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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n0=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

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1-4 回填土料土工试验

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。

长度取210m。闸室的有效宽度Bc=23m，由最大船舶吃水得槛上水深Hc≥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Hc=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===1.941.52.0,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+H0+2Hw+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H0为波浪中心线超过静水位高度，2Hw为波高，2Lw为波长，可按下式计算：H0≈, 2=, 2=

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：2=0.72m,2=8.77m,=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：l1≥l c,l c为顶推船队全长，1顶+2000t级船队长l c=185m,取l1=190m.

调顺段：l2≥（1.5~2.0）l c=（277.5~370）m,取l2=300m.

停泊段：l3≥l c（主要考虑拖带船队）≥321.2，取l3=325m.

过度段：l4≥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，l4=0.

制动段：对通行顶推船队的船闸，其制动段长度可按式l5=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l5=3.0×185=555（m）.

引航道总长=l1+l2+l3+l4+l5=190+300+325+0+555=1370（m）.

（2）引航道宽度：

考虑到河流上船舶较多，取两侧靠船，设计最大船宽b c=14m,一侧等候过闸的船队总宽b c1=14m,另一侧等候过闸的船队宽度b c2=14m,富裕宽度Δb=b c,则B0=b c+b c1+b c2+2Δb=14+14+14+2×14=70m，取引航道宽度为70m.

（3）引航道水深：

引航道水深应满足H0T⁄≥1.4~1.5，其中T为设计最大船队满载吃水，取T=2.8m,则H0≥1.5×2.8=4.2m,取引航道水深H0=5.0m.

4.船闸通过能力