【精品】船闸设计计算书

【关键字】精品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1-12. 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（1）进出闸时间：船队进出闸时间，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。

双向进闸距离是船队自引航道中停靠位置至闸室内停泊处之间的距离，双向出闸距离是船队自闸室内停泊处至双向过闸靠船码头的距离。

单向进闸距离是船队自引航道中停靠位置至闸室内停泊处之间的距离，出闸时，是船队自闸室内停泊处至船尾驶离闸门之间的距离。

其距离可分别按下式近似确定：单向进闸：L 1=L c (1+α1)单向出闸：L 1′=L c (1+α1′) 双向过闸：L 2=L 2′=L c (1+α2)+l 1+l 2式中：L c 为闸室有效长度200m; α1、α1′、α2为系数，可取α1=0.4，α1′=0.1，α2=0,1；l 1为导航段长度190m; l 2为调顺段长度300m.将以上数值代入上式中，则L 1=280m, L 1′=220m, L 2=L 2′=710m.根据《船闸设计规范》查得单向进闸速度V 1=0.5m/s ，单向出闸速度V 1′=0.7m/s,双向进闸速度V 2=0.7m/s ，双向出闸速度V 2′=1.0m/s.进出闸时间可按下式计算：单向进闸：t 1=L 1/V 1=280/0.5=9.33(min) 单向出闸：t 4=L 1′/V 1′=220/0.7=5.24(min)双向进闸：t 1′=L 2/V 2=710/0.7=16.90(min)双向出闸：t 4′=L 2′/V 2′=710/1.0=11.83(min)（2）开启、关闭闸门时间t 2：闸门启闭时间与闸门型式和闸门型式和闸首口门宽度有关，当闸首口门宽为20∼34m 时，t 2约为2∼3min,取t 2=2min.（3）闸室灌泄水时间t 3：船闸灌泄水时间与水头、输水系统型式、闸室尺度等有关，取t 3=8min.（4）船队进出闸间隔时间t 5:取 t 5=5.0min.（5）过闸时间：单级船闸一次过闸时间可按下式计算：T=12(T 1+T 22)式中：T 1为单向一次过闸时间, T 1=t 1+4t 2+2t 3+t 4+2t 5=9.33+4×2+2×8+5.24+2×5.0=48.57min; T 2/2为双向一次过闸时间，T 2/2=t 1′+2t 2+t 3+t 4′+2t 5=16.90+2×2.0+8+11.83+2×5.0=50.73min.过闸时间：T=12(T 1+T 22)= 12×(48.57+50.73)=49.65（min ） 日平均过闸次数：n=τ×60T=22×6049.65=26.6,取n=26 （6）年通过能力按下式计算：P=(n-n 0)NG αβ式中：G 为一次过闸平均吨位，根据运量预测，一顶+2×2000t 船队约占30%，二列一顶+2×1000t 船队约占50%，一顶+2×1000t +一拖+12×100t 船队约占20%，则 G=4000×30%+4000×50%+3200×20%=3840（t ） P=(26-5) ×360×3840×满足通过能力要求。

三．船闸输水系统型式选择及水力计算1. 船闸输水系统型式选择（1）集中输水系统和分散输水系统选择判别系数 5.30.40.50.8>===HT m采用集中输水系统，结合已建船闸的输水型式采用环形短廊道输水。

根据《船闸输水系统设计规范》集中式输水系统的布置原则，可初步确定输水系统的尺寸。

1) 输水廊道的进口输水廊道的进口应布置在水下一定深度，一般低于设计最低通航水位以下0.5～1.0m 以上，以保证廊道进口顶部不产生负压，避免输水时吸入空气使进入闸室的水流掺气而加剧水流的紊乱。

为减少水流进口的损失，在廊道进口修圆，修圆半径为（0.1～0.5）b （b 为输水廊道进口宽度），取0.5m 。

2) 输水廊道的弯曲段廊道弯曲段的主要设计任务是选择合适的曲率半径，特别是内侧曲面的曲率半径。

根据规范，取进口转弯段内侧曲率半径1.5m ，外侧6.5m ，转弯中心线4m ；出口转弯段内侧曲率半径1.5m ，外侧6.5m ，转弯中心线4m 。

3) 输水廊道的出口为减小输水廊道出口的水流流速，扩大水流对冲面积增加消能效果，并减少出口损失，廊道出口断面面积取阀门断面面积的1.5倍（6m ）。

为使出流均匀增加消能效果，在转弯的起点即开始扩大并增设导墙。

导墙的位于廊道正中而略偏向内侧0.8m 。

为使廊道出口处水流平稳，增加对冲消能的效果，并提高廊道内侧曲面的压力，廊道出口淹没水深通常上闸首大于1.0～2.0m ，下闸首应大于0.5～1.5m 。

4) 输水廊道的直线段 在廊道的转弯段之间，应有一定的直线段长度，主要是为了使阀门后水流能够得到充分扩散，同时便于布置输水阀门和检修阀门。