2012第十五章37 船闸结构形式及特点

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• （2）升降式平面闸门（图15-14）。根据不同水位差和闸 首布置情况，闸门可以布置成下降式或提升式。
•
图15-14
支承中心线距闸墙面宽度
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• （3）三角闸门（图15-15）。国外三角闸门的挡水面多做
成圆弧形，因此亦称扇形闸门。常用于低水头头部输水的 船闸和承受双向水头的中小型船闸。
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图15-20 导航、靠船建筑物
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• 美国肯塔基船闸的导墙，采用钢筋混凝土浮式箱形结构
图15-21 肯塔基船闸上游浮式导墙
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• 导航及靠船建筑物的前沿应做成垂直平整面，以利于船舶 停靠及系泊安全。当引航道水位变幅较大时，可在靠船建 筑物正面分层设置系船钩。
• 导航及靠船建筑物主要承受船舶撞击力，其尺度一般根据
迭梁闸门和浮式闸门等；阀门可分为平面阀门、反向弧形
阀门、圆筒阀门和蝴蝶阀门等。
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闸门构造图2
闸门构造图1
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液压四连杆启闭机
闸门安装图
闸门安装图
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二、闸、阀门的布置
• 船闸在闸首设有工作闸门；输水廊道设有工作阀门。闸、
阀门应布置在廊道的直线段，保证阀门门前水流平顺，避
免使阀门超载、振动、气蚀等问题发生。 • 在船闸及其设备检修时，为了检修期临时挡水，必须设置 检修闸门和检修阀门：检修闸门的门槽设在上闸门的上游、 和下闸门的下游；检修阀门的门槽一般设在每一工作阀门
的大小。
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• 一、闸室分类 • 船闸闸室有斜坡式和直立式两种。 • 1、斜坡式闸室 斜坡式闸室具有结构简单、造价低的优点，但使用不
方便，且耗水量大，目前已很少采用。
图15-1
斜坡式闸室图
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• 2、直立式闸室
• 直立式闸室结构由闸墙和闸底组成。按其受力状态可分为
整体式结构和分离式结构两大类。两侧闸墙和底板浇筑在 一起的为整体式结构（图15-2）；闸墙和闸底分别设置的 为分离式结构（图15-3）。
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• 平面闸门
• 平面闸门的门槽与前几种门型相比是最小
的，在闸首布置中不会因门槽的尺寸而增
加闸首的长度，主要视门体结构尺度而定。
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• （3）闸门支持段长度L3 • 闸门支持段主要须满足结构稳定及强度的要求，并须考虑输水廊道进
出口布置的要求。
• 人字闸门的支持段长度，目前设计仍假定是在其独立工作条件下进行 稳定和强度的验算确定的，因此须要有足够的长度。
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• 在岩基上常用的型式有重力式、衬砌式和混合式，如图
15-4。 当基岩坚硬、完整时，可不设底板；当基岩不耐冲时，则 须作护底。
图15-4 岩基上的闸墙结构 （a）重力式（b）衬砌式（c）混合式
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二、各种闸室结构型式的构造如下：
• 1、重力式闸墙的构造
• 重力式闸墙是靠自重维持稳定，地基反力较大，对地基承
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•
为固定护面及反滤层各层间的相对位置，闸底须设置
纵横格梁，纵横格梁控制的面积以30m2为宜，其断面尺寸
不宜小于40cm×40cm，格梁配置构造钢筋。 • 双铰底板是两边闸墙的前趾与底板以斜接或搭接组成两个 假想铰，并在铰接处设止水以形成不透水的分离式结构。 这种型式具有不透水及抗浮、抗渗性能好，闸墙与底板分 别受力可减小底板中部的弯矩等优点。
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• 1、闸首结构按其受力状态可分为整体式结构和分离式结 构。 • 在土基上为避免由于边墩不均匀沉降而影响闸门正常工作， 一般采用整体式闸首结构；岩基上的闸首，则可采用分离 式结构，如葛洲坝工程l、2、3号船闸，建于砂岩上，其 上闸首均采用分离式结构。当岩石较完整时，可不设底板，
只有当岩石裂隙较多或岩石较软弱时，才考虑加设底板或
（15-1）
• 式中Bc——闸首的口门宽度（m）； • d——门龛深度（m），一般为门厚加0.40～0.8m； • θ——闸门与船闸横轴线的夹角，一般取20o～22.5o。
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• 横拉闸门 • 横拉闸门的门槽宽度，主要由门厚、上下游支承木的厚度 及闸墩楔形支承厚度组成： L2＝h + 2（0.2十0.25） （15-2）
稳定和强度计算确定。并应满足系船、照明及信号装置等
布置要求。
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• 2、护坡和护底 • 已建船闸——般采用浆砌块石、干砌块石、混凝土块体及 草皮等护坡，基本上满足了岸坡不致被破坏的要求。 • 根据船闸运用实践经验，在闸首外底部和辅导墙外铺砌 30m左右长度的护底或护坡是十分必要的。护坡结构为
25～4Ocm块石，下垫以10cm中石子和10cm黄砂，如图6-95。
• 式中h——横拉门厚度，m；支承木厚度取0.2m，楔形支承
厚度取0.25m。
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• 三角闸门 • 三角闸门门库较大，其外形尺寸除要满足闸门尺 度及构造要求外，还须满足输水消能的要求，主 要根据模型试验确定。据已建船闸三角门门库尺 度的统计，其门龛长度可取为： L2=（0.5～0.7）Bc （15-3）
泊安全可将帷墙边缘做成拱形或多边形的倾斜面。
• 闸首的边墩，在较好的土基上一般均采用混凝土或钢筋混 凝士重力式边墩，部分边墩可采用浆砌块石的污工结构。 当地基较差时，闸首边墩可采用轻型结构如扶壁式、空箱 式结构等（图15-12）。
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图
1512
空 箱 式 闸 首 结 构
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• 在岩石地基上，通常均采用分离式闸首结构，边
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12
图 湖 南 深 水 度 河 船 闸
扶壁式闸墙
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15-6
4、衬砌式
• 岩基上除重力式结构外，还有衬砌式和混合式结构。重力 式结构与土基上重力式结构基本相同。当基岩顶面高程高 于闸墙顶高程时，可采用衬砌式闸室结构。衬砌式结构有
重力式衬砌和带锚筋的薄衬砌。阶梯形衬砌断面如图15-7，
倒梯形衬砌断面如图15-8。
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4
图
15-2
整 体 式 闸 室 结 构
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图15-3分离式闸室结构 （a）重力式（b）衡重式（c）悬臂式（d）扶壁式
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• 分离式结构闸墙类型较多，常用于土基上的有重力式、悬
臂式、扶壁式。
• 土基上的分离式闸室，大多采用带有横撑格梁的透水闸底， 这种闸底比较经济，但只适用于水级较小、地基对渗透变 形不敏感的情况。当水头较高，地基为粉砂、细砂或淤泥 的闸室则可采用双铰式不透水底板或采用整体式结构。
的上、下游。
• 闸门布置不能影响船闸有效通航尺寸：对溢洪和泄洪船闸， 其闸门应设有方便而可靠的锁定装置。
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图15-18人字闸门
图15-19横拉门船闸
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三、阀门的选择
• 下述几种常用闸、阀门，在门型选择时应优先予以考
虑。
• （1）人字闸门（图15-13）
•
图15-13人字闸门平面形状
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15.2 闸首的布置与结构
• 船闸闸首由底板、边墩及工作闸门等组成挡水结 构，一般设有输水廊道、闸门、阀门、闸阀门启 闭机械及其相应的设备等。因此闸首布置及尺寸 与所选用的闸门型式、输水系统及有无帷墙等有 密切关系。典型闸首布置如图15-9所示。
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（a）人字门闸首（b）横拉门闸首（c）三角门闸首 图15-9 闸首布置型式
第十五章
船闸结构形式及特点
• 15.1闸室结构形式及构造
• 15.2闸首的布置与结构 • 15.3 船闸的闸门、阀门
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• 15.1闸室结构形式及构造
•
闸室位于上下闸首之间，两侧由船墙限制的一
段人工航道，靠操纵闸、阀门调节水位，使船舶
升降以克服集中落差的结构，为船闸的主体部分。
闸室的结构形式主要取决于地基性质及作用水头
护底，必要时也可采用整体式结构。
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• 2．闸首布置及构造
• 根据受力和结构特点，闸首在长度（顺水流）方
向上一般由三段组成。对于不同的门型，各段尺
寸亦各异，图15-10为人字闸门的闸首分段图式。
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图15-10人字闸门闸首分段图式, 图15-11检修门槽在闸首外
闸门支持段
门前段
门龛段
图15-10人字闸门闸首分段图式
图15-11检修门槽在闸首外
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• （1）门前段长度Ll
• 门前段长度Ll主要根据工作闸门型式、检修门尺
度、门槽构造及检修要求确定（图15-11）。
• （2）门龛段长度L2
• 门龛段长度因工作闸门型式不同而异。
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• 人字闸门 •
L 2 1 . 1 ~ 1 . 2 BC d 2 cos
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图15-22一般船闸引航道护坡
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• 粉砂地基的下游护坡，如图15-23所示。
图15-23粉砂地基的护坡
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习题
• 某港2万吨级航道疏浚工程，航道设计底标 高－11m，设计底宽145m，底质为粉砂夹 亚粘土，边坡1：4。采用耙吸式挖泥船施 工，计算超深0.6m，计算超宽8m，疏浚工 程量计算断面如下图所示。请指出疏浚工 程量计算断面示意图中①、②项的含义和 ③～⑧项的数值及每延米的疏浚土方量。
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①设计断面线（设计边坡线）；②计算断面线（计算边坡线）； ③=0.6m，④=8m，⑥=(11 －7＋0.6) ×4=18.4m， ⑦=4m，⑧=4.6m ⑤=(145 ＋ 4×4 ×2+8 × 2) －18.4 × 2=156.2m 。 疏浚土方量=(156.2 ×2 ＋ 18.4 ×2)/2 ×4.6＋（ 156.2 ＋ 18.4 ×2 － 8）/2×1=895.66m3