船闸毕业设计文献综述模板概要

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一、引言

通过再次阅读《航道工程学》,我对水运规划及其在国民经济的用了更为深刻的认识,水运(包括内河运输和海洋运输是交通运输业中的一个重要组成部分,它对现代工农业的发展,改善人民生活和促进国际经济贸易与文化的交流都起着重要的作用。现代交通运输业由铁路、公路、水运、航空和管道等运输方式组成。

目前,世界上凡是工农业生产较为发达的国家,其水运也都比较发达。例如美国、德国、荷兰和俄罗斯等国,基本上都已建成一个四通八达的内河航道网。绝大多数天然河流对水运的发展不利,因此河流渠化是促进水运事业发展的必要手段之一。

目前世界船闸是使船舶通过航道中有集中水位落差河段的一种通航建筑物。主要由闸室、闸首、输水系统和引航道等组成。采用集中输水系统的船闸,其输水系统设在闸首;采用分散输水系统的船闸,在闸室内设有输水廊道系统。在引航道内设有导航建筑物和靠船建筑物。其工作原理是船闸通过输水系统调整闸室内的水位,使其与上游水位或下游水位齐平,船舶便能从上(下游驶往下(上游。

二、船闸的输水系统

为了充分了解船闸的输水系统以及各项水力计算,查阅了《渠化工程学》、《航道工程学》、《船闸设计》、《岳池县富流滩电航工程船闸可行性研究报告》、《水力学》等专著的相关部分内容。

船闸输水系统(filling and emptying system of navigation lock是为船闸闸室灌水和泄水的设施;由进水口、输水廊道、阀门段、出水口及消能工等构成。输水系统按灌泄水方式可分为集中输水系统和分散输水系统两大基本类型。输水系统类型的选择主要根据作用在船闸上的水头的大小、要求的输水时间的长短以及其他技术经济指标等因素确定。一般来说,当作用在船闸上的水头较大、要求的输水时间较短时,宜采用分散输水系统,否则采用集中输水系统。

随着航运和水利建设的发展,为适应作用在船闸上水头增大的要求,趋向采用灌泄水时间短、船闸停泊条件好的分散输水系统。在已建船闸中,美国基本上采用分散输水系统。苏联在20世纪60年代以前多采用集中输水系统,在此以后也多采用分散输水系统。中国以往多数船闸采用集中输水系统,20世纪80年代以来,随着通航水利枢纽的建设,采用不同类型分散输水系统的船闸日益增多,如葛洲坝、水口、五强溪、万安、沙溪口、贵港、东西关等,其中葛洲坝3座船闸的输水系统的设计已达到世界先进水平,1号和2号船闸的输水水体与最大流量均是世界最大的,而三峡船闸输水系统更创多项世界之最。

船闸输水系统水力计算的基本任务包括确定输水系统的各部尺寸及闸室灌泄水过程的水力特征,并估算过闸船舶在闸室和上、下游引航道内的停泊条件,从而所选定的输水系统的合理性,进一步确定灌、泄水方式。

由于输水系统的设计及水力计算是一项较为复杂和困难的事情,通过阅读《涪江安居船闸水工模型试验报告》、《涪江龙凤船闸水工模型试验终结报告》、《融江麻石船闸输水系统改造水工模型试验研究》,《嘉陵江马回船闸输水系统试验报告》了解到对于船闸的输水系统模型试验的宗旨和过程。根据具体模型的观测结果提出多种改进方案,然后对每种方案进行模型试验,并进行比较,通过各方面的比较得出最优的推荐方案。

在输水廊道的布置要满足规范规定的各项指标,同时必须使闸室内有良好的停泊条件。例如在《融江麻石船闸输水系统改造水工模型试验研究》中指出:通过对麻石船闸的现场考察和原方案试验结果分析,麻石船闸存在的问题主要包括两个部分:(1船闸的输水系统布置不尽合理,尤其阀门的开敞式布置型式是导致空气进入闸室的主要原因;(2闸室伸缩缝开裂,加剧了廊道掺气的危害性,进一步恶化了停泊条件。要解决麻石船闸现存的问题,仅仅采用封堵伸缩缝裂口不能从根本上解决问题,根本的解决途径就是:不让空气进入闸室。避免输水阀门和廊道的掺气,可以设法在空气进入闸室以前将其排除,可以采用的办法例如,(1改变输水上阀门的止水方式,即将上止水门改为门后止水;(2降低工作阀门高程至闸室起始水深以下。

三、船闸结构及计算

船闸结构是船闸两大部分之一,为了充分了解闸室结构形式及其计算,阅读了读《渠化工程学》、《船闸设计》、《船闸设计图例》,通过阅读,了解到船闸闸室有斜坡式和直立式两种,近代使用的是直立式,直立式结构又可分为整体式和分离式,在选择结构形式应根据具体的工程情况通过技术经济比较来选择。

《船闸设计》中对闸室结构方面的内容介绍较多,通过阅读与思考学到了很多东西,从而对闸室结构于有了深一步的了解:

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。两侧闸墙和底板浇注在一起得为整体式结构,闸墙和底板分别设置得为分离式结构。分离式闸墙类型比较多,常作用在土基上的又重力式、悬臂式、扶壁式;对于岩基常用的结构有重力式、衬砌式和混合式。土基上的分离式闸室,大多采用带有横撑格梁的透水底板,比较经济,但只适用于水头比较小,地基对渗透变形不敏感的情况。当水头较大,地基为粉砂、细砂或淤泥的闸室,则采用双铰式不透水或采用整体式结构。对于整体式闸室结构主要适用于地基情况较差的情况,但其计算较为繁

琐。

根据富流滩船闸工程的实际情况,结合以下《船闸设计》中介绍的重力式结构的特点,我选用分离的重力式结构。重力式闸墙是靠自重维持稳定,但是地基反力不均匀且较大,对地基承载能力要求比较大,只适用于较好的地基,对于软弱地基,要采用重力式则必须对地基采取工程措施,改善受力状态或增强地基强度。

对于闸室结构的计算,我在手算的过程中参阅了《土力学》、《材料力学》、《港口水工建筑物》、《渠化工程学》、《港口航道专业毕业设计指南》等多本资料。在这个过程中对土压力的计算理论有了更进一步的学习,对土压力计算的简化、土的等待内摩擦角等知识有了更深一步的了解。

通过学习《ABAQUS在土木工程中的应用》和《ABAQUS实例分析》两本书,对大型土木通用有限元软件ABAQUS有了一定的了解,并进行了简单的应用。对了有限元在实体结构计算中的优越性有了一定的认识。

此外,还阅读《全国船闸图集》、《船闸设计图例》两本图集,《全国船闸图集》收集全国782座船闸的有关资料,包括地质情况、设计水头、船闸尺度、输水形式、结构形式、闸阀门的形式等多方面的内容,并且包括每个船闸总平面图、立面图和多个断面图。通过观看书内的图片对于船闸整体有了更形象的了解,通过对多个船闸总平面图和立面图的阅读对我的绘图工作起了很大的帮助。

四、船闸设计应满足的运用要求

《船闸设计》中对船闸设计提出了多方面的注意事项和要求,这下事项式对设计船闸的整个过程的简单总结,对于培养我的工程设计素质起了很大的作用。

1、船闸总体布置要满足运行要求

船闸总体布置的优劣是船闸运用中保证安全通畅的关键。在选择闸(坝址和进行水利枢纽总体布置时,应按照满足通航条件的要求,优选船闸位置和船闸总体布置,并妥善处理与相邻建筑物的关系,如运行调度关系、引航道尺度、引航道与原航道的链接、通航水流条件与相邻建筑物的衔接等方面均能满足船舶的安全、迅速和通畅的过闸的要求。对位于多泥沙河流上的船闸,预计引航道可能发生淤积影响通航时,应有防淤、冲淤和清淤措施,以达到设计规定的引航道标准尺度。

2、船闸规模尺度应满足运量河船队原队过闸要求

船闸规模尺度应满足和设计水平年内客、货运量通过设计船队一次过闸的要求。位于运量大和重要的通航河流上的水利枢纽,或将来扩建较困难的枢纽,则应同时修建双线船闸,以保航运不断。高水头枢纽,在技术上可能的条件下,应尽量采用单级船闸,以提高船闸通过能力河减少船舶过闸时间。若因技术条件限制,不能建单级船