精品資料（2021-2022年收藏）渠化工程課程設(shè)計

1、渠化工程學(xué)課程設(shè)計1 設(shè)計目的課程設(shè)計的目的在于鞏固和加深課堂中所學(xué)的基本概念和基本理論，了解渠化工程（主要指船閘）設(shè)計的一般原則、步驟和方法，樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)和提高計算、繪圖的基本能力。2 設(shè)計任務(wù)通過渠化工程課程設(shè)計，可以將所學(xué)的基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課同專業(yè)知識有機的結(jié)合起來，使學(xué)生更好地明確學(xué)習(xí)目的，加深專業(yè)印象，為今后從事航道及通航建筑物的勘測、規(guī)劃、可行性研究、設(shè)計、施工和科學(xué)研究工作打下堅實的基礎(chǔ)，以達到本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求。3 基本內(nèi)容與要求3.1 船閘總體平面布置及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)3.1.1船閘及引航道在樞紐中的布置1.船閘的布置（1）布置原則：船閘在通航期內(nèi)應(yīng)有良好的通航條件，滿

2、足船舶安全迅速通暢過閘，并有利于運行管理和檢修；遵照綜合利用、統(tǒng)籌兼顧的原則，正確處理船閘與溢流壩、泄水閘、電站等建筑物之間的關(guān)系和矛盾，優(yōu)化布置，以發(fā)揮最大的綜合效益；根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃，做到遠近結(jié)合，既要滿足設(shè)計水平年內(nèi)航運的需要，又要考慮遠景發(fā)展，充分留有余地；在滿足航運要求的前提下，應(yīng)盡量選擇經(jīng)濟合理、工程投資少、能就地取材、施工方便的方案；對大、中型和水流泥沙條件復(fù)雜的工程應(yīng)進行模型試驗，優(yōu)選布置方案。(2)布置方式：采用閘壩并列式。2.引航道的布置（1）引航道的布置方式：采用對稱型式。（2）引航道尺度1）引航道寬度：單線船閘且停泊段只一側(cè)停泊等候進閘的船舶因為，=10.8+10.

3、8+10.8+0.5*10.8=37.8m所以，取=40m2）引航道長度導(dǎo)航段長度：因為，=160m所以，取=160m調(diào)順段長度：因為，=(1.52.0)*160=240320 m所以，取=320m停泊段長度：因為，=160m所以，取=160m過渡段長度：因為，=10*（60-40）=200m所以，取=200m制動段長度：因為，= 且取=3.0所以，=3*160=480m3）引航道的最小水深：因為本設(shè)計船閘為級船閘，所以引航道最小水深應(yīng)滿足（T表示設(shè)計最大船舶（隊）滿載吃水）。即=1.5*2=3m，取=3m。4）彎曲半徑和彎道加寬引航道的最小彎曲半徑：因為，=4*160=640m所以，取=64

4、0m彎道加寬值：因為，=19.39m所以，取=20m3.口門區(qū)的防沙和水流條件要求（1）口門區(qū)的防沙：船閘宜布置在順直穩(wěn)定河段，上、下游引航道口門應(yīng)盡可能避開易淤積部位，尤其是凸岸淤積區(qū)及回流、環(huán)流淤積區(qū)。如因當(dāng)?shù)貤l件限制，找不到合適的河段時，則應(yīng)通過論證，證明可采取工程措施達到通航要求，才可布置。對泥沙淤積影響較大的船閘，應(yīng)考慮布置防淤清淤設(shè)施，以保證引航道尺度。（2）口門區(qū)的水流流速：口門區(qū)是過閘船舶進出引航道的咽喉。因此在通航期內(nèi)，引航道口門區(qū)的流速、流態(tài)應(yīng)滿足船舶（隊）正常航行的要求。并應(yīng)盡量避免出現(xiàn)不良的流態(tài)，如泡漩、亂流等，如因條件限制不能避免時，則須采取措施，消減到無害程度。在船

5、閘總體設(shè)計規(guī)范中，引航道口門區(qū)水面最大流速限值見下表。船閘引航道口門區(qū)水面最大流速限值（m/s）船閘級別平行航線的縱向流速垂直航線的橫向流速回流流速2.00.30.41.50.25因為本設(shè)計船閘為級船閘，所以平行航線的縱向流速不應(yīng)大于2.0m/s，垂直航線的橫向流速不應(yīng)大于0.3m/s，且回流流速不應(yīng)大于0.4m/s。3.1.2船閘型式選擇1.船閘線數(shù)和級數(shù)（1）船閘線數(shù)：船閘線數(shù)是船閘規(guī)模的重要部分，應(yīng)根據(jù)船閘設(shè)計水平年的客、貨運量，過閘的船型船隊組成，地形地質(zhì)條件，船閘所在河流的重要性等因素，結(jié)合船閘尺度及通過能力、船閘級數(shù)，綜合論證選擇。本設(shè)計船閘采用單線船閘。（2）船閘級數(shù)：船閘級數(shù)直

6、接影響船閘的通過能力。船閘級數(shù)的選擇，應(yīng)根據(jù)船閘總水頭、地形、地質(zhì)、水源、水力學(xué)等自然條件和可靠性、技術(shù)條件、管理運用條件等，通過經(jīng)濟技術(shù)比較確定。由于單級船閘較多級船閘具有過閘時間短、通過能力大、故障較少、檢修停航時間較短，占線路較短、樞紐布置較易（如需設(shè)沖沙建筑物等）和管理方便等優(yōu)點，因而是最廣泛采用的形式。本設(shè)計船閘采用單級船閘。2.船閘建設(shè)規(guī)模及標(biāo)準(zhǔn)（1）船閘的基本尺度：船閘的基本尺度是指船閘正常通航過程中，閘室可供船舶安全停泊和通過的尺度，包括閘室有效長度、有效寬度和門檻水深。閘室有效長度：閘室有效長度等于設(shè)計最大船隊長度加上富裕長度，即：式中：閘室的富余長度（m）。對于頂推船隊：所

7、以，閘室有效長度=160+（2+0.06*160）=171.6m。取=172m。閘室有效寬度：閘室有效寬度是指閘室內(nèi)兩側(cè)墻面最突出部分之間的最小距離，為閘室兩側(cè)閘墻面間的最小凈寬度。式中：只有一個船隊或一艘船舶單列過閘時，則為設(shè)計最大船隊或船舶的寬度; 富余寬度附加值（m），因為，所以，取=1m； n過閘停泊在閘室的船舶列數(shù)。所以，閘室有效寬度=11.8m，取=12m門檻最小水深H：門檻最小水深是指在設(shè)計最低通航水位時門檻上的最小深度。我國船閘設(shè)計規(guī)范采用門檻水深大于等于設(shè)計最大船舶（隊）滿載吃水的1.6倍，即所以，門檻最小水深，取H=4m。船閘最小過水?dāng)嗝娴臄嗝嫦禂?shù)：式中： 最低通航水位時，

8、船閘過水?dāng)嗝婷娣e 最大設(shè)計過閘船舶（隊）滿載吃水時船舶斷面水下部分的斷面面積（）所以，船舶的最小斷面系數(shù)=（12*4）/（10.8*2）2.22m，滿足要求。（2）船閘設(shè)計水位和各部分高程1）船閘設(shè)計水位：設(shè)計河段的水文資料統(tǒng)計表序號項目設(shè)計洪峰流量下泄流量壩前水位下游水位1P=0.2%（校核洪水）220.812P=2.0%（設(shè)計洪水）41100217.563正常蓄水位203.004死水位278.005上游最高通航水位5400203.006上游最低通航水位200.007下游最高通航水位190.508下游最低通航水位177.502）船閘各部分高程船閘閘門頂高程：根據(jù)國內(nèi)船閘設(shè)計和運用實踐，閘首門

9、頂超高可采用下表的數(shù)值：船閘閘門頂最小安全超高值船閘等級超高值（m）0.50.3上閘首閘門頂高程校核洪水位超高220.810.5221.31m下閘首閘門頂高程上游設(shè)計最高通航水位超高203+0.5203.5m 閘首墻頂高程：上閘首墻頂高程上閘首閘門頂高程構(gòu)造高221.31+1222.31m 下閘首墻頂高程下閘首閘門頂高程構(gòu)造高203.5+1=204.5m閘室墻頂高程上游設(shè)計最高通航水位空載干舷高度203+1.5=204.5m 閘室底板頂部高程下游設(shè)計最低通航水位閘室設(shè)計水深177.5-4173.5m閘首門檻頂高程：上閘首門檻高程上游設(shè)計最低通航水位門檻水深200-4196m 下閘首門檻高程下游

10、設(shè)計最低通航水位門檻水深177.5-4173.5m引航道底高程：上游引航道底高程上游設(shè)計最低通航水位引航道最小水深200-3197.0m下游引航道底高程下游設(shè)計最低通航水位引航道最小水深177.5-3174.5m導(dǎo)航建筑物和靠船建筑物頂高程：上游導(dǎo)航建筑物頂高程上游設(shè)計最高通航水位+最大空載干舷高度203+1.5204.5m下游導(dǎo)航建筑物頂高程下游設(shè)計最高通航水位+最大空載干舷高度190.5+1.5192m3.1.3船閘通過能力和耗水量1.船閘通過能力：船閘通過能力是指單位時間內(nèi)船閘能通過的貨物總噸數(shù)（過貨能力）或船舶總數(shù)（過船能力），是船閘的一項重要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)。（1）船舶過閘時間（單級船閘

11、）1）進出閘時間：船隊進出閘時間，可根據(jù)其運行距離和進出閘速度確定。對單向過閘和雙向過閘方式應(yīng)分別計算。雙向進閘距離是船隊自引航道中停靠位置至閘室內(nèi)停泊處之間的距離，雙向出閘距離是船隊自閘室內(nèi)停泊處至雙向過閘靠船碼頭的距離。單向進閘距離是船隊自引航道中?？课恢弥灵l室內(nèi)停泊處之間的距離，出閘時，是船隊自閘室內(nèi)停泊處至船尾駛離閘門之間的距離。其距離可分別按下式近似確定：單向進閘：=172*(1+0.4)=240.8m單向出閘：=172*(1+0.1)=189.2m雙向過閘：=172*(1+0.1)+160+320=669.2m根據(jù)船閘設(shè)計規(guī)范差得單向進閘速度=0.5m/s，單向出閘速度=0.7m/

12、s，雙向進閘速度=0.7m/s，雙向出閘速度=1.0m/s。進出閘時間可按下式計算：單向進閘：=240.8/0.5=8.03min單向出閘：=189.2/0.7=4.51min雙向進閘：=669.2/0.7=15.93min雙向出閘：=669.2/1.0=11.15min2）開啟、關(guān)閉閘門時間：閘門啟閉時間與閘門型式和閘首口門寬度有關(guān)，當(dāng)閘首口門寬為12m時，取=2min。3）閘室灌泄水時間：船閘灌泄水時間與水頭，輸水系統(tǒng)型式，閘室尺度等有關(guān)，取=8min。4）船隊進出閘間隔時間：取=5min。5）單向一次過閘時間：=8.03+4*2+2*8+4.51+2*5=46.54min 雙向一次過閘時

13、間：=2*15.93+4*2+2*8+2*11.15+4*5=98.16min6）過閘時間：單級船閘一次過閘時間可按下式計算：=47.81min（2）日平均過閘次數(shù)n可按下式計算：=21*60/47.81=26.35，取n=26（3）一次過閘平均載重噸位G：根據(jù)運量預(yù)測，一頂+2*1000t船隊約占30%，一頂+2*500t船隊約占50%，一頂+2*300t船隊約占20%G=2000*30%+1000*50%+600*20%=1220t（4）船閘通過能力P：=0.5*(26-2)*352*1220*0.84/1.3=333（萬t/年）2.船閘耗水量：船閘的耗水量是船閘的一項重要的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)。

14、船閘的耗水量包括船舶過閘用水量和閘、閥門漏水量兩部分。（1）單級船閘單向一次過閘的用水量單級船閘單向一次過閘的用水量：=（172*12）*（203-177.5）=52632單級船閘雙向一次過閘的用水量（用水量為單向一次過閘用水量的一半）：=26316(2)閘閥門漏水量：式中：e止水線每米上的滲漏損失（/s/m），當(dāng)水頭小于10m時，其e=0.00150.0020/s/m，當(dāng)水頭大于10m時，取e=0.0020.003/s/m u閘門和閥門邊沿止水線的總長度（m），即閘門止水線：閥門止水線：2*3*2.5=15m所以，q=0.003*（104+15）=0.357（3）船閘一天內(nèi)平均耗水量：3.2

15、輸水系統(tǒng)型式選擇及水力計算3.2.1船閘輸水系統(tǒng)型式選擇：船閘輸水系統(tǒng)的型式可分為集中輸水系統(tǒng)和分散輸水系統(tǒng)兩類型。輸水系統(tǒng)類型可根據(jù)以下判別系數(shù)初步選定：式中：H設(shè)計水頭（m） T閘室灌水時間（min）因為，所以才用分散輸水系統(tǒng)。3.2.2分散輸水系統(tǒng)1.分散輸水系統(tǒng)的水力特性：分散輸水系統(tǒng)是通過設(shè)置在閘室墻或底板內(nèi)的縱向輸水廊道，以及與之相連的分支廊道和出水支孔，將水流灌入或泄出閘室內(nèi)。與集中輸水系統(tǒng)相比，分散輸水系統(tǒng)的出水口沿一定長度分度，水流均勻進入閘室，可大大減少水流作用力，特別是波浪力。同時由于廊道較長，水流慣性力影響較大，導(dǎo)致各出水支孔出流不均勻，而且隨流量和時間變化。在閥門開啟

16、初期水流為加速流，慣性阻滯流速的增加，使得各出水支孔的出流沿水流方向減少。隨著慣性逐漸減小，壓力增加，在廊道斷面及各支孔斷面不變情況下，后面支孔出流逐漸增多并超過前面支孔。而后慣性的作用又轉(zhuǎn)為阻滯流速的減小，后面支孔的出流更加的到加強。由于各出水支孔為非恒定流，再加上出水支孔一般布置在閘室的一定范圍內(nèi)，因而形成閘室內(nèi)的波浪運動及縱向水流而對船舶產(chǎn)生波浪力及流速力。2.分散輸水系統(tǒng)的型式：因為設(shè)計水頭H=2030m，所以采用較復(fù)雜式分散輸水系統(tǒng)。3.分散輸水系統(tǒng)的布置原則：（1）閘室出水段中心宜與閘室面積的中心重合，閘墻長廊道側(cè)支孔和閘底長廊道頂支孔輸水系統(tǒng)的出水段宜設(shè)置在閘室中部，其長度為閘室

17、長度的1/22/3；（2）輸水系統(tǒng)的進出口應(yīng)布置為流線型，以提高輸水效率。進口斷面的最大平均流速不宜大于2.5m/s，進口淹沒水深應(yīng)大于0.4倍設(shè)計水頭，并應(yīng)該考慮進口水面的局部跌落。出口的淹沒水深宜大于1.5m，布置應(yīng)能分散水流，減弱出口水流的紊動并達到引航道內(nèi)流速分布均勻的目的；（3）中、高水頭船閘的上、中閘首帷墻立面宜做成斜面，以避免當(dāng)閘室水面上升至帷墻頂面平臺時，水域面積有較大的突變，從而惡化船舶的停泊條件；（4）分散輸水系統(tǒng)的閥門段前后應(yīng)有一定長度的直線段，以使水流順直均勻地通過。同時閥門段及其以后的廊道頂部高程必須布置在下游最低通航水位以下，并有一定淹沒水深，不容許摻入大量空氣而惡

18、化船舶的停泊條件；（5）閥門段高程應(yīng)滿足閥門工作條件要求，門口廊道型式應(yīng)根據(jù)工作條件選擇，有擴大、向上漸擴和突然擴大三種型式，其布置應(yīng)通過模型試驗確定；（6）閥門后廊道壓力較低時，上中閘首的下游側(cè)檢修門與工作門的距離宜大于廊道高度的3倍，必要時需在檢修門井內(nèi)作防止摻氣的封閉措施；（7）當(dāng)上、中閘首輸水閥門廊道段的壓力較低或出現(xiàn)負壓時，其后的檢修閥門門槽距工作閥門的距離應(yīng)大于廊道高度的3倍，以避免檢修閥門井摻氣。必要時需在檢修閥門井內(nèi)廊道頂部高程處加設(shè)防治摻氣的封閉措施；（8）輸水系統(tǒng)的主廊道斷面一般可大于輸水閥門處廊道斷面，以增大輸水系統(tǒng)的流量系數(shù)；（9）閘墻長廊道室內(nèi)輸水系統(tǒng)的布置尤其是出水

19、支孔的布置應(yīng)盡可能對稱，橫支廊道宜交錯布置；（10）條件允許時，應(yīng)優(yōu)先考慮采用部分或全部由引航道外取水的旁側(cè)進口和由引航道外的旁側(cè)出口的布置。3.2.3船閘水力計算1.輸水系統(tǒng)設(shè)計及水力計算（1）本設(shè)計輸水系統(tǒng)采用全段橫支廊道出水蓋板消能輸水系統(tǒng)。根據(jù)船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范確定輸水系統(tǒng)廊道各細部尺寸（如進出口、轉(zhuǎn)彎、直線段、閥門段等斷面），其布置及尺寸見附圖1。（2）水力計算1）輸水閥門處廊道斷面面積：對于分散輸水系統(tǒng)，由于廊道較長，輸水過程中水流產(chǎn)生的慣性水頭影響較大。因此，在水力計算中應(yīng)考慮慣性水頭的影響，即：式中：輸水閥門處廊道斷面面積（）C對于單級船閘，（：閘室水域面積） H設(shè)計水位差（

20、m） d慣性水頭，分散輸水系統(tǒng)的慣性水頭可達0.51.0m。取d=0.5m。 閥門全開后輸水系統(tǒng)的流量系數(shù)，初步設(shè)計時可取為0.70.8.取=0.7。 與閥門型式和流量系數(shù)有關(guān)的系數(shù)，可按渠化工程表5-5選用。本設(shè)計采用反向弧型閥門，=0.46。 T閘室灌、泄水的總時間，T=960s。 閥門開啟時間（s），取=60s。所以，輸水閥門處廊道斷面面積=7.25，即閥門處廊道斷面尺寸為2.5*3（寬*高）。閥門開啟時間（s）：=60s式中：閥門全開時水位差（m），取=24m2）輸水系統(tǒng)的阻力系數(shù)和流量系數(shù)：流量系數(shù)=0.65式中：與時間t相當(dāng)?shù)拈y門開度為n時的閥門局部阻力系數(shù)，可按不同閥門型式由渠化

21、工程表5-4選取。取=0; 閥門井或門槽的阻力系數(shù)，對反向弧型閥門=0; 閥門全開后閥門段以外的輸水廊道系數(shù)。=2.35。a.進口處阻力系數(shù)b.圓滑轉(zhuǎn)彎處阻力系數(shù)c.擴大處阻力系數(shù)d.收縮處阻力系數(shù)e.出口處阻力系數(shù)輸水系統(tǒng)的阻力系數(shù)=2.35 3)輸水廊道換算長度：根據(jù)船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范，由于本設(shè)計船閘出水支孔的數(shù)量大于15，所以=0.5*8=4m。4）慣性超高值：式中：C閘室水域面積，C=172*12=2064 閥門全開時輸水系統(tǒng)的流量系數(shù)，=0.7 輸水閥門處廊道斷面面積，=7.25 輸水廊道換算長度，=4m所以，閘室水面慣性超高值d=1mm2.水力特性曲線的繪制：繪制水力特性曲線一方

22、面可以了解輸水過程中所有水力特性的變化情況及其最大值，另一方面可以進一步進行水力計算的需要，如核算船舶停泊條件、閥門工作條件等。（1）流量系數(shù)與時間的關(guān)系曲線1）假定閥門勻速開啟，且開啟時間為60s，則閥門開度與時間的函數(shù)關(guān)系為；2）與閥門開度的關(guān)系：n0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0186.243.7817.488.384.282.161.010.390.0903）流量系數(shù)與時間的關(guān)系曲線：（=0，=2.35）t（s）6121824303642485460n0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0186.243.7817.488.384.282

23、.161.010.390.0900.070.150.220.310.390.470.550.600.640.65（2）水位差與時間的關(guān)系曲線1）閥門全開后，當(dāng)考慮慣性影響時，任一時段末的水位差可按下式計算：式中：計算時段末的水位差（m）；計算時段開始的水位差（m）； 計算時段（s），一般可取為1030s。取=20s； 計算時段的平均流量系數(shù)； d 慣性水頭（m），取d=0.5m。2）水位差與時間的關(guān)系曲線：t（s）61218243036424854600.070.150.220.310.390.470.550.600.640.65（m）25.5025.3925.1524.8024.3123.7

24、022.9822.1521.2620.33（m）25.3925.1524.8024.3123.7022.9822.1521.2620.3319.41（3）流量與時間的關(guān)系曲線1）流量與時間關(guān)系曲線可通過下列公式計算求得：式中：時刻t的流量系數(shù)； 時刻t的水位差（m）； 時刻t的慣性水頭（m）； 輸水廊道換算長度（m）； v 閥門段廊道斷面平均流速（）2) 流量與時間的關(guān)系曲線:t61218243036424854600.070.150.220.310.390.470.550.600.640.6525.3925.1524.8024.3123.722.9822.1521.2620.3319.415

25、7.6122.3176.9244.4299.7350395413.6421.9409.13.閘室內(nèi)停泊條件的驗算（1）閘室內(nèi)船舶的停泊條件1）分散輸水系統(tǒng)的水流是在較大范圍內(nèi)分散流入或流出閘室，水流對船舶的作用力較小，尤其是在泄水時它的值更小，因此分散輸水系統(tǒng)泄水時，閘室內(nèi)船舶的停泊條件一般可不加考慮，而只驗算灌水時的停泊條件。2）閘室灌水初期，波浪力最大，此時流速力和局部力幾乎為零，因此閘室灌水時，過閘船舶的停泊條件可按下式核算：式中：灌水初期的波浪作用力，KN； W船舶(隊)的排水量，t； 與閥門型式有關(guān)的系數(shù)，對反向弧型閥門取0.623； 輸水閥門處廊道斷面面積，； D波浪力系數(shù)；按渠化

26、工程表5-6選取，取D=0.3； 初始水位時閘室過水?dāng)嗝婷娣e，； H設(shè)計水頭，m； 輸水閥門開啟時間，s； x船舶中腰水下橫斷面面積，；允許系纜力的縱向水平分力，KN。根據(jù)渠化工程表5-1選取，=40KN。所以 ，滿足泊穩(wěn)要求。3.3閘閥門及啟閉機型式選擇3.3.1閘門型式選擇及門扇尺寸確定1.閘門型式的選擇：本設(shè)計船閘采用平面人字閘門，在平面人字閘門中，門扇結(jié)構(gòu)成平面形式，其主橫梁受軸向力和彎矩的共同作用。根據(jù)門扇結(jié)構(gòu)梁格的布置方式，本設(shè)計采用橫梁式，其水平的主橫梁是它的主要承重構(gòu)件，在主橫梁間布置豎立次梁。水壓力由面板和次梁傳給主橫梁，然后再由主橫梁通過斜接柱、門軸柱上的支墊座和枕墊座形成

27、三角拱而傳至閘首邊墩。2.門扇尺寸的確定（1）門扇長度：門扇的計算長度是門扇支墊座的支承面到兩扇門葉互相支承的斜截面的距離。其值可由下式求得：式中： 閘首邊墩墻面間的口門寬度（m）； c 由門扇的支墊座與枕墊座的支承面至們龕外緣的距離，通常c=（0.050.07）； 閘門關(guān)閉時門扇軸線的傾角，此傾角的大小直接關(guān)系到門扇結(jié)構(gòu)所受的軸向壓力與傳遞到閘首邊墩的水平推力以及門扇計算長度的大小。國內(nèi)已建船閘中，一般選用。取=。所以， （2）門扇高度：門扇高度是指閘門面板底至頂?shù)木嚯x，其值可由下式?jīng)Q定：式中：H上游設(shè)計洪水位與下游最低通航水位之間的水位差； 船閘的檻上水深；k 閘門面板頂在上游設(shè)計洪水位以

28、上的超高，一般取0.20.5m；m閘門面板底與門檻頂?shù)母卟?，通常取m=0.150.25；當(dāng)閘門關(guān)閉，門底止水位于門檻側(cè)面時取正值，在門檻頂面時取負值。所以，取h=30m。（3）轉(zhuǎn)軸中心的確定：1）在確定門扇旋轉(zhuǎn)中心位置時，應(yīng)使閘門的支墊座與枕墊座的支承面有良好的接觸條件。在閘門轉(zhuǎn)動時能立即脫開，以減小啟閉時的摩阻力，而當(dāng)閘門關(guān)閉時它們又能相互擠緊，以傳遞主橫梁的反力，并使門側(cè)止水效果良好。同時還應(yīng)使門扇全開時能完全隱入門龕內(nèi)，以免過閘船舶碰壞門扇。因此，在安裝閘門時，必須精確的校正門扇轉(zhuǎn)軸中心的位置。2）當(dāng)閘門支承部分的型式不同時，確定轉(zhuǎn)軸中心的方法也不一樣。當(dāng)門軸上裝設(shè)支墊座時，轉(zhuǎn)軸中心的位

29、置可按以下步驟進行：繪出門扇關(guān)閉時的軸線、輪廓線以及支墊座與枕墊座支承面的法線，即反力的作用線（與門扇軸線成角）；繪出門扇開啟時的軸線，此軸線的位置可從閘墻邊緣按門扇全部隱于門龕中并使門扇各部分保持1020cm的余隙而求得；從兩軸線的交點上作其相應(yīng)補角的等分線，則轉(zhuǎn)軸O應(yīng)位于此補角的等分線上；將反力作用線向上游平行移動，距離為m=410cm，平行于反力作用線的線，與補角等分角線交于O，即為轉(zhuǎn)軸位置。這就使得當(dāng)門扇開啟時，支墊座易于離開枕墊座，而當(dāng)關(guān)門的最后瞬間兩者才互相接觸而抵緊；校核轉(zhuǎn)軸O是否位于止水內(nèi)側(cè)的法線（垂直于閘首邊墩表面）以內(nèi)，否則應(yīng)將止水向外移動一段距離，以免開門時止水被閘墻卡住

30、。3.3.2閥門型式選擇及尺寸確定1.閥門型式的選擇：本設(shè)計采用反向弧形閥門。在構(gòu)造上反向弧形閥門與弧形閘門基本相同，只是將弧面朝向下游。它主要由面板、主梁、次梁、肋板、支臂等組成。為改善流態(tài)，門扇和支臂可以用薄板完全包封，做成流線型。2反向弧形閥門的輪廓尺寸（1）閥門面板的曲率半徑：一般取決于閥門處廊道孔口高度h，在工程實踐中常取曲率半徑R等于（1.31.6）h，取R=4.5m。（2）閥門支絞中心的高程：應(yīng)使支絞及支絞大梁不受水流的直接沖擊，一般略高于廊道頂面約（0.10.3）h，取閥門支絞中心的高程為1.2h=3.6m。（3）門頂高程：與門頂止水及止水埋設(shè)構(gòu)件的型式、布置有關(guān)。一般在廊道頂

31、面以上0.20.8m，取門頂高程為3.5m。（4）閥門井的輪廓尺寸：應(yīng)便于閥門的安裝和檢修，井內(nèi)應(yīng)有供井下檢修工作的場地及進入井內(nèi)的爬梯。閥門井的長度可取為閥門弧面最大弦長加0.40.8m，其側(cè)向的富余寬度一般為0.40.6m。3.3.3閘閥門啟閉機型式選擇1.閘門的啟閉機械：本設(shè)計采用剛性拉桿式啟閉機械。2.閥門的啟閉機械：本設(shè)計采用液壓啟閉機械啟閉，通過剛性拉桿將閥門與油缸的活塞桿相連。3.4閘室結(jié)構(gòu)設(shè)計3.4.1閘室結(jié)構(gòu)型式選擇船閘閘室是由上、下閘首的兩側(cè)閘墻環(huán)繞而形成的空間，是船閘實現(xiàn)其調(diào)整水位、升降船舶、使船舶克服航道上集中水位落差的結(jié)構(gòu)。由閘室墻和閘底構(gòu)成。為保證過閘船舶能隨閘室水

32、面安全地升降和可靠地停泊，閘室中設(shè)有系船設(shè)備和其他輔助設(shè)備。本設(shè)計船閘采用分離式閘室結(jié)構(gòu)（選用透水閘底），即閘墻和閘底分別設(shè)置。其閘墻型式采用重力式。3.4.2初步設(shè)計 1.作用在船閘結(jié)構(gòu)上的荷載（1）作用荷載（取單寬）1）自重：G1=1*（204.5-198.5）*25=150KNG2=（1+4）*（198.5-178.5）/2*25=1250KNG3=（4+5）*（178.5-173.5）/2*8=180KNG4=4*6*18=432KNG5=（4+0.8）*（198.5-178.5）/2*18=864KNG6=0.8*（178.5-173.5）/2*8=16KNG7=11*5*25=13

33、75KNG8=12*（177.5-173.5）*10=480KN2）土壓力（1）結(jié)合我國船閘建設(shè)經(jīng)驗，作用在船閘結(jié)構(gòu)上的土壓力狀態(tài)應(yīng)根據(jù)以下情況考慮：巖基上的重力式結(jié)構(gòu)，由于墻身變位受到限制，主動極限平衡狀態(tài)一般難以發(fā)生，墻后填土應(yīng)按靜止土壓力計算。（2）各土層界面上（包括地下水位線）的靜止土壓力強度，如圖所示：=0.5=0kpa=0.5*18*（204.5-178.5）=234kpa=234+0.5*8*(178.5-168.5)=274kpa土壓力合力=0.5*234*（204.5-178.5）+0.5*（234+274）*(178.5-168.5)=5582KN3）靜水壓力，如圖所示：閘

34、室內(nèi)的靜水壓力=10*（177.5-173.5）=40KN地下水產(chǎn)生的靜水壓力=10*（178.5-168.5）=100KN靜水壓力合力=0.5*100*（178.5-168.5）- 0.5*40*（177.5-173.5）=420KN =0.5*100*（178.5-168.5）=500KN4）揚壓力：作用于建筑物基礎(chǔ)底面垂直向上的總水壓力稱為揚壓力，包括浮托力和滲透壓力。揚壓力的分布如圖所示：=10*(177.5-168.5)=90KN=10*(178.5-168.5)=100KN揚壓力合力=0.5*（90+100）*22=2090KN =0.5*100*22=1100KN5）船舶荷載船舶

35、荷載包括：船舶進行時，船舶對建筑物的撞擊力；船舶?？繒r，由系船設(shè)備傳到建筑物上的系纜力。至于?？吭诮ㄖ锴暗拇笆茱L(fēng)力作用而產(chǎn)生的橫擠力，一般比撞擊力小，在船閘設(shè)計中多不予以考慮。船舶的撞擊力： a.b.撞擊力的分布長度可按下列公式計算： ()式中：沿墻長方向的分布長度（m）； y 撞擊點至計算截面的高度（m）； b 計算截面處的墻厚度（m）； 墻分塊長度（m）。（3）船舶的系纜力：船舶系纜力由配纜破斷力計算確定。設(shè)計時，可根據(jù)過閘船舶的載重量，按渠化工程表6-3選用。取系纜力值N=100KN。船舶系纜力在建筑物長度方向上的分布與船舶撞擊力相同。6）閘面活荷載：閘面活荷載的大小決定于船閘的運轉(zhuǎn)

36、方式。通常情況下，過閘船舶不用岸上曳引設(shè)備，可只考慮人群荷載，并考慮船閘檢修期墻后堆放少量材料或使用輕便設(shè)備機械的要求，閘面活荷載通常取為25kpa。當(dāng)閘面有汽車、牽引車通行或堆放材料時，應(yīng)根據(jù)具體情況確定。取閘面活荷載q=5kpa。（2）計算情況及荷載組合：1）作用在船閘結(jié)構(gòu)上的荷載，可能以不同組合方式出現(xiàn)。在設(shè)計計算時，不可能也不必要對所有的組合方式都進行計算，一般都選取起控制作用的組合方式進行計算。本設(shè)計針對運用情況、檢修情況進行驗算。2）荷載組合：計算情況自重土壓力水壓力揚壓力船舶荷載活荷載運用情況檢修情況2.閘墻結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定驗算和強度驗算（1）抗滑穩(wěn)定性驗算本設(shè)計采用抗剪強度計算公

37、式，其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)可按下式計算：式中：f墻體與地基接觸面的抗剪摩擦系數(shù)，取f=0.5； 作用于墻體上全部荷載對滑動面切向投影的總和，KN；作用于墻體上全部荷載對滑動面切向投影的總和，KN。1） 運用情況：=4747-2090+5*5=2682KN=5582+420+129.6+100=6231.6KN2） 檢修情況：=4267-1100+5*5=3192KN=5582+500=6082KN顯然，閘室墻抗滑穩(wěn)定性的驗算結(jié)果不能滿足規(guī)范規(guī)定的要求時，可采取適當(dāng)措施提高閘室的抗滑穩(wěn)定性。其措施有：在兩側(cè)閘墻之間的閘底處設(shè)置橫撐；在閘墻基底設(shè)置齒墻；降低墻后地下水位和填土高度；或在基底更換摩擦系數(shù)較大的砂土（砂墊層）等。（2）抗傾穩(wěn)定性驗算閘室墻的抗傾穩(wěn)定性按下式計算：式中：抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)，按船閘設(shè)計規(guī)范規(guī)定選用；對計算截面前趾的傾覆力矩，是由土壓力、水壓力及滲透壓力等產(chǎn)生的力矩（KNm）；對計算截面前趾的穩(wěn)定力矩，是由自重或上部荷載產(chǎn)生的力矩（KNm）。