船闸设计计算书

船闸设计计算书

目录

一、设计基本资料 (2)

二、船闸总体规划 (3)

三、船闸输水系统型式选择及水力计算 (6)

四、结构设计 (6)

五、设计中应注意的问题 (15)

指导老师：拾兵

组长：王桂兰

组员：刘邑雨

金恒

张建

张俊杰

一． 设计基本资料

1． 经济资料

（1）建筑物设计等级：某二级船闸，其闸门，闸首，闸室等主要结构按二级标准设计，导航墙，靠船码头等按三级标准设计，临时建筑物按四级标准设计。

（2）货运量：2009年过闸货流2100万t ，其中上行1000万t ，下行1100万t ，年设计通过能力为2100万t 。

（3）通航情况：通航期N=360d/年，客轮，工作轮过闸坝数n 0=5，舶载重量系数a=0.83。月不均匀系数β=1.1，船闸昼夜工作时间t=22h 。 （4） 设计船型：见表1-1

表1-1 设计船型

2. 水文与气象资料

（1）特征水位及水位组合：见表1-2和表1-3

表1-2 特征水位表 表1-3

水位组合表

（2）气象资料：降雨量主要影响施工设计（略）；气温主要影响施工设计及通航期长短，此

处冰冻不影响航速，最多风向为东南风，设计8级风。风速V=20.8m/m ，校核10级风，V=25.6m/s 。

3．地质资料及回填土资料

回填土的实验结果如表1-4所示，地基土的物理力学指标如表1-5所示。

表1-5 地基土物理力学特性

4．地震 根据地震基本烈度区划图，该地区基本烈度为6度，不进行抗震设计。

5. 交通及建筑材料供应情况 水运，公路均直达工地，运输方便。钢材供应充足，由南京发货，水泥，石料均由安徽北部提供，水运而来，价格便宜。木材较缺，需由福建。江西运来，供应有限。

二`. 船闸总体规划

1． 船闸规模

根据设计船型资料，考虑1顶+2*2000t 船队一次过闸，1顶+2*1000t 船队两排并列一次过闸，一顶2*1000t 与1拖12*100t 解队并排过闸三种组合，其计算结果如表1-6所示。

表1-6 船闸基本尺度计算表 单位（m ）

综合以上三种组合情况计算结果，取闸室有效长度l c =200m,考虑镇静长度10m ，则闸室长度取210m 。闸室的有效宽度B c =23m ，由最大船舶吃水得槛上水深H c ≥1.6×2.8=4.48m,考虑到二级航道标准及预留一定的富裕，取槛上水深H c =5.0m ，则闸室尺度为210m ×23m ×5m.

船闸最小过水断面的断面系数n=

Ω

Φ=

23×5

21.2×2.8

=1.94≥1.5∼2.0,符合要求.

2.各部分高程确定

上游引航道底高程=上游设计最低通航水位—引航道最小水深=14.5-5.0=9.5m.

上游导航建筑物顶高程=上游设计最高通航水位+超高（空载干舷）=20.0+2.5=22.5m. 上闸室首门顶高程=上游校核洪水位+安全超高=23.5+0.5=24.0m.

当门前产生立波时，上闸首门顶高程=上游设计洪水位+H 0+2H w +安全超高=21.0+0.19+0.72+0.5=22.41m ，上述两者取最大值，取闸门顶高程为24.0m.

上式中H 0为波浪中心线超过静水位高度，2H w 为波高，2L w 为波长，可按下式计算：

H 0≈π

(2H w )22L w

, 2H w =0.0151H 0.34WD 0.33, 2L w =0.104H 0.573WD 0.33.

式中：H 为闸前水深，H=21.0-9.5=11.5m;W 为计算风速，W=20.8m/s;D 为吹程,与闸前水面宽度有关，近似取D=1km.经计算：2H w =0.72m,2L w =8.77m, H 0=0.19m.

上闸首墙顶高程=门顶高程+结构安装高度=24.0+1.0=25.0（m ）,取与邻近挡水建筑物高程一致为25.5m.

上闸首门槛高程=上游设计最低通航水位-门槛水深=14.5-5.0=9.5（m ）. 闸室底高程=下游设计最低通航水位-闸室设计水深=14.0-5.0=9.0（m ）.

闸室墙顶高程=上游设计最高通航水位+超高（空载干舷）=20.0+2.5=22.5（m ）.墙顶设1.0m 胸墙，则实体墙顶高程取21.5m.

下闸首门顶高程=上游设计最高通航水位+超高=20.0+0.5=20.5（m ）. 下闸首墙顶高程=门顶高程+结构安装高度=20.5+1.0=21.5（m ）.

下闸首门槛高程=下游设计最低通航水位-门槛水深=14.0-5.0=9.0（m ）.

下游引航道底高程=下游设计最低通航水位-引航道最小水深=14.0-5.0=9.0（m ）.

下游导航建筑物顶高程=下游设计最高通航水位+超高（空载干舷）=15.1+2.5=17.6（m ）.

船闸各部分高程如下图所示:

3．引航道型式及尺度确定

根据地形条件、开挖工程量等，引航道型式采用不对称式。

（1）引航道长度：

导航段：l 1≥l c ,l c 为顶推船队全长，1顶+2000t 级船队长l c =185m,取l 1=190m. 调顺段：l 2≥（1.5~2.0）l c =（277.5~370）m,取l 2=300m. 停泊段：l 3≥l c （主要考虑拖带船队）≥321.2，取l 3=325m.

过度段：l 4≥10ΔB , ΔB 为引航道宽度与航道宽度之差，二级航道宽为70m ，引航道宽由计算为70m,则ΔB =70-70=0，l 4=0.

制动段：对通行顶推船队的船闸，其制动段长度可按式l 5=αl c 估算，当船队进入口门航速为2.5~4.5m/s 时，α=2.5~4.5，取α=3.0，则l 5=3.0×185=555（m ）.

引航道总长=l 1+l 2+l 3+l 4+l 5=190+300+325+0+555=1370（m ）.