航道課程設(shè)計

1、航道工程課程設(shè)計題目：高良澗二線船閘總體設(shè)計學院： 海洋環(huán)境與工程學院 專業(yè)： 港口航道與海岸工程 學號： 200910413016 姓名： 周恩先 設(shè)計書目錄第一部分：設(shè)計基本資料 1.1設(shè)計依據(jù) 1.2設(shè)計標準、規(guī)范 1.3地形資料 1.4地質(zhì)資料 1.5水文資料 1.6經(jīng)濟資料 1.7 交通及建筑材料供應(yīng)情況 1.8公路及橋梁 第二部分：船閘總體設(shè)計 2.1船閘基本尺度的確定 2.2船閘各部分高程的確定 2.3引航道平面布置及尺度確定 2.4船閘通過能力計算 2.5船閘總體布置原則 第三部分：船閘布置圖 (附圖)3.1船閘總平面布置圖 3.2船閘縱斷面布置圖第一部分：設(shè)計基本資料1.1設(shè)

2、計依據(jù)本工程以國家計委關(guān)于開發(fā)淮河運輸兩淮煤礦水運建設(shè)任務(wù)書的批復(fù)（計交1982979文號）主要依據(jù)，并按照1978年9月交通部會同煤炭部和安徽省、江蘇省共同編制上報的兩淮煤炭淮申線水運建設(shè)計劃任務(wù)書及1981年9月18日交通部關(guān)于報送對兩淮煤炭淮申線水運建設(shè)計劃任務(wù)書的調(diào)整意見的報告以及安徽省交通廳、交通部水運規(guī)劃設(shè)計院編制的兩淮煤炭淮申線水運建設(shè)可行性研究報告等文件的有關(guān)規(guī)定進行設(shè)計。1.2設(shè)計標準高良澗二線船閘按III級船閘、II級建筑物（閘首、閘室）、III級附屬建筑物標準設(shè)計。 設(shè)計采用中華人民共和國行業(yè)標準船閘總體設(shè)計規(guī)范JTJ305-20011.3地形資料本船閘位于洪澤湖南面，其

3、南面是蘇北灌溉總渠，夾于兩水系之間，同時兩水系之間還隔有一道防洪大堤。 在大堤的北面與洪澤湖水邊線之間有一片洼地，標高在12.014.0之間。另外，在大堤上有一條淮陰通往南京方向的公路。1.4地質(zhì)資料高良澗二線船閘位于洪澤湖大堤，土質(zhì)較為復(fù)雜。上部為人工夯實的湖堤，多為黃色粘土，持力層為粘土、亞粘土、粉砂夾層，但層次劃分不明，軟硬變化較大，下臥層基本上為承載力較高的砂性土。通過對有代表性的02號鉆孔（下閘首部位）土層分布及試驗成果的分析，范圍為+1.517.10的地基土的平均允許承載力為0.27MPa，平均變形模量為5054KPa，泊松比為0.32。 回填土的力學性能指標 表1-1濕容重KN/

4、m3容重KN/m3內(nèi)摩擦角粘聚力CKPa水上水下18.88.882422241.5水文資料1.5.1 特征水位 特征水位表 表1-2特征水位上游下游最高最低最高最低校核水位17.011.2設(shè)計水位16.010.8通航水位16.010.810.88.5規(guī)劃蓄水位13.51.5.2 水位組合水位組合表 表1-3組合情況上游下游水位差設(shè)計I16.010.85.2設(shè)計II13.58.55.0校核17.011.25.81.5.3 風力、風向最大風力8級，偏西方向，風速達21m/s。1.6經(jīng)濟資料1.6.1 過閘貨流可行性研究報告提供的淮河貨運量規(guī)劃（萬噸） 表1-41985年1987年1990年1995

5、年750950125017501.6.2 設(shè)計船型 船型表 表1-6船型頂（拖）輪馬力長×寬×吃水(m)駁船長×寬×吃水(m)船隊長×寬×吃水(m)資料來源一頂+2×1000t270馬力27.5×6.1×2.4662×10.6×2.2160×10.6×2.46可行性報告推薦一拖+12×100t250馬力23.0×4.9×1.8524.85×5.24×1.5317.2×5.24×1.85江蘇現(xiàn)狀一拖

6、+4×500t270馬力27.5×6.1×2.4653×8.8×1.9239.5×8.8×2.46江蘇現(xiàn)狀設(shè)計過閘船隊組合：4000噸/閘次1.6.3 通航情況通航期 N = 360天/年；客輪及工作船過閘次數(shù)n0 = 6；船舶載重量不均勻系數(shù) = 0.83；月不均勻系數(shù) = 1.1；船閘晝夜工作時間 = 22小時。1.6.4 抗震烈度8度1.7交通、建筑材料供應(yīng)情況水運可直達工地，公路運輸亦方便；除木材外，其他材料供應(yīng)充足，鋼材由南京發(fā)貨，水泥、石料、砂由安徽提供，木材由江西福建運來。1.8公路及橋梁本工程橋梁載重及尺寸按

7、II級路標準，公路接線按III級標準。（1） 公路橋載重標準：汽20，掛100；（2） 公路橋橋面寬：凈9.0+2×1.5米；（3） 公路路面寬：9.0米；（4） 公路路基寬：12.0米（5） 橋頭接線最小曲線半徑：125米。第二部分：船閘總體設(shè)計2.1船閘基本尺度的確定2.1.1閘室有效長度的確定根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）：船閘閘室有效長度不應(yīng)小于按式（2.1）計算的長度，并取整數(shù)。Lx=lc+lf（2.1）其中, Lx 閘室有效長度(m)； lc設(shè)計船隊、船舶計算長度(m)，當一閘次只有一個船隊或一艘船舶單列過閘時，為設(shè)計最大船隊、船舶的長度;當一閘次有兩個或

8、多個船隊船舶縱向排列過閘時，則為各設(shè)計最大船隊、船舶長度之和加上各船隊、船舶間的停泊間隔長度； lf富裕長度(m)，頂推船隊lf2+0.06lc；拖帶船隊lf2+0.03lc；貨船和其他船舶l(fā)f4+0.05lc2.1.2閘室有效寬度的確定根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）：船閘閘首口門和閘室有效寬度不應(yīng)小于按下列兩公式計算的寬度，并宜采用現(xiàn)行國家標準內(nèi)河通航標準(GBJ 139)中規(guī)定的8m,12m,16m,23m,34m寬度。Bx=bc+bf （2.2）bf=b+0.025n-1bc （2.3）其中，Bx 船閘閘首口門和閘室有效寬度(m); bc同一閘次過閘船舶并列停泊于閘室的最

9、大總寬度(m)。當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bc; bf富裕寬度(m); b富裕寬度附加值(m)，當bc7m時，b1m;當bc>7m時，b1.2m; n過閘停泊在閘室的船舶的列數(shù)。2.1.3門檻水深的確定根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）：船閘門檻最小水深應(yīng)為設(shè)計最低通航水位至門檻頂部的最小水深，并應(yīng)滿足設(shè)汁船舶、船隊滿載時的最大吃水加富裕深度的要求，可按下式計算，閘室最小水深應(yīng)為設(shè)計最低通航水位至閘室底板頂部的最小水深，其值應(yīng)不小于門檻最小水深。設(shè)計采用的門檻最小水深和閘室最小水深，在滿足計算的最小水深值基礎(chǔ)上，應(yīng)充分考慮船舶、船隊采用變

10、吃水多載時吃水增大以及相鄰互通航道上較大吃水船舶、船隊需通過船閘的因素，綜合分析確定 。H/T1.6 （2.4）其中：H 門檻最小水深(m); T 設(shè)計船舶、船隊滿載時的最大吃水(m)。2.1.4船閘級數(shù) 水頭H為5.8m20m，為單級船閘船隊組合形式1. 一頂+2×1000t兩列并排組合，組合方式如圖：lc=62×2+27.5=151.5mlf=2+0.06lc=11.1mLx=lc+lf=162.6mbc=10.6×2=21.2mbc10m,b=1.2mbf=1.2+0.025×2-1×10.6=1.465mBx=21.2+1.465=22

11、.665mT=2.46m, H=1.6T=3.936m2. （一拖+12×100t）×2，每隊拆成2列4排并排組合，組合方式如圖：lc=24.85×6+23.0=172.1mlf=2+0.03lc=7.163mLx=lc+lf=179.263mbc=5.24×4=20.96mbc<10m,b=1.0mbf=1.0+0.025×4-1×5.24=1.393mBx=20.96+1.393=22.353mT=1.85m, H=1.6T=2.96m3. （一拖+4×500t）×2， 兩列并排組合，組合方式如圖：lc=

12、53×6+27.5=239.5mlf=2+0.03lc=9.185mLx=lc+lf=248.685mbc=8.8×2=17.6mbc<10m,b=1.0mbf=1.0+0.025×2-1×8.8=1.22mBx=17.6+1.22=18.82mT=2.46m, H=1.6T=3.936m4. （一頂+2×1000t）與（一拖+12×100t），組合方式如圖：lc=24.85×6+23.0=172.1mlf=2+0.03lc=7.163mLx=lc+lf=179.263mbc=5.24×2+10.6=21.0

13、8mbc10m,b=1.2mbf=1.2+0.025×3-1×10.6=1.73mBx=21.08+1.73=22.81mT=2.46m, H=1.6T=3.936m5. （一拖+12×100t）與（一拖+4×500t），組合方式如圖：lc=53×4+27.5=239.5mlf=2+0.03lc=9.185mLx=lc+lf=248.685mbc=8.8+10.6=19.4mbc10m,b=1.2mbf=1.2+0.025×2-1×10.6=1.465mBx=19.4+1.465=20.865mT=2.46m, H=1.6T

14、=3.936m6. （一頂+2×1000t）與（一拖+4×500t），組合方式按右圖：lc=53×4+27.5=239.5mlf=2+0.03lc=9.185mLx=lc+lf=248.685mbc=5.24×2+8.8=19.28mbc<10m,b=1.0mbf=1.0+0.025×3-1×8.8=1.44mBx=19.28+1.44=20.72mT=2.46m, H=1.6T=3.936m由此，閘室基本尺度確定如下表：閘室有效長度（m）閘室有效寬度（m）船閘門檻水深（m）2502342.1.5 斷面系數(shù)N=1.52.0試中：

15、最低通航水位時，閘室過水斷面面積（m2），=Bx×H=23×4=92m2 最大設(shè)計過閘船隊（舶）滿載吃水時船舶斷面水下部分的斷面面積（m2） N=922.46×10.6=3.51.52.02.1.6閘首設(shè)計 Bc=23m,B=3m（1） 門前段長度l1=2.0m（2） 門龕段長度 l2=1.11.2Bc+d2cos=1.1×23+2.52cos20° =15.0m（3） 閘門支持段長度L30.42.1H1.0×5.8 =5.8m2.2船閘各部分高程的確定2.2.1 船閘閘門門頂高程根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）：1 船

16、閘擋水前緣閘首工作閘閘門頂部高程應(yīng)為上游校核高水位加安全超高確定。對溢洪船閘的閘門頂部高程應(yīng)為上游設(shè)計最高通航水位加安全超高。2 船閘非擋水前緣閘首的閘門頂部高程應(yīng)為上游設(shè)計最高通航水位加安全超高。3 船閘閘門頂部最小的安全超高值，IIV級船閘不應(yīng)小于0.5m,VVII級船閘不應(yīng)小于0.3m，對于有波浪或水面涌高情況的閘首門頂高程應(yīng)另加波高或涌高影響值。設(shè)計取值：本船閘為級船閘，取安全超高值為0.5m；以溢洪船閘來設(shè)計。上閘首閘門頂部高程上游校核水位安全超高值17.0+0.5=17.5m；下閘首閘門頂部高程上游設(shè)計最高通航水位安全超高值16.0+0.5=16.5m；2.2.2 閘室墻頂高程根據(jù)

17、船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）：船閘閘室墻頂部高程應(yīng)為上游設(shè)計最高通航水位加超高值，超高值不應(yīng)小于設(shè)計過閘船舶、船隊空載時的最大干舷高度。長江分節(jié)駁船空載干舷高度駁船噸級（t）10030050010003000空載干舷高度（m）1.01.41.61.71.61.73.03.3由表和船型數(shù)據(jù)可知，按1000t船型安全考慮，取最大干舷高度為1.7m。船閘閘室墻頂高程=上游設(shè)計最高通航水位+最大干舷高度=16m+1.7m=17.7m2.2.3 閘首墻頂高程根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）：船閘閘首墻頂部高程應(yīng)根據(jù)閘門頂部高程和結(jié)構(gòu)布置等要求確定，并不得低于閘門和閘室墻頂部高

18、程。位于樞紐工程中的船閘，其擋水前緣的閘首頂部高程應(yīng)不低于與相互連接的樞紐工程建筑物擋水前緣的頂部高程。設(shè)計取值：結(jié)構(gòu)安裝高度=1m。上閘首墻頂高程上閘首閘門頂部高程結(jié)構(gòu)安裝高度17.5+1.0=18.5m下閘首墻頂高程下閘首閘門頂部高程結(jié)構(gòu)安裝高度16.5+1.0=17.5m由于閘室墻頂高程為17.7m，取上閘首墻頂高程為18.5m，下閘首墻頂高程18m。2.2.4 閘首檻頂高程根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）：船閘上、下閘首門檻的高度應(yīng)有利于船閘運用和檢修，頂部高程應(yīng)為上、下游設(shè)計最低通航水位值減去門檻最小水深值。已知：上游設(shè)計最低通航水位=10.8m, 下游設(shè)計最低通航水位

19、=8.5m, 門檻水深=4m上閘首門檻的頂部高程上游設(shè)計最低通航水位門檻水深6.8m 下閘首門檻的頂部高程下游設(shè)計最低通航水位門檻水深4.5m。2.2.5 引航道底高程根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）：船閘上、下游引航道和口門區(qū)及連接段的底部高程應(yīng)為上、下游設(shè)計最低通航水位減去引航道設(shè)計最小水深值。引航道最小水深應(yīng)符合下列規(guī)定:IIV 級船閘應(yīng)按下式計算:Ho/T1.5式中：Ho在設(shè)計最低通航水位時，引航道底寬內(nèi)最小水深(m);T設(shè)計最大船舶、船隊滿載吃水(m)已知：設(shè)計最大船隊滿載吃水T=2.46m，上游設(shè)計最低通航水位=10.8m, 下游設(shè)計最低通航水位=8.5m。引航道設(shè)計

20、最小水深值Ho=1.5×2.46=3.69上游引航道底高程上游設(shè)計最低通航水位引航道設(shè)計最小水深值7.1m下游引航道底高程下游設(shè)計最低通航水位引航道設(shè)計最小水深值4.8m2.2.6 船閘閘室底板頂部高程根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）：船閘閘室底板頂部高程不應(yīng)高于上、下閘首門檻頂部高程。船閘閘室底板頂部高程下閘首門檻高程4.5m。2.2.7 導(dǎo)航建筑物和靠船建筑物頂高程與引航道堤頂高程根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）： 船閘上、下游導(dǎo)航和靠船建筑物的頂部高程應(yīng)為上、下游設(shè)計最高通航水位加超高值，超高值不宜小于設(shè)計過閘船舶、船隊空載時的最大干舷高度。已知：上

21、游設(shè)計最高通航水位16m、下游設(shè)計最高通航水位10.8m，設(shè)計過閘船舶空載時的最大干舷高度為1.7m。上游導(dǎo)航建筑物頂高程=上游設(shè)計最高通航水位+超高值=16+1.7=17.7m；下游導(dǎo)航建筑物頂高程=下游設(shè)計最高通航水位+超高值=10.8+1.7=12.5m。取引航道堤頂高程=導(dǎo)航建筑物堤頂高程：上游引航道堤頂高程=17.7m；下游引航道堤頂高程=12.5m。計算結(jié)果：上游下游閘首的閘門頂高程17.516.5閘首墻頂高程18.517.5閘首門檻高程6.84.5閘室墻頂高程17.7閘室底板頂高程4.5引航道底高程7.14.8導(dǎo)航和靠船建筑物的頂高程17.712.5引航道堤頂高程17.712.5

22、2.3 引航道平面布置及尺度確定2.3.1 引航道平面布置根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）：引航道的平面布置應(yīng)根據(jù)船閘的級別、線數(shù)、設(shè)計船型船隊、通過能力等，結(jié)合地形、地質(zhì)水流、泥沙及上、下游航道等條件研究確定。引航道的平面布置可采用下列型式:(1)反對稱型(2)對稱型(3)不對稱型 因本船閘為單線過閘，故引航道選用反對稱型2.3.2 引航道尺度（1）引航道寬度根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）：單線船閘引航道的寬度，應(yīng)根據(jù)下列型式確定：反對稱型和不對稱型引航道寬度： Bobc+bc1+b1+b2 式中 Bo 設(shè)計最低通航水位時，設(shè)計最大船舶、船隊滿載吃水船底處的引航

23、道寬度; bc設(shè)計最大船舶、船隊的寬度(m) bc1側(cè)等候過閘船舶、船隊的總寬度(m) b1船舶、船隊之間的富裕寬度，取b1= bc b2船舶、船隊與岸之間的富裕寬度，取b2=0.5bcBo=10.6+10.6+5.24+8.8+10.6+0.5×10.6=51.14,取Bo=52m2.3.3引航道長度根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）：引航道直線段的軸線應(yīng)平行于船閘軸線，直線段應(yīng)由導(dǎo)航段、調(diào)順段和停泊段組成，見圖。引航道的長度應(yīng)滿足下列要求。當采用直線進閘、曲線出閘布置時，引航道的各段長度，應(yīng)符合下列規(guī)定:(1)導(dǎo)航段長度l1: l1Lc 式中l(wèi)1導(dǎo)航段長度(m)； L

24、c頂推船隊為設(shè)計最大船隊長，拖帶船隊或單船為其中的最大船長(m)。(2)調(diào)順段長度l2: l21.52.0Lc (3)停泊段長度l3: l3lc (4)引航道直線段的總長度 L: L=l1+l2+l3 (5)當各種設(shè)計船隊的推輪均具有良好的操縱性能時，調(diào)順段通過論證可適當縮短;(6)通航多種船隊的船閘，引航道直線段的總長度L應(yīng)分別計算，并取其大值;(7)對山區(qū)II一VI級和平原IV一VI級的船閘，當受地形等條件限制，不能滿足直線段長度要求時，可在滿足安全進、出閘和通過能力要求的條件下，通過技術(shù)經(jīng)濟論證進行布置。最大船型進行計算：lc=160m，所以l1=160m,l2=320m,l3=160m

25、直線段總長為L=640m。過渡段長度：l4'=2.54.5lc, 取l4'=4.5×160=720m引航道總長度= l1+ l2+l3+l4'=640+720=1360m2.3.4引航道水深根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）：級船閘引航道最小水深應(yīng)按下式計算: HoT1.5 式中 H0在設(shè)計最低通航水位時，引航道底寬內(nèi)最小水深(m); T設(shè)計最大船舶、船隊滿載吃水(m).由設(shè)計資料，T=2.46m，最小水深H0=2.46×1.5=3.69m。2.3.5彎曲半徑和彎道加寬根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）：按設(shè)計最大船型進行設(shè)計

26、，取lc=160m則最小彎曲半徑R=4lc=640m彎道加寬R=lc22R+B0=256002×640+52=19m彎曲半徑為659m 2.3.6引航道斷面系數(shù) n=7 試中：設(shè)計最低通航水位，引航道的浸水斷面面積 設(shè)計最大船舶（隊）滿載吃水時的船舶中腰橫斷面的浸水面積n=3.69×522.46×10.6=7.472.4 船閘通過能力計算2.4.1 過閘時間計算根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）：對單級船閘，一次過閘時間應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）單向過閘： T1=4t1+t2+2t3+t4+2t5（2）雙向過閘： T2=4t1+2t2+2t3+2t4+4t5（3）一次過閘時間應(yīng)根據(jù)單向過閘和雙向過閘的閘次比率確定。當單向過閘與雙向過閘次數(shù)相等時，可按下式確定：T=12(t1+t22)由設(shè)計數(shù)據(jù)可知：t1=2.0min，t2=9.3min，t3=9min，t4=5.5min，t5=6.0min，t2'=16.1min，t4'=12.9min T1=52.8min，T2=108.6min平均一次過閘時間T=53.6min。2.4.2 船閘日平均過閘次數(shù)根據(jù)船閘總體設(shè)計規(guī)范（JTJ305-2001）：船閘日平均過閘次數(shù)應(yīng)按下式計算：n=式中