船閘平面設(shè)計

1、航道工程課程設(shè)計 題目 信江某水利樞紐船閘總體設(shè)計 學院： 船舶工程學院 專業(yè)： 港口航道與海岸工程 學號： 2012012119 姓名： 魏冠臣 日期： 2016年1月 目 錄1. 設(shè)計基本資料11.1. 設(shè)計背景11.2. 設(shè)計資料11.3. 設(shè)計船隊尺寸11.4. 設(shè)計標準、規(guī)范22. 船閘總體布置22.1. 船閘基本尺度的確定22.1.1. 閘室有效長度22.1.2. 閘室有效寬度32.1.3. 門檻最小水深32.2. 船閘線數(shù)和級數(shù)42.3. 船閘各部分高程的確定42.3.1. 上下游閘門門頂高程42.3.2. 上下游閘首門檻頂高程42.3.3. 上下閘首墻頂高程52.3.4. 船閘

2、上下游導航和靠船建筑物頂部高程52.3.5. 閘室墻頂高程52.3.6. 閘室底板頂高程52.3.7. 上下游引航道底高程52.4. 引航道平面布置及尺度確定62.4.1. 引航道平面布置62.4.2. 引航道尺寸計算62.4.3. 引航道寬度72.4.4. 引航道最小水深82.5. 船閘通過能力計算82.5.1. 過閘時間82.5.2. 通過能力92.6. 船閘耗水量計算93. 船閘輸水系統(tǒng)選型103.1. 輸水閥門處廊道斷面面積114. 船閘閘門選型115. 閘首布置126. 船閘閘室結(jié)構(gòu)初步設(shè)計127. 船閘總體布置原則128. 船閘布置圖138.1. 船閘總平面布置圖（附圖1）138.

3、2. 船閘縱斷面布置圖（附圖2）131. 設(shè)計基本資料 1.1. 設(shè)計背景信江位于江西省東部，發(fā)源于浙贛邊境的懷玉山，全長306km。信江自貴溪至雙港長104km，某水利樞紐在鷹潭下游12.5km處，其中貴溪至鷹潭長28.3km，最小水深0.4m；鷹潭至樂安河口長104.4km，最小水深0.7m；樂安河口以下至雙港長14.7km，水深1.8m，航寬70m，船舶常年通暢無阻。信江為通航1000t級的三級航道。 1.2. 設(shè)計資料 設(shè)計資料數(shù)據(jù)一覽表序號工程項目指標備注1設(shè)計水平年20202船閘級數(shù)單級3通航規(guī)模級4航道設(shè)計標準（m）60×2.0×480航寬×航深&#

4、215;彎曲半徑5船隊尺度（m）157.0×10.8×2.01頂2艘1000t級分節(jié)駁6船閘年通過能力（t）500遠期7最大過船噸位1000t8船閘設(shè)計標準2×1000t船隊一次通行過閘9通航期（天）35010最高通航水位（P=10%）（m）28.5 / 28.33上游/下游11最低通航水位（P=98%）（m）26.00 / 18.50上游/下游12設(shè)計洪水位（m）30.60 / 30.30 上游/下游13正常蓄水位（m）28.5 上游/下游14地形地質(zhì)主要地層為白堊系紅色砂巖及第四系部分覆蓋層?；ɑA(chǔ)均落在紅砂巖面上。15水文降雨量及氣溫資料從略。1.3. 設(shè)

5、計船隊尺寸 設(shè)計船隊尺度表 船型組隊方式船隊尺寸（m）1頂2×1000t2排1列157.0×10.8×2.01頂2×500t2排1列110.0×10.8×1.61.4. 設(shè)計標準、規(guī)范 （1）船閘總體設(shè)計規(guī)范，JTJ305-2001，人民交通出版社 （2）內(nèi)河通航標準，GB50139-2004，中華人民共和國建設(shè)部 （3）船閘閘閥門設(shè)計規(guī)范，JTJ308-2003，人民交通出版社 （4）船閘水工建筑物設(shè)計規(guī)范，JTJ307-2001，人民交通出版社 （5）船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范，JTJ306-2001，人民交通出版社 （6）渠化工程，劉

6、曉平、陶桂蘭主編，人民交通出版社。 （7）航道工程學，程昌華主編，人民交通出版社 （8）航道工程學（），詹世富主編，人民交通出版社 （9）港口工程制圖標準，JTJ206-96，人民交通出版社（10）船閘啟閉機設(shè)計規(guī)范，JTJ265，人民交通出版社2. 船閘總體布置2.1. 船閘基本尺度的確定船閘基本尺度包括閘室有效長度、有效寬度和門檻水深。是船閘正常通航運行過程中，可供船舶安全停泊和通過閘室的最小尺度。2.1.1. 閘室有效長度閘室有效長度，是指船舶過閘時，閘室內(nèi)可滿足設(shè)計最大船隊安全停泊的長度，包括船隊計算長度和富裕長度兩部分。由船閘總體設(shè)計規(guī)范船閘閘室有效長度不小于按以下式（2.1）計算的

7、長度，并取整數(shù)。 （2.1）式中：閘室有效長度，亦指滿足設(shè)計最大船隊安全停泊的最小長度（m）； 設(shè)計船隊計算長度，為一次過閘時各設(shè)計最大船隊長度加各船隊停泊間距長度之和(m)； 閘室富裕長度。設(shè)計通航船舶主要為兩排一列1000t頂推船隊，富裕長度應(yīng)滿2+0.06則2+0.06×157=11.42m ；=+157+11.02=168.42m。本河道為天然河流，由內(nèi)河通航標準4.1.4取整為180m。2.1.2. 閘室有效寬度閘室有效寬度，指閘室內(nèi)兩側(cè)墻面最突出部分之間的最小距離，并滿足設(shè)計最大?？看犕２磿r兩側(cè)墻面間的最小凈寬度。由船閘總體設(shè)計規(guī)范船閘閘室有效寬度按以下式（2.2）和（

8、2.3）計算： （2.2） （2.3）式中：閘室有效寬度(m)； 同一閘次過閘船舶并列停泊于閘室的最大總寬度 (m)。在設(shè)計中船隊過閘形式為16TEU船兩排一列，寬度為單船寬10.8m； 富裕寬度(m)； 富裕寬度附加值(m)，m>7m時，m； 過閘停泊在閘室的船隊列數(shù)。m ；m ；m。可知，閘室有效寬度為12m。2.1.3. 門檻最小水深門檻水深是指在設(shè)計最低通航水位時門檻上的最小深度，與船隊（舶）最大吃水和進閘速度有關(guān)，對船隊（舶）的操作性和工程總價有很大的影響。包括船舶滿載吃水和富裕水深兩部分。船閘門檻最小水深指在滿足設(shè)計最低通航水位時船隊滿載的最大吃水加富裕深度要求的檻頂部最小水

9、深，由船閘總體設(shè)計規(guī)范船閘閘室有效寬度按以下式（2.4）計算，閘室最小水深按規(guī)定其值不應(yīng)小于門檻最小水深。 （2.4）式中：門檻最小水深(m)； 設(shè)計船隊或船舶滿載時的最大吃水(m)，設(shè)計最大過閘船舶滿載最大吃水為2m。m；本河道為天然河流，由內(nèi)河通航標準4.1.4可知，船閘設(shè)計等級為級，設(shè)計一次過閘兩排一列，其最小門檻水深是m，則先取門檻水深m。在確定船閘基本尺度時，還應(yīng)考慮船閘最小過水斷面系數(shù)n的要求。一般要求：1.52.0 （2.5） 式中：最低通航水位時，閘室的過水斷面面積（m2），； 最大設(shè)計過閘船隊滿載吃水時船舯斷面水下部分的斷面面積（m2）。>1.5斷面符合要求 。2.2.

10、 船閘線數(shù)和級數(shù) 設(shè)計水頭m<30m，由船閘總體設(shè)計規(guī)范，采用單級船閘。單線船閘能滿足設(shè)計水平年內(nèi)的運輸要求，所以該船閘采用單級單線船閘。2.3. 船閘各部分高程的確定 2.3.1. 上下游閘門門頂高程 根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）上閘首門頂高程應(yīng)為上游校核高水位加安全超高確定。對擋水船閘的閘門頂部高程應(yīng)為上游設(shè)計洪水位水位加安全超高。m（級船閘超高不小于m）。下閘首門頂高程為上游最高通航水位加超高確定。m。擋水閘門頂部高程應(yīng)為設(shè)計洪水位加安全超高。m2.3.2. 上下游閘首門檻頂高程 根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001） 船閘上下閘首門檻的高度應(yīng)有利于船閘的

11、應(yīng)用與檢修，頂部高程應(yīng)為上下游設(shè)計最低通航水位值減去門檻最小水深值。上閘首門檻高程：m下閘首門檻高程：m2.3.3. 上下閘首墻頂高程船閘閘首內(nèi)布置有閘門、啟閉機及機電設(shè)備，為滿足船閘運行的布置要求，墻頂高程應(yīng)根據(jù)閘門的門頂高程、結(jié)構(gòu)布置和構(gòu)造要求確定。根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）：船閘閘首墻頂部高程應(yīng)根據(jù)閘門頂部高程和結(jié)構(gòu)布置等要求確定，并不得低于閘門和閘室墻頂部高程。位于樞紐工程中的船閘，其擋水前緣的閘首頂部高程應(yīng)不低于與相互連接的樞紐工程建筑物擋水前緣的頂部高程。設(shè)結(jié)構(gòu)安裝高度為1m。上閘首墻頂高程：m（上閘門頂高程加結(jié)構(gòu)超高）。下閘首墻頂高程：m（同上），低于閘室墻頂

12、高程，又因為擋水閘門門頂高程為31.1m，所以取上下唉閘首墻頂高程為32.0m。2.3.4. 船閘上下游導航和靠船建筑物頂部高程 根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）船閘上下游導航和靠船建筑物頂部高程應(yīng)為上下游設(shè)計最高通航水位加超高值，超高值不宜小于設(shè)計過閘船舶空載時的最大干舷高度（有規(guī)范本設(shè)計船型選取不小于m）。船閘上游導航和靠船建筑物頂部高程：m。船閘下游導航和靠船建筑物頂部高程：m，為施工方便和防洪要求船閘上下游導航和靠船建筑物頂部高程應(yīng)與擋水閘首墻頂高程一致，為32.0m。2.3.5. 閘室墻頂高程 根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）閘室墻頂高程應(yīng)為設(shè)計最高通航水

13、位加超高，其超高不小于設(shè)計過閘船隊空載時最大干舷高度（有規(guī)范本設(shè)計船型選取不小于m）。為m，由于防洪要求，和上下閘首墻頂高程一致，為32.0m。2.3.6. 閘室底板頂高程根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）：船閘閘室底板頂部高程不應(yīng)高于上、下閘首門檻頂部高程，按下游設(shè)計最低通航水位減去門檻水深。閘室底板高程：m。2.3.7. 上下游引航道底高程 根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）：船閘上、下游引航道和口門區(qū)及連接段的底部高程應(yīng)為上、下游設(shè)計最低通航水位減去引航道設(shè)計最小水深值。上游引航道底高程：m。下游引航道低高程：m。 綜上所述： 船閘各部分高程表序號船閘各部分高程

14、上游高程（m） 下游高程（m）1閘門門頂高程29.029.02閘首墻頂高程32.032.03閘首檻頂高程22.014.54閘室墻頂高程32.05閘室底板頂部高程14.56導航和靠船建筑物的頂部高程32.032.07引航道底部高程22.014.52.4. 引航道平面布置及尺度確定2.4.1. 引航道平面布置 引航道由導航段、調(diào)順段、停泊段、制動段和過渡段等組成。為保證通航期內(nèi)過閘船隊安全進出閘，設(shè)計船閘的級別為級，單線單級型式。設(shè)計船隊形式兩排一列。本設(shè)計假定由水流、地質(zhì)、地形條件限制，引航道采用反對稱形式。為提高船舶過閘的效率和船閘的通過能力，等待過閘的船舶?？吭诳看张裕犙厍€進閘，沿直

15、線出閘。2.4.2. 引航道尺寸計算引航道計算圖示如圖：由船閘總體設(shè)計規(guī)范可知，（1）導航段： ，為設(shè)計最大船長，船隊尺度157.0m×10.8m×2.0m（長度×寬度×吃水），m，取m。（2）調(diào)順段：m取m。 （3）停泊段：m，取m。（4）過渡段：，為設(shè)計引航道寬度與所在航道寬度之差。根據(jù)設(shè)計船閘所在航道等級為級，航道寬度為，設(shè)計引航道寬度m，則過渡段長度：m 取為100m。（5）制動段： 為引航道口門到停泊段前沿的長度。 用估算，為頂推船隊制動距離系數(shù)，一般取2.54.5，取=3，則m，取m。2.4.3. 引航道寬度單線船閘引航道寬度是指調(diào)順段和停泊

16、段寬度。單線船閘引航道寬度應(yīng)按雙向過閘確定，本設(shè)計考慮一側(cè)或兩側(cè)靠船等待過閘，并滿足中間船舶過閘要求。設(shè)計最大船寬m，等待過閘船寬m，船距m，岸距m。則引航道寬度：m。取引航道寬度為40m。2.4.4. 引航道最小水深本船閘為級船閘引航道最小水深可按式計算。最小水深計算：考慮波浪等影響取。為降低船舶的航行阻力，引航道斷面系數(shù)n應(yīng)滿足：式中：設(shè)計最低通航水位時，引航道浸水斷面面積（m2）； 設(shè)計最大船舶滿載吃水時的船舶中腰橫截面的浸水面積（m2）。>滿足要求。2.4.5. 船閘通過能力計算2.4.6. 過閘時間根據(jù)船舶進出閘速度和運行距離，由船閘總體設(shè)計規(guī)范可知船隊進出閘時間。設(shè)計船舶過閘

17、為曲進直出，船舶存在單向過閘與雙向過閘，應(yīng)對其分別計算。 由船閘總體設(shè)計規(guī)范可知，單向進閘距離是船隊自引航道中?？课恢弥灵l室內(nèi)停泊位置之間的距離。單向出閘距離為船隊自閘室內(nèi)停泊位置至閘首外側(cè)之間的距離。雙向進閘距離是船隊自引航道中?？课恢弥灵l室內(nèi)停泊位置之間的距離。雙向出閘距離為船隊自閘室內(nèi)停泊位置至停泊段的距離。單向進閘距離：m單向出閘距離：m雙向進閘距離：m雙向出閘距離：m由船閘總體設(shè)計規(guī)范可知：單向進閘： 單向出閘：雙向進閘：'=0.7 雙向出閘：'=1.0則 '='/'=9.52 '='/'=3.33由船閘啟閉機設(shè)計規(guī)范和

18、規(guī)定：閘門的啟、閉時間與閘首口門寬度和閘門型式有關(guān)。閘首口門寬度為12m，則取。閘室灌、瀉水時間初步取。船舶進出閘門間隔時間初步取。由上計算如下：單向過閘時間：雙向過閘時間：''假定近期單向過閘與雙向過閘比率為，則一次過閘時間：管理過程中可能存在延遲現(xiàn)象，取一次過閘時間。2.4.7. 通過能力船閘日平均過閘次數(shù)按下式計算：式中：日平均過閘次數(shù)； 日工作小時（h），取20h。則取25。單向年客貨運量按下式計算：式中：單向年過閘貨量（t）； 日非運貨船過閘次數(shù)，客輪和工作船取5； 船舶裝載系數(shù)，取0.8； 運量不均勻系數(shù)，取1.3。 年通航天數(shù)，為350天； 一次過閘平均載重噸位（

19、t），考慮船舶過閘形式可為兩排一列，1頂2艘1000t級分節(jié)駁，但是有其余的客輪和工作船隊，取平均載重系數(shù)為0.8，所以一次過閘平均載重噸數(shù)取1600t。t>500t滿足近期通過能力。隨著發(fā)展和過閘船型的變化調(diào)整，還有管理方式的完善，基本可滿足遠期需要。2.5. 船閘耗水量計算船閘一天平均耗水量可按下式計式中：一天平均耗水量()； 一次過閘用水量； 閘閥門的漏水損失（）； 止水線的漏水損失； 閘閥門止水線長度（m）。單級船閘一次過閘用水量可按下式計算：式中：單級船閘一次過閘用水量（）； 閘室水域面積（）； 計算水頭（m），采用上下游平均水位差。單級船閘雙向一次過閘時，用水量為單向一次過閘

20、用水量的一半。m2m m3 m3 m3m 3. 船閘輸水系統(tǒng)選型 輸水系統(tǒng)的型式選擇根據(jù)判別系數(shù)初步選定。由船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范可知判別公式：式中：m判別系數(shù)； H設(shè)計水頭（m），根據(jù)上下游的自然通航水位，最大設(shè)計水頭為12.1m；T閘室灌水時間（min），由船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范初步選取8min；<2.50由船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范可知，船閘可采用分散輸水型式。分散輸水形式，可較大縮短閘室長度，節(jié)約工程成本，同時由于分散輸水系統(tǒng)是通過長廊道分散輸水，閘室內(nèi)水流平穩(wěn)，改善了閘室內(nèi)船舶?？康牟捶€(wěn)條件。閘墻長廊道側(cè)向支孔輸水系統(tǒng)布置簡單，造價較低，采用廣泛。但是此系統(tǒng)對閘門開啟不同步或單側(cè)閘門開啟

21、的適應(yīng)性較差，應(yīng)注意優(yōu)化。采用數(shù)目較多，斷面積較小的出水支管，采用明渠消能，消能效果較好。按照規(guī)范要求，進口段進口頂?shù)难蜎]水深需大于 0.4倍的設(shè)計水頭，設(shè)計水頭為 12.1m，即進口段淹沒水深需大于 4.84m，取5m。 3.1. 輸水閥門處廊道斷面面積分散輸水系統(tǒng)的輸水閥門處廊道斷面積，可按下式估算：式中： 輸水閥門處廊道斷面面積（m2）； C計算閘室水域面積（m2），對單級船閘取閘室水域面積2640 m2； Lc閘室水域長度 220m； H設(shè)計水頭 12.1m。則：=13.6 m2，取16 m2。4. 船閘閘門選型人字閘門啟閉力小、運行靈活可靠、結(jié)構(gòu)布置合理、節(jié)省材料，我國大、中型船閘中廣泛采用的一種門型。設(shè)計閘門型式采用鋼制人字閘門，門扇軸線與引航道軸線夾角為22.5°。閘門基本尺度的確定如下：（1）門扇長度：=°=取7m。（2）門扇厚度：=取1m。由上設(shè)計閘門型式初步采用鋼制人字閘門，門扇軸線與引航道軸線夾角為22.5°。設(shè)計最大水頭高為7.5m，門扇長度為8m，門扇長度1m。5. 閘首布置閘首在長度方向上一般有三段組成。（1）門前段長度:取。（2）門龕段長度：閘門為人字閘門，其長度以下式計算：式中：閘首