渠化毕业设计提纲

1、绪 论船闸是克服河流上建坝（或天然）形成的集中水位差的一种过船建筑物。一、船闸在航道建设中的作用和地位。二、船闸在水资源综合利用中的作用和地位。三、我国船闸建设的成就和发展。四、船闸设计应满足的运用要求。第一章 船闸的总体设计第一节 船闸的组成和类型 一、船闸的组成：主要由闸首、闸室、引航道、导航和靠船建筑物及相应的设备组成。二、船闸的类型第二节 船闸规模一、船闸尺度(一)、船闸尺度选择应遵循的原则1、满足设计水平内近、远期客运量通过的需要并留有发展余地。设计水平是指船闸最后建成正式投入运用时起算至船闸通过能力达到饱和年限。 查船闸设计规范（JTJ 261266） IIV级船闸 建成后1525

2、年 VVII级船闸 建成后1020年2、满足设计水平内近、远期设计船型船队不解队一次过闸。3、船闸等级与所在河流或河段的航道等级相一致。4、船闸尺度标准化，利于各河流的干支互相沟通和水网化。5、船闸闸址的地质地形条件，将来扩建船闸的难易程度。6、工程投资和营运费用最少。（二）船闸尺度：包括闸室有效长度、有效宽度和门槛水深。应根据设计船型、船队，满足船闸在设计水平年限内各期（近期、远期）客货运量及过船量的需要而确定。1、闸室的有效长度LX：等于设计最大船队长度加上富裕长度 LX = Lc + Lf 。取整数。2、闸室的有效宽度BX ：等于设计船队的最大总宽度加上富裕宽度BX =bc + bf。

3、取8、12、16、20、23、32m。3、门槛水深H：为设计最低通航水位到门槛最高点的深度H 1.5T。二、船闸线数根据船闸在设计水平年内的客货运量，船闸设计（实际）通过能力，过闸的船型、船队组成，地形条件和船闸所在河流的重要性等因素而确定。三、船闸级数船闸级数的选择应根据船闸总水头，通过能力可靠性和航运效益，技术水平，地形、地质条件，施工条件和管理运用等条件进行技术经济比较。设计水头的确定：根据各洪水位、正常蓄水位、各通航水位等考虑可能的组合和不利的情况，采用设计水头HX该枢纽所在的位置地形地势，采用单级船闸会减少过闸时间，管理方便。对一般船闸级数选择范围如下： 水头20m 采用一级船闸 2

4、0m水头40m 采用一级或两级船闸第三节 船闸设计水位和各部分高程一、船闸设计水位的确定 1、上游设计最高水位2、上游设计最高通航水位3、下游设计最高通航水位4、上游设计最低通航水位5、下游设计最低通航水位：6、采用官厅水库公式计算波浪浪高： 2hw0.0166×W1.25×D0.33 W计算风速（m/s） D吹程（公里） 取（35）倍的河宽。二、船闸各部分高程（列表计算如下）序号计 算 内 容计 算 水 位计 算 式计算结果1上闸门门顶高程上游设计最高水位上游设计最高水位+超高+浪高2下闸门门顶高程上游设计最高通航水位上游设计最高通航水位+超高3上闸首墙顶高程上游设计最高

5、水位上闸门门顶高程+超高4下闸首墙顶高程上游设计最高通航水位下闸门门顶高程+超高闸室墙顶高程5闸室墙顶高程上游设计最高通航水位上游设计最高通航水位+空载干舷高度6上闸首门槛顶高程上游设计最低通航水位上游设计最低通航水位门槛水深7下闸首门槛顶高程下游设计最低通航水位下游设计最低通航水位门槛水深8上游引航道底高程上游设计最低通航水位上游设计最低通航水位引航道最小水深9下游引航道底高程下游设计最低通航水位下游设计最低通航水位引航道最小水深10闸室底高程下游设计最低通航水位下闸首门槛高程11上游导航及靠船建筑物顶高程上游设计最高通航水位上游设计最高通航水位+空栽干舷高度12下游导航及靠船建筑物顶高程下

6、游设计最高通航水位下游设计最高通航水位+空栽干舷高度以上计算还应考虑预留沉降量。第四节 引 航 道一、引航道的平面布置根据船闸规模、尺度，客货运量，过闸船队类型、尺度和过闸方式并由自然条件等因素确定。二、引航道的尺度（一）、引航道的长度包括导航段l1 ，调顺段l2 ，停泊段l3 , 过渡段l4 , 制动段l4/。如图所示：导航段l1调顺段l2停泊段l3 过渡段l4 制动段l4/ lc (1.52.0)lc lc10B可与过渡段可重合使用B引航道宽度与航道之差（二）、引航道的宽度1、 单线船闸引航道的宽度。考虑引航道只有一侧停靠过闸船队（舶）的情况：B0bc+bc1+2b=bc+bc+1.5bc

7、=3.5bc 2、 引航道的底宽Bn=B0-2m(H0-T) H0在设计最低通航水位时，引航道底宽内最小水深。 T设计最大船泊的满载吃水（m）3、 引航道的断面系数 4 n=/7 设计最低通航水位时，引航道的过水断面面积船队满载吃水时，船中横断面水下部分的断面4、 引航道口门宽不应小于1.5倍引航道宽度(三)、引航道水深:引航道最小水深 H0(1.41.5)T（四）、弯道半径和弯道加宽1、最小弯曲半径。 顶推船队和机动驳： IIII级船闸: R4lc IVVII级船闸: R3lc2、弯道加宽B=lc2/(2R+B0) 加宽会给施工带来不便，可以采取增大弯曲半径措施来避免加宽。导航段建筑物的平面

8、图如下所示： Sa=(0.51.0)lc Sb=(0.350.75)lcSa主导航建筑物的投影长度Sb辅导航建筑物的投影长度对于辅导航建筑物：航行方向与撞击点切线间的夹角=arcsin(Sb/R)<（30o60o）。第五节 闸首尺度的拟定一、门扇的基本尺度。以人字形闸门为例1.门扇长度: ln=(Bk+2C)/2cos Bk闸首口门宽度 C由门扇的支垫座的支承面至门盒外缘的距离，一般取（0.050.07）Bk。闸门关闭时门扇轴线与闸室横轴线的夹角。一般取22.5o.2.门扇厚度取（1/81/10）ln 3.门扇高度h指闸门面板顶到闸底的距离h=H+hk+k±mH上闸门门顶高程与

9、上闸首门槛高程之差hk门槛水深k闸门面板顶在上游设计最高水位以上的超高m闸门面板底与门槛顶的距离。通常取m（0.150.25）m当闸门关闭时。门底止水位于门槛侧面时取正值，位于门槛顶面时取负值。二、闸首长度1、门前段L1根据检修闸门的尺度，输水系统的布置方式，廊道的尺度等初步拟定 。 2、门龛段L2=Ln（0.20.3）3、支持段L3=(0.30.5)h0 h0边墩墙在闸首底板以上的高度则闸首长度L=L1+L2+L3第六节 通过能力和耗水量的计算一、通过能力计算 船闸的通过能力指设计水平年限内，每年自两个方向通过船闸的货物总吨数，即年过闸货运量。1、 船闸的一次过闸时间船舶进出闸运行距离:单向

10、过闸：进闸距离指船舶在引航道的停靠位置至闸室内停泊处的距离L1 出闸距离指船舶自闸室内停泊处至船尾离开闸门之间的距离 L2双向过闸： 进闸距离指船舶在引航道的停靠位置至闸室内停泊处的距离 L1/ 出闸距离指船队自闸室内停泊处至双向过闸靠船码头的距离L2/进出闸的平均速度，参考下表： 过闸方式 船舶类型进闸(m/s)出闸（m/s）单向双向单向双向船队0.50.70.71.0排筏（拖轮牵引）0.30.50.50.6机动单船0.81.01.01.4非机动船0.40.50.40.5采用船队和机动单船的平均速度作为进出闸速度，则单向进闸 V1=(0.5+0.8)/2=0.65m/s 双向进闸 V1/=(

11、0.7+1.0)/2=0.85m/s单向出闸 V2=(0.7+1.0)/2=0.85m/s 双向出闸 V2/=(1.0+1.4)/2=1.2m/s 故 单向进闸时间 t2L1/V1 单向出闸时间 t4L2/V2双向进闸时间 t2/L1/V1/ 双向出闸时间 t4/L2/V2/闸门启闭时间t1 船队进出闸间隔时间t5闸室灌泄水时间初步估算拟定t3则 单向过闸时间 T1=4t1+t2+2t3+t4+2t5双向过闸时间 T2=4t1+2t2/+2t3+2t4/+4t5设计中采用单向过闸与双向过闸所需时间的平均值来表示过闸时间T=(T1 +T2/2)/22、 船闸日平均过闸次数 n×60/T

12、 日平均工作时间， 取2022小时。3、 每昼夜非运货船过闸次数n0取?次。4、 船闸年通过天数N 取通航保证率为x% 则N=365×x%5、 船舶装载系数 采用0.50.86、 运量不均衡系数 采用1.31.57、 一次过闸平均吨位G近期按?考虑 则近期通过能力 P=(n-n0)NG/远期按?考虑 则远期通过能力 P=(n-n0)NG/二、耗水量计算1、平均每次过闸用水量V=(V0+0.5V0)/2=0.75V0每秒钟平均过闸用水量QiNv/864002、闸、阀门漏水所消耗的流量qc×b其中 c每一米止水长度上每秒钟漏水量。视水头HX大小而定。 当HX10m时 取c0.0

13、0150.002m3/s 当HX >10m时 取c0.0020.003 m3/s b闸门和闸门边缘的止水总长度。则船闸一天内平均耗水量为：Q=nVi/86400+q第七节 引航道上的建筑物引航道上的建筑物包括导航建筑物和靠船建筑物。导航建筑物主要是引导船舶安全顺利的进出闸室，而在闸首的入口处两侧设置的建筑物，位于船闸航线一侧用以引导船舶进闸的称为主导航建筑物，位于主导航建筑物对面用以引导受侧风向、水流和主导航建筑物弹性作用而偏离航线的船舶，使其按正确导向行驶的称为辅导航建筑物。对于主、辅导航建筑物，其航行方向与撞击点切线间的夹角要求在一定范围。对主导航建筑物角要求在15o20o，最大不超

14、过30o。对辅导航建筑物角要求在30o60o在引航道中除导航建筑物外，为了便于等待过闸的船舶停靠，一般均设置靠船建筑物，靠船建筑物一般布置在靠进闸船舶航线的一侧，即进闸航行方向的右侧。靠船建筑物的长度采用一个设计船队的长度。导航和靠船建筑物前沿应作成垂直平整面，以利于船舶停靠及系泊安全。 第八节 船闸在枢纽中的布置一、布置原则1、在水利枢纽坝（闸）址选择时，应充分考虑航运的近期和远期发展需要2、船闸在通航期内应有良好的通航条件。3、 在满足航运的要求下，应尽可能的选择经济合理、工程造价低、施工方便的方案。4、 在布置方案时，须进行实际的模型试验，以便选择最优方案。5、 船闸和公路桥应尽量不交叉

15、，如果交错，也应满足通航的净空要求。二、坝（闸）址选择船闸和各类坝的布置方式友两种：一种是闸坝并列式，一种是闸坝分离式。以通航为主，航电结合，以电养航的航运枢纽工程，布置时既要考虑到泄洪能力的要求，又要考虑到在满足泄洪条件下的船闸是否有良好的通航条件。这样在选择坝址时，就要考虑到把泄水闸布置在河势较稳定且顺直，河床基础好，河宽适宜的河段，可先选定几条坝轴线，而后通过模型试验，以达到最优的选择。确定了坝轴线以后，就根据布置方式有邻河布置船闸的闸坝并列式和船闸靠山布置在左岸的闸坝分离式两种。对于第一种邻河布置的闸坝并列式是船闸紧靠泄水闸布置在河岸边方案，这种布置方式结构比较紧凑，船闸占地少，工程土

16、石方量小等优点。但引航道口门区的水流条件受泄水闸泄流的影响较大，航线和水流的交角也会大于35o，造成横流很大，船舶进出闸困难。这样船闸的通航条件会较差，而且这样的船闸施工需要围堰，围堰的工程量也很大。对于第二种闸坝分离式方案，这种布置可以远离泄水闸，受泄流影响很小，闸轴线与上下游航道可以平顺连接，航道条件好。上游口门区的水流条件较好，便于船舶进闸。具有干地施工条件，施工方便，但这种方案布置有占地面积大，土石方工程量大等缺点。下游口门区的出口水位与原航道主流方向不一致，会受到一定的扫湾水的影响，所以在出口的位置应建导流建筑物，使水流条件得到改善，保证通航的畅顺。分析以上两方案的优缺点，同时经过模

17、型实验选择船闸布置方案。选定了闸（坝）址以后，还应考虑到泄流对引航道口门区的水流条件影响，应使口门区位置稍微在泄水闸轴线上游，这样可以使船舶平稳地进入船闸。第二章 船闸输水系统设计第一节 输水系统型式选择船闸输水系统是完成闸室灌泄水操作的主要设备，它包括进水口、输水廊道及输水闸（阀）门。出水口和消能设备等部分，输水系统的设计必须满足通航对灌泄水时间的要求，另外还需满足船舶在闸室或引航道内的停泊条件。船闸输水系统布置的型式很多，按闸室输水方式可划分为集中输水系统和分散输水系统两种类型。采用集中输水系统的是闸室其灌泄水是分别集中在一个区段完成的，一般在灌水时，水流完全由布置在上闸首的输水系统进入闸

18、室；泄水时，水流完全由布置在下闸首的输水系统泄出，而分散输水系统闸室的灌泄水是由分布于闸墙内或闸室底板内长廊道上的许多出水支孔进行的。集中输水系统由于在闸室中没有输水廊道，所以结构较简单，施工方便，造价也低，但闸室水流条件受到很大限制，而分散输水系统的水流条件可以明显得到提高，但构造复杂，造价也会高一点。根据国内外已建船闸的运转资料，可根据m值初步选定输水系统类型： m=T/H1/2式中：T闸室灌水时间（min） H设计水位差 （m）当m>3.5时 采用集中输水系统当m<2.5时 采用分散输水系统当2.5<m<3.5时 进行技术经济比较这里2.5<m=3.0<

19、;3.5应进行技术经济论证。输水系统形式选择除了上面的指标外，还要考虑以下几个因素：（1） 作用在船闸上的水头大小。（2） 闸室灌泄水时间的长短。（3） 闸室平面尺度及门槛水深。（4） 闸首和闸室结构形式及工程造价等。作用在船闸上的水头大小是影响船闸输水系统型式选择的一个重要因素.水头较大，采用集中输水系统可能水流条件不好，且灌泄水时间也可能延长，而分散输水系统可以缩短灌泄水时间，水流条件也较平稳，但在相同的灌泄水时间下，其停泊条件会不一样。初步计算比较如下所示。（1）对于集中输水系统：初步拟定灌泄水时间T 系数KV= 流量系数=0.70.8 采用平面阀门 查表得系数阀门型式不同流量系数（阀门

20、全开时）的值=0.5=0.6=0.7=0.8=0.9锐缘平面阀门0.630.590.560.53反向弧形阀门0.580.510.460.430.41则输水阀门处的廊道面积：其中闸室水域面积 =（1.151.2）LX×BX则每边阀门处的廊道面积为/、总面积为=2/校核灌水时的闸室停泊条件船舶的排水量W：对于顶推船队按单船排水量计算。允许系缆绳的水平纵向分力：PL=3W0.33灌水时的水流作用力可取为灌水初期的波浪力 式中：Kr系数，对锐缘平面阀门，Kr=0.725；对反响弧形阀门，Kr=0.527阀门处的廊道断面面积（米2）D波浪力系数，对集中输水系统取D=1.0W船队（舶）的排水量（

21、吨）H设计水位差（米）g重力加速速度tv阀门开启时间（秒）c初始水位的闸室横断面面积（米2）x船队（舶）浸水横端面面积（米2）（2）对于分散输水系统 初步拟定灌泄水时间T 系数KV= 流量系数=0.60.9 采用平面阀门，系数同上查表则输水阀门处的廊道面积其中闸室水域面积 =（1.151.2）LX×BX则每边阀门处的廊道面积为/、总面积为=2/校核灌水时的闸室停泊条件 灌水时的水流作用力可取为灌水初期的波浪力 式中：阀门处的廊道断面面积（米2）D波浪力系数，对分散输水系统取D=0.10.3Kr ，W，H，tv,c，x同上。P1<PL ，满足停泊要求。比较以上停泊条件，可以看出显

22、然集中输水系统的水流作用力要比分散输水系统的水流作用力大得多，在缩短灌泄水时间的情况下，集中输水系统就可能不能满足停泊要求，水流条件也不好，需要设置复杂的消能措施，虽然廊道主要集中在闸首部位，简化了闸室构造，施工方便，降低工程造价。而分散输水系统在缩短灌泄水时间的情况下也能较好的满足水流停泊条件要求，虽然结构布置在整个闸首闸室范围，施工复杂，但它的水流条件较好，且也不要复杂的消能措施。集中输水系统由于是闸首头部出水会对船队的冲击会很直接，影响较大。而分散输水系统是闸室墙两侧出水，出水支管布置在满载吃水线船舶底线以下，对船队的冲击相对而言会小很多。另外集中输水系统的廊道尺度比分散输水系统的大，这

23、样就可能会加大闸墙的厚度，从而增加造价。综合比较以上各因素，在满足通过能力的要求下，能缩短过闸时间，并且有良好的水流条件是较好的输水系统。分散输水系统布置又可分为三类：（一）、简单式 其布置方式有：1、闸墙长廊道短支管出水；2、闸底长廊道顶支孔出水。（二）、较复杂式 其布置方式有：1、闸底长廊道侧支孔出水；2、闸底长廊道分区段出水；3、闸墙长廊道经闸室中部横支廊道支孔出水；4、闸墙长廊道经闸室纵横支廊道支孔出水；5、闸墙长廊道经闸室中心进口区段出水。（三）、复杂式 有闸墙长廊道经闸室中心进口八支廊道四区段出水等。可根据设计水头选定布置方式。 HX12m 采用简单式分散输水系统 12m<H

24、X 28m 采用较复杂式分散输水系统 HX>28m 采用复杂式分散输水系统第二节 输水系统的水力计算一、输水阀门处廊道断面面积可以拟定每侧输水阀门处廊道的断面面积和阀门尺寸二、廊道布置1、廊道进口淹没水深经专门试验研究资料表明应大于水头的（0.400.5）倍。这样的淹没水深如进口布置在闸首墙中，会很难达到要求，如开挖闸首底板会对结构的稳定和工程量影响很大，所以采用在引航道上取水的方法，在引航道内开挖进口设置在紧靠闸首的两侧导航墙内侧。可采用进口布置多个进水口，进口流速不能大于2.53.0m/s。进口宜修圆，并布置拦污栅。2、廊道出口考虑全部流量泄入下游引航道。出口在下游导航墙上也是多支孔

25、出水，出口顶部的淹没水深应大于1.5m。每边出水口尺寸确定时主要考虑出口面积为阀门处的廊道面积的1.3倍左右。3、廊道转弯，从廊道进口向内在平面上90o转弯。并使廊道断面面积渐变为阀门处廊道面积的1.3倍。同样在出口位置也采用90o转弯。主廊道的面积为输水阀门处廊道面积的1.3倍。4、阀门段前的廊道过渡段一般采用的坡度不大于1：4，阀门段后的廊道过渡段一般采用1：101:12,采用顶面和侧面扩大的方式。5、他布置(1) 短出水管断面的面积的总和与纵向输水廊道面积的比值宜为0.951.15。(2)短支管出水孔宜设置在闸室的中部，其长度为闸室长度的（1/21/3），这里布置采用长度为闸室长度的2/

26、3。(3)短支管出水孔的中心间距一般为闸室宽度的1/4，两侧输水廊道的出水支孔应相互交错布置。(4)出水支管沿水流方向的长度不宜小于其断面宽度（或直径）的3.6倍，高宽比在1.5左右。出水支管的出水口应具有良好的线型，出口宜修圆。出水支管喉部后的出口扩大角宜小于3o。(5)出水孔段前三分之一的出水支管，应设消力槛等消能工进行消能。(6)出水支孔管的出口应布置在下游设计最低通航水位时，设计船舶吃水深度以下，保证出水管出口水流不直接冲击船舶。(7)输水阀门前后要有一定的直线过渡段。由以上布置可以确定每一边输水廊道出水支管数n纵向廊道的面积为纵=1.3则短支管断面面积的总和为22A=（0.951.1

27、5） 采用出水支管断面尺寸高宽比为1.7。三、消能布置 闸墙长廊道短支管出水的输水系统采用明沟消能，明沟尺寸应满足以下要求：对方形支孔，其宽度根据支孔水流流束逐渐缩小到消失所需要的距离要求，应大于或等于支孔宽度的5.2倍，明沟的高度应大于支孔出流扩散后的高度，支孔出流单侧扩散角的正切为tg=0.24。因此明沟的高度应满足 dd0+0.24Bd0支孔高度d0=1.0md、B分别为明沟的高度和宽度四、水力计算1、 流量系数的确定（1） 部阻力系数 进口：en=0.1 (多支孔进口) 布置拦污栅：b= 栅条形状系数 s栅条厚度 b栅条净间距 廊道圆滑转弯：k=k/圆锥形缩小：不考虑局部阻力损失。圆锥

28、形扩大：P,K/= 圆锥顶角=arctg(1/12)带有出水支孔的廊道段局部阻力系数，可按下式计算 m=摩阻力系数：对不带出水孔的廊道 L廊道长度R廊道水力半径 mC谢才系数 m1/6n为糙率系数对砼取0.014。廊道的简单示意图如下： 计算出水孔段廊道的换算长度：对于出水孔数大于15的出水孔段廊道的换算长度LNP可取为该段廊道长度的一半，即LNP=L0/2 对带有出水支孔的廊道摩阻力系数，可取为不带有出水支孔的廊道摩阻力系数的1/3，故c/=把以上的局部阻力系数均化到输水阀门处的局部阻力系数，乘以一个系数。总的局部阻力系数： (2)输水阀门后廊道面积扩大时，阀门局部开启的阻力系数全开时： (

29、3)阀门井或门槽的损失系数对锐缘平面阀门 /=0.25对反向弧形阀门 /=0 这里采用锐缘平面阀门，另外还设置一个检修阀门。综合以上可计算出阀门全开时的实际流量系数：1、惯性超高的确定闸室水面惯性超高的计算公式如下： m阀门全开时的流量系数阀门处的廊道面积（米2）Lnp输水廊道的换算长度（米）C闸室的水域面积，单级船闸C=1.15LX×BX根据实际计算出的流量系数和惯性超高（超降）按下式校核灌泄水时间T 与实际拟定的灌泄水时间T相差不大，采用实际的灌泄水时间T，则阀门的开启时间tv=KVT。理论上开启时间应大于等于tV1、 力特性曲线计算（见下表）tnvnvn/µtHtQt

30、HtEtEptVtdQ/dt以上各水力指标的计算公式如下： （1）µ流量系数 （2）Ht水位差（水头） 阀门开启过程中： 阀门全开后： （3）QT流量 阀门开启过程中：阀门全开后： （4）ht水深 ht=HX+hk+-Ht (HX为设计水头，hk为原始水深) （5）Et能量 Et=9.81QtHt （6）Ept比能（7）Vt闸室断面纵向平均流速 （8）流量变化率绘制水力曲线五、校核1、停泊条件校核（1） 室内停泊条件（仅校核灌水时的情况） 灌水时，船舶在闸室内所受的水流作用力可取为灌水初期作用在船舶上的波浪力PB。这是因为灌水初期阀门刚开启时最大，而当流量最大时它等于零，流速力在灌水

31、初期等于零，然后逐渐增大，它与进入闸室的水流流量成正比，波浪力与流速力并非同时出现。灌水初期的波浪力：式中各符号意义同上。则P1<PL满足闸室停泊条件。（2） 引航道内的停泊条件闸室灌泄水时，船队在上、下游引航道内所受的水流作用力可取为船队在上、下游引航道内所受的波浪力PB/和由上、下游引航道纵向流速所产生的流速力Pv/之和，即P1=PB/+Pv/.最大值发生在流量最大的时候。对于下游引航道：波浪力按下式计算：式中： lc船队（舶）的换算长度 系数 n引航道的断面面积 Q2t时段末的流量其它符号意义同上。灌水时的流速力按下式计算：式中：船舶排水量方形系数，取0.9剩余阻力系数，对非自航楔

32、形木船和金属船为10.5×10-3;对非自航式勺形铁壳船为8.0×10-3。mc船前流速不均匀系数，对闸室泄水取为1.0；对闸室灌水，当采用消能室等消能措施时为2.02.5；当仅采用简单的消能措施时为3.04.0。f摩擦系数，对金属船为0.17×10-3；对木船为0.25×10-3；O船舶浸水表面面积（m2），对非自航楔形船O=lc(2Sc+/bc)对勺形非自航船O=lc(1.7Sc+bc)R水力半径（米），R= mC谢才系数 列表计算两者之和最大的值。 则水流作用力P1=PB/+PV/<PL满足停泊要求。由于泄水时的mc=1要比灌水时要小，则流速

33、力也会比灌水时小，则泄水时也能满足停泊要求。对于上游引航道，由于其过水断面面积比下游引航道的过水断面面积大，由公式中可以看出，其波浪力和流速力均会比下游引航道要小，故总的水流作用力也会小于允许缆绳的纵向水平分力，从而也能满足停泊要求。以上校核过程中均忽略了局部力的影响，主要是因为局部力本身很小，对于大型船队，局部力与波浪力、流速力相比，其值可以忽略不计，而且局部力还可以通过适当的消能措施加以降低，故计算中不予考虑。2、水阀门的工作条件校核输水阀门一般有密封式阀门和开敞式阀门，对于密封式阀门需校核输水门后收缩断面处廊道顶部的压力水头，为了防止在灌水过程中带入空气，还应计算阀门工作的空穴数；对于开

34、敞式阀门需校核阀门后水跃产生的可能性。在分散输水系统中，为防止灌水时带入空气，一般灌水阀们采用密封式，而泄水阀门可采用密封式，也可采用开敞式。这里均采用密封式阀门。如上所述，对于密封式阀门需验算阀门后收缩断面处廊道顶部的压力水头。按下式计算： 式中： Pc收缩断面处廊道顶部的压力水头 HT船闸上游水位与阀门后廊道顶部高程的差值。 1阀门前廊道段的阻力v阀门段廊道断面的平均流速。vc水流收缩断面处的平均流速。 ，其中n为阀门开启度，为收缩系数。空穴数的定义： 式中：K阀门底缘空穴数 P阀门底缘的压力水头。P等于上游水位减去底缘高程、输水阀门前廊道段的水头损失和开启断面的平均流速水头。 pa大气压

35、力 pv水的蒸气压力 列表计算压力水头和空穴数（见下表） NvnnVVtPK最大的负压水头<3m，满足要求，不会产生空穴现象。3、流速校核（1） 廊道进口流速要求不大于2.53.0m/s。（2） 廊道内的最大流速发生在阀门开启过程中阀门后的收缩断面处，因为廊道其他部位的断面面积均比收缩断面的面积要大，在相同的流量下，收缩断面处的流速就是最大的。廊道内流速要求不大于1015m/s. （3） 下游引航道内的最大平均流速在流量达到最大的时候。（4） 对于上游引航道，最大平均流速为：（5）对于下游引航道,为了船舶操作方便，要求上游引航道最大平均流速不大于0.50.8m/s,下游引航道最大平均流速

36、不大于0.81.0m/s。六、总结分析通过 计算校核，可以看出采用简单式分散输水系统缩短了灌泄水时间，大大的提高了通过能力，有很好的停泊条件，所以采用这种输水系统是合理且经济的。在以上的计算校核过程中也忽略了很多因素，如：在灌泄水时间减小的情况下，假定了廊道面积保持不变，这与实际会有所误差，但不影响整个校核。所以予以忽略。在闸室的停泊条件校核中没有校核泄水情况，主要是灌泄水是个相对的概念，主要看对什么而言，对闸室灌水相当于上游引航道泄水的过程，对闸室泄水相当于下游引航道灌水，所以在灌水和泄水时间一致的情况下，灌水和泄水是一个道理，所以可以不校核泄水过程。第三章 船闸结构设计 第一节 结构型式选

37、择一、上、下闸首闸首是将闸室和上游引航道分隔开的挡水建筑物,其上设有闸门、输水系统的启闭机械,闸首由边墩和底版构成.闸首的结构型式有整体式和分离式两类.为了保证闸首具有足够的整体刚度,避免由于闸首边墩相对沉陷而影响船闸的正常工作,在土基上通常采用整体式结构,即边墩和底版刚性连接在一起.在岩基上,一般采用分离式结构,但当基岩较差或具有软弱夹层时,也多采用整体式结构. 整体式结构是采用整体坞式结构,这种结构地基反力分布比较均匀，两侧闸墙相对变位小，不需要考虑闸墙的滑移稳定性和闸室的渗流稳定问题。由于闸墙与底板刚性连接，可以适应不均匀沉陷。闸首底板一般采用平底板，底板厚度可取为等于()边墩的自由高度

38、，但不应小于其净宽的（）。在粘性地基上取，在砂性地基上取。由于上闸首布置有输水廊道，并考虑到和闸室的衔接，其底板的厚度还是按实际的布置取。而下闸首则不存在这样的问题，所以下闸首按以上原则取用。 。 上下闸首 排水管，墙后回填料根据当地的实际情况，结合施工的方便经济等因素，在以上的基础上并能减小土压力。根据以上原则， 闸首的回填料就地取材，并能减小土压力。由 初步拟定的尺寸，可以确定闸首的横断面图. 二、 闸室船闸闸室是由上、下闸首和两侧闸墙环绕而形成的空间，是船闸实现其调整船闸闸室水位，升降船舶，使船舶克服航道集中落差的结构。由闸室墙和闸底构成，闸室设有导航设备和其他辅助设备。 闸室的横断面有

39、斜坡式和直立式两种，斜坡式闸室结构简单，施工方便，造价低。但闸室容积大，耗水量大，输水时间长；而直立式闸室避免了斜坡式闸室在使用上的缺点。根据地基性质，直立式闸室分岩石地基上的闸室和土基上的闸室两类。土基上的闸室分为整体式闸室和分离式闸室两种结构型式。土基上的分离式闸室结构型式有重力式结构，悬臂式结构，扶臂式结构和桩台式结构等几种；整体式闸室结构型式有坞式结构和反拱底板结构。岩基上的闸室是其结构型式与岩基的性质及岩层顶面和闸室底的相对位置有密切关系。可分为重力式，衬砌式和混合式三种。比较重力式和衬砌式、混合式三种结构型式，可以知道重力式结构的施工会比较简单，而且地基反力也较均匀，用的钢材也少，

40、但衬砌式、混合式，由于要对地基进行锚固处理。且地基的岩石风化比较厉害，需要锚固的深度也就加大，施工也困难很多，这样对结构的选择是不经济的，也不合理。重力式的常用断面形式有梯形和衡重式两种。衡重式结构是在墙背设置一个后伸平台，使自重力和平台上的土重力的合力通过断面中心的后部，其产生的偏心力矩可以抵消一部分倾覆力矩，同时后伸平台具有卸荷作用，使作用在平台以下倒坡部分的土压力减少。地基反力较均匀，这种型式梯形断面相比，减少了工程量，但由于底宽较小，地基反力较大，对外力变化较为敏感，当地基性质较好的时候可以采用 。衡重式闸墙的后伸平台一般设在距闸底0.40.5倍墙高处；平台宽度取决于平台以下墙身的断面

41、应力和地基反力，初步设计可取为0.150.25倍墙高；平台以上为梯形断面，平台以下为设4：15：1的倒坡。对于配筋的重力式闸墙还应有前趾以增加抗滑稳定性，前趾长度为0.10.3倍墙高。另外考虑到地下水位较高，对闸室的稳定性不好,可在墙背后设置排水管， 出口高程根据规范应高于下游最低通航水位0.5m1.0m 。排水管的坡度为1：2001：500墙后回填料的选择和闸首类似。 综合以上几点，初步设计闸室横断面型式.三、导航墙导航墙是紧靠闸首的建筑物，它起引导船舶安全迅速的进出闸首的作用，导航墙 的结构形式的选择根据地基性质、船闸规模、材料来源、施工条件及使用要求等因素来确定，其中地基因素是主要的因素

42、之一。由于枢纽中廊道的进出口均在导航墙内 ，为了满足进出口的淹没水深要求，就得加大墙高。使廊道能布置进去。另外还应在下导航墙的背面设置排水管，以降低地下水位。排水管的布置和闸室类似。由以上原则可以初步设计上、下导航墙的横断面形式.第二节 结构设计一、设计条件（一）水位组合 1、通航水位 正常蓄水位： 上游设计最高通航水位： 上游设计最低通航水位： 下游设计最高通航水位： 下游设计最低通航水位： 2、检修水位 3、水位组合 计算情况项目正常运用情况完建情况检修情况上游水位下游水位（二）船闸各部分高程（m）上闸首闸室下闸首上引航道下引航道墙顶门槛墙顶底面墙顶门槛墙顶底面墙顶底面（三）计算情况1、

43、正常运用情况（1） 上游或墙前为最高通航水位，下游或墙后处于相应的最低通航水位或排水管水位。（2） 下游或墙前为最低通航水位，上游或墙后处于相应的最高水位或排水管水位。（3） 可能出现的最大水位差。（4） 其他不利组合。2、 检修情况闸室排干或闸首局部排干时，闸外水位处于检修期可能出现的高水位，闸内处于基础板顶面。3、 完建情况地下水位与底板面齐平，地下水位尚未抬升。以上划分基本组合（1）和基本组合（2）。基本组合（1）相应与正常运用情况，基本组合（2）相应与检修情况和完建情况。二、 荷载计算1、自重力2、静水压力3、扬压力 4、船舶荷载 仅在正常运用情况下出现，且仅在闸室中出现。 船舶荷载包

44、括：船舶行进时，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。 在工程设计中，撞击力按下面的经验公式计算 （一顶四船队）式中 Pc船舶撞击力（KN）K系数。闸室K=1.0；引航道中导航建筑物的直线段K=1.67，曲线段K=2.0。W船舶排水量（t）。一顶四船队的排水量为W=5702.4（t）船舶撞击力的作用方向垂直于建筑物的表面。对于连续的闸墙最坏的撞击情况，其分布长度Ly按下式计算 ， y撞击点到计算截面的高度（m）b计算截面的宽度（m）Ld建筑物的分块长度（m）系缆力系根据系船缆绳偶而超载时，缆绳被拉断或系船设备被损坏而系船设备埋固部分不致被破坏的条件确定，系缆力可按下式计

45、算 PB船舶的系缆力（KN）W船舶排水量（t）。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。5、闸面活荷载其大小取决于船闸的运转方式，在通常情况下，过闸船舶不用岸上牵引设备，可只考虑人群荷载，并考虑船闸检修期间墙后堆放少量材料或使用轻型机械的要求，闸面活荷载一般可取为35Kpa。计算时计到土压力中去。6、地震力7、波浪力8、土压力土压力的大小不仅取决于回填土表面的额形状，也决定于墙本身的特征。土基上的重力式、扶臂式、悬臂式及箱形结构等，按主动土压力计算；土基上设斜桩和带横撑的直桩基础上或岩基上的重力式、扶臂式、悬臂式及箱形结构、混合式结构等，以及一般的坞式结构，按静止土压力计算。静止土

46、压力系数可按主动土压力系数的1.251.5倍采用。 土压力分别列表计算,如：正常运用情况：计算情况计算范围土压力大小（KN/m）水平分力（KN/m）垂直分力（KN/m）作用点距底部的距离（m）完建情况：检修情况：三、整体稳定性验算主要验算初步拟定的尺寸是否满足要求,具体有整体稳定性验算和地基承载力验算.其中整体稳定性验算中包括抗滑稳定、抗倾稳定及抗浮稳定验算.在验算时需要验算各种情况下的稳定性和地基承载力.下面验算整体稳定性.其指标按船闸设计规范(JTJ 261266)取如下所示:1、抗滑稳定性系数Kc 级别和 地基力的组合12、34、5岩基土基岩基土基岩基土基组合基本组合11.11.41.0

47、51.31.051.2基本组合21.051.31.01.21.01.12、抗倾稳定性系数K0 级别力的组合12、34、5组合基本组合11.61.51.4基本组合21.51.41.33、抗浮稳定性系数Kf1、2级 Kf1.13、4、5级 Kf1.05(一)、正常运用情况:1、上闸首a、抗滑稳定性验算一般情况下,作用于闸首上的荷载均对称于船闸轴线,对整体式闸首可只进行沿船闸纵轴线方向水平滑移稳定的验算.在稳定验算时,由于整体式闸首刚度大,通常将它视为一整体,并考虑它的空间受力状态,将两侧边墩墙背与填料之间的 摩擦力计入阻滑力内,所以闸首沿地基面的整体抗滑稳定性安全系数按下式计算 Kc抗滑稳定系数f

48、闸首沿地基面的摩擦系数 V作用于闸首的垂直力之和U作用于闸首底板的扬压力H1,H2作用于闸首上、下游端面的水压力E1,E2作用于闸首上、下游端面的静止土压力Ep作用于闸首下游端面埋深部分的托力，土基及埋置不深的岩基可不计Et边墩背面与回填土料之间的摩擦力。其值为Et=2KtEtgKt摩擦折减系数，上、中闸首取0.6；下闸首取0.4。E边墩背面的土压力回填料与边墩背向间的摩擦角 Et值在粘性填土段可不计。b、抗倾稳定性验算按下式计算：K0抗倾稳定性系数MR稳定力矩，对下游端面求矩M0倾覆力矩，对下游端面求矩 c、抗浮稳定性验算 按下式计算：Kf=Kf抗浮稳定性系数V向下的垂直力总和U扬压力总和2

49、、下闸首a、抗滑稳定性验算 b、抗倾稳定性验算c、抗浮稳定性验算 公式同上闸首 3、闸室由于闸室长度方向远大于宽度方向，所以只验算横向的整体稳定性。a、抗滑稳定性验算分离式闸室结构抗滑稳定性按下式计算：Kc抗滑稳定系数f闸首沿地基面的摩擦系数 V作用于墙体上全部荷载对滑动面法向投影的总和（KN）H作用于墙体上全部荷载对滑动面切向投影的总和（KN）b、抗倾稳定性验算按下式计算：K0抗倾稳定性系数MR对计算截面前趾的稳定力矩（KN.m）M0对计算截面前趾的倾覆力矩（KN.m） c、抗浮稳定性验算 按下式计算：Kf=Kf抗浮稳定性系数V向下的垂直力总和U扬压力总和4、上导航墙导航墙和闸室墙类似，所以

50、各项稳定性验算的公式和闸室所采用的一样。a、抗滑稳定性验算b、抗倾稳定性验算c、抗浮稳定性验算5、下导航墙a、抗滑稳定性验算b、抗倾稳定性验算c、抗浮稳定性验算（二）、完建情况上、下闸首仅校核上闸首，上、下导航墙仅校核上导航墙。这里没有与水有关的力，所以不用校核抗浮稳定性。其他校核内容同正常运用情况，所采用的公式和指标也一样。（三）、检修情况上、下闸首仅校核上闸首，上、下导航墙仅校核上导航墙。校核内容同正常运用情况，所采用的公式和指标也一样。四、地基承载力计算作用在岩石地基上的荷载，产生的地基反力按偏心受压公式计算。作用在地基上的基础底边边缘处的最大和最小压力，可按偏心受压公式计算：=式中：N作用在闸墙上外荷载的合力的垂直分力（KN）B基础