的总体平面布置，应根据琼江河崇龛段的地理条件、水位资料和河道的走 势来确定船闸的布置地点，以及在河岸左边还是右边。依据船闸设计的航道等级、近期 及远期的通过量，按照《船闸总体设计规范》 、 《内河航道通航标准》的规范要求，来确 定船闸及引航道的有效尺度、船闸各部位高程等。 对于船闸的输水系统设计，依据船闸的基本尺度、设计水头、输水时间等，按照《船 闸输水系统设计规范》的要求，确定输水系统的选型及廊道的各部尺寸，阀门形式及其 规格。另外，利用 CAD 制图画出船闸输水系统的布置图。 对于船闸的结构设计， 考虑设计中可能遇到的各种最不利组合进行各部结构的设计。 设计的要求需要满足《船闸总体设计规范》 、 《船闸水工建筑物设计规范》等规范的要求。 五、主要参考文献 【1】 《船闸设计规范》 ，人民交通出版社 【2】 《船闸设计》 ，王作高主编，水利电力出版社 【3】 《渠化工程学》 ，蔡志长主编，人民交通出版社 【4】 《港口航道与海岸工程毕业设计指南》 ，中国水电出版社 【5】 《船闸总体设计规范》 JTJ305—2001 【6】 《船闸水工建筑物设计规范》 JTJ307—2001 【7】 《船闸输水系统设计规范》 JTJ306—2001
三、主要研究内容 崇龛地处潼南西北边陲，是遂宁、安岳、潼南三市县的结合部，琼江河 45 公里纵贯 全境。崇龛水利枢纽工程的开发任务以防洪、发电和水资源配置为主，结合航运，兼顾 灌溉等综合利用。崇龛水利枢纽工程实施后，与下游堤防工程联合运用，可提高琼江河 中下游的防洪保障能力。本次琼江河崇龛船闸结构设计的内容主要包括： 1、船闸总体平面布置 （1）船闸及引航道在枢纽中的布置 如船闸在天然河道中的位置，船闸选择在左岸或是右岸，以及局部的地质地貌特征 等都是需要在此过程中要考虑的因素。 （2）船闸型式的选择 根据船闸级数分类，单级船闸过闸时间短通航能力大，管理方便。多级船闸形式主 要有设中间渠道的多级船闸和连续梯级船闸两种。考虑到水头大小、货运量、过往船舶 密度等一系列因素，本选题琼江河崇龛船闸采用单级船闸设计。再结合琼江河崇龛段的 地貌和航道尺度考虑，本船闸采用单线船闸设计。 （3）船闸平面尺度和各部位高程 本次船闸设计使用不同船型组合，在满足近期和远期货运量的情况下，进行船闸平 面尺度的设计；参照《船闸总体设计规范》中的有关规定，可以利用给定的特征水位资 料计算出船闸各部位高程。 2、船闸的建设规模及通过能力验算，看船闸是否满足航道近期和远期的货运量要 求；船闸耗水计算，来验算设计是否经济合理。 3、输水系统的型式选择及水力计算包括（1）船闸输水系统型式选择（2）输水系 统廊道的设计布置及细部尺寸（如进出口、转弯、直线段、阀门段等断面）确定，并计 算输水系统的阻力系数，进而校核流量系数、停泊条件满足要求否。 （3）绘制灌泄水水 力特性曲线，验算输水时间、停泊条件是否满足要求。 4、闸阀门及启闭机型式选择包括： （1）闸门型式选择及门扇尺寸确定（2）阀门型 式选择及尺寸确定（3）闸阀门启闭机型式选择。 5、船闸的结构设计包括（1）结构型式的选择（2）初步设计方案。