6-3 船闸闸室结构

水闸的结构形式及组成水闸是一种常见的水工建筑物，主要用于调节水位、控制流量、排沙、泄洪等。

水闸的结构形式和组成是多样的，以下将对水闸的主要组成部分进行详细的介绍。

一、总体结构水闸的总体结构是指闸室及上下游连接段，包括闸前、闸后、闸槽、消力池等部分。

总体结构的布局应考虑到地形、地质、水流条件、施工条件、运行管理等因素，使水闸能够有效地实现其功能。

二、进水口结构进水口结构是水闸的重要组成部分，其形式和位置应根据地形、地质、水流条件等因素进行设计。

进水口通常包括闸门槽、拦污栅、闸门等部分，其结构应满足强度、刚度、耐久性等要求。

三、闸室结构闸室结构是水闸的主体部分，包括闸底板、闸墩、翼墙、岸墙等部分。

闸底板是承受水压和荷重的主要构件，应具有足够的强度和刚度。

闸墩和翼墙是支撑闸门和承受侧向荷重的构件，其设计应考虑结构稳定性、防渗性能等因素。

岸墙是连接闸室和岸边的构件，应满足防渗、抗冲刷、稳定等要求。

四、消能防冲设施消能防冲设施是水闸的重要部分，其作用是减小水流对下游河床的冲刷力，防止水流对下游河床的破坏。

消能防冲设施包括消力池、海漫、防冲槽等部分，应根据下游河床的地形、地质条件进行设计。

五、闸门和启闭机闸门是控制水流的关键部件，其形式和尺寸应根据水闸的类型和功能进行设计。

启闭机是控制闸门的设备，应根据闸门的尺寸和重量进行选择和设计。

闸门和启闭机的安装位置应便于操作和维护。

六、闸墩和岸墙闸墩是支撑闸门和承受侧向荷重的构件，岸墙则是连接闸室和岸边的构件。

这两者的设计应考虑结构稳定性、防渗性能等因素，以确保水闸的安全运行。

七、翼墙和护底翼墙是连接闸室和岸边的挡水墙，护底则是防止水流冲刷的措施。

翼墙和护底的设计应考虑水流条件、地质条件等因素，以保证水闸的安全性和稳定性。

八、闸基处理由于地质条件等因素的影响，有时需要对水闸的基底进行处理。

常见的处理方法包括桩基、扩基、换填等。

在选择处理方法时，应充分考虑地质勘察资料和上部结构的要求，以确保水闸的安全性和稳定性。

船闸的组成船闸由闸室、闸首、输水系统、引航道等几个基本组成部分组成。

如图—1所示图—1船闸组成示意图1一闸室；2一上闸首；3一下闸首；4一闸门；5一阀门；6一输水廊道；7一门龛；8一帷墙；9一检修门槽；10一上游引航道；11一下游引航道（1）闸室闸室的作用：介于船闸上、下闸首及两侧边墙间供过坝（闸）船队（舶）临时停泊的场所。

闸室的组成：由闸墙及闸底板构成，并以闸首内的闸门与上、下引航道隔。

为了保证闸室充水或泄水时船队（舶）的稳定，在闸墙上设有系船柱和系船环。

闸室的材料：浆砌石、混凝土或钢筋混凝土闸室的类型：根据闸墙与闸底板是否连接在一起，分为整体式和分离式结构。

（2）闸首位于上游端的称上闸首，位于下游端的称下闸首。

在闸室内设有闸首的作用：是将闸室与上、下游引航道隔开，使闸室内维持上游或下游水位，以便船队（舶）通过。

闸首的组成：工作闸门、检修闸门、输水系统、阀门及启闭机系统、交通桥及其他辅助设备。

闸首的材料：浆砌石、混凝土或钢筋混凝土（3）输水系统输水系统的作用：供闸室灌水和泄水的设备，使闸室内的水位能上升或下降至与下游或下游水位齐平。

输水系统的形式：集中输水系统和分散输水系统。

集中输水系统，也称头部输水系统。

是将输水系统的设备集中布置在闸首范围内，灌水时，水经上闸首由闸室的上游端集中流入闸室，泄水时，水从闸室的下游端经下闸首泄入引航道。

分散输水系统，也称长廊道输水系统，是将输水系统的设备分散布置在闸首及闸室内，通过纵向输水廊道上的出水孔灌泄水。

（4）引航道与上闸首相连接的叫上游引航道，与下闸首相连接的叫下游引航道。

引航道的作用：保证过闸船舶安全进出闸室交错避让和停靠用的一段航道，设有导航和靠船建筑物。

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水闸闸室的布置与构造闸室是水闸的主体部分，由底板、闸墩、闸门、工作桥及交通桥等部分组成，有许多水闸还设有胸墙。

1底板按底板与闸墩连接方式的不同，底板可分为整体式及分离式（图7-29）两种。

按底板结构形式的不同，主要分为平底板［图7-5（a ）］、低堰式［图7-5（b ）］、以及折线底板等，工程中使用最多的是整体式平底板。

图 7-29 底板与闸墩的连接方式（a ）整体式；（b ）分离式1. 整体式平底板当平底板与闸墩连成整体时，这种底板称为整体式平底板。

它是闸室的基础部分，能把上部结构的重力及荷载传给地基，并有防冲及防渗作用。

底板长度（顺水流方向）应根据闸室地基条件和结构布置要求，以满足闸室整体稳定和地基允许承载力为原则，进行综合分析确定。

初拟底板长度L 时，除满足闸室上部结构布置的要求外，还可参考以下两种经验数据选用：①L 约为上游水深的1.5～2.5倍，坚实地基取下限值，松散地基取上限值；②L 约为上、下游最大水位差max H ∆的1.5～4.5倍，在相同的max H ∆情况下，砂土地基L 稍小些，黏土地基L 稍大些。

底板厚度必须满足强度和刚度要求。

闸室底板通常是等厚度的，也可以采用变厚度，后者在地基较坚实的情况下，有利于改善底板的受力条件，例如加大闸墩墩基部位的厚度，减小跨中部位的厚度。

对于大、中型水闸，闸室平底板厚度可以取闸孔净宽的1/6~1/8，一般为1.0～2.0m ，最薄也不宜小于0.7m 。

在底板上、下游两端一般均设有浅齿墙，深度为0.5～1.5m，以增加闸室的稳定性和延长防渗长度。

底板混凝土应满足强度、抗渗及防冲等要求，其强度等级常用C20～C25。

整体式平底板抗震性能较好，根据辽南地震调查，黑鱼沟水闸及虎茬水闸均为钢筋混凝土整体式平底板，经强烈地震后仍保持完整，并能继续正常运用。

当地基较差时，如承载能力只有30～40kN/m2时，则需考虑减轻底板及其上部结构的重力或加大底板长度。

渠化工程第6 章船闸水工建筑物（1）河海大学港航学院第6章船闸水工建筑物6.1 概述6.2 作用在船闸结构上的荷载6.3 船闸闸室结构6.4 船闸闸首结构6.5 引航道上的建筑物6.6 船闸的防渗与排水作用于船闸水工建筑物上的荷载包括：（1）建筑物自重、水重及建筑物内部或上部填料重；（2）闸门、阀门及其它设备的重量；（3）土压力；（4）静水压力；（5）扬压力(包括浮托力及渗透压力)；（6）船舶荷载；（7）闸面活荷载；（8）波浪压力；（9）水流力；（10）地震力。

③库仑主动土压力计算：库仑土压力理论是从滑动楔体处于极限平衡状态时力的静力平衡条件出发而求解主动或被动土压力的理论，其基本假设为：（1）挡土墙是刚性的，墙后填土是无粘性土；（2）当墙身向前或向后移动以产生主动土压力或被动土压力时，滑动楔体是沿着墙背和一个通过墙踵的平面发生滑动；（3）滑动土楔体可视为刚体。

第二破裂面与垂线的夹角：图6-1 主动土压力计算（库仑法）朗肯土压力理论是根据半空间弹性体内的应力状态和土的极限平衡理论而得出的土压力计算方法。

假定：墙背垂直、光滑填土表面水平，并延伸至无穷远可适用于无粘性土和粘性土土基上建筑物的渗透压力B、扬压力作用于建筑物基础底面垂直向上的总水压力称为扬压力，包括浮托力和渗透压力。

建筑物基底浮托力的强度等于低水一侧水位与建筑物基底的高程差乘以水的重度。

渗透压力的确定取决于地基的性质；未设帷幕、排水的岩基上扬压力分布图:为上游水深:为下游水深1H 2H 件及质量等因素综合考虑，按0.3～1.0选用。

※土基上船闸的重力式、坞式、悬臂式闸室墙和土基、岩基上的闸首边墩沿高度作用质点i 的水平向地震惯性力，可按右式计算：式中P i ——质点i 的水平向地震惯性力，kN ；W i ——集中在质点i （或第i 段）的重力，kN ；C ——综合影响系数，取0.25；K H ——水平向地震系数；——加速度分布系数；i i H i iP CK W 水平向地震系数K H设计烈度789K H 0.10.20.4地震主动土压力分布图地震被动土压力分布图。

船闸工作原理及过程引言概述：船闸是一种用于调节水位、控制船只通行的重要水利工程设施。

它通过调节水位的高低，使船只能够安全地通过水坝，实现河流、运河等水路的连通。

本文将详细介绍船闸的工作原理及过程。

一、船闸的构成和原理1.1 闸室结构：闸室是船闸的核心组成部分，通常由两扇闸门、闸墩和倒闸机构等构成。

闸门是用于封闭水道的移动门，闸墩则是支撑闸门和承受水压力的结构。

倒闸机构则用于控制闸门的开闭。

1.2 水封和泄水系统：为了确保闸室内水位的稳定，船闸还配备了水封和泄水系统。

水封系统通过密封闸门与闸墩之间的缝隙，防止水从闸室泄漏。

泄水系统则用于调节闸室内的水位，以便船只能够安全通过。

1.3 电气控制系统：船闸的开闭和水位调节通常由电气控制系统实现。

该系统通过控制倒闸机构和泄水系统的运行，实现船闸的正常工作。

二、船闸的工作过程2.1 船只进入：当船只需要通过船闸时，首先需要进入闸室。

船只进入闸室后，闸门会关闭，将船只与上下游水道分隔开来。

2.2 调节水位：为了使船只能够通过船闸，需要调节闸室内的水位。

泄水系统会开始工作，将闸室内的水位逐渐降低，直到与下游水道的水位相平。

这样，船只就可以顺利通过船闸。

2.3 船只通过：当水位调节到位后，闸门会打开，船只可以通过船闸，进入下游水道。

在船只通过后，闸门会再次关闭，准备下一艘船只的通过。

2.4 恢复水位：为了保持水道的稳定和维护正常的航运，船闸需要恢复闸室内的水位。

泄水系统将开始工作，将闸室内的水位逐渐抬高，直到与上游水道的水位相平。

三、船闸的应用领域3.1 河流船闸：河流船闸主要用于河流水位的调节和船只的通行。

它们在河流交通和水资源利用中起着重要作用。

3.2 运河船闸：运河船闸用于连接不同水系的运河，使船只能够顺利通过。

它们在运河运输和水运物流中起到关键作用。

3.3 水电站船闸：水电站船闸用于调节水库的水位，确保水电站的正常发电运行。

它们在水电工程中具有重要的地位和作用。

§§6 6--7 7 闸室的结构计算 闸室的结构计算闸室的结构计算闸室是一个空间结构，受力较为复杂，结构 计算可采用空间有限单元法。

为简化计算，一般分成闸墩、底板、工作桥、 胸墙等独立构件分别进行计算，同时考虑相互之 间的连接作用。

闸室的结构计算 主要内容： Ø 闸墩应力计算的基本方法 Ø 底板应力分析方法：倒置梁法 Ø 底板应力分析方法：反力直线分布法 Ø 底板应力分析方法：弹性地基梁法一、闸墩 闸 墩闸墩的结构受力特点 ？ 闸墩结构计算示意图闸墩 闸墩的结构计算内容:水平截面上的应力计算 (纵向、横向)铅直截面上的应力计算 弧形闸门，支座处的应力计算轴上。

最大剪应力发生在 中闸墩 x x dLQ d I QS L I M A G x x x x - = = × = å å 2 3 , 2 max t t s m 边闸墩或受力不对称的中墩水平截面上有扭矩 作用。

闸墩边缘位于x —x 轴上点的最大扭剪力可近 似为： 2 max 4 . 0 LdM T T = t 1.计算墩底水平截面上的正应力与剪应力 ①顺水流方向（纵向）：最不利情况是闸门全关挡水、闸墩承受最大上 下游水位差。

产生的上下游端的正应力为： 闸 墩L I S Q d I M A G y yy y ¢ = ¢ × ± = ¢ å å t s 2②垂直水流方向（横向）：最不利情况是一孔检修的情况，此时该孔上下 游检修闸门关闭而相邻孔过水。

闸墩两侧存在水头差，受到横向水压力和车辆 刹车制动力等荷载。

闸 墩2.铅直截面上的应力计算（门槽处应力计算）采用重力法计算。

对任一铅直截面位置，在任一高程取高度为 1m 的闸墩作为脱离体，其顶面、底面上的正应力和剪应 力分布已由前述公式求出，由静力平衡条件可求出任 一铅直截面上的N 、M 、Q ，从而可求出该截面上的平 均剪应力和平均正应力。