某船闸总体设计.doc
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1、哈尔滨工程大学课程设计目 录1.设计基本资料 21.1设计依据 21.2设计标准规范 21.3地质资料 21.4水文资料 32.船闸总体布置 42.1船闸基本尺度的确定 42.2船闸各部分高程的确定 62.3引航道平面布置及尺度确定 82.4船闸通过能力计算 102.5船闸耗水量计算 132.6船闸附属设施布置 143.船闸输水系统选型 164.船闸闸门选型 175.船闸闸室结构设计 196.附图 206.1船闸总平面布置图206.2船闸纵断面布置图211.设计基本资料1.1设计依据1.航道为级航道。2.船闸按级船闸、级建筑物(闸首、闸室)、级附属建筑物标准设计。3设计船型船型顶(拖)轮长宽吃
2、水(m)120t甲板驳长宽吃水(m)机帆船长宽吃水(m)船队长宽吃水(m)驳船2120t22.7450.9330.56.81.0616.81.0机帆船队250t27.55.20.9555.20.91.2设计标准规范内河通航标准、港口工程制图标准、船闸总体设计规范、船闸闸阀门设计规范、船闸水工建筑物设计规范、船闸输水系统设计规范以及国家现行有关标准的规定。1.3地质资料船闸地板基本以沙壤土、粉砂、极细砂为主,平均厚度为10.0m,土质均匀,土质结构呈中密状态,容许承载力为130KPa-180KPa,可以作为基础持力层。工程位于6基本烈度去,建筑物按照6地震设防。1.4水文资料上游设计洪水位:54
3、.00m(黄海工程,下同)下游设计洪水位:47.50m上游设计最高通航水位:54.00m上游设计最低通航水位:51.50m下游设计最高通航水位:47.50m下游设计最低通航水位:41.50m 1.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。2.1.1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可知,船闸闸室有效长度按下式计算。 Lx=lc+lf 式中:Lx闸室有效长度,亦指满足最大船队安全停泊最小长
4、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);l f 闸室富裕长度,设计通航船队为单排一列式一顶二顶推船队。富裕长度应满足l f 2+0.06l c 。l c =61+22.74=83.74m;l f 2+0.06l c =2+0.0683.74 =7.02m;L x =l c +l f 83.74+7.02=90.76m, 按内河通航标准(GB50139-2004)要求取为120m。2.1.2闸室有效宽度闸室有效宽度,指闸室满足设计最大停靠船队停泊时两侧墙面间的最小净宽度,即闸室内两侧墙面(包括附属设施在内的突出部分)之间的最小距离。由船闸
5、总体设计规范可知:闸室有效宽度(船闸闸首抠门宽度与闸室有效宽度取值相同)应按下式计算: Bx= bc+bf (bf=b+0.025(n-1)bc 式中:Bx闸室有效宽度(m),亦指满足设计通航船队一次过闸的最小宽度; bc同一闸次过闸船舶并列停泊于闸室的最大总宽度(m); bf富裕宽度(m),与设计一次过闸的船队列数和宽度有关: b富裕宽度附加值当bc7m时,b1m;当bc7m时,b1.2m; n过闸停泊在闸室的船舶列数。 bc=6.8m bf1+0.025(1-1)6.8=1m Bx6.8+1=7.8m,按内河通航标准(GB50139-2004)要求取为12m。2.1.3门槛最小水深门槛最小
6、水深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等有关,对船队(舶)操纵性和工程造价都有较大影响。门槛水深H应满足: H1.6T式中:H门槛水深(m); T设计最大过闸船队(舶)的满载吃水。 T=1.0m H1.6m,按内河通航标准(GB50139-2004)要求取为2.5m。在确定船闸基本尺度时,还应考虑船闸最小过水断面的断面系数n的要求。根据实验和观察,若n值过小,则船队(舶)过闸时,可能产生碰底现象。为保证船队安全顺利地进闸,一般要求: n=1.52.0式中:最低通航水位时,闸室过水断面面积(m2),=BXH; 最大设计过闸船队(舶)满载吃水时船舯断面水下部分的
7、断面面积(m2). =122.5=30m2 =6.81.0=6.8m2 n=4.412.0,满足上述要求。2.2船闸各部分高程的确定船闸高程包括船闸顶部高程和底部高程。船闸顶部高程包括门顶、墙顶、导航和靠船建筑物顶、堤顶各部分。由于各部分建筑物的位置和作用不同,确定高程的依据也不同。2.2.1船闸闸门门顶高程船闸挡水前缘闸首的闸门顶部高程应满足枢纽挡水要求,其高程由上游校核洪水位加安全超高确定,其中安全超高值应由相关规范固定值确定,船闸等级为级船闸,安全超高取0.3m。2.2.2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
8、和构造要求确定。2.2.3闸室墙顶高程船闸闸室墙顶高程应根据过闸船舶安全停泊、通航和交通要求具体确定。为了避免船闸船舶在船闸涨、泄水时,船舷挂住墙顶造成事故,所以闸室墙顶高程由上游最高通航水位加超高值确定。由下表可知120t级驳船空载干舷高度取1.4m。长江分节驳船空载干舷高度驳船吨级(t)10030050010003000空载干舷高度(m)1.01.41.61.71.61.73.03.32.2.4闸室底板高程 闸室内水位和闸首处水位相同,避免船舶入闸时发生触底危险,根据船闸总体设计规范,船闸闸底板顶部高程不应高于船闸上下游闸首门槛高程。2.2.5闸首门槛顶和引航道底高程上、下游闸首门槛高程分
9、别由上、下游设计最低通航水深减船闸门槛水深。上、下游引航道底高程分别为上、下游设计最低通航水位减引航道最小水深。设计中引航道底高程取原河道底高程。2.2.6靠船建筑物和导航建筑物顶高程靠船建筑物和上、下游导航建筑物高程分别为上、下游设计最高通航水位加超高确定。其超高值一般为设计船舶的最大空载干舷高度,取1.4m。具体计算如下所示:闸室墙顶高程=54.00+1.4=55.40m;闸室底板顶高程=41.50-2.5=39.00m;上游闸门顶高程=54.00+2+0.3=56.30m;上闸首顶高程,不低于闸门和闸室墙顶部高程,取56.60m;上闸首槛顶高程=51.50-2.5=49.00m;上游导航
10、墙顶高程=54.00+1.4=55.40m;上游靠船墩顶高程=54.0+1.4=55.40m;上游引航道底高程=51.50-2.5=49.00m;下游闸门顶高程=54.00+0.3=54.30m;下游闸首顶高程=54.00+1.4=55.40m;下闸首门槛顶高程=41.50-2.5=39.00m;下游导航墙顶高程=47.5+1.4=48.90m;下游靠船墩顶高程=47.5+1.4=48.90m;下游引航道底高程=41.50-2.5=39.00m。2.3引航道平面布置及尺度确定引航道的作用在于保证船舶安全,顺利地进出船闸,供等待过闸的船舶安全停泊,并使进出船闸的船舶能交错避让。引航道的平面布置,
11、直接影响到船舶(队)进出闸的时间,从而影响船闸的通过能力。根据已给出的条件,引航道的平面布置采用对称的布置形式。等待过闸的船舶(队)停靠在航道一侧的靠船建筑物旁,船舶(队)沿曲线行驶,出闸可以沿直线。船舶进闸行程比较短,出闸速度快,船闸通过能力比较大。2.3.1引航道平面布置引航道由导航段、调顺段、停泊段、过渡段、制动段组成。设计船闸为级,单线单级型式。设计船型为驳船2120t和机帆船队250t。一闸次只有一个船队(舶)过闸,且为单排一列式顶推。2.3.2引航道长度(1)导航段l1:l1lc,lc顶推船队为设计最大船队长,拖带船队或单船为其中最大船长(m)。lc=83.74m,取l1=90m。
12、(2)调顺段l2L21.5 lc=125.61m,取l2为140m。(3)停泊段l3l3lc=83.74m,取为90m。(4)过渡段l4L410B,B为设计引航道宽度与所在航道宽度之差。根据设计船闸为级,推测设计船闸所在航道等级也为级,航道宽度为34m,设计引航道宽度为34m,则l4取0m。(5)制动段l5l5=lc估算,为船舶进入口门航速,取3m/s,则l5=383.74=251.22m,取260m。2.3.3引航道宽度设计最大船宽bc=6.8m,一侧的等候过闸的船队总宽度bc1=6.8m,另一侧等候过闸船队总宽度bc2=6.8m,取富裕宽度b=bc=6.8m。则引航道宽度B0bc+bc1+
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