船閘設計課件課件

1、船閘船閘 船閘總體規(guī)劃船閘總體規(guī)劃引航道：引導船只安全進出船閘，引航道內(nèi)設有導航建筑物和靠船建筑物，導航建筑物引導船舶順利進出閘，靠船建筑物供等待過閘船舶?？渴褂谩４l基本組成及工作原理船閘基本組成及工作原理船閘是為船舶克服水道落差而設置的一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的通航建筑物，船閘一般由上、下閘首、閘室、上下游引航道組成。閘室：是指上、下閘首和兩側(cè)閘室墻組成的空間，閘室是供船只過閘時停泊的地方，在閘室內(nèi)一般有系船等輔助設備。閘首：將閘室與上下游引航道隔開的擋水建筑物，位于上游的閘首為上閘首，位于下游的閘首為下閘首，閘首內(nèi)設閘門和向閘室內(nèi)灌水或由閘室向外放水的輸水系統(tǒng)以及啟閉機械。假定船舶從下游駛

2、向上游，閘室內(nèi)水位與下游水位齊平，下閘門開啟，上閘門及上游輸水閥門關(guān)閉。首先將船舶從下游引航道內(nèi)駛向閘室，關(guān)閉下閘門及下游輸水閥門，然后打開上游輸水閥門給閘室灌水，等閘室內(nèi)水位與下游水位齊平后，打開上閘門，船舶駛出閘室，而進入上游引航道。從上游駛向下游其過閘程與此相反。船閘工作原理：二、船閘類型二、船閘類型根據(jù)船閘所處的位置分：根據(jù)船閘所處的位置分：1、內(nèi)河船閘 建在內(nèi)陸渠化河流及人工運河上的船閘。2、海船閘 建在封閉式海港洪池口門、海運河及入海河流河口處的船閘。根據(jù)船閘的閘室級數(shù)不同分：根據(jù)船閘的閘室級數(shù)不同分：1、單級船閘 沿船閘縱向只建有一個閘室的船閘，船舶通過單級船閘時只需進行一次灌泄

3、水，即可克服上下游水位的全部落差，這種船閘適用于水頭不超過1520m。2、多級船閘 沿船閘縱向連續(xù)建兩個以上閘室的船閘、船舶通過船閘時城進行多次灌水泄水才能克服上下游水位全部落差，當水頭超1520m宜采用多級船閘。不過，近年來國內(nèi)外建造了一些水頭H20m的單級船閘，如廣西融江的麻石船閘H=22m，江西贛江萬安船閘H=32.6m。國外建成的水頭最大的單級船閘，前蘇聯(lián)額爾齊其爾河的石山口船閘H=42m。根據(jù)船閘線數(shù)的不同分：根據(jù)船閘線數(shù)的不同分：1、單線船閘 一個樞紐只建有一座船閘。2、多線船閘 一個樞紐內(nèi)建有多座船閘。三、船閘基本尺寸確定三、船閘基本尺寸確定船閘的基本尺寸決定于過閘船隊的船只數(shù)目

4、、船只大小?；境叽缰饕搁l室在有效長度、有效寬度及閘檻上最小水深。1、閘室有效長度、閘室有效長度：即船舶過閘時閘室可供船舶安全停泊的長度，包括船隊及其進閘所需的富裕長度，與駁船一次過閘數(shù)量和編組方式有關(guān)。)2(21nLnLLLk1L2L拖輪長度；駁船長度； n船隊縱向駁船數(shù)； L沿縱向船與船，船與閘首間距離， 中小型船閘mL31對簡易船閘還可取小些，大型船閘 mL52海船閘mL105對于頂推式船隊LnLLLk21駁對于頭部輸水系統(tǒng)的船閘，閘室灌水時緊靠上閘首一段距離的閘室內(nèi)水流紊亂，停泊條件，不能停船，這段閘室長度稱鎮(zhèn)靜段，鎮(zhèn)靜段長度與船閘設計水頭，輸水系統(tǒng)的消能型式及閘室的過水斷面等因素有

5、關(guān)，其大小可通過模型試驗確定，中小型船閘鎮(zhèn)靜長度一船取4m，此時 鎮(zhèn)靜LnLnLLLk)2(212、閘室有效寬度：、閘室有效寬度：閘室墻兩側(cè)表面突出部分最小距離，當閘室墻上裝有護木時，應為護木外表面間距離。BBK)15. 110. 1 (B并列過閘船只總寬。 KBCmBmBBK) 1(21有的書的建議這樣確定1B駁船寬度； m過閘船隊橫向駁船數(shù)； B船與閘室墻間富裕寬度一般 1)15. 01 . 0(mBB 取mB5 . 14 . 0 C船舶之間空隙， 一般取mC5 . 03 . 0kh)(TThk3、檻上最小水深、檻上最小水深 最低通航水位時，閘檻最高處的水深T船只滿載時的吃水深度；一般是指

6、過閘最大船只滿載時的吃水深度。T船底以下富余水深，與船只進閘速度有關(guān),船只進閘速度快， 要小。TTT)5 . 03 . 0(一般取 四、船閘高程的確定四、船閘高程的確定1、底部高程、底部高程上游引航道底部和上閘首門檻高程=上游最低通航水位 kh閘室底、下閘首門檻和下游引航道底高程=下游最低通航水位 kh2、頂部高程、頂部高程上閘首頂部高程有允許淹沒和不允許淹沒兩種情況：1）允許淹沒）允許淹沒上閘首頂高程=最高通航水位+富裕高度 大型船閘ma0 . 1 a中小型船閘ma5 . 0此時上游引航道墻頂和閘室墻頂與上游閘首同高。2）不允許淹沒）不允許淹沒 上閘首頂高=防洪水位+ 閘首室墻頂高程=下閘首

7、頂部高程a下游引航道墻頂高程=下游最高通航水位m)0 . 15 . 0(上下游閘門頂高程=最高通航水位或防洪水位m)5 . 02 . 0(五、船閘的引航道五、船閘的引航道引航道作用在于保證船舶安全，順利進出船閘，供等待過閘船舶的安全停泊，使進出船閘船只交錯避讓，引航道應具有足夠的水深和一定的平面形狀和尺寸。引航道平面形狀與尺寸取決于船舶過閘繁忙程度，船隊進出閘的引駛方式以及靠船和導航建筑物的型式與位置。（一）引航道的形狀（一）引航道的形狀 1、對稱式引航道、對稱式引航道引航道軸線與閘室軸線相重合，雙向過閘時為進出船舶相交錯避讓，船舶進出閘必須曲線行駛，因而進出閘速度較慢，過閘時間長，這種布置多

8、用于小型船閘。2、非對稱布置引航道、非對稱布置引航道引航道軸線與閘室軸線不重合，布置方式又有兩種型式。1）、引航道向不同岸側(cè)擴寬，雙向過閘時船舶直線進閘曲線出閘，2）、引航道向同一岸側(cè)擴寬，主要貨流船舶直線進出閘，非主要貨流曲線進出閘。 （二）引航道橫斷面（二）引航道橫斷面1、引航道水深、引航道水深一般取船閘檻上水深，即引航道的底面高程一般取其等于船閘閘檻頂高程，在泥河淤積嚴重的河床流上，引航道的水深應根據(jù)淤積情況適當加深。2、引航道寬度、引航道寬度根據(jù)船閘中所行駛和停泊船隊的線數(shù)決定，當采用雙線時，為使船隊能相互交錯避讓在船隊滿載吃水的船底平面上，引航道寬度BBBco32CB過閘船只寬度；

9、B船與船、船與岸邊富余寬度； cBB)5 . 02 . 0(引航道中船速較小取小值，船速較大取大值。采用三線過閘即一船隊過閘，兩船隊停在引航道內(nèi)BBBco43引航道底寬)(2ThmBBko底m邊坡系數(shù)； kh引航道內(nèi)最小通航水深；T吃水深度（最大船只滿載時吃水深度）。1L)0 . 25 . 1 (1L3、引航道長度、引航道長度閘室總長度， 過渡段長)4321(S船長一般小型船閘mL3001中型船閘mL5001大型船閘mL8001。六、船閘在樞紐中的布置六、船閘在樞紐中的布置在確定船閘位置時應遵循的一般原則與具體要求為：1、在樞紐布置船閘時，應保證船舶（隊）航行的安全與方便，即在通航時間內(nèi)當任何

10、流量通過樞紐中泄水建筑物時應保證船舶由上下游駛?cè)腭偝鲆降溃M出船閘以及在引航道中停泊的安全與方便。2、船閘位置應選擇在地形、地質(zhì)條件較好地方，以降低工程造價，布置船閘一般盡量避開深挖方、高填方地區(qū)，以減小土方工程量，布置船閘時應考慮到建材來源及施工場地布置情況，盡可能將船閘布置在靠近料場岸，以便運料和避免施工組織復雜化。3、在水利樞紐布置中應充分考慮到遠景航運發(fā)展需要，在修建單線船閘時，應考慮預留二線船閘位置。一般布置船閘時考慮以上諸多因素，進行方案比較選擇最優(yōu)方案。布置方案主要有兩種： 1、布置在河床之中的船閘、布置在河床之中的船閘客觀條件許可最好把船閘布置在水深較大，地基較好和不發(fā)生淤積

11、一岸，以使船閘上下游引航道挖方少造價低。船閘布置在河床之中船閘布置在河床之中葛洲壩水利樞紐葛洲壩水利樞紐1）將上閘首布置在壩軸線上，）將上閘首布置在壩軸線上，閘室和下閘首等結(jié)構(gòu)位于壩軸線下游，其優(yōu)點是閘室承受的揚壓力小，可以減小閘室墻斷面，下游導航堤較短，缺點是上游導航堤要加長，且處于高水位中，工程量較大，同時，當橋梁通上閘首時，由于凈空要求，橋墩需要加高并另建引橋或采用活動吊橋。2）把下閘首布置在壩軸線上，）把下閘首布置在壩軸線上，其優(yōu)點、缺點與上種布置情況相反，總的說來工程上采用前一種布置較多。2、布置在河彎的裁直引河上的船閘、布置在河彎的裁直引河上的船閘當?shù)匦蔚葪l件合適時，這種布置方案較

12、合理，因為這種布置船閘與主體工程施工不相互干擾。船閘離主體攔河建筑物較遠船只進出閘安全，船閘和引航道開挖量雖大，但施工場地開闊，可不作圍堰且可先建船閘通航，當攔河（主體）建筑物施工時又利用船閘導流。船閘布置在河彎的裁直引河上船閘布置在河彎的裁直引河上七、船只過閘時間七、船只過閘時間過閘方式：單向過閘，船只從上（下）游向下（上）游過閘 雙向過閘，一次灌水泄水時間內(nèi)船只從上游到下 游，從下游到上游，兩方向依次交替過閘。船只從下游到上游單向過閘程序：船只從下游到上游單向過閘程序：1、打開下游輸水系統(tǒng)的閥門放水，使閘室水位與下游齊平（t3）2、打開下閘門 (t1)3、船只進閘（t2）4、關(guān)閉下閘門(t

13、1)5、打開上游輸水系統(tǒng)閥門向灌水，使閘室水位與上游齊平（t3）6、開啟上閘門(t1)7、船只出閘(t4)8、關(guān)閉上閘門(t1)一般認為開啟、關(guān)閉閘門時間相同，灌水、放水時間相同。單向過閘時間 4321124ttttT1t閘門開啟（關(guān)閉）時間一般取 分鐘21t2t船只進閘時間 112/VLt 1LkLL1進閘距離 單向過閘5 . 1 1V船只進閘速度 smV/5 . 03 . 013t充放水時間升VHt/3 H上下游水位差， 升V閘室水位上升下降速度，與輸水系統(tǒng)型式有關(guān)。 門上開閥分升/4 . 0 mV 門下輸水分升/9 . 0 mV 短廊道輸水系統(tǒng) ,/0 . 1分升mV 升V分/5 . 3

14、 m分散輸水系統(tǒng)可達一般分鐘)205(3t4t船只出閘時間 224/VLt kLL2單向過閘 5 . 1smV/)8 . 05 . 0(2船只從下游到上游雙向過閘程序：船只從下游到上游雙向過閘程序：1、打開下游輸水系統(tǒng)的閥門放水，使閘室水位與下游齊平（t3）2、打開下閘門 (t1)3、閘室內(nèi)船只出閘(t4/)4、下游船只進閘（t2/）5、關(guān)閉下閘門(t1)6、打開上游輸水系統(tǒng)閥門向灌水，使閘室水位與上游齊平（t3）7、開啟上閘門(t1)8、船只出閘(t4/)9、上游游船只進閘（t2/）10、關(guān)閉上閘門(t1)/43/2122224ttttT2/2tt 4/4tt 所以雙向過閘時間對于一個船閘一

15、般認為單向、雙向過閘機會均等，所以船只一次過閘時間為 ：)2(2121TTT一般小時1T 船閘結(jié)構(gòu)船閘結(jié)構(gòu)一、閘室結(jié)構(gòu)一、閘室結(jié)構(gòu)在土基上常采用兩種形式在土基上常采用兩種形式 ： 1、閘室墻與底板分離的透水閘室 2、閘室墻與底板相連的不透水閘室(a) （b）1、透水閘室：、透水閘室：適用于高度為68m且地基條件較好的閘室閘室墻按結(jié)構(gòu)特征可分為：重力式、扶壁式、拉條板墻式、板樁式、高樁臺式 a、重力式閘墻、重力式閘墻 ： 依靠本身和墻填土重量維持穩(wěn)定、多 用塢工材料。中小型船閘常用。優(yōu)點：就地取材、節(jié)約水泥、鋼材、結(jié)構(gòu)經(jīng)久耐用，施工技 術(shù)要求低。缺點：砌石工程量大、不易機械化施工。b、扶壁式：、

16、扶壁式：依靠扶壁間填土來維持平衡與穩(wěn)定，多采用鉛結(jié)構(gòu)。優(yōu)點：材料少，結(jié)構(gòu)尺寸較小，對地基要求較其他形式較低。缺點：施工復雜、結(jié)構(gòu)耐久性差。c、拉條板墻式（錨著式）：、拉條板墻式（錨著式）：依靠立板與錨定板間填土重和錨定作 用維持穩(wěn)定。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)斷面尺寸較小，砼用量小、造價低。缺點：鋼材用量大，施工復雜、結(jié)構(gòu)耐久性差。d、高樁臺式：、高樁臺式：依靠在地基中的嵌固作用維持平衡。優(yōu)點：穩(wěn)定 性好。缺點：耗材多，施工復雜。e、板樁式：、板樁式：利用板樁入土部分的嵌固和錨定結(jié)構(gòu)來維持穩(wěn)定。優(yōu)點：省材。缺點：施工復雜、耐久性差。反拱式閘室雙鉸式閘室懸臂式閘室塢式閘室2：不透水閘室：不透水閘室這種閘室適用于

17、水級較大，閘墻較高，地基較差的船閘一般有如下幾種形式a、塢式閘室、塢式閘室優(yōu)點：地基受力均勻，結(jié)構(gòu)簡單，地基承載力要求低。缺點：底板較厚，材料 用量大。b、懸臂式閘室、懸臂式閘室優(yōu)點：中間分縫設止水后減小底板內(nèi)力、耗材少。缺點：中間止水構(gòu)造復雜。c、雙鉸式閘室、雙鉸式閘室優(yōu)點：底板厚度較小缺點：底板受力對兩側(cè)閘室變位較為敏感，接觸處止水復雜適用于砂性土地基及墻高較小船閘。d、反拱底板式閘室、反拱底板式閘室優(yōu)點：底板截面尺寸小，砼鋼材用量小。缺點：對閘室墻不均勻沉陷相對水平位移轉(zhuǎn)角相當敏感。矩形閘室用水量少，灌泄時間短，啟用方便，通過能力大， 大多數(shù)船閘皆采用這種結(jié)構(gòu)。二、閘首結(jié)構(gòu)二、閘首結(jié)構(gòu)閘

18、首的布置、結(jié)構(gòu)型式主要取決于輸水系統(tǒng)的型式，閘閥門型式和布置。地基條件建筑材料情況及是否有帷幕等因素。閘首邊墩一般采用重力式和空箱式利用空箱式布置輸水系統(tǒng)。三、導航建筑物與靠船建筑物、防護建筑物三、導航建筑物與靠船建筑物、防護建筑物1、防護建筑物 作用在于防止風浪和水流對艦艇的撞擊，以保證艦艇安全過閘和?？?，必須在引航道范圍內(nèi)進行護底與護岸，護底一般用干砌石，護岸用漿砌石。2、導航建筑物 為保證艦艇能從寬度較大的引航道安全順利地進入較窄的閘室，必須設導航建筑物。位于進閘航線一側(cè)用的引導船只進閘，主導航建筑物，位于出閘航線一側(cè)用以引導受側(cè)向風，水流和主導航建筑物 彈力作用偏離航線的船只，使其循正

19、確方向行駛稱為輔導員航建筑物。3、靠船建筑物：供等待過閘的船只?？?，靠船建筑物一般均布置在靠近閘航線的一側(cè)，即進閘航行方向的右側(cè)。導航靠船建筑物一般有實體式樞架式，目前主要用實體式，由于船靠墩時沖力較大，不宜用框架式。導航建筑物多用圬工重力墩或高樁墩靠船建筑物多用墩式碼頭（靠船墩）墩距m2015四、船閘的防滲船閘滲流特點：在閘室灌水泄水過程中，作用水頭在幾分鐘很快由零增長到最大值然后又同最大值降低到零，從而使船閘閘首，閘室墻的滲流具有不穩(wěn)定性。不穩(wěn)定性。所以透水閘室上下閘首及閘室墻應有獨立的防滲輪廓。上閘首防滲布置上閘首防滲布置由船閘閘室檢修情況，此時上游水位與閘室水位差最大.下閘首防滲布置下

20、閘首防滲布置由船閘閘室檢修與正向運行兩種情況控制。船閘閘室檢修情況：閘室的水位為零，滲流由下游滲向閘室正向運行情況：閘室水位為上游水位，滲流由閘室滲向下游。閘室墻防滲布置閘室墻防滲布置由船閘閘室檢修與正向運行兩種情況控制。船閘閘室檢修情況：閘室水位為零，滲流由墻后滲向閘室。正向運行情況：閘室水位為上游水位，滲流由閘室滲向墻后。不透水閘室則整個船閘為一個擋水建筑物，防滲布置類似水閘。五、船閘閘門五、船閘閘門閘門型式由水頭，跨度，工程重要性以及通航凈空要求決定，船閘啟閉閘門，一船在靜水中啟閉，開啟后閘門不妨礙船只通過。1、雙扇人字門、雙扇人字門船閘中常用門型，用于單向水頭，能封高而寬孔口，葛洲壩船

21、閘即為這種型式，每扇門寬19.7m高34m厚2.7m。2、橫拉門、橫拉門船閘中常用門型，用于雙向水頭，孔口較寬水級較大的閘門。施橋、邵伯船閘都為這種形式。3、三角門、三角門用于雙向水頭。高郵運東（珠湖）船閘，瓜洲下閘門。4、疊梁式閘門、疊梁式閘門用于檢修閘門及簡易船閘。5、下降式閘門、下降式閘門用于含沙量小，河道較少采用。瓜洲上閘首，泰興過船港船閘。6、一字門、一字門用于孔口窄淺，單向水頭。秦淮新河船閘。六、輸水系統(tǒng)六、輸水系統(tǒng)輸水系統(tǒng)分散輸水系統(tǒng)集中輸水系統(tǒng)集中輸水系統(tǒng)是將輸水系統(tǒng)的設備集中布置在閘首范圍內(nèi)灌水時，水經(jīng)上閘首由室內(nèi)的上游端集中流入閘室，泄水時水從閘室的下游端經(jīng)下閘首泄向下游，也稱為頭部輸水系統(tǒng)。分散輸水系統(tǒng)是將輸水設備分散布置主閘首以及閘室內(nèi)，灌泄水是通過縱向輸水廊道的出水孔進行也稱長廊道輸水系統(tǒng)。（一）集中輸水系統(tǒng)（一）集中輸水系統(tǒng)集中輸水