5、船闸结构设计——【航道工程】
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• 对未设帷幕、排水的船闸，一般假定渗透压力呈三角 形分布，图6-2中 为上游H1水深， 为下游H水2 深，
• 为H 渗透水头。
• 但观测资料表明，岩基上渗透压力线的变化，往往不 是一条直线，而是曲线。为了便于计算和比较符合实际， 将曲线变化的渗透压力图折算为相应的直线变化的渗透压 力图，即将渗透水头H乘以折减系数α，使其按直线变化 的三角形面积和按曲线变化的面积近似相等，则单位宽度 上总渗透压力为：
200
500<DW≤1000
100
3000<DW≤5000
250
船舶系缆力在建筑物长度方向上的分布与船舶撞击力相同。
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4、波浪压力
计算波浪压力，首先要确定波浪的大小即波浪要素— —波高和波长。受风浪作用的船闸建筑物，当无可靠波 高、波长资料时，根据船闸所处的位置，可参照下列方 法进行计算：
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主动土压力计算方法：
库仑理论适用——墙背与垂线夹角不大α＝（45°－ φ/2）的主动土压力 计算ka（x φ为内摩擦角 ）。 朗肯理论适用——
β＝0（地面与水平面夹角）； α≥（45°－φ/2）或墙身为L结构（坦墙）时的主动土 压力 计算。 kax 凝聚力概念…..
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• 图6-1 主动土压力计算（库仑法）
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荷载组合
表6-2
百度文库
荷 主要考虑 自
载 情况
重
组
合
基 运用情况 √
本 检查修情 √
组况
√
合 施工情况 √
完建情况
特 校核洪水
√
殊 排水管堵塞
组 合
及止水 局部破坏 地震情况
√
运用+地震
√
检修+地震
√
设备 土压 水压 扬 压 船 舶 水流 波 浪 活 荷 地 震
力
力
力
力
荷载 力
力
载
力
√
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√
√
√
√
船舶系缆力由配缆破断力计算确定。设计时，可根 据过闸船舶的载重量，按表6-1选用。
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内河货船、驳船系缆力值
表 6-1
船舶载重量 DW (t)
系缆力值 (kN) 船舶载重量 DW (t)
系缆力值 (kN)
DW≤100
30
1000<DW≤2000
150
100<DW≤500
50
2000<DW≤3000
波高、波长计算：
（1）平原地区船闸，按有限水深公式计算：
2hw 0.0151W (HD ) 0.33 2Lw 0.104WH D 0.57 0.33
（6-16） （6-17）
（2）狭长山谷地带的船闸，按官厅水库公式计算：
2hw 0.0166 W D 1.25 0.33 2Lw 10.4(2hw ) 0.8
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静止土压力通常是指墙体没有位移时的土压 力，一般为墙身刚度较大和地基不发生沉降的情 况。为方便计算，静止土压力系数可采用主动土 压力系数的1.25～1.5倍。
关于附加土压力的计算，须按整个结构与周 围土体共同工作的条件考虑，目前已有的计算方 法都具有很大的假定性，有待进一步研究。
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2、扬压力
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注：溢洪情况列入基本组合。
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第二节 船闸的渗流及防渗设计
一、船闸的渗流 船闸作为挡水建筑物承受着上、下游水位差的作用。在水头
的作用下，船闸的地基和其两侧的回填土内，产生渗透水流（简 称渗流，见图6-3）。渗流对建筑物产生渗透压力，降代建筑物 抗滑稳定性；也可能经起地基土壤的渗透变形，甚至会引起建筑 物失事。
（6-13）
撞击力分布长度可按下列公式计算：
PC （06.9-1k4w）2 3
Ly
（26-1y5） 3
2b Ly Ld
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对于连续的闸墙及导航墙，由于力的扩散作用，撞 击力将分布在一定的长度范围内，因此单位长度上的力 往往不大，对结构影响较小。而对独立建筑物或轻型结 构，如墩柱或框架式等，则影响较大。
（6-18） （6-19）
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（3）港口附近的船闸也可参照现行行业标准《海港水 文规范》的有关规定计算。
在波浪要素确定后，可根据建筑物轮廓形状（直立、 斜坡、或孤立墩住）和教育处情况的相应水深，选用有 相关公式计算波浪压力。
设计船闸结构时，应根据各种计算情况，将荷载分 别组合为基本组合和特殊组合两类见表6-2，必要时还应 考虑其他可能的不利组合。
第六章 船闸结构计算
第一节 作用在船闸结构上的荷载
船闸水工建筑物设计时，须根据建筑物在施工、完 建、运用及检修等不同时期所承受的全部荷载，并按各 种可能的最不利荷载组合进行计算。
一、荷载种类
作用于船闸水工建筑物上的荷载包括： （1）建筑物自重、水重及建筑物内部或上部填料重。 （2）闸门、阀门及其他设备的重量。 （3）土压力。 （4）静水压力。 （5）扬压力（包括浮托力及渗透压力）。 （6）船舶荷载。 （7）活荷载。 （8）波浪压力。 （9）水流力。 （10）地震力。 （11）其他。
（2）土基上设斜桩和带横撑的直桩基础上或岩基上的重力式、 扶壁式、悬臂式、混合式结构等，以及一般的整体式结构，由 于墙身变位受到限制，主动极平衡状态一般难以发生，墙后填 土应按静止土压力计算；
（3）墙高大于15m的整体式悬臂式钢筋混凝土结构，观测表明， 结构上部产生大于静止土压力的附加土压力，因此应按附加土 压力的影响进行分析研究。
作用于建筑物基础底面垂直向上的总水压力 称为扬压力，包括浮托力和渗透压力。
建筑物基底浮托力的强度等于下游水位与建 筑物基底的高程差乘以水的重度。
渗透压力的确定取决于地基的性质。土基上 建筑物的渗透压力计算见本章第二节。下面介绍 岩基上建筑物的渗透压力计算。
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图6-2 为设帷幕灌浆、排水设施的扬压力图
•
Vs
1 2
1HB（6-12）
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3、船舶荷载
船舶荷载包括：船舶行进时，船舶对建筑物的撞击力；船舶停靠 时，由系船设备传到建筑物上的系缆力。
停靠在建筑物前的船舶受风力作用而产生的横挤力，一般比撞击力 小，在船闸设计中多不予以考虑。
船舶行进时对建筑物的撞击力是一动力荷载，它与船舶排水量、 撞击速度及撞击角度、船舶与建筑物及其防撞设施的变形特性等因素 有关。其计算公式为：
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二、荷 载 计 算
1、土压力 土压力是作用在船闸上的主要荷载之一。计算土压 力时，应根据地基性质、结构类型及回填土性质等因 素判别土压力的计算状态。根据分析、观测并结合 船 闸建设具体情况复算，基本可以分为以下三种状态：
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（1）土基上的重力式、扶壁式、悬臂式等结构，墙后填土应按 主动土压力计算；
• 对未设帷幕、排水的船闸，一般假定渗透压力呈三角 形分布，图6-2中 为上游H1水深， 为下游H水2 深，
• 为H 渗透水头。
• 但观测资料表明，岩基上渗透压力线的变化，往往不 是一条直线，而是曲线。为了便于计算和比较符合实际， 将曲线变化的渗透压力图折算为相应的直线变化的渗透压 力图，即将渗透水头H乘以折减系数α，使其按直线变化 的三角形面积和按曲线变化的面积近似相等，则单位宽度 上总渗透压力为：
200
500<DW≤1000
100
3000<DW≤5000
250
船舶系缆力在建筑物长度方向上的分布与船舶撞击力相同。
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4、波浪压力
计算波浪压力，首先要确定波浪的大小即波浪要素— —波高和波长。受风浪作用的船闸建筑物，当无可靠波 高、波长资料时，根据船闸所处的位置，可参照下列方 法进行计算：
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主动土压力计算方法：
库仑理论适用——墙背与垂线夹角不大α＝（45°－ φ/2）的主动土压力 计算ka（x φ为内摩擦角 ）。 朗肯理论适用——
β＝0（地面与水平面夹角）； α≥（45°－φ/2）或墙身为L结构（坦墙）时的主动土 压力 计算。 kax 凝聚力概念…..
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• 图6-1 主动土压力计算（库仑法）
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荷载组合
表6-2
百度文库
荷 主要考虑 自
载 情况
重
组
合
基 运用情况 √
本 检查修情 √
组况
√
合 施工情况 √
完建情况
特 校核洪水
√
殊 排水管堵塞
组 合
及止水 局部破坏 地震情况
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运用+地震
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检修+地震
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设备 土压 水压 扬 压 船 舶 水流 波 浪 活 荷 地 震
力
力
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荷载 力
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船舶系缆力由配缆破断力计算确定。设计时，可根 据过闸船舶的载重量，按表6-1选用。
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内河货船、驳船系缆力值
表 6-1
船舶载重量 DW (t)
系缆力值 (kN) 船舶载重量 DW (t)
系缆力值 (kN)
DW≤100
30
1000<DW≤2000
150
100<DW≤500
50
2000<DW≤3000
波高、波长计算：
（1）平原地区船闸，按有限水深公式计算：
2hw 0.0151W (HD ) 0.33 2Lw 0.104WH D 0.57 0.33
（6-16） （6-17）
（2）狭长山谷地带的船闸，按官厅水库公式计算：
2hw 0.0166 W D 1.25 0.33 2Lw 10.4(2hw ) 0.8
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静止土压力通常是指墙体没有位移时的土压 力，一般为墙身刚度较大和地基不发生沉降的情 况。为方便计算，静止土压力系数可采用主动土 压力系数的1.25～1.5倍。
关于附加土压力的计算，须按整个结构与周 围土体共同工作的条件考虑，目前已有的计算方 法都具有很大的假定性，有待进一步研究。
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2、扬压力
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注：溢洪情况列入基本组合。
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第二节 船闸的渗流及防渗设计
一、船闸的渗流 船闸作为挡水建筑物承受着上、下游水位差的作用。在水头
的作用下，船闸的地基和其两侧的回填土内，产生渗透水流（简 称渗流，见图6-3）。渗流对建筑物产生渗透压力，降代建筑物 抗滑稳定性；也可能经起地基土壤的渗透变形，甚至会引起建筑 物失事。
（6-13）
撞击力分布长度可按下列公式计算：
PC （06.9-1k4w）2 3
Ly
（26-1y5） 3
2b Ly Ld
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对于连续的闸墙及导航墙，由于力的扩散作用，撞 击力将分布在一定的长度范围内，因此单位长度上的力 往往不大，对结构影响较小。而对独立建筑物或轻型结 构，如墩柱或框架式等，则影响较大。
（6-18） （6-19）
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（3）港口附近的船闸也可参照现行行业标准《海港水 文规范》的有关规定计算。
在波浪要素确定后，可根据建筑物轮廓形状（直立、 斜坡、或孤立墩住）和教育处情况的相应水深，选用有 相关公式计算波浪压力。
设计船闸结构时，应根据各种计算情况，将荷载分 别组合为基本组合和特殊组合两类见表6-2，必要时还应 考虑其他可能的不利组合。
第六章 船闸结构计算
第一节 作用在船闸结构上的荷载
船闸水工建筑物设计时，须根据建筑物在施工、完 建、运用及检修等不同时期所承受的全部荷载，并按各 种可能的最不利荷载组合进行计算。
一、荷载种类
作用于船闸水工建筑物上的荷载包括： （1）建筑物自重、水重及建筑物内部或上部填料重。 （2）闸门、阀门及其他设备的重量。 （3）土压力。 （4）静水压力。 （5）扬压力（包括浮托力及渗透压力）。 （6）船舶荷载。 （7）活荷载。 （8）波浪压力。 （9）水流力。 （10）地震力。 （11）其他。
（2）土基上设斜桩和带横撑的直桩基础上或岩基上的重力式、 扶壁式、悬臂式、混合式结构等，以及一般的整体式结构，由 于墙身变位受到限制，主动极平衡状态一般难以发生，墙后填 土应按静止土压力计算；
（3）墙高大于15m的整体式悬臂式钢筋混凝土结构，观测表明， 结构上部产生大于静止土压力的附加土压力，因此应按附加土 压力的影响进行分析研究。
作用于建筑物基础底面垂直向上的总水压力 称为扬压力，包括浮托力和渗透压力。
建筑物基底浮托力的强度等于下游水位与建 筑物基底的高程差乘以水的重度。
渗透压力的确定取决于地基的性质。土基上 建筑物的渗透压力计算见本章第二节。下面介绍 岩基上建筑物的渗透压力计算。
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图6-2 为设帷幕灌浆、排水设施的扬压力图
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Vs
1 2
1HB（6-12）
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3、船舶荷载
船舶荷载包括：船舶行进时，船舶对建筑物的撞击力；船舶停靠 时，由系船设备传到建筑物上的系缆力。
停靠在建筑物前的船舶受风力作用而产生的横挤力，一般比撞击力 小，在船闸设计中多不予以考虑。
船舶行进时对建筑物的撞击力是一动力荷载，它与船舶排水量、 撞击速度及撞击角度、船舶与建筑物及其防撞设施的变形特性等因素 有关。其计算公式为：
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二、荷 载 计 算
1、土压力 土压力是作用在船闸上的主要荷载之一。计算土压 力时，应根据地基性质、结构类型及回填土性质等因 素判别土压力的计算状态。根据分析、观测并结合 船 闸建设具体情况复算，基本可以分为以下三种状态：
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（1）土基上的重力式、扶壁式、悬臂式等结构，墙后填土应按 主动土压力计算；