衢江姚家航电枢纽01船闸总体设计及下闸首结构计算
第1章 船闸总体设计
船闸主要由闸首、闸室、引航道、导航和靠船建筑物及相应的设备组成。
1.1船闸的规模
1.1.1船闸的分级
船闸应按设计最大船舶吨级分为7级，其分级指标见表
表1.1 船闸分级指标表
船闸级别 设计最大 船舶吨级 注:设计最大船舶吨级系指通过船闸的最大船舶载重吨(DWI)；当为船队通过时，指组成船队的最大驳船载重吨。
I 3000 Ⅱ 2000 Ⅲ 1000 IV 500 V 300 VI 100 VII 50 衢江姚家航电枢纽01船闸最大船舶吨级为500吨，为IV级船闸。 1.1.2 设计船型
本船闸的设计船只为500吨级1拖3船设计，布置方式为1×3,船舶尺寸为191*10.8*2.2（长×宽×满载吃水）最大干舷高为2.0m。最大单船船长为45m。
1.1.3 船闸尺度
船闸尺度包括闸室有效长度、闸室有效宽度和门槛最小水深及船闸最水断面的断面系数。根据设计船型、船队，满足船闸在设计水平年限内各期（近期、远期）客货运量及过闸船舶总载重吨数确定。
1) 闸室有效长度
Lx?Lc?Lf （1-1）
式中：Lx——闸室有效长度（m）；
，当一闸次有两个或多个船队Lc——设计最大过闸船队、船舶的长度（m）
船舶纵向排列过闸时，则为各设计船队船舶长度之和加上各船队船舶之间的停泊间隔;
Lf——富裕长度（m）,机动驳lf?2?0.03lc.
Lx?Lc?Lf?191?2?0.03*191?198.73m 取为200m.
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2) 闸室的有效宽度
Bx??bc?b f
bf=Δb+0.025(n-1)bc （1-2）
式中 ：Bx——船闸闸首口门和闸室有效宽度(m)；
?bc——一闸次过闸船舶并列停泊于闸室的最大总宽度(m)。当只有一个船
队或一艘船舶单列过闸时，则为设计最大队或船舶的宽度bc；
bf——富裕宽度(m)；
?b——富裕宽度附加值(m)，当bc≤7mm时，?b≥1m；当bc ＞7m时， ?b? 1.2m；
n——过闸停泊在闸室的船舶的列数。
（GBJ139）中规定的8m、Bx=10.8+1.2=12m，采用现行国家标准《内河通航标准》12m、16m、23m、34m，取Bx=12m.
3) 门槛水深 门槛水深应满足：
H?1.6T (1-3) 式中：H——门槛水深（m）；
T——设计最大过闸船舶满载吃水（m）
H?1.6T?1.6?2.2?3.52m，取门槛水深3.6m. 4) 最小过水断面的断面系数
据实验和原形观测，若n值过小时，船队(舶)可能产生触底现象。若n值过大，加大工程量，造成不必要的浪费，为保证船队（舶）安全顺利的进闸，设计要求：
n=Ω≥1.5~2.0 (1-4) Φ式中：Ω——最低通航水位时，闸室过水断面面积（㎡），Ω=Bx×H；
Φ——最大设计过闸船队（舶）满载吃水时船舯断面水下部分的断面面积。
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本设计中n=Ω=3.6*12/0.95/10.8/2.2=1.93<2.0，满足要求。 Φ表1.2 船闸基本尺度表
计算项目 闸室有效长度 闸室有效宽度 门槛水深 过水断面系数 计算式 结果 200m 12m 3.6m 1.93 Lx?Lc?Lf Bx??bc?bf H?1.6T ???? 1.1.4 船闸线数
衢江姚家航电枢纽01船闸位于广东北部山区，航道运输不繁忙，年通过能力较低，仅为526万吨，在年通航期内允许由于船闸检修，疏浚，冲沙和事故等原因造成断航，同时借鉴其它船闸的成功经验，拟建为单线船闸。
1.1.5 船闸级数 1) 船闸设计水头的选取
作用在船闸上水头的大小，是影响船闸输水系统型式的一个重要因素。若采用一个频率较小，历时短的最大水头作为设计水头，这样会导致输水系统复杂化，使工程造价增加，造成不必要的浪费。衢江姚家航电枢纽河段径流以降水补给为主，每年的降雨集中在5-9月份，同时还要满足枢纽其他部分功能所需水位的要求，本船闸设计水头取枢纽正常蓄水位与下游最低通航水位之差作为设计水头。 根据设计基本资料中给出的特征水位，可得H=28.5-23.0=5.5m
2) 船闸级数的确定：本设计船闸采用单级船闸。
a. 水头 <30m，采用单级船闸；
b. 水头 30一40m，采用单级或两级船闸； c. 水头 >40m，采用两级或多级船闸。
1.2 船闸设计水位和各部分高程
1.2.1 船闸特征水位 a.闸坝设计洪水位：34.38m；
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b.上游设计最高通航水位：28.50m； c.下游设计最高通航水位：23.50m；
d.上游设计最低通航水位：28.00m（水库死水位）； e.下游设计最低通航水位：23.00； g.波浪浪高：
2hw?0.0166?W1.25?D0.33?0.08m （ 1-5）
式中：W——计算风速（m/s），取1.9（m/s）；
D——吹程（公里）取（3～5）倍的河宽，取4倍的河宽。
1.2.2 船闸各部分高程
表1.3 船闸各部分高程
计算内容 上闸门顶高程 下闸门顶高程 上闸首墙顶高程 下闸首墙顶高程 闸室墙顶高程 上闸首门槛顶高程 下闸首门槛顶高程 上游引航道底高程 下游引航道底高程 闸室底高程 上游导航及靠船建筑物顶高程 下游导航及靠船建筑物顶高程 计算式 上游设计最高水位+超高+浪高 上游设计最高通航水位+超高 上闸门顶高程+超高 下闸门顶高程+超高≥闸室墙顶高程 上游设计最高通航水位+空载干舷高度 上游设计最低通航水位-门槛水深 下游设计最低通航水位-门槛水深 上游设计最低通航水位-引航道最小水深 下游设计最低通航水位-引航道最小水深 ≤下闸首门槛高程 上游设计最高通航水位+空载干舷高度 下游设计最高通航水位+空载干舷高度 计算结果（m） 36.08 29.00 36.58 31.00 31.00 24.40 19.40 24.40 19.40 19.40 31.00 26.00 注：安全超高0.5m 空载干舷高度2.5m 设备安装结构高度1.0m
1.3 引航道
1.3.1引航道的布置
单线船闸引航道平面布置，一般有对称型、反对称型、不对称型三种型式。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。不对称型引航道是上、下游引航道向相同的岸侧拓宽。在这类引航道中，船舶可以沿直线进
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闸，曲线出闸，进闸速度可以较快。为满足通过能力的要求，使船舶（队）进闸速度较快，有利于单向过闸，本设计采用不对称式。
1.3.2 引航道尺度 1) 引航道长度
包括导航段l1，调顺段l2，停泊段l3，过渡段l4，制动段l4' A．导航段长度
l1?lc 式中：l1——导航段长度（m）；
lc——顶推船队为设计最大船队长。 l1=45m B．调顺段长度
l2?(1.5～2.0)Lc 式中： l2——调顺段长度（m）；
lc——顶推船队为设计最大船队长(m)，
l2=（1.5～2）×45=67.5～90 取80m。 C．停泊段长度
l3?lc 式中： l3——停泊段长度
l3=240m
D．过渡段长度l4
l4?10?B ?B——引航道直线段宽度与航道宽度之差,
l4?10?B?4×010?4m0 0E．制动段长度
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(1-6) (1-7) (1-8) (1-9) 式中：
衢江姚家航电枢纽01船闸总体设计及下闸首结构计算本科论文
