船闸设计计算书完美版.docx

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船闸设计计算书完美版

第一章船闸总体设计

第一章设计资料

一经济资料

1、建筑物的设计等级：

高良涧二线船闸按III级船闸、II级建筑物标准设计。

2、货运量：

淮河1995年的过闸货运量为1750万吨，年设计通过能力为1750万吨。

3、通航情况：

通航期N=360天/年，客轮及工作船过闸次数ne=1,船舶载重量不均匀系数=0.83，

月不均匀系数=1.1，船闸昼夜工作时间小时=22小时

4、设计船型：

见表1-1

表1-1船型资料：

船型

顶（拖）轮马车长×宽×吃水

驳船长×宽×吃水

船队长×宽×吃水

资料来源

1顶2

270马力

62×10.6×2.2

160×10.6×2.46

可行性报告推

2×

27.5×6.1×

荐

1000

2.46

1拖12

250马力

24.85×5.24×

321.2×5.24×

江苏现状

12×

23.0×4.9×

1.5

1.85

100

1.85

水文与气象资料

1、特征水位及水位组合：

见表1-2，1-3

高良涧船闸上游为洪泽湖，下游为灌溉总渠，根据江苏省水利厅规划的洪泽湖调蓄及灌

溉总渠控制的情况及可行性研究报告提供的数据进行综合分析后拟定。

表1-2特征水位表（高程以黄河零点起算（m））

上游校核洪水位

17.0

入海水道排洪12000～14000㎡/S，相当千年一遇

上游设计洪水位（特殊通航水位）

16.0

入海水道排洪10000～12000㎡/S，相当百年一遇

上游最高通航水位

16.0

大于二十年一遇，可行性研究报告提供蒋坝闸上水位

上游规划蓄水位

13.5

上游最低通航水位

10.8

可行性报告提供通航保证率97.6%

下游校核高水位

11.2

节制闸强迫行洪1000㎡/S，引江水位淮安闸上校核水位

下游设计高水位

10.8

节制闸强迫行洪800㎡/S，引江水位淮安闸上校核水位

下游最低通航水位

8.5

淮安闸上最低通航水位

组合情况

上游

下游

水位差

设计I

16.0

10.8

5.2

设计II

13.5

8.5

5.0

校核

17.0

11.2

5.8

2、地质资料及回填土资料高良涧二线船闸位于洪泽湖大堤，土质较为复杂，上部为人工夯实的湖堤，多为黄色粘土，持力层为粘土、亚粘土、粉砂夹层，但层次划分不明，软硬变化较大，下卧层基本上为

承载力较高的砂性土，土层概况见表1-4

表1-4闸址处土层概况表

地面～6.0

粘土（黄色、黄灰色、棕色），夹薄砂土层腐蚀、贝壳

6.0～-3.0

黄色、棕色粉沙、粘土、亚粘土、夹砂礓土质不均匀、软硬变化较大

-3.0以下

黄色或棕色细砂、中砂、有亚粘土夹层及夹铄砂

3、地震资料查江苏省地震烈度区划分图得，该地区属七度区，根据水工建筑物抗震设计规范SDJ—

78“对于级挡水建筑物，应根据其重要性和遭震害的危害性可在基本烈度的基础上提高一度”的规定，考虑到本船闸属洪泽湖防洪线上的挡水建筑物，故按地震烈度八度设防。

4、地形资料地形资料详见“高良涧二线船闸闸址地形图”

5、交通及建筑材料供应情况水运可直达工地，公路运输亦方便，除木材外，其他材料供应充足，钢材由南京发货、水泥、石料、沙由安徽提供，木材由江西福建运来。

第二节船闸的基本尺度船闸的基本尺度包括闸室的有效长度、有效宽度及门槛水深。

根据设计船型资料，考虑1顶+2×1000T船队两排并列一次过闸、1顶+2×1000与1拖+12×100船队并列过闸、1拖+4×500并列过闸三种组合。

计算结果如下：

船闸基本尺度计算表（单位：

m）

组合情况

船队长度

富裕长度

有效长度

船队宽度

富裕宽度

有效宽度

1顶+2×1000并列

160

11.6

172

21.2

1.35

23

1顶+2×1000与

1拖+12×100并列

172.1

7.16

180

21.1

1.34

23

1拖+4×500

78.5

4.36

134

17.6

1.2

19

根据以上三种组合，综合考虑本航线上已建船闸的尺度、内河航运暂定标准、货运密度的变化等方面的情况，取闸室的有效长度为210m，考虑镇静段长度20m，则闸室长度230m，闸室的有效宽度取23m。

由船舶吃水得槛上水深Hc≥1.6×2.46=3.94m，考虑留有一定的富裕取4.5m，闸室的有效尺度230×23×4.5m。

第三节船闸各部分高程

船闸的各部分高程不仅要保证船舶能安全、顺利的通过，而且要保证船闸运转操作的安全和方便。

在这个前提下还要降低工程造价。

船闸各部分高程可参考《船闸总体设计规范》中的有关内容计算确定。

1、上游引航道底高程=上游最低通航水位－引航道的最小水深=10.8－4.5=6.3m

2、上游导航建筑物顶高程=上游设计最高通航水位＋超高（空载干弦）

=16.0+2.4=18.4

3、上闸首门顶高程=上游校核洪水位＋安全超高=17.0+0.5=17.5m

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

=16.0＋0.26＋0.96＋0.5=17.72m，取17.8m。

上式中h0为波浪中心线超过静水位的高度，2hw为波高，可按下式计算h0（22hLww），2hw0.0151H0.34D0.33，

2Lw0.104H0.573D0.33，式中H为墙前水深，H=16.0－6.3=9.7m，2Lw为波长，

为风速20.8m/s，D为吹程，与闸前水面宽度有关，D取3km

4、上闸首墙顶高程=门顶高程＋结构安装高度=17.8+1=18.8m

5、上闸首门槛高程=上游最低设计通航水位－门槛水深10.8－4.5=6.3m

6、闸室墙顶高程=上游最高通航水位＋超高（空载干弦）=16+2.4=18.4m

设置0.9m高的胸墙，则实体墙顶高程为17.5m

7、闸室底高程=上游设计最低通航水位－闸室设计水深=8.5－4.5=4m

8、下闸首门顶高程=上游最高通航水位＋超高=16.0＋0.5=16.5m

9、下闸首墙顶高程=门顶高程＋结构安装高度=16.5＋1=17.5，下闸首顶高程不低于闸室墙顶高程，则取18.4m

10、下闸首门槛高程=下游设计最低通航水位－门槛水深=8.5－4.5=4m

11、下游引航道底高程=下游最底通航水位－引航道最小水深=8.5－4.5=4m

12、下游引航道顶高程=下游最高通航水位＋超高（空载干弦）=10.8＋2.4=13.2m

船闸各部分高程如下图所示

第四节引航道尺度

引航道的作用在于保证船舶安全、顺利地进出船闸，供等待过闸的船舶安全停泊，并使进出闸的船舶能交错避让。

引航道的平面布置，直接影响船舶进出闸的时间，从而影响船闸的通过能力。

在确定引航道的平面布置时，应根据船闸的工程等级、线数、设计船型船队、通过能力等，结合地形地质、水流、泥沙及上下游航道的条件综合考虑。

根据高良涧二线船闸的闸址处的地形条件，采用反对称型引航道布置。

（一）引航道长度

1、导航段

llc，lc为顶推船队全长，1顶+2×1000级船队长lc=160m

2、调顺段

l2（1.5～2.0）lc=240～320m，取280m

3、停泊段

l3lc（主要考虑拖带船队长），考虑到解队过，解队后船队长171.2m，取180m

4、过渡段

l410B，B为引航道宽度与航道宽度之差，二级航道宽为70m，引航道宽度37.1m（取40m），则B=30m，l4=300m

5、制动段

2.5～4.5，则l53×

l5用l5lc估算，为船队进入口门航速，一般取

160=480m

（二）引航道宽度

考虑一侧靠船，设计最大船宽10.6m，一侧等候过闸的船队总宽度bc1=10.6m，

富裕宽度2b1.5bc，则引航道

（三）引航道最小水深

第五节船闸的通过能力

1、舶（队）进出闸时间

船舶（队）进出闸时间，可根据其运行距离和进出闸速度确定。

对单向过闸和双向过闸方式应分别计算。

单向进闸距离是船舶（队）自引航道中停靠位置（距闸首70m）至闸室内停泊处

之间的距离，单向出闸距离为船舶（队）自闸室内停泊处至船尾驶离闸首之间的距离；双向进闸距离是船舶（队）自引航道中停靠位置至闸室内停泊处之间的距离，双向出

闸距离为船舶（队）自闸室内停泊处至双向过闸靠船码头的距离；

单向进闸距离

L1=70+25+210=305m

单向出闸距离

L4=20+25+210=255m

双向进闸距离

L1=280+160+25+210=675m

双向出闸距离

L4=210+20+25+160+280=695m

根据《船闸总体设计规范》查得

单向进闸v10.5m/s单向出闸v10.5m/s

20～30m

2、闸门的启、闭时间t2

闸门的启、闭时间与闸门型式和闸首口门宽度有关，当闸首口门宽度

时，t2约为2～3min，取2min

3、闸室灌、泻水时间t3

船闸灌泻水时间与水头、输水系统型式、闸室尺度有关，取t3=9.0min

4、船舶（队）进出闸门间隔时间t5船舶（队）进出闸门间隔时间取5.0min

则：

单向过闸时间T1t14t22t3t42t510.2+4×2+2×9+6.1+2×5=52.3min

双向过闸时间T22t14t22t32t44t52×16.1+4×2+2×9+2×11.6+4×5=101.4min

实际上，由于上行与下行船舶（队）均难以保证到闸的均匀性在设计中一般采用船舶（队）单向过闸与双向过闸所需时间的平均值来计算昼夜过闸次数，过闸时间

T101.4

T1/2（T12）1/2（52.3）51.5min

22

船闸日平均过闸次数

2260

226025.6取25次

51.5

60n

T

船闸年通过能力

P（nne）

NG

式中：

ne—日非运客、货船过闸次数，取1

N—年通航天数（360天）G—次过闸的平均载重吨位（4000吨）

—船舶装载系数（0.83）—运量不均匀系数

NG（nne）

满足通过能力的要求

第六节船闸的附属设施

船闸附属设施及其布置可参考《船闸总体设计规范》中的有关内容。

1、系船设备闸室、引航道等处的靠船建筑物靠船一侧，设置龛式系船柱。

系船柱不突出墙面。

闸室墙、引航道等靠船建筑物的顶部设置固定系船柱。

在闸室内的布置，首尾系船柱距闸室的有效长度两端距离为10m；在闸室墙墙面上设置固定系船柱其纵向间距为1.5m,横向

间距为15