船闸课程设计.doc

《船闸课程设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《船闸课程设计.doc（28页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、一） 设计资料1、航运资料（1）航道等级：级。（2）建筑物等级：闸室，闸首，闸门按级建筑物设计；导航建筑物，靠船建筑物按级建筑物设计；临时建筑物级。（3）设计船型：根据调查，该河段近、远期船型资料见表1-1。表1-1 船型资料船 型顶（拖）轮马力长宽吃水（m）驳 船长宽吃水（m）船 队长宽吃水（m）备注一顶21000270-27.56.12.466210.6（2.02.2）151.510.6（2.02.2）远期船型一拖12100250234.91.8524.855.21.85321.25.21.85近期船型一拖450027027.56.12.46538.81.9239.58.82.46近期船

2、型（4）货运量近期：1200万吨/年；远期：2200万吨/年。（5）通航情况通航期N352天/年，客轮及工作船每天过闸次数6，船只装载量利用系数0.84，货运量不均匀系数1.30，船闸昼夜工作时间21小时，一般船速V=9.5km/小时，空载干弦高度（最大）取1.5m。2、地质资料根据地质钻探资料得知，地基无不良地质构造情况，地层分布近似水平，地基土表层至7.0m以上为重壤土，厚约1.53m，其下7.06.0m为轻砂壤土，厚约1.0m，6.0m以下为亚粘土，土壤物理性质见表1-2。表1-2 各种土壤的主要物理力学性质土壤名称容重（T/m3）比重G（T/m3）内摩擦角（）含水量W（）粘结力Ckg/

3、cm2渗透系数K，cm/s承载力kg/cm2天然土干土重壤土1.931.502.672328.40.554.810-62.3轻砂壤土1.951.522.6727.528.30.231.0310-53.2亚粘土1.941.562.742624.40.581.010-73.03、水文气象资料特征水位：上游校核洪水位： 14.0m上游设计洪水位： 13.2m上游最高通航水位：13.2m上游最低通航水位：10.5m下游最高通航水位：8.0m下游最低通航水位：5.2m下游校核低水位： 4.8m检修水位：上游12m；下游6.5m气象资料：降雨量及气温资料从略。风力：冬天盛行东北风，夏天盛行东南风，最大风力

4、设计8级，校核12级。（二） 计算内容第一章 船闸总体规划及平面布置1.1船闸型式选择根据已有设计资料，对船闸的各种型式进行综合比较，依据船闸设计总体规范3.2.1和3.3.3，水头小于30米，确定船闸形式为单级船闸、单线船闸。1.2船闸的平面尺寸及各部高程1.2.1船闸的有效尺度设计船闸的基本尺度包括闸室的有效长度、有效宽度及门槛水深。根据船闸设计总体规范3.1.53.1.9的规定进行计算。根据设计船型资料，考虑1顶+21000船队两排并列一次过闸、1顶+21000与1拖+12100船队并列过闸、1拖+4500并列过闸三种组合。计算结果如下：船闸基本尺度计算表（单位：）组合情况船队长度富裕长

5、度有效长度船队宽度富裕宽度有效宽度1顶+21000并列151.511.116321.21.35231顶+21000与1拖+12100并列172.17.1618021.01.34231拖+4500133.56.014017.61.219根据以上三种组合，综合考虑本航线上已建船闸的尺度、内河航运暂定标准、货运密度的变化等方面的情况，取闸室的有效长度为210，考虑镇静段长度20，则闸室长度230，闸室的有效宽度取23。由船舶吃水得槛上水深Hc1.62.46=3.94，考虑留有一定的富裕取4.5，闸室的有效尺度230234.5。1.2.2船闸的最小断面系数最小断面系数n应满足大于1.52.0。1.2.

6、3引航道的平面形状与尺寸一、引航道平面布置引航道应由导航段、调顺段、停泊段和制动段等组成，其平面布置应保证通航期内过闸船舶、船队畅通无阻，安全行驶。引航道的平面布置应根据船闸的级别、线数、设计船型船队、通过能力等，结合地形、地质水流、泥沙及上、下游航道等条件研究确定。采用反对称型引航道布置，单向过闸速度较快。二、引航道尺寸（一） 引航道长度1.导航段，为顶推船队全长，1顶+21000级船队长=151.5，取160 m2.调顺段（1.52.0）=227.25303，取2803.停泊段（主要考虑拖带船队长），考虑到解队过，解队后船队长171.2，取1804.过渡段，为引航道宽度与航道宽度之差，二级

7、航道宽为70，引航道宽度37.1（取40），则=30，=3005.制动段用估算，为船队进入口门航速，一般取2.54.5，则3151.5=454.5.取480 m（二）引航道宽度考虑一侧靠船，设计最大船宽bc=10.6，一侧等候过闸的船队总宽度=10.6，富裕宽度，则引航道宽度B0 bc + bc1 + 2b =10.6 + 10.6 + 1.510.6 =37.1 m，取40 m（三）引航道最小水深，即=1.52.46=3.69，考虑留有一定的富裕，取4.51.2.4船闸的各部高程船闸的各部分高程不仅要保证船舶能安全、顺利的通过，而且要保证船闸运转操作的安全和方便。在这个前提下还要降低工程造价

8、船闸各部分高程可参考船闸总体设计规范中的有关内容计算确定。1.上游引航道底高程=上游最低通航水位引航道的最小水深=10.54.5=6.02.上游导航建筑物顶高程=上游设计最高通航水位超高（空载干弦） =13.2+1.5=14.73.上闸首门顶高程=上游校核洪水位安全超高=14.0+0.5=14.54.上闸首墙顶高程=门顶高程结构安装高度=15.5+1=16.55.上闸首门槛高程=上游最低设计通航水位门槛水深10.54.5=6.06.闸室墙顶高程=上游最高通航水位超高（空载干弦）=13.2+1.5=14.7 设置0.9高的胸墙，则实体墙顶高程为13.87.闸室底高程=下游设计最低通航水位闸室设

9、计水深=5.24.5=0.78.下闸首门顶高程=上游最高通航水位超高=13.20.5=13.79.下闸首墙顶高程=门顶高程结构安装高度=13.71=14.710.下闸首门槛高程=下游设计最低通航水位门槛水深=5.24.5=0.711.下游引航道底高程=下游最低通航水位引航道最小水深=5.24.5=0.712.下游引航道顶高程=下游最高通航水位超高（空载干弦）=8.01.5=9.5船闸各部分高程如下图所示1.3船闸的通过能力1.船舶（队）进出闸时间船舶（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。单向进闸距离是船舶（队）自引航道中停靠位置（距闸首70m）

10、至闸室内停泊处之间的距离，单向出闸距离为船舶（队）自闸室内停泊处至船尾驶离闸首之间的距离；双向进闸距离是船舶（队）自引航道中停靠位置至闸室内停泊处之间的距离，双向出闸距离为船舶（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=70+25+210=305单向出闸距离=20+25+210=255双向进闸距离=280+160+25+210=675双向出闸距离=210+20+25+160+280=695根据船闸总体设计规范查得单向进闸 单向出闸双向进闸 双向出闸则，2.闸门的启、闭时间闸门的启、闭时间与闸门型式和闸首口门宽度有关，当闸首口门宽度2030时，约为23，取23.闸室灌、泻水时间船

11、闸灌泻水时间与水头、输水系统型式、闸室尺度有关，取=9.04.船舶（队）进出闸门间隔时间船舶（队）进出闸门间隔时间取5.0则：单向过闸时间 10.2+42+29+6.1+25=52.3双向过闸时间 216.1+42+29+211.6+45=101.4实际上，由于上行与下行船舶（队）均难以保证到闸的均匀性在设计中一般采用船舶（队）单向过闸与双向过闸所需时间的平均值来计算昼夜过闸次数，过闸时间船闸日平均过闸次数 取25次船闸年通过能力式中：日非运客、货船过闸次数，取6年通航天数（352天）次过闸的平均载重吨位（近期4000吨，远期6000吨）船舶装载系数（0.84） 运量不均匀系数（1.30）近期

12、远期：满足通过能力的要求1.4船闸的耗水量及经济损失计算船闸一天内平均耗水量可按下列计算：式中：一天内平均耗水量(m3/s) V一次过闸用水量(m3)，必要时应考虑上、下行船舶、船队排水量差额q 闸门、阀门的漏水损失(m3/s)e 止水线每米上的渗漏损失m3/(s.m )， 当水头小于10 m时取0.0015一0.0020m3/(s.m )，当水头大于10 m时取 0.002一0.003m3/(s.m )u 闸门、阀门止水线总长度(m)1.5船闸在枢纽中的布置 为减小占地面积，减少工程量，采用闸坝并列式布置，且船闸伸向坝轴线下游。第二章 船闸输水系统型式选择及水力计算2.1船闸输水系统型式选

13、择2.1.1集中输水与分散式输水系统选择输水系统可分为集中输水系统和分散输水系统两大类。判别系数式中：m 判别系数H设计水头(m),取5 mT 闸室灌水时间(min)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。 2.1.2消能工选择集中输水系统消能工的布置应使水流能够充分消能和均匀扩散，并不妨碍输水系统的泄流能力。根据后面水力计算中求出的流速和水头，查船闸输水系统设计规范表3.1.5，可采用简单消能工。选用消力槛消能。2.2船闸水力计算2.2.1计算输水廊道的断面面积水阀门处廊道断面面积式中：计算水域面积 25523=5865设计水头 取5.0阀门全开时输水系统的流量系数，可取

14、0.60.8，取0.7系数，锐缘平板阀门=0.7时，取0.56可取0.60.8，取0.8闸室灌水时间，取9.0则 2.2.2输水系统设计一、输水系统廊道的具体布置及细部尺寸采用集中输水系统，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0.51.0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（0.10.15）（为输水廊道进口宽度，取4 m），取0.5。2.输水廊道的弯曲段廊

15、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0.75（0.15H，设计水头H取5m），外侧6（1.0 bm，bm为廊道转弯段平均宽度，取4 m），转弯中心线4（0.91.0）bm）；出口转弯段内侧曲率半径1（0.20.25）H），外侧8（1.0 bm ），转弯中心线5.5（1.01.4）bm）。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，廊道出口断面取6（1.21.6）阀门处廊道断面，取1.54=6 m）。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

16、略偏向外侧0.2（0.05倍廊道宽度）。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1.02.0，下闸首应大于0.51.5。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。直线段的长度一般为（1.32.5），取8m。 输水系统布置图见右图。二、输水系统的阻力系数和流量系数根据船闸输水系统设计规范A.0.6，流量系数 式中：时刻t时的输水系统流量系数时刻t时阀门开度时的阀门局部阻力系数，可按表A.0.4选用，平面阀门全开为0阀门井或门槽的损失系数，平面阀门

17、取0.1，这里用0.12（两个门槽）阀门全开后输水系统总阻力系数输水系统总阻力系数包括进口、进口弯、出口弯、扩大、出口等的局部阻力系数和沿层摩阻损失的阻力系数，即各局部阻力系数可按船闸输水系统设计规范附录A表A.0.1中提供的计算方法计算选取，其中：对于边缘微带圆弧形的进口时为0.20.25，取0.25进口转弯可由公式计算，其中为转角（），为系数与廊道的形状及转弯的曲率半径有关，当时，可查得=0.47，则=0.47可用上面的方法求得，为0.4可用公式计算，式中、为前后计算断面的面积分别为43.5和63.5，为系数，与圆锥顶角有关，由几何关系可知为，则查表得=0.14，则可以求出=0.016对于

18、多支孔出口，为0.70.9，需将出口处的阻力系数换算为阀门处廊道断面的阻力系数乘以，则当出口阻力系数为0.8时实际阻力系数为0.36忽略沿层阻力的影响，取=0则 =0.25+0.47+0.4+0.016+0.36+0=1.496当阀门全开时 =0.77三、输水阀门开启时间式中：系数，对锐缘平板阀门取0.725输水阀门处廊道断面面积 3.542=28波浪力系数，当船舶（队）长度接近闸室长度时，取1船舶（队）排水量，计算阀门开启时间时用单船210001.3=2600船舶允许系缆力，按船闸输水系统设计规范表2.2.1确定，取32初始水位时闸室的横断面积4.523=103.5船舶（队）浸水横断面积2.

19、4610.60.92=46.9，其中0.9为船舶断面系数则： 四、闸室输水时间闸室输水时间应根据确定的流量系数和阀门开启时间核算式中：闸室水域面积 25523=5865阀门全开时输水系统的流量系数，取0.8输水阀门处的断面面积28系数，按表3.3.2确定，取0.53阀门的开启时间，4.8则：五、停泊条件当闸室灌水或泄水时，停泊在闸室内或引航道内的船舶将受到水流作用力的作用，而在系船缆绳上产生拉力。在闸室灌、泄水过程中，影响水流作用力亦即过闸船舶缆绳拉力的大小及其变化的因素是相当复杂的。它不仅与输水系统的型式、阀门的开启方式有关，而且与船舶的大小、编队方式、系缆方法以及船舶在闸室和引航道内的位置

20、有关。目前，缆绳拉力的确定还不能从理论分析上得到满意的解答，而只能对一些简单的情况作很粗略的近似计算。具体缆绳拉力的确定还需借助水工模型试验。进行缆绳拉力的估算时，通常作以下的一些假设：1.船舶位于闸室纵轴线上；2.船舶的竖向位移对缆绳的水平拉力不产生影响；3.船舶绑系得很牢固，在水流作用下不产生水平方向的移动，缆绳拉力等于闸室灌泄水时作用于过闸船舶上的全部水流作用力。计算公式可参考船闸输水系统设计规范中3.3.7有关内容，计算过程如下：船舶、船队在闸室内的停泊条件可按船闸输水系统设计规范中3.3.7的公式进行核算闸室灌水时 式中：船舶、船队所受的水流作用力（）灌泄水初期的波浪力作用（）取0.

21、725，锐缘平面阀门输水阀门处的廊道断面面积28波浪力系数，当船舶、船队的长度接近闸室长度时取1船舶、船队的排水量210001.3=2600设计水头5.0输水阀门的开启时间4.8min初始水位的闸室横断面面积4.523=103.5船舶、船队浸水横断面面积2.4610.60.9=23.47 则： PL查表2.2.1为32 KN满足停泊稳定的要求闸室泄水时 泄水时闸室水面坡降所产生的作用力，可按下式（附录D.0.1）计算： 式中：校正系数取1.2水的密度1 t/m时刻t的闸室水深，可由闸室水位与时间关系曲线求得11.3794=7.379闸室的宽度23换算的船底以下水深=5.166泄水流量，取最大流

22、量110.059船尾离上闸首的距离230160=70船舶、船队的换算长度闸室水域长度255船尾处的单宽流量 船首处的单宽流量则：由闸室的纵向流速所产生的作用力式中：船舶、船队排水量的方形系数剩余阻力系数，金属船取船前流速不均匀系数，闸室泄水取1.0系数，摩擦系数，金属船取船舶浸水表面积110.87（22.46+0.910.6）=1603.1水力半径，谢才系数，闸室过水断面面积，7.37923=169.717=2.921满足停泊稳定的要求2.2.3绘制输水系统水力特性曲线船闸的水力特征曲线包括流量系数与时间的关系曲线、闸室水位与时间的关系曲线、流量与时间的关系曲线、能量与时间的关系曲线、比能与时

23、间的关系曲线以及闸室与上下游引航道断面平均流速与时间的关系曲线。计算公式可参见船闸输水系统设计规范附录C中的有关规定，具体计算过程可以编程计算。1.流量系数与时间的关系曲线流量系数可由公式计算，其中可由阀门的开启度变化确定。计算结果见流量系数与时间关系曲线。2.闸室水位与时间关系曲线当忽略阀门开启过程惯性水头的影响时，阀门开启过程中任一时刻段末的水头可按下式计算：则闸室水位可用上游水位水头，计算结果如下图：3.流量与时间关系曲线流量与时间关系曲线可通过下列公式计算：具体计算结果见下图： 4.能量与时间关系曲线能量与时间关系曲线可由下式计算5.比能与时间的关系曲线比能与时间的关系曲线可由下式计算

24、计算结果见下图：6.流速与时间关系曲线灌泄水过程各时刻的闸室与引航道断面平均流速可按下式计算：计算结果见下图：第三章 闸阀门及启闭机型式选择3.1闸门型式选择及门扇尺寸确定选用人字闸门。1.门扇长度式中：Bk闸首口门宽度（m）c 由门扇支垫块与枕垫块支承面至门龛外缘的距离，m；一般取为c=0.050.07）Bk 闸门与船闸横轴线夹角，一般取2022.5 取ln为15m2.门扇厚度t = （1/101/8）ln取t为1.5m3.门扇高度h = H + hk + km式中：H上游设计最高水位与下游最低通航水位之间的水位差（m）hk 门槛水深（m）k闸门面板顶在上游设计最高水位以上的超高（m）一般

25、取为（0.20.5）mm闸门面板底与门槛顶的距离，m通常取（0.15-0.25） m，当闸门关闭，门底止水位于门槛侧面时取正值，在门槛顶面时取负值。 h = （13.25.2）+ 4.5 + 0.3 + 0.2 =13 m3.2阀门型式选择及尺寸确定选用平面阀门。3.3闸阀门启闭机型式选择人字闸门采用刚性拉杆式启闭机械，齿轮齿条式人字闸门启闭机。平面阀门采用液压活塞式启闭机械。第四章 附属设施船闸附属设施及其布置可参考船闸总体设计规范中的有关内容。1.系船设备闸室、引航道等处的靠船建筑物靠船一侧，设置龛式系船柱。系船柱不突出墙面。闸室墙、引航道等靠船建筑物的顶部设置固定系船柱。在闸室内的布置，

26、首尾系船柱距闸室的有效长度两端距离为10m；在闸室墙墙面上设置固定系船柱其纵向间距为1.5m,横向间距为15m；另外在闸室墙上每隔40m设置浮式系船柱。2.安全防护和检修设备高良涧船闸位于洪泽湖大堤（国家一级防洪建筑物）上，为了确保安全，在上闸首设置防洪门，兼做检修门用；船闸闸室的闸室墙前沿设护轮坎。闸室两侧设置两道嵌入式爬梯，爬梯距闸首距离取10m。3.信号和标志船闸按昼夜通航要求设置信号和标志，每道工作闸门上、下游均设置水尺。4.控制通信高良涧二线船闸距原来的老船闸近5km,在设计时为了充分为了充分发挥两个船闸的综合效益，合理调度船舶运行，建议在两个船闸之间设置一个远方调度站，同船闸上的总

27、调度室一起调度船舶运行。5.房屋和道路船闸的周围分别设置生产、辅助生产、生活等用房，并结合船闸建设规划作出统一的总体设计，其布置要求合理紧凑，管理方便。船闸的各部位之间，应根据需要设置内部道路和对外公路，高良涧船闸破洪泽湖大堤而建，原有的二级公路必需重建。6.环境保护船闸设计应贯彻执行中华人民共和国环境保护法的有关规定，做到船闸工程设计与环保设计同步进行，保护环境。船闸的环保和绿化设计，应根据国家有关政策、法规、并参照现行的行业标准港口工程环境保护设计规范的有关规定。船闸施工期由于吹填或基坑开挖，场地填筑等产生的粉尘，以及施工机械产生的噪音，对环境构成威胁时，应采取防治保护措施。闸区范围内应进

28、行近、远期绿化总体规划，其陆域绿化覆盖系数应不小于30%。7.消防和救护船闸设计应执行中华人民共和国消防法的有关规定，设置专用的消防设施。闸首等部位设置消防栓、灭火器、灭火材料等有关器材。船闸应设专用的消防通道、消防水泵等。船闸的房屋设计应符合现行国家标准建筑设计防火规范的有关规定。第五章 闸室结构设计5.1闸室结构型式选择选择分离式结构计算（重力式）和整体式闸室结构进行比较。5.2设计计算一 计算情况作用在闸室结构上的荷载，可能以不同的组合方式出现。在设计时，不可能也没有必要对所有的组合方式都进行计算，一般都选取那些起控制作用的组合方式进行计算。闸室结构的计算情况，主要有运用情况，检修情况、

29、完建情况、施工情况、非常情况。在船闸的运转过程中，闸室内的水面可能与上游水位或下游水位齐平，在设计时考虑两种可能发生的最不利组合。1、闸室内为上游最高通航水位16.0m，墙后地下水位，取排水管水位9.5 m（闸室中间截面），此时，除水压力、土压力外，还需考虑船舶的撞击力的作用。这种情况的计算特点是指向回填土方向的水平力最大。2、闸室内为下游最低通航水位8.5 m，墙后为地下水位，取排水管水位9.5 m。此时，除水压力、土压力及自重等荷载外，还应考虑系缆力及闸面活荷载的作用。这种计算情况指向闸室方向的水平力较大。二 分离式结构计算（重力式）（一）闸室结构尺寸的确定闸室结构的尺寸的确定可根据前面章

30、节中已求出的船闸闸室的各部分高程，结合船闸水工建筑物设计规范中闸室结构设计的相关内容确定。具体尺寸如下图所示：（二）荷载计算荷载计算时取单位宽度（1m）,计算工况为运转期,设计水头墙前为最低通航水位(8.5m)，墙后为排水管水位(9.5m)。1、 自重1） 建筑物自重（钢筋砼=25，浆砌块石=23）压顶及胸墙=25(0.30.90.50.6)=14.25闸室墙=23(0.30.90.50.6)=14.25闸室底板=25(0.30.90.50.6)=14.25 对前趾O点的力臂=2.5=2.5+=2） 墙后土体自重地下水位以上=19.21/2（0.58）5.3784.53=1134 地下水位以下

31、19.41/2（0.54.53）5.5=268.35 对前趾O点的力臂 =9.13=133） 水自重闸室墙前趾上的水自重9.8（8.54）2.5=110.25对前趾O点的力臂=11.5/2=5.752、 静水压力1） 墙前水压力=1/29.8=176.4 2） 墙后水压力=1/29.8= 240.13、 土压力土压力的大小不仅取决于回填土的表面形状而且取决于墙体本身的性质，对于重力式闸室墙采用主动土压力计算。回填土的性质：摩擦角、粘聚力、 湿容重、浮容重=9.6采用朗肯理论计算土压力=0.554.13 土压力强度19.280.55229.4=40.8740.879.67.0=90.71=1/

32、240.87（84.13）1/2（40.8790.71）7.0=539.61对前趾O点的力臂4、 扬压力由于闸室为透水底板，因此需计算其渗透稳定式中：地下轮廓线水平段长度 地下轮廓线垂直段长度 渗径系数，查得亚粘土取5渗透水头 =13 =9.54=5.5=1.50.820.51.52=3.9 则：渗径 L=133.9=16.955.5=27.5 需进行防渗布置。拟在两齿墙下打防渗板桩（1.5每根），则新的渗径长度为L=16.91.524=28.9，满足防渗要求。在运转情况下，底板上的扬压力包括浮托力和渗透压力。点4的渗透压力强度为：=9.81.0=2.44点5的渗透压力强度为：=9.81.0=

33、7.36则底板上的渗透压力 =1/2（2.447.36）13=63.7对前趾O点的力臂 7.59底板上的浮托力 =9.8（8.52.5）13=764.4对前趾O点的力臂 =13.5/2=6.755、 船舶荷载船舶荷载主要为撞击力和系缆力，其值较小计算时忽略不记。船舶撞击力可按下式计算：式中： 系数，闸室取1船队排水量6、 闸面活荷载闸面活荷载可取25，当闸面有汽车、牵引车通行或堆放材料时，应根据具体情况确定。（三）稳定计算一） 抗滑稳定抗滑稳定安全系数可按下式计算：式中：结构与地基接触面的抗剪摩擦系数,查表取0.34作用于结构上全部荷载时滑动面法向投影的总和（）作用于结构上全部荷载时滑动面切向

34、投影的总和（）= 14.251584.73851134286.35110.2563.7764.4=2668.45=240.1539.61176.4=603.31安全系数=1.51.3（船闸水工建筑物设计规范规定）满足抗滑稳定要求二） 抗倾稳定抗倾稳定安全系数可按下式计算：对计算截面前趾的稳定力矩之和（）对计算截面前趾的倾覆力矩之和（）=14.252.731584.75.313856.711349.13268.3511.49110.251.25176.41.5=24872.33=240.12.33539.613.6263.77.59764.46.75=8156.0安全系数 =3.051.5（船闸

35、水工建筑物设计规范规定）满足抗倾稳定要求三） 抗浮稳定抗浮稳定安全系数可按下式计算：式中：向下的垂直力总和扬压力总和=14.251584.73851134268.35110.25=3469.55=63.7764.4=828.1安全系数 =4.22 1.1（船闸水工建筑物设计规范规定）满足抗浮稳定要求（四）地基反力及承载力一）地基反力作用在地基基础底边缘处的最大和最小应力按偏心受压计算：式中：作用于闸室上外荷载合力的垂直分力（）=基础的面积（）基础的纵向长度（）合力的偏心距（）=3496.55-828.1=2668.45=0.24则：=为了防止闸墙产生过大的不均匀沉降，应控制地基的不均匀性。在通

36、常情况下，要求地基反力的最大值与最小值之比不大于3。地基反力满足要求二）地基承载力=17.710,则按条形基础计算对于条形基础,当地基承载力按下式计算：式中：地基极限承载力竖向分力（）基础的有效宽度（）、承载力系数C粘聚力（）基础底面以上的边载（）条形基础底面的有效受压宽度应按下式计算：=B2e=1320.24=12.52资料提供的土层数据如下：第层土：容重=18.8、比重=2.74、空隙比=0.92、粘聚力=24、摩擦角=、土层厚度=0.45第层土：容重=18.8、比重=2.70、空隙比=0.82、粘聚力=14、摩擦角=、土层厚度=1.1第层土：容重=19.3、比重=2.71、空隙比=0.7

37、9、粘聚力=57、摩擦角=、土层厚度=1.7浮容重=8.88=9.15=9.36则地基的土力学指标：对各层土的土力学指标加权平均=9.22=37.88则：由=、0.24，查表C.0.3-1得承载力系数=11.67 承载力系数 =6.47承载力系数 先确定承载力因子的值式中：基础的有效宽度（）基础面上的边载（）=9.61.5=14.4 查表C.0.3-45得承载力系数=4.67则地基承载力 =12.52（1/29.2212.524.6737.8811.6714.46.47）=10063.06地基承载力安全系数 满足要求式中：地基承载力的安全系数地基极限承载力的竖向分力作用于墙底面或基础上的竖向合

38、力（五）地基沉降由于设计资料中未提供闸址处地基土的压缩曲线或可以使用的压缩指标，所以不能求地基的沉降。三 整体式闸室结构（一）闸室结构尺寸的确定同样的，闸室结构的尺寸的确定可根据前面章节中已求出的船闸闸室的各部分高程，结合船闸水工建筑物设计规范中闸室结构设计的相关内容确定。具体尺寸如下图所示：（二）荷载计算荷载计算时取单位宽度（1m）,计算工况为运转期,设计水头墙前为最低通航水位(8.5m)，墙后为排水管水位(9.5m)。1、 闸室墙自重（钢筋砼=25）=251/2（0.6+2.5）13.5+0.30.9+1/2112+2.528=2834.752、 闸室内水重9.8（234.51）=1004

39、93、 土压力对于墙背与垂线的夹角不大的陡墙采用库仑理论进行计算，回填土的性质如下：摩擦角、粘聚力、湿容重、浮容重=9.6墙后回填土为粘性土，可将凝聚力换算成内摩擦角按无粘性土计算土压力。等代内摩擦角 式中：法向应力=19.28=153.6=153.6+9.68=230.4则：墙背与回填土间的外摩擦角的值，采用（1/21/3）则：，取，取主动土压力系数则：=0.408=0.445静止土压力系数为主动土压力系数的1.251.5倍，取1.3则：=0.4081.3=0.530=0.4451.3=0.579=0.488=1.472=0.527=1.54219.280.488=74.9619.280.

40、537=82.4882.48+9.680.537=123.7219.281.472=226.1019.281.542=236.85236.85+9.681.542=355.28静止土压力：=1/2874.96=299.84=1/28（82.48+123.72）=824.8=1/28226.1=127.27=1/25.5（236.85+355.28）=229.144、 静水压力闸室墙静水压力内=99.225闸室墙静水压力内=313.65、 扬压力整体式闸室结构底板为不透水结构，渗透压力为零，仅存在浮托力。闸室所受的浮托力 =9.8828=2195.26、 船舶荷载船舶荷载主要为撞击力和系缆力，其

41、值较小计算时忽略不记。7、 地面活荷载闸面活荷载可取25，当闸面有汽车、牵引车通行或堆放材料时，应根据具体情况确定。（三）稳定计算整体式闸室结构，从两侧回填土顶面算起，基础埋置深度很大，地基的容许承载力相应提高，同时底板又不透水，因此，对于这种结构来说，不存在渗透稳定和水平滑移稳定遭到破坏的问题。由于底板不透水，故需验算闸室结构的抗浮稳定性。抗浮稳定可按下式计算：式中：向下的垂直力总和扬压力总和=2834.75+1004.90（127.27+229.14）2=4552.47=2195.2安全系数 =2.071.1满足抗浮稳定要求5.3比较选择 经过比较，选择整体式闸室结构。（三）设计图纸船闸总平面图、立面图、闸室三视图、输水廊道平面图、立体图见附图。（四）参考资料 JTJ305-2001 船闸总体设计规范JTJ_306-2001_船闸输水系统设计规范JTJ307-2001船闸水工建筑物设计规范渠化工程（船闸）课程设计航道工程学河海大学渠化工程课件