航道工程课程设计 题目：某船闸总体设计 学院：船舶工程学院 专业：港口航道与海岸工程 学号： 姓名： 日期： 目 录 1设计基本资料 1.1航运资料 1.2设计标准、规范 1.3地质地震资料 1.4水文资料 1.5气象资料 2 船闸总体布置 2.1船闸基本尺度的确定 2.2船闸线数和级数 2.3船闸各部分高程的确定 2.4引航道平面布置及尺度确定 2.5船闸通过能力计算 2.6船闸耗水量计算 2.7船闸附属设施布置 3 船闸输水系统选型 4 船闸闸门选型 5 闸首布置 6 船闸闸室结构设计 7 附图 6.1船闸总平面布置图 6.2船闸纵断面布置图 1设计基本资料 1.1航运资料 （1）航道等级：V级。集装箱船装载16TEU，相当于载重量为300t的货船。 （2）建筑物等级： 闸室，闸首按Ⅲ级建筑物设计；导航建筑物，靠船建筑物按Ⅳ级建筑物设计。 （3）设计船型： 设计船型尺度表 船型 总长L（m） 型宽B（m） 设计吃水T（m） 16TEU船 40～42 6.6 2.0 100t油船 29～31 5.0 1.2～1.6 （4）货运量 近期：160万吨/年；远期： 200万吨/年。 （5）年通航天数270天。 1.2设计标准、规范 （1）船闸总体设计规范，JTJ305-2001，人民交通出版社 （2）内河通航标准，GB50139-2004，中华人民共和国建设部 （3）船闸闸阀门设计规范，JTJ308-2003，人民交通出版社 （4）船闸水工建筑物设计规范，JTJ307-2001，人民交通出版社 （5）船闸输水系统设计规范，JTJ306-2001，人民交通出版社 （6）渠化工程，刘晓平、陶桂兰主编，人民交通出版社。 （7）航道工程学，程昌华主编，人民交通出版社 （8）航道工程学（Ⅱ），詹世富主编，人民交通出版社 （9）港口工程制图标准，JTJ206-96，人民交通出版社 （10）船闸启闭机设计规范，JTJ265，人民交通出版社 1.3地质地震资料 场区主要由粉土、粘性土和砂土组成，场地土除第①-1层为软弱土外，其它各层均属中软土，建筑场地类别为Ⅲ类。河道沿程各层土质主要由粉土、粉砂、粘性土和砂土组成，各层均属中软土，承载力标准值80～100kPa。建筑场地类别为Ⅲ类。 场区设计基本地震加速度为0.15g，相应抗震设防烈度为Ⅶ度；地震动反应谱特征周期为0.45s。 1.4水文资料 特征水位： 上游设计洪水位：17.15m （黄海工程，下同） 下游设计洪水位：13.5m 上游校核洪水位:18.0m 上游设计最高通航水位：17.15m 上游设计最低通航水位：13.8m 下游设计最高通航水位：13.5m 下游设计最低通航水位：8.0m 1.5气象资料 多年平均气温11.3℃～12.7℃，1 月份温度最低，月平均气温-5.0℃～-5.3℃,7月份温度最高，月平均气温25.8℃～26.1℃。无霜期206d左右，最大冻土深度62 cm～70cm，多年平均日照时数2651小时～2744小时。多年平均风速为3.0～3.5m/s，历年最大风速24 m/s。多年平均蒸发量1133mm～1200mm。多年平均降雨量561～585mm，汛期降雨量占全年的80%～85%，且多以暴雨形式出现在7、8月份。 2 船闸总体布置 2.1船闸基本尺度的确定 船闸基本尺度包括闸室有效长度、有效宽度和门槛水深。是船闸正常通航运行过程中，可供船舶安全停泊和通过闸室的最小尺度。 1、闸室有效长度 闸室有效长度，是指船舶过闸时，闸室内可满足设计最大船队安全停泊的长度，包括船队计算长度和富裕长度两部分。 由《船闸总体设计规范》船闸闸室有效长度不小于按以下式（2.1）计算的长度，并取整数。 Lx=Lc+lf （2.1） 式中：Lx—闸室有效长度，亦指满足设计最大船队安全停泊的最小长度（m）； Lc—设计船队计算长度，为一次过闸时各设计最大船队长度加各船队停泊间距长度之和(m)； lf—闸室富裕长度。设计通航船舶为双排一列16TEU船，富裕长度应满足𝑙𝑓≥4+0.05𝑙𝑐。 Lc=2×42=84𝑚 ； 𝑙𝑓≥4+0.05𝑙𝑐=4+0.05×84=8.2m ； Lx=Lc+lf≥84+8.2=92.2m 。 本河道为天然河流，由《内河通航标准》4.1.4取整为120m。 2、闸室有效宽度 闸室有效宽度，指闸室内两侧墙面最突出部分之间的最小距离，并满足设计最大停靠船队停泊时两侧墙面间的最小净宽度。 由《船闸总体设计规范》船闸闸室有效宽度按以下式（2.2）和（2.3）计算： Bx=∑bc+bf （2.2） bf=∆b+0.025(n−1)bc （2.3） 式中：Bx—闸室有效宽度(m)； ∑bc—同一闸次过闸船舶并列停泊于闸室的最大总宽度 (m)。在设计中船队过闸形式为16TEU船两排一列，宽度为单船宽6.6m； bf—富裕宽度(m)； ∆b—富裕宽度附加值(m)，bc

=6.6m<7m时，∆b≥1.0m；

n—过闸停泊在闸室的船队列数。 ∑bc=6.6m ；

bf=∆b+0.025(n−1)bc≥1.0+0.025（1−1）=1.0m ； Bx=∑bc+bf=6.6+1.0=7.6m 。 本河道为天然河流，由《内河通航标准》4.1.4取整为12m。 3、门槛最小水深 门槛水深是指在设计最低通航水位时门槛上的最小深度，与船队（舶）最大吃水和进闸速度有关，对船队（舶）的操作性和工程总价有很大的影响。包括船舶满载吃水和富裕水深两部分。 船闸门槛最小水深指在满足设计最低通航水位时船队满载的最大吃水加富裕深度要求的槛顶部最小水深，由《船闸总体设计规范》船闸闸室有效宽度按以下式（2.4）计算，闸室最小水深按规定其值不应小于门槛最小水深。 HT⁄≥1.6 （2.4） 式中：H—门槛最小水深(m)； T—设计船队或船舶满载时的最大吃水(m)，设计最大过闸船舶满载最大吃水为2m。 H≥1.6×2=3.2m 本河道为天然河流，由《内河通航标准》4.1.4可知，船闸设计等级为Ⅴ级，设计一次过闸两排一列，其最小门槛水深是2.5m，则先取门槛水深3.2m。 在确定船闸基本尺度时，还应考虑船闸最小过水断面系数n的要求。一般要求： n=ΩФ≥1.5⁄ （2.4） 式中：Ω—最低通航水位时，闸室的过水断面面积（m2），Ω=𝐵𝑋

×𝐻；

Ф—最大设计过闸船队满载吃水时船舯断面水下部分的断面面积（m2）。 n=ΩФ=(3.2×12)(6.6×2⁄⁄)=2.91>1.5断面符合要求 。 2.2船闸线数和级数 设计水头H=9.15m<30m，由《船闸总体设计规范》，采用单级船闸。单线船闸能满足设计水平年内的运输要求，所以该船闸采用单级单线船闸。 2.3船闸各部分高程的确定 1、上下游闸门门顶高程 上闸首门顶高程应为上游校核高水位加安全超高确定。18.0+0.3=18.3m（Ⅴ级船闸超高不小于0.3m）。 下闸首门顶高程为上游最高通航水位加超高确定。17.15+0.3=17.45m，取17.50m。 2、上下闸首门槛顶高程 船闸上下闸首门槛的高度应有利于船闸的应用与检修，顶部高程应为上下游设计最低通航水位值减去门槛最小水深值。 上闸首门槛高程：13.5−3.2=10.3m 下闸首门槛高程：8.0−3.2=4.8m 3、船闸上下游导航和靠船建筑物顶部高程 船闸上下游导航和靠船建筑物顶部高程应为上下游设计最高通航水位加超高值，超高值不宜小于设计过闸船舶空载时的最大干舷高度（有规范本设计船型选取不小于1.4m）。 船闸上游导航和靠船建筑物顶部高程：17.15+1.4=18.55m，为安全施工方便取18.6m。 船闸下游导航和靠船建筑物顶部高程：13.5+1.4=14.9m。 4、闸室墙顶高程 闸室墙顶高程应为设计最高通航水位加超高，其超高不小于设计过闸船队空载时最大干舷高度（有规范本设计船型选取不小于1.4m）。为18.60m。 5、上下闸首墙顶高程 船闸闸首内布置有闸门、启闭机及机电设备，为满足船闸运行的布置要求，墙顶高程应根据闸门的门顶高程、结构布置和构造要求确定。 上闸首墙顶高程：18.3+1.0=19.3m（上闸门顶高程加结构超高）。 下闸首墙顶高程：17.5+1.0=18.5m（同上），低于闸室墙顶高程，取18.6m。 6、闸室底板顶高程 闸室底板高程：8.0−3.2=4.8m。 7、上下游引航道底高程 上游引航道底高程：13.8−3.0=10.8m。 下游引航道低高程：8.0−3.0=5.0m。 2.4引航道平面布置及尺度确定 1、引航道平面布置 引航道由导航段、调顺段、停泊段、制动段和过渡段等组成。为保证通航期内过闸船队安全进出闸，设计船闸的级别为Ⅴ级，单线单级型式。设计船型为16TEU船组成的两排一列。本设计假定由水流、地质、地形条件限制，引航道采用不对称形式。为提高船舶过闸的效率和船闸的通过能力，等待过闸的船舶停靠在靠船墩旁，船队沿曲线进闸，沿直线出闸。 2、引航道尺寸计算 引航道计算图示如图：

由《船闸总体设计规范》： （1）导航段l1： l1≥lc ，lc为设计最大船长，船型尺度42m×6.6m×2.0m（长度×宽度×吃水），

lc=42m，取l1=45m。

l1L2L3导航调顺段停泊段

过渡段

bb

bb

bB0