XX学水利水电学院
2013
指导教师：
010301580039 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX作者：
学号：
东江水利枢纽通航建筑物初步设计
港口航道工程学课程设计
目 录
1 概述 3
2 基资料 3
21 气象 3
211 气温 3
212 风速 3
22 水文 3
221 洪水 3
222 水位高程 4
223 泥沙 4
23 质 4
24 航运 5
25 枢纽工程资料 6
3 设计容 6
31 枢纽中船闸布置 6
311 船闸等级确定 6
312 船闸布置方案较证 6
313 船闸面尺寸高程确定 7
3131 面尺寸 7
3132 高程 8
314 船闸通航水位确定 10
315 船闸通力耗水量 10
3151 通力 10
3152 耗水量 11
316 输水系统选型廊道断面尺寸拟定 12
3161 输水系统选择 12
3162 输水廊道断面尺寸 12
317 引航道布置尺寸 12
318 字闸门尺寸拟定 13
3181 门扇长度 13
32 船闸稳定结构设计 14
321 船闸闸首墙闸室墙结构形式 14
322 确定荷载组合 16
3221 闸首墙荷载组合 16
3222 闸室墙荷载组合 19
323 闸首墙尺寸拟定稳定分析 23
3231 闸首墙抗滑稳定性分析 23
3232 闸首墙抗倾稳定性分析 24
3233 闸首墙抗浮稳定性分析 25
3234 基承载力分析 25
324 闸室墙尺寸拟定稳定分析 26
3241 闸室墙抗滑稳定性分析 26
3242 闸室墙抗倾稳定性分析 26
3243 闸室墙抗浮稳定性分析 27
3244 基承载力分析 28
325 衬砌墙计算 28
3251 衬砌墙应力计算 29
3252 锚筋计算 29
4 设计图 30
41 船闸面图 30
42 船闸剖面布置图 31
43 船闸闸首横剖面图 31
44 船闸闸室首横剖面图 31
5 参考文献 32
1 概述
广东省惠州东江水利枢纽工程位东江游惠城区河段泗湄洲处距惠州市惠城区约94 km距博罗水文站33 km坝址控制集水面积25325 km2改善水环境结合发电兼顾航运改善城市供水农田灌溉条件发展旅游等项综合利效益兴建水利枢纽工程
2 基资料
枢纽坝轴线位泗湄洲洲头处泗湄洲河道分左河汊右河汊流位右河汊枢纽工程拦河闸电站船闸等建筑物组成右河汊右侧布置船闸紧船闸布置12孔拦河闸右河汊左侧布置电站左河汊布置10孔拦河闸左右河汊间（泗湄洲）连接土坝枢纽右岸岩石基础山坡边坡约1∶3
资料：
21 气象
211 气温
灌区属亚热带气候夏季7~8月常高温出现高气温382℃冬季12月~2月霜冻低气温达－24℃年均气温218℃全年降雨集中4~8月间年降雨量27228mm
212 风速
洪水期年均风速80 ms极端风速达325ms
22 水文
221 洪水
洪水集中4～9月枢纽游枫树坝新丰江白盆珠三水库削峰现根枢纽附水水文站三十年观测资料整理出频率洪峰流量表1
种频率相应洪峰流量：
频率
02％
033％
05％
1％
2％
5％
10
20％
流量
14400
13700
13000
11970
10910
9420
8250
7300
船闸枯水时停止通航（相应通航保证率95％）时流量Q600m3s相应游水位10m电站停发流量Q2800m3s相应游水位613m10年遇（P10）洪水闸前水位1201m相应游水位1179m
1
2
21
22
221
222 水位高程
电站建成拦河闸闸底板高程32m拦河闸闸顶高程1730m游正常蓄水水位105m
223 泥沙
东江河道含沙量少次设计考虑泥沙问题
23 质
坝址区两岸阶表层第四系积层质剖面图知枢纽轴线位置河槽范围河床部第四系粉细砂中粗砂含砾粗砂砂卵石层分布基岩面层厚约14～23m基岩燕山二期燕山四期入侵岩燕山二期入侵岩二长花岗岩右岸岩石基础花岗岩风化层2~3米坝址基土层力学参数表（见表1表2）
表1 坝址区岩土层力学指标建议值表
层序号
岩土层名称
饱快剪强度
固结试验（饱）
变形模量
泊松
基承载力标准
粘聚力
摩
擦角
压缩
系数
压缩
模量
C
kPa
（°）
MPa1
MPa
MPa
kPa
21
粘土粉质粘土
132
161
039
49
120~160
淤泥质粘土
7
95
06
35
60~90
22
粉细沙中细沙
0
28~30
10
120~140
23
含砾中粗砂
0
30~31
16
180~200
24
砂卵砾石层
0
34~35
40
350~400
Ⅴ
全风化带
20
25
039
481
280~300
Ⅳ
强风化带
1500~2000
03~035
600~800
Ⅲ
弱风化带
5000~5500
023~025
2000~2500
表2 混凝土基础摩擦系数建议值表
项 目
摩擦系数
粘聚力
(MPa)
混凝土粘土粉质粘土（21层）
025
混凝土细~中粗砂（22层）
035~04
混凝土含砾中粗砂（23层）
04~045
混凝土砂卵砾石层（24层）
045~05
混凝土全风化带（Ⅴ）
035
混凝土强风化带（Ⅳ）
05
06~07
03~04
混凝土弱风化带（Ⅲ）
06
08~10
06~07
河带河道常水水位相较稳定般30米左右
填筑土料：
工程填筑土料控制干密度
渗透系数：
K10×104cms
C15kPa
25°
24 航运
根交通部水利部国家贸委发[1998]659号广东省政府粤府函[1998]270航道等级批复航道IV级航道
广东航道局提供通航船队（）尺度求：
500t级船舶：（45～499）m×（10～13）m×（25～3）m（长×宽×吃水深度）船队（顶）尺度109m×108m×16m（长×宽×吃水深度）
300t级船舶：（35～45）m×（75～10）m×（15～25）m（长×宽×吃水深度）
100t级船舶：（25～30）m×（6～75）m×（10～12）m（长×宽×吃水深度）
船舶干舷高度取25m
25 枢纽工程资料
工程属I等工程拦河水闸2级建筑物50年遇（P2）洪水设计200年遇（P05）洪水校核次课设涉拦河闸相关设计容计算成果直接引：
（1）游正常蓄水位105m
（2）游设计洪水位1391m
（3）游校核洪水位1529m
（4）综合确定终拦河闸闸顶高程173m
3 设计容
31 枢纽中船闸布置
311 船闸等级确定
根交通部水利部国家贸委发[1998]659号广东省政府粤府函[1998]270航道等级批复航道IV级航道该航道设计船舶吨位500t设船闸级IV级
312 船闸布置方案较证
船闸总体布置必须保证船舶船队通航期安全通畅闸利运行理检修船闸宜布置形质条件较直稳定开阔河段东江枢纽坝轴线位泗湄洲洲头处泗湄洲河道分左河汊右河汊枢纽河道右汊汊水深较枯水期时更满足通航求左河汊支流河道较窄泥沙淤积较满足通航求船闸宜岸布置宜布置拦河闸电站间避免泄水通航条件造成良影响外右岸拥修建船闸具备良形质条件右岸山体提供石料混凝土部分骨料船闸布置右河汊右侧较合理防止枢纽泄水流船闸通航条件造成影响应船闸布置右河汊右侧岸位置游闸首设洲头附船闸泄水闸必须足够长度隔流堤隔流墙
船闸面布置类型轴分单线线船闸列闸室数分类分单线船闸线船闸设计规范规定船闸线数根航道设计水年运输求确定船闸级数应综合考虑水头形质水源水力学等然技术条件进行技术济分析较确定
船闸级IV级设计水年运输求高客运旅游船少常单线船闸够满足航运求
船闸总体设计规范建议船闸优先采单级船闸列情况确定：
（1）水头<30m采单级船闸
（2）水头30——40m采单级两级船闸
（3）水头>40m采两级级船闸
该河段处水头超30m采单级船闸该船闸设单线单级
313 船闸面尺寸高程确定
3131 面尺寸
1 闸室效长度：
闸室效长度LX闸首门龛防撞设置游边缘闸首门龛帷墙游边缘长度根船闸总体设计规范 船闸闸室效长度应式计算长度取整数：
式中—闸室效长度（m）
—设计船队船舶计算长度（m）闸次船队艘船舶单列闸时设计船队船舶长度闸次两船队船舶排列闸时设计船队船舶长度加船队船舶间停泊间隔长度
—富裕长度（m）顶推船队拖带船队机动驳船舶
取设计船舶500t级船队船队顶顶推船队尺度109m×108m×16m（长×宽×吃水深度） 代入式中：
LxLc+Lf109+006×109+211754m
河通航标准规定IV级航道船闸效长度宜120m取闸室效长度120m
2 闸室效宽度：
闸室效宽度闸室效宽度闸首口门效宽度根船闸总体设计规范介绍船闸效宽度闸室效宽度公式计算宜采现行国家标准河通航标准（GBJ139）中规定8m12m16m23m34m宽度
式中—船闸闸首口门闸室效宽度（m）
—闸次闸船舶列停泊闸室总宽度（m）船队艘船舶单列闸时设计船队船舶宽度
— 富裕宽度（m）
—富裕宽度附加值（m）时时
—闸停泊闸室船舶列数
Bx∑bc+bf13+12+0025×(21)×10145m根规范手册取16m
3 门槛水深：
船闸门槛水深应设计低通航水位门槛顶部水深设计规范中规定该水深应满足设汁船舶船队满载时吃水加富裕深度求公式计算：
式中—门槛水深（m）
—设计船舶船队满载时吃水（m）
该船闸设计通船舶吨位500t吃水深度应满足船闸闸室门槛水深H16×348m
3132 高程
1 闸首闸门顶部高程：
根船闸总体设计规范（JTJ 3052001）船闸挡水前缘闸首闸门顶部高程应游校核高水位加安全超高船闸非挡水前缘闸首闸门顶部高程应游设计高通航水位加安全超高I～IV级船闸超高值已知校核洪水位1529m游船闸闸门门顶高程：1529+05＝1579m闸首闸门门顶高程游高通航水位加相应超高值：1201+051251交通方便取游闸门门顶高程相设计取游闸首闸门门顶高程均158mH1158m
2 闸室墙顶高程：
船闸闸室墙顶部高程应游设计高通航水位加超高值超高值应设计闸船舶船队空载时干舷高度参河通航标准（GB139）知IV级航道水河建筑物通航净高45m取超高值45m游设计高通航水位1201m闸室墙顶部高程H21201+45165m
3 闸首墙顶高程：
根船闸总体设计规范（JTJ 3052001）船闸闸首墙顶部高程应根闸门顶部高程结构布置等求确定低闸门闸室墙顶部高程位枢纽工程中船闸挡水前缘闸首顶部高程应低相互连接枢纽工程建筑物挡水前缘顶部高程取该船闸闸首墙顶部高程等拦河闸闸顶高程H3173m
4 游闸首门槛顶高程：
船闸闸首门槛高度应利船闸运检修顶部高程应游设计低通航水位值减门槛水深值游设计低通航水位分61310求游闸首门槛顶高程分H46134814mH514838m
5 闸室底板顶部高程：
应高闸首门槛顶部高程38m设计取闸室底部高程H638m
6 游引航道底高程：
船闸游引航道口门区连接段底部高程应游设计低通航水位减引航道设计水深值里直接取游闸首底板高程游底板高程分H7133mH838m
7 游导航建筑物船建筑物顶高程：
船闸游导航船建筑物顶部高程应游设计高通航水位加超高值超高值宜设计闸船舶船队空载时干舷高度处取超高值船队空载时干舷高度25m游导航航建筑物顶部高程
H91201+17137mH101179+17135m
3
31
311
312
313
314 船闸通航水位确定
1 游设计高通航水位：
船闸通航水位包括船闸游设计高（低）通航水位船闸设计船闸设计通航水位应根水文特征航运求船闸级关水利枢纽航运渠化梯级运调度情况考虑航道淤变化影响两岸然条件综合利求等素综合研究确定
船闸游高通航水位通计算指定频率洪水拟定级船闸游高通航水位应洪水频率表：
表3 船闸设计高通航水位设计洪水频率
船闸级
ⅠⅡ
ⅢⅣ
Ⅴ~Ⅶ
洪水重现期(a)
100~20
20~10
10~5
频率()
1~5
5~10
10~20
拟定游高通航水位应洪水频率10调洪演算计算该频率洪水游水位1201m游水位1179m该船闸游高通航水位分：1201m1179m
2 游设计低通航水位：
电厂发电效益较高选定电站停发流量Q2800m3s时相应游水位游低通航水位船闸游低通航水位规范规定采通航保证率95时相应游水位游设计低通航水位分：613m10m
3 船闸游校核高水位：
1529m1529m
4 船闸游校核低水位：
10m
315 船闸通力耗水量
3151 通力
船闸通力系指单位时间船闸通货物总吨数(货力)船舶总数(船力)船闸项重济技术指标般情况船闸通力应计算设计水年期中期远期通客(货)运量力船舶总吨位力年单通力表示
1 船舶闸时间：
次闸时间指船舶闸时船闸完成循环运行操作需时间取决船舶进出闸时运行速度船闸技术指标闸方式单双两种闸时间分计算
船舶船队进出闸运行距离列情况分确定：
单闸进闸船舶船队船首引航道停位置闸室停泊位置间距离出闸船舶船队船尾闸室停泊位置闸门外侧边缘距离
双闸进闸船舶船队引航道停位置闸室停泊位置间距离出闸船舶船队闸室停泊位置船建筑物间距离
单进闸距离：L170+138+1202038m
单出闸距离：L220+138+1201538m
双进闸距离：L3200+110+138+1204438m
双出闸距离：L4200+110+138+120+204638m
根船闸总体设计规范查知：
单进闸v105ms单出闸v207ms双进闸v307ms双出闸v410ms
求t168mint237mint3106mint478min
闸门启闭时间t5取2min闸室灌泄水时间t6取9min船舶进出闸门间隔时间t7取5min单闸时间：T14×2+68+2×9+37+2×5465min双闸时间：T22×106+4×2+2×9+2×78+4×5828min
闸时间T12T1+T2244min
2 单年闸船舶总载重吨位：
P1nNG2
式中P1—单年闸船舶总载重吨位(t)
n—日均闸次数nτ×60T
t—船闸日工作时间(h)应根船闸实际工作情况确定昼夜通航情况取 20～22h
T—船闸次闸时间(min)
N—年通航天数根船闸具体情况确定取300天
G—次闸均载重吨位(t)取500t
式中nτ×60T22×604430
P1nNG230×500×3002225×106 t
1
2
3
31
311
312
313
314
315
3151
3152 耗水量
1 单项次水水量：V0CH23184m3
2 闸阀门漏水量：qeu0015m3s
3 船闸天均耗水量：Q075V0n86400+q605 m3s
316 输水系统选型廊道断面尺寸拟定
3161 输水系统选择
根船闸输水系统选型计算公式 m TT 11min H 915m时 m 363船闸输水宜集中输水系统采短廊道集中输水方式消输水廊道布置两边墩部两侧廊道称布置便充分发挥消作
3162 输水廊道断面尺寸
船闸单级船闸根公式取07H915m60×8480mT闸室灌泄水时间t660s查表取056k取07代入解输水廊道断面面积20 m侧输水廊道面积取矩形断面宽1m高1m满足前面L3求(20~40)+b30~50m取45m
317 引航道布置尺寸
引航道连接闸首航道段航道设导航航建筑作保证船舶（队）利进出船闸等闸船舶（队）提供时停泊场船闸引航道根形质条件河道实际情况采反称布置形式游船建筑物布置右岸侧游船建筑物布置河床侧图1示
图1 引航道面布置型式
引航道般直线段渡段制动段三部分组成制动段般渡段重合制动段长度计直线段般导航段调段停泊段组成图2示
图2 引航道面示意图
根船闸总体设计规范（JTJ 3052001）规定：
导航段长度
调段长度
停泊段长度
式中—顶推船队设计船队长拖带船队单船中船长（m）
取109m推导航段长度调段长度停泊段长度直线段长度：
L1l1+l2+l3109+109+218436m
根船闸总体设计规范（JTJ 3052001）规定单线反称型引航道宽度式计算：
式中—设计低通航水位时设计船舶船队满载吃水船底处引航道宽度(m)
—设计船舶船队宽度(m)设计取16m
——侧等候闸船舶船队总宽度(m)设计取16m
——船舶船队间富裕宽度(m)取
——船舶船队岸间富裕宽度(m)取
拟定引航道宽度：
B016+16+16+1058m
318 字闸门尺寸拟定
3181 门扇长度
字闸门宜采面横梁字闸门字闸门位关门位置时门扇轴线船闸横轴线夹角采225°
L12[(Bc+d)2cosθ]
中：Bc闸首口门宽度单位m取16md门龛深度单位m取05mθ闸门船闸横轴线夹角取225°
门龛段长度：L212 [(Bc+d)2cosθ] 12[(16+05)2cos225°]107m
图3 字闸门闸首分段图示
闸门支持段须满足结构稳定强度求须考虑输水廊道进出口布置求拟定闸门支持段长度
闸首段总长L182m
闸首宽中B段拟定B21m
32 船闸稳定结构设计
321 船闸闸首墙闸室墙结构形式
根枢纽附质形情况拟定闸室采分离式结构右闸墙（岸侧）采锚筋钢筋混凝土衬砌式闸室墙左闸墙（栏河闸侧）采重力式闸室墙图456示
图4 闸首墙结构型式
图5 闸首墙结构型式
图6 闸室墙结构型式
图6 闸室墙结构型式
船闸右岸岩石基础风化层2~3m花岗岩承载力高时船闸作水头闸室采分离式闸室结构闸底风化层剥开挖定深度混凝土底板底板厚1m两端设厚15m齿墙齿墙底宽1m斜坡系数1底板闸墙接触处设止水中部设横伸缩缝
重力式闸墙采高标号混凝土墙顶厚度根水工建筑设计标准取15m闸首闸墙高1597m闸首闸墙高211m闸室闸墙高203m部高3m铅直面部高3m铅直面中间设置斜坡闸墙底宽闸墙高Bh103闸墙底宽B210m
右侧衬砌式闸墙需采锚筋锚固拟定右侧衬砌式闸墙底宽12m拟定边坡坡度1：01确保衬砌结构稳定衬砌底部嵌入基岩闸墙顶宽33m
322 确定荷载组合
3221 闸首墙荷载组合
闸首拦河闸相邻稳定性校核应拦河闸起考虑假设拦河闸稳定闸首定满足稳定性求里校核闸墙抗滑抗倾稳定基底应力时需计算闸室闸首闸墙图7示分析闸首左侧墙荷载分布
图7 闸首墙荷载示意图
1 闸墙重G：
船闸重尺寸建筑物重度关混凝土重度取24KNm3钢筋混凝土重度取245KNm3计算式：
GγsV混γsHB
取设计值B21mH211m
G24×21×211106344kN
作点见图示
2 土压力：
左侧重力式闸墙左右两侧均填土土压力0
3 静水压力：
闸墙前水位关计算式：
作点已标注图3211中
静水压力具体工况设计设计水位关
4 扬压力：
国岩基兴建船闸般设防渗排水设施渗透压力简化直线分布根船闸水工建筑物设计规范（JTJ307—2001）规定未设帷幕排水船闸单位长度总渗透压力：单位长度浮托力
中：分单位长度总渗透压力单位长度浮托力单位均渗透压力折减系数取07水重度单位计算面水面深度游水位差单位墙截面宽度单位
5 船舶荷载：
船舶荷载包括船舶撞击力PC系缆力PB 根船闸水工建筑物设计规范计算：
撞击力：
系缆力：
：
船舶撞击力船舶系缆力方相反两力均集中力作建筑物作点传递逐渐扩散闸室分块长度20船舶荷载闸墙稳定影响较略
6 水流力波浪力：
闸室稳定言水流力波浪力作均较略计
7 荷载组合：
闸室稳定分析需考虑荷载工况利组合例中考虑特色组合设计规范正常情况荷载组合情况表：
表3 重力式闸墙荷载基组合
荷载组合
计算情况
重
水压力
扬压力
船舶荷载
备注
基组合
校核情况
√
√
√
墙前校核洪水位1529m
墙校核洪水位1529m
运情况
√
√
√
墙前高通航水位1201m
墙低通航水位10m
检修情况
√
√
√
墙前低水位38m
墙高水位1179m
根设计规范IV船闸永久性建筑物闸首闸室建筑物级3级结构安全系数取10
8 校核情况荷载：
校核情况荷载弯矩表4示
表4 校核情况荷载弯矩
名称
垂直力W(KN)
水力P(KN)
力臂L(m)
弯矩(kN×m)
左
右
+
重
106344
0
墙前水水压力
178227
629
1121049
墙水水压力
178227
629
1121049
浮托力
39648
0
0
渗透水压力
总计
106344
39648
178227
178227
1121049
1121049
（注：1重力式闸墙计算时分解两矩形三角形2弯矩时针方+逆时针方）
9 运情况荷载：
运情况荷载弯矩表5示
表5 运情况荷载弯矩
名称
垂直力W（KN）
水力P（KN）
力臂L（m）
弯矩（kN×m）
左
右
+
重
106344
0
墙前水水压力
124978
527
658634
墙水水压力
1152
16
1843
浮托力
1008
0
0
渗透水压力
8092
35
28323
总计
106344
18172
124978
1152
1843
941864
（注：1重力式闸墙计算时分解两矩形三角形2弯矩时针方+逆时针方）
10 检修情况荷载：
检修情况荷载弯矩表6示
表6 检修情况荷载弯矩
名称
垂直力W（KN）
水力P（KN）
力臂L（m）
弯矩（kN×m）
左
右
+
重
106344
0
墙前水水压力
0
墙水水压力
121524
52
631925
浮托力
0
0
渗透水压力
114587
35
401055
总计
106344
114587
0
121524
103298
0
（注：1重力式闸墙计算时分解两矩形三角形2弯矩时针方+逆时针方）
1
2
3
31
32
321
322
3221
3222 闸室墙荷载组合
作船闸荷载种：船闸设备重量静水压力扬压力波浪压力水流力土压力船舶荷载震力等区考虑震力里需设计计算船闸重力式闸墙稳定取单宽闸墙受荷载闸墙重静水压力扬压力船舶荷载计算示意图图8
图8 重力式闸墙荷载示意图
1 闸墙重G：
船闸重尺寸建筑物重度关混凝土重度取24KNm3钢筋混凝土重度取245KNm3计算式：
GγsV混γs[Hb1+12×(Hd1d2)×b2b1+d2×b2b1]
取设计值b115md13md23mb221mH2031m分两矩形三角形两部分计算：
G124×2031×1573116kN
G224×(203133)×(2115)2334853kN
G324×3×(2115)1404kN
作点见图示
2 土压力：
左侧重力式闸墙左右两侧均填土土压力0
3 水压力Hw：
闸墙侧倾斜承受铅直水压力水压力等水重10计算式：
Hwγ水×12×b2b1Hd2d1×(H2d2)×H2d2
代入化简：
Hw68H232
4 静水压力：
闸墙前水位关计算式：
作点已标注图中
静水压力具体工况设计设计水位关
5 扬压力：
国岩基兴建船闸般设防渗排水设施渗透压力简化直线分布根船闸水工建筑物设计规范（JTJ307—2001）规定未设帷幕排水船闸单位长度总渗透压力：单位长度浮托力
中：分单位长度总渗透压力单位长度浮托力单位均渗透压力折减系数取07水重度单位计算面水面深度游水位差单位墙截面宽度单位
6 船舶荷载：
船舶荷载包括船舶撞击力PC系缆力PB 根船闸水工建筑物设计规范计算：
撞击力：
系缆力：
船舶撞击力船舶系缆力方相反两力均集中力作建筑物作点传递逐渐扩散闸室分块长度20船舶荷载闸墙稳定影响较略
7 水流力波浪力：
闸室稳定言水流力波浪力作均较略计
8 荷载组合：
闸室稳定分析需考虑荷载工况利组合例中考虑特色组合设计规范正常情况荷载组合情况表：
表7 重力式闸墙荷载基组合
荷载组合
计算情况
重
水压力
扬压力
船舶荷载
备注
基组合
校核情况
√
√
√
墙前校核洪水位1529m
墙校核洪水位1529m
运情况
√
√
√
墙前高通航水位1201m
墙低通航水位10m
检修情况
√
√
√
墙前低水位38m
墙高水位1179m
根设计规范IV船闸永久性建筑物闸首闸室建筑物级3级结构安全系数取10
9 校核情况荷载：
校核情况荷载弯矩表8示
表8 校核情况荷载弯矩
名称
垂直力W（KN）
水力P（KN）
力臂L（m）
弯矩（kN×m）
左
右
+
重G1
7312
975
71288
重G2
33485
250
8370
重G3
1404
075
1053
墙前水水压力
178227
629
1121049
墙水水压力
178227
629
1121049
墙垂直水压力1
30615
075
2297
墙垂直水压力2
132503
40
530012
浮托力
39648
000
00
总计
711488
39648
178227
178227
2670929
1779331
（注：1重力式闸墙计算时分解两矩形三角形2弯矩时针方+逆时针方）
校核水位时墙垂直水压力压力图梯形前述水压力计算公式适应分开求Hwγ水×[157×195+1516157×1952]
10 校核情况荷载：
运情况荷载弯矩表9示
表9 运情况荷载弯矩
名称
垂直力W（KN）
水力P（KN）
力臂L（m）
弯矩（kN×m）
左
右
+
重G1
7312
975
71288
重G2
33485
250
8370
重G3
1404
075
1053
墙前水水压力
124978
527
658634
墙水水压力
1152
160
1843
墙前垂直水压力
2203
896
19739
浮托力
10080
000
00
渗透水压力
8092
350
28323
总计
550573
18172
124978
1152
156831
1066903
（注：1重力式闸墙计算时分解两矩形三角形2弯矩时针方+逆时针方）
11 检修情况荷载：
检修情况荷载弯矩表10示
表10 检修情况荷载弯矩
名称
垂直力W（KN）
水力P（KN）
力臂L（m）
弯矩（kN×m）
左
右
+
重G1
7312
975
71288
重G2
33485
250
8370
重G3
1404
075
1053
墙前水水压力
0
墙水水压力
121524
520
631925
墙垂直水压力
107786
548
590608
浮托力
0
000
渗透水压力
114587
350
401055
总计
656156
114587
0
121524
258286
695908
（注：1重力式闸墙计算时分解两矩形三角形2弯矩时针方+逆时针方）
323 闸首墙尺寸拟定稳定分析
3231 闸首墙抗滑稳定性分析
根船闸水工建筑物设计规范（JTJ307—2001）规定抗滑稳定需进行抗剪强度验算采抗剪强度验算时抗滑稳定安全系数应式计算：
中：抗剪计算抗滑稳定安全系数取值求定结构基接触面抗剪摩擦系数根设计务书知取05作结构全部荷载滑动面法投影总单位作结构全部荷载滑动面切投影总单位kN
表8知校核情况H0需计算抗滑稳定性
表9知运行情况KcfVH05×88172113458389>105运情况闸首闸墙满足抗滑稳定性求
表10知检修情况KcfVH05×94885312152439>105检修情况闸首闸墙满足抗滑稳定性求
3232 闸首墙抗倾稳定性分析
根船闸水工建筑物设计规范（JTJ307—2001）规定船闸结构抗倾稳定安全系数应式计算：
K0MRV
中：抗倾稳定安全系数取值求定计算基面前趾稳定力矩单位中包括浮托力产生力矩计算截面前趾倾覆力矩单位中包括渗透压力产生力矩计算基面前趾稳定力矩应根表10数重新算
表8知校核情况Ko118086215105673231>14校核情况闸首闸墙满足抗倾稳定性求
表9知运行情况Ko107060022238114478>14运情况闸首闸墙满足抗倾稳定性求
表10知检修情况Ko11319497802109141>14检修情况闸首闸墙满足抗倾稳定性求
3233 闸首墙抗浮稳定性分析
根船闸水工建筑物设计规范（JTJ307—2001）规定船闸结构抗浮稳定安全系数应式计算：
KfVU
中：抗浮稳定安全系数取值求定垂直总单位扬压力总单位
表8知校核情况Kf10634439648268>105校核情况闸首闸墙满足抗浮稳定性求
表9知运行情况Kf10634418172585>105运情况闸首闸墙满足抗浮稳定性求
表10知检修情况Kf106344114587928>105检修情况闸首闸墙满足抗浮稳定性求
3234 基承载力分析
作闸墙建筑物荷载通底面传基基压力实际工程中闸墙刚度较基底压力似作直线分布利偏心受压公式计算：
中：分基底受压应力单位作结构全部荷载滑动面法投影总单位计算段宽度单位取1底板长度单位取21m作闸墙力闸底板中心点力矩单位设计务书提供资料知基岩承载力[]8×105
表8知校核情况σmin66696×1031×216×0×1031×21×21318×105Pa<[σ]σmax66696×1031×21+6×0×1031×21×21318×105Pa<[σ]校核情况闸首闸墙满足基承载力求
表9知运行情况σmin88172×1031×216×923434×1031×21×21294×105Pa<[σ]σmax88172×1031×21+6×923434×1031×21×21546×105Pa<[σ]运行情况闸首闸墙满足基承载力求
表10知检修情况σmin948853×1031×216×103298×1031×21×21311<[σ]σmax948853×1031×21+6×103298×1031×21×21592×105Pa<[σ]检修情况闸首闸墙满足基承载力求
324 闸室墙尺寸拟定稳定分析
闸墙稳定性包括工况抗滑抗倾稳定均基应力超基允许承载力岩基出现拉应力
3241 闸室墙抗滑稳定性分析
根船闸水工建筑物设计规范（JTJ307—2001）规定抗滑稳定需进行抗剪强度验算采抗剪强度验算时抗滑稳定安全系数应式计算：
中：抗剪计算抗滑稳定安全系数取值求定结构基接触面抗剪摩擦系数根设计务书知取05作结构全部荷载滑动面法投影总单位作结构全部荷载滑动面切投影总单位kN
表8知校核情况H0需计算抗滑稳定性
表9知运行情况KcfVH05×368853113458163>105运情况左侧重力式闸墙满足抗滑稳定性求
表10知检修情况KcfVH05×541569121524223>105检修情况左侧重力式闸墙满足抗滑稳定性求
3242 闸室墙抗倾稳定性分析
根船闸水工建筑物设计规范（JTJ307—2001）规定船闸结构抗倾稳定安全系数应式计算：
KoMRV
中：抗倾稳定安全系数取值求定计算基面前趾稳定力矩单位中包括浮托力产生力矩计算截面前趾倾覆力矩单位中包括渗透压力产生力矩计算基面前趾稳定力矩应根表10数重新算
表8知校核情况Ko94834451121049846>14校核情况左侧重力式闸墙满足抗倾稳定性求
表9知运行情况Ko722346122017328>14运情况左侧重力式闸墙满足抗倾稳定性求
表10知检修情况Ko8375648021091044>14检修情况左侧重力式闸墙满足抗倾稳定性求
3243 闸室墙抗浮稳定性分析
根船闸水工建筑物设计规范（JTJ307—2001）规定船闸结构抗浮稳定安全系数应式计算：
KfVU
中：抗浮稳定安全系数取值求定垂直总单位扬压力总单位
表8知校核情况Kf71148839648179>105校核情况左侧重力式闸墙满足抗浮稳定性求
表9知运行情况Kf55057318172303>105运情况左侧重力式闸墙满足抗浮稳定性求
表10知检修情况Kf656156114587573>105检修情况左侧重力式闸墙满足抗浮稳定性求
3244 基承载力分析
作闸墙建筑物荷载通底面传基基压力实际工程中闸墙刚度较基底压力似作直线分布利偏心受压公式计算：
中：分基底受压应力单位作结构全部荷载滑动面法投影总单位计算段宽度单位取1底板长度单位取21m作闸墙力闸底板中心点力矩单位设计务书提供资料知基岩承载力[]8×105
表8知校核情况σmin315008×1031×216×891598×1031×21×210287×105Pa<[σ]σmax315008×1031×21+6×891598×1031×21×212713×105Pa<[σ]校核情况左侧重力式闸墙满足基承载力求
表9知运行情况σmin368853×1031×216×501407×1031×21×211074×105Pa<[σ]σmax368853×1031×21+6×501407×1031×21×212439×105Pa<[σ]运行情况左侧重力式闸墙满足基承载力求
表10知检修情况σmin541569×1031×216×1886952×1031×21×210012<[σ]σmax541569×1031×21+6×1886952×1031×21×215146×105Pa<[σ]检修情况左侧重力式闸墙满足基承载力求
325 衬砌墙计算
锚筋衬砌墙断面较薄需助钢筋维持稳定计算容包括墙体应力计算钢筋计算两部分规范中公式分计算计算简图图351示
图9 衬砌墙计算示意图
3251 衬砌墙应力计算
锚筋衬砌墙视支持正方形矩形布置锚筋梁楼盖进行力计算取锚筋间距a时衬砌应力发生受侧荷载锚筋支点处值式计算
σmaxqa2∆t2[24lna2t+11]
式中q—作边长a正方形梁楼板中心处水压力强度
t—衬砌墙计算处厚度初步计算时取t005a+02m
衬砌墙底部水压力取a2m计算远般混凝土抗压强度岩石抗压强度时底部墙体厚度03m顶部取5m墙体厚度取045m
3252 锚筋计算
1 钢筋计算：
钢筋承受拉力式计算
带入数值计算取a2m（免需钢筋太长太粗）z06644MPa
2 锚筋直径：
保证钢筋身应足够抗拉强度计算式
式中 —钢筋允许拉应力取310MPa
带入数值计算取523mm
3 锚筋长度：
保证锚筋岩层钻孔中水泥砂浆间应足够粘着力计算式
式中 —锚筋水泥砂浆间允许粘着力取350kPa
带入数值计算取12m
4 钻孔直径：
保证水泥砂浆岩石间足够粘结力计算式
式中—水泥砂浆岩石间允许粘结力取150kPa
带入数值计算取12cm
4 设计图
41 船闸面图
42 船闸剖面布置图
43 船闸闸首横剖面图
44 船闸闸室首横剖面图
5 参考文献
1．水力计算手册 武汉水院水力学教研室编水利出版社 198012
2．船闸设计 作者：王作高水利电力出版社1992
3渠化工程 作者：刘晓陶桂兰民交通出版社2011
4规范：船闸总体设计规范（JTJ3052001）
船闸设计规范（TJT26126687）
船闸闸阀门设计规范（JTJ3082003）
船闸输水系统设计规范（ JTL 306 2001）
河通航标准（ GB50139 2004）
船闸电气设计规范（JTJ3102004）
水运工程混凝土施工规范（JTJ26896）
水运工程混凝土质量控制标准（JTJ26996）
水工钢筋混凝土结构设计规范（SDJ2078）
3
31
315
316
317
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2013
指导教师：
010301580039 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX作者：
学号：
东江水利枢纽通航建筑物初步设计
港口航道工程学课程设计
目 录
1 概述 3
2 基资料 3
21 气象 3
211 气温 3
212 风速 3
22 水文 3
221 洪水 3
222 水位高程 4
223 泥沙 4
23 质 4
24 航运 5
25 枢纽工程资料 6
3 设计容 6
31 枢纽中船闸布置 6
311 船闸等级确定 6
312 船闸布置方案较证 6
313 船闸面尺寸高程确定 7
3131 面尺寸 7
3132 高程 8
314 船闸通航水位确定 10
315 船闸通力耗水量 10
3151 通力 10
3152 耗水量 11
316 输水系统选型廊道断面尺寸拟定 12
3161 输水系统选择 12
3162 输水廊道断面尺寸 12
317 引航道布置尺寸 12
318 字闸门尺寸拟定 13
3181 门扇长度 13
32 船闸稳定结构设计 14
321 船闸闸首墙闸室墙结构形式 14
322 确定荷载组合 16
3221 闸首墙荷载组合 16
3222 闸室墙荷载组合 19
323 闸首墙尺寸拟定稳定分析 23
3231 闸首墙抗滑稳定性分析 23
3232 闸首墙抗倾稳定性分析 24
3233 闸首墙抗浮稳定性分析 25
3234 基承载力分析 25
324 闸室墙尺寸拟定稳定分析 26
3241 闸室墙抗滑稳定性分析 26
3242 闸室墙抗倾稳定性分析 26
3243 闸室墙抗浮稳定性分析 27
3244 基承载力分析 28
325 衬砌墙计算 28
3251 衬砌墙应力计算 29
3252 锚筋计算 29
4 设计图 30
41 船闸面图 30
42 船闸剖面布置图 31
43 船闸闸首横剖面图 31
44 船闸闸室首横剖面图 31
5 参考文献 32
1 概述
广东省惠州东江水利枢纽工程位东江游惠城区河段泗湄洲处距惠州市惠城区约94 km距博罗水文站33 km坝址控制集水面积25325 km2改善水环境结合发电兼顾航运改善城市供水农田灌溉条件发展旅游等项综合利效益兴建水利枢纽工程
2 基资料
枢纽坝轴线位泗湄洲洲头处泗湄洲河道分左河汊右河汊流位右河汊枢纽工程拦河闸电站船闸等建筑物组成右河汊右侧布置船闸紧船闸布置12孔拦河闸右河汊左侧布置电站左河汊布置10孔拦河闸左右河汊间（泗湄洲）连接土坝枢纽右岸岩石基础山坡边坡约1∶3
资料：
21 气象
211 气温
灌区属亚热带气候夏季7~8月常高温出现高气温382℃冬季12月~2月霜冻低气温达－24℃年均气温218℃全年降雨集中4~8月间年降雨量27228mm
212 风速
洪水期年均风速80 ms极端风速达325ms
22 水文
221 洪水
洪水集中4～9月枢纽游枫树坝新丰江白盆珠三水库削峰现根枢纽附水水文站三十年观测资料整理出频率洪峰流量表1
种频率相应洪峰流量：
频率
02％
033％
05％
1％
2％
5％
10
20％
流量
14400
13700
13000
11970
10910
9420
8250
7300
船闸枯水时停止通航（相应通航保证率95％）时流量Q600m3s相应游水位10m电站停发流量Q2800m3s相应游水位613m10年遇（P10）洪水闸前水位1201m相应游水位1179m
1
2
21
22
221
222 水位高程
电站建成拦河闸闸底板高程32m拦河闸闸顶高程1730m游正常蓄水水位105m
223 泥沙
东江河道含沙量少次设计考虑泥沙问题
23 质
坝址区两岸阶表层第四系积层质剖面图知枢纽轴线位置河槽范围河床部第四系粉细砂中粗砂含砾粗砂砂卵石层分布基岩面层厚约14～23m基岩燕山二期燕山四期入侵岩燕山二期入侵岩二长花岗岩右岸岩石基础花岗岩风化层2~3米坝址基土层力学参数表（见表1表2）
表1 坝址区岩土层力学指标建议值表
层序号
岩土层名称
饱快剪强度
固结试验（饱）
变形模量
泊松
基承载力标准
粘聚力
摩
擦角
压缩
系数
压缩
模量
C
kPa
（°）
MPa1
MPa
MPa
kPa
21
粘土粉质粘土
132
161
039
49
120~160
淤泥质粘土
7
95
06
35
60~90
22
粉细沙中细沙
0
28~30
10
120~140
23
含砾中粗砂
0
30~31
16
180~200
24
砂卵砾石层
0
34~35
40
350~400
Ⅴ
全风化带
20
25
039
481
280~300
Ⅳ
强风化带
1500~2000
03~035
600~800
Ⅲ
弱风化带
5000~5500
023~025
2000~2500
表2 混凝土基础摩擦系数建议值表
项 目
摩擦系数
粘聚力
(MPa)
混凝土粘土粉质粘土（21层）
025
混凝土细~中粗砂（22层）
035~04
混凝土含砾中粗砂（23层）
04~045
混凝土砂卵砾石层（24层）
045~05
混凝土全风化带（Ⅴ）
035
混凝土强风化带（Ⅳ）
05
06~07
03~04
混凝土弱风化带（Ⅲ）
06
08~10
06~07
河带河道常水水位相较稳定般30米左右
填筑土料：
工程填筑土料控制干密度
渗透系数：
K10×104cms
C15kPa
25°
24 航运
根交通部水利部国家贸委发[1998]659号广东省政府粤府函[1998]270航道等级批复航道IV级航道
广东航道局提供通航船队（）尺度求：
500t级船舶：（45～499）m×（10～13）m×（25～3）m（长×宽×吃水深度）船队（顶）尺度109m×108m×16m（长×宽×吃水深度）
300t级船舶：（35～45）m×（75～10）m×（15～25）m（长×宽×吃水深度）
100t级船舶：（25～30）m×（6～75）m×（10～12）m（长×宽×吃水深度）
船舶干舷高度取25m
25 枢纽工程资料
工程属I等工程拦河水闸2级建筑物50年遇（P2）洪水设计200年遇（P05）洪水校核次课设涉拦河闸相关设计容计算成果直接引：
（1）游正常蓄水位105m
（2）游设计洪水位1391m
（3）游校核洪水位1529m
（4）综合确定终拦河闸闸顶高程173m
3 设计容
31 枢纽中船闸布置
311 船闸等级确定
根交通部水利部国家贸委发[1998]659号广东省政府粤府函[1998]270航道等级批复航道IV级航道该航道设计船舶吨位500t设船闸级IV级
312 船闸布置方案较证
船闸总体布置必须保证船舶船队通航期安全通畅闸利运行理检修船闸宜布置形质条件较直稳定开阔河段东江枢纽坝轴线位泗湄洲洲头处泗湄洲河道分左河汊右河汊枢纽河道右汊汊水深较枯水期时更满足通航求左河汊支流河道较窄泥沙淤积较满足通航求船闸宜岸布置宜布置拦河闸电站间避免泄水通航条件造成良影响外右岸拥修建船闸具备良形质条件右岸山体提供石料混凝土部分骨料船闸布置右河汊右侧较合理防止枢纽泄水流船闸通航条件造成影响应船闸布置右河汊右侧岸位置游闸首设洲头附船闸泄水闸必须足够长度隔流堤隔流墙
船闸面布置类型轴分单线线船闸列闸室数分类分单线船闸线船闸设计规范规定船闸线数根航道设计水年运输求确定船闸级数应综合考虑水头形质水源水力学等然技术条件进行技术济分析较确定
船闸级IV级设计水年运输求高客运旅游船少常单线船闸够满足航运求
船闸总体设计规范建议船闸优先采单级船闸列情况确定：
（1）水头<30m采单级船闸
（2）水头30——40m采单级两级船闸
（3）水头>40m采两级级船闸
该河段处水头超30m采单级船闸该船闸设单线单级
313 船闸面尺寸高程确定
3131 面尺寸
1 闸室效长度：
闸室效长度LX闸首门龛防撞设置游边缘闸首门龛帷墙游边缘长度根船闸总体设计规范 船闸闸室效长度应式计算长度取整数：
式中—闸室效长度（m）
—设计船队船舶计算长度（m）闸次船队艘船舶单列闸时设计船队船舶长度闸次两船队船舶排列闸时设计船队船舶长度加船队船舶间停泊间隔长度
—富裕长度（m）顶推船队拖带船队机动驳船舶
取设计船舶500t级船队船队顶顶推船队尺度109m×108m×16m（长×宽×吃水深度） 代入式中：
LxLc+Lf109+006×109+211754m
河通航标准规定IV级航道船闸效长度宜120m取闸室效长度120m
2 闸室效宽度：
闸室效宽度闸室效宽度闸首口门效宽度根船闸总体设计规范介绍船闸效宽度闸室效宽度公式计算宜采现行国家标准河通航标准（GBJ139）中规定8m12m16m23m34m宽度
式中—船闸闸首口门闸室效宽度（m）
—闸次闸船舶列停泊闸室总宽度（m）船队艘船舶单列闸时设计船队船舶宽度
— 富裕宽度（m）
—富裕宽度附加值（m）时时
—闸停泊闸室船舶列数
Bx∑bc+bf13+12+0025×(21)×10145m根规范手册取16m
3 门槛水深：
船闸门槛水深应设计低通航水位门槛顶部水深设计规范中规定该水深应满足设汁船舶船队满载时吃水加富裕深度求公式计算：
式中—门槛水深（m）
—设计船舶船队满载时吃水（m）
该船闸设计通船舶吨位500t吃水深度应满足船闸闸室门槛水深H16×348m
3132 高程
1 闸首闸门顶部高程：
根船闸总体设计规范（JTJ 3052001）船闸挡水前缘闸首闸门顶部高程应游校核高水位加安全超高船闸非挡水前缘闸首闸门顶部高程应游设计高通航水位加安全超高I～IV级船闸超高值已知校核洪水位1529m游船闸闸门门顶高程：1529+05＝1579m闸首闸门门顶高程游高通航水位加相应超高值：1201+051251交通方便取游闸门门顶高程相设计取游闸首闸门门顶高程均158mH1158m
2 闸室墙顶高程：
船闸闸室墙顶部高程应游设计高通航水位加超高值超高值应设计闸船舶船队空载时干舷高度参河通航标准（GB139）知IV级航道水河建筑物通航净高45m取超高值45m游设计高通航水位1201m闸室墙顶部高程H21201+45165m
3 闸首墙顶高程：
根船闸总体设计规范（JTJ 3052001）船闸闸首墙顶部高程应根闸门顶部高程结构布置等求确定低闸门闸室墙顶部高程位枢纽工程中船闸挡水前缘闸首顶部高程应低相互连接枢纽工程建筑物挡水前缘顶部高程取该船闸闸首墙顶部高程等拦河闸闸顶高程H3173m
4 游闸首门槛顶高程：
船闸闸首门槛高度应利船闸运检修顶部高程应游设计低通航水位值减门槛水深值游设计低通航水位分61310求游闸首门槛顶高程分H46134814mH514838m
5 闸室底板顶部高程：
应高闸首门槛顶部高程38m设计取闸室底部高程H638m
6 游引航道底高程：
船闸游引航道口门区连接段底部高程应游设计低通航水位减引航道设计水深值里直接取游闸首底板高程游底板高程分H7133mH838m
7 游导航建筑物船建筑物顶高程：
船闸游导航船建筑物顶部高程应游设计高通航水位加超高值超高值宜设计闸船舶船队空载时干舷高度处取超高值船队空载时干舷高度25m游导航航建筑物顶部高程
H91201+17137mH101179+17135m
3
31
311
312
313
314 船闸通航水位确定
1 游设计高通航水位：
船闸通航水位包括船闸游设计高（低）通航水位船闸设计船闸设计通航水位应根水文特征航运求船闸级关水利枢纽航运渠化梯级运调度情况考虑航道淤变化影响两岸然条件综合利求等素综合研究确定
船闸游高通航水位通计算指定频率洪水拟定级船闸游高通航水位应洪水频率表：
表3 船闸设计高通航水位设计洪水频率
船闸级
ⅠⅡ
ⅢⅣ
Ⅴ~Ⅶ
洪水重现期(a)
100~20
20~10
10~5
频率()
1~5
5~10
10~20
拟定游高通航水位应洪水频率10调洪演算计算该频率洪水游水位1201m游水位1179m该船闸游高通航水位分：1201m1179m
2 游设计低通航水位：
电厂发电效益较高选定电站停发流量Q2800m3s时相应游水位游低通航水位船闸游低通航水位规范规定采通航保证率95时相应游水位游设计低通航水位分：613m10m
3 船闸游校核高水位：
1529m1529m
4 船闸游校核低水位：
10m
315 船闸通力耗水量
3151 通力
船闸通力系指单位时间船闸通货物总吨数(货力)船舶总数(船力)船闸项重济技术指标般情况船闸通力应计算设计水年期中期远期通客(货)运量力船舶总吨位力年单通力表示
1 船舶闸时间：
次闸时间指船舶闸时船闸完成循环运行操作需时间取决船舶进出闸时运行速度船闸技术指标闸方式单双两种闸时间分计算
船舶船队进出闸运行距离列情况分确定：
单闸进闸船舶船队船首引航道停位置闸室停泊位置间距离出闸船舶船队船尾闸室停泊位置闸门外侧边缘距离
双闸进闸船舶船队引航道停位置闸室停泊位置间距离出闸船舶船队闸室停泊位置船建筑物间距离
单进闸距离：L170+138+1202038m
单出闸距离：L220+138+1201538m
双进闸距离：L3200+110+138+1204438m
双出闸距离：L4200+110+138+120+204638m
根船闸总体设计规范查知：
单进闸v105ms单出闸v207ms双进闸v307ms双出闸v410ms
求t168mint237mint3106mint478min
闸门启闭时间t5取2min闸室灌泄水时间t6取9min船舶进出闸门间隔时间t7取5min单闸时间：T14×2+68+2×9+37+2×5465min双闸时间：T22×106+4×2+2×9+2×78+4×5828min
闸时间T12T1+T2244min
2 单年闸船舶总载重吨位：
P1nNG2
式中P1—单年闸船舶总载重吨位(t)
n—日均闸次数nτ×60T
t—船闸日工作时间(h)应根船闸实际工作情况确定昼夜通航情况取 20～22h
T—船闸次闸时间(min)
N—年通航天数根船闸具体情况确定取300天
G—次闸均载重吨位(t)取500t
式中nτ×60T22×604430
P1nNG230×500×3002225×106 t
1
2
3
31
311
312
313
314
315
3151
3152 耗水量
1 单项次水水量：V0CH23184m3
2 闸阀门漏水量：qeu0015m3s
3 船闸天均耗水量：Q075V0n86400+q605 m3s
316 输水系统选型廊道断面尺寸拟定
3161 输水系统选择
根船闸输水系统选型计算公式 m TT 11min H 915m时 m 363船闸输水宜集中输水系统采短廊道集中输水方式消输水廊道布置两边墩部两侧廊道称布置便充分发挥消作
3162 输水廊道断面尺寸
船闸单级船闸根公式取07H915m60×8480mT闸室灌泄水时间t660s查表取056k取07代入解输水廊道断面面积20 m侧输水廊道面积取矩形断面宽1m高1m满足前面L3求(20~40)+b30~50m取45m
317 引航道布置尺寸
引航道连接闸首航道段航道设导航航建筑作保证船舶（队）利进出船闸等闸船舶（队）提供时停泊场船闸引航道根形质条件河道实际情况采反称布置形式游船建筑物布置右岸侧游船建筑物布置河床侧图1示
图1 引航道面布置型式
引航道般直线段渡段制动段三部分组成制动段般渡段重合制动段长度计直线段般导航段调段停泊段组成图2示
图2 引航道面示意图
根船闸总体设计规范（JTJ 3052001）规定：
导航段长度
调段长度
停泊段长度
式中—顶推船队设计船队长拖带船队单船中船长（m）
取109m推导航段长度调段长度停泊段长度直线段长度：
L1l1+l2+l3109+109+218436m
根船闸总体设计规范（JTJ 3052001）规定单线反称型引航道宽度式计算：
式中—设计低通航水位时设计船舶船队满载吃水船底处引航道宽度(m)
—设计船舶船队宽度(m)设计取16m
——侧等候闸船舶船队总宽度(m)设计取16m
——船舶船队间富裕宽度(m)取
——船舶船队岸间富裕宽度(m)取
拟定引航道宽度：
B016+16+16+1058m
318 字闸门尺寸拟定
3181 门扇长度
字闸门宜采面横梁字闸门字闸门位关门位置时门扇轴线船闸横轴线夹角采225°
L12[(Bc+d)2cosθ]
中：Bc闸首口门宽度单位m取16md门龛深度单位m取05mθ闸门船闸横轴线夹角取225°
门龛段长度：L212 [(Bc+d)2cosθ] 12[(16+05)2cos225°]107m
图3 字闸门闸首分段图示
闸门支持段须满足结构稳定强度求须考虑输水廊道进出口布置求拟定闸门支持段长度
闸首段总长L182m
闸首宽中B段拟定B21m
32 船闸稳定结构设计
321 船闸闸首墙闸室墙结构形式
根枢纽附质形情况拟定闸室采分离式结构右闸墙（岸侧）采锚筋钢筋混凝土衬砌式闸室墙左闸墙（栏河闸侧）采重力式闸室墙图456示
图4 闸首墙结构型式
图5 闸首墙结构型式
图6 闸室墙结构型式
图6 闸室墙结构型式
船闸右岸岩石基础风化层2~3m花岗岩承载力高时船闸作水头闸室采分离式闸室结构闸底风化层剥开挖定深度混凝土底板底板厚1m两端设厚15m齿墙齿墙底宽1m斜坡系数1底板闸墙接触处设止水中部设横伸缩缝
重力式闸墙采高标号混凝土墙顶厚度根水工建筑设计标准取15m闸首闸墙高1597m闸首闸墙高211m闸室闸墙高203m部高3m铅直面部高3m铅直面中间设置斜坡闸墙底宽闸墙高Bh103闸墙底宽B210m
右侧衬砌式闸墙需采锚筋锚固拟定右侧衬砌式闸墙底宽12m拟定边坡坡度1：01确保衬砌结构稳定衬砌底部嵌入基岩闸墙顶宽33m
322 确定荷载组合
3221 闸首墙荷载组合
闸首拦河闸相邻稳定性校核应拦河闸起考虑假设拦河闸稳定闸首定满足稳定性求里校核闸墙抗滑抗倾稳定基底应力时需计算闸室闸首闸墙图7示分析闸首左侧墙荷载分布
图7 闸首墙荷载示意图
1 闸墙重G：
船闸重尺寸建筑物重度关混凝土重度取24KNm3钢筋混凝土重度取245KNm3计算式：
GγsV混γsHB
取设计值B21mH211m
G24×21×211106344kN
作点见图示
2 土压力：
左侧重力式闸墙左右两侧均填土土压力0
3 静水压力：
闸墙前水位关计算式：
作点已标注图3211中
静水压力具体工况设计设计水位关
4 扬压力：
国岩基兴建船闸般设防渗排水设施渗透压力简化直线分布根船闸水工建筑物设计规范（JTJ307—2001）规定未设帷幕排水船闸单位长度总渗透压力：单位长度浮托力
中：分单位长度总渗透压力单位长度浮托力单位均渗透压力折减系数取07水重度单位计算面水面深度游水位差单位墙截面宽度单位
5 船舶荷载：
船舶荷载包括船舶撞击力PC系缆力PB 根船闸水工建筑物设计规范计算：
撞击力：
系缆力：
：
船舶撞击力船舶系缆力方相反两力均集中力作建筑物作点传递逐渐扩散闸室分块长度20船舶荷载闸墙稳定影响较略
6 水流力波浪力：
闸室稳定言水流力波浪力作均较略计
7 荷载组合：
闸室稳定分析需考虑荷载工况利组合例中考虑特色组合设计规范正常情况荷载组合情况表：
表3 重力式闸墙荷载基组合
荷载组合
计算情况
重
水压力
扬压力
船舶荷载
备注
基组合
校核情况
√
√
√
墙前校核洪水位1529m
墙校核洪水位1529m
运情况
√
√
√
墙前高通航水位1201m
墙低通航水位10m
检修情况
√
√
√
墙前低水位38m
墙高水位1179m
根设计规范IV船闸永久性建筑物闸首闸室建筑物级3级结构安全系数取10
8 校核情况荷载：
校核情况荷载弯矩表4示
表4 校核情况荷载弯矩
名称
垂直力W(KN)
水力P(KN)
力臂L(m)
弯矩(kN×m)
左
右
+
重
106344
0
墙前水水压力
178227
629
1121049
墙水水压力
178227
629
1121049
浮托力
39648
0
0
渗透水压力
总计
106344
39648
178227
178227
1121049
1121049
（注：1重力式闸墙计算时分解两矩形三角形2弯矩时针方+逆时针方）
9 运情况荷载：
运情况荷载弯矩表5示
表5 运情况荷载弯矩
名称
垂直力W（KN）
水力P（KN）
力臂L（m）
弯矩（kN×m）
左
右
+
重
106344
0
墙前水水压力
124978
527
658634
墙水水压力
1152
16
1843
浮托力
1008
0
0
渗透水压力
8092
35
28323
总计
106344
18172
124978
1152
1843
941864
（注：1重力式闸墙计算时分解两矩形三角形2弯矩时针方+逆时针方）
10 检修情况荷载：
检修情况荷载弯矩表6示
表6 检修情况荷载弯矩
名称
垂直力W（KN）
水力P（KN）
力臂L（m）
弯矩（kN×m）
左
右
+
重
106344
0
墙前水水压力
0
墙水水压力
121524
52
631925
浮托力
0
0
渗透水压力
114587
35
401055
总计
106344
114587
0
121524
103298
0
（注：1重力式闸墙计算时分解两矩形三角形2弯矩时针方+逆时针方）
1
2
3
31
32
321
322
3221
3222 闸室墙荷载组合
作船闸荷载种：船闸设备重量静水压力扬压力波浪压力水流力土压力船舶荷载震力等区考虑震力里需设计计算船闸重力式闸墙稳定取单宽闸墙受荷载闸墙重静水压力扬压力船舶荷载计算示意图图8
图8 重力式闸墙荷载示意图
1 闸墙重G：
船闸重尺寸建筑物重度关混凝土重度取24KNm3钢筋混凝土重度取245KNm3计算式：
GγsV混γs[Hb1+12×(Hd1d2)×b2b1+d2×b2b1]
取设计值b115md13md23mb221mH2031m分两矩形三角形两部分计算：
G124×2031×1573116kN
G224×(203133)×(2115)2334853kN
G324×3×(2115)1404kN
作点见图示
2 土压力：
左侧重力式闸墙左右两侧均填土土压力0
3 水压力Hw：
闸墙侧倾斜承受铅直水压力水压力等水重10计算式：
Hwγ水×12×b2b1Hd2d1×(H2d2)×H2d2
代入化简：
Hw68H232
4 静水压力：
闸墙前水位关计算式：
作点已标注图中
静水压力具体工况设计设计水位关
5 扬压力：
国岩基兴建船闸般设防渗排水设施渗透压力简化直线分布根船闸水工建筑物设计规范（JTJ307—2001）规定未设帷幕排水船闸单位长度总渗透压力：单位长度浮托力
中：分单位长度总渗透压力单位长度浮托力单位均渗透压力折减系数取07水重度单位计算面水面深度游水位差单位墙截面宽度单位
6 船舶荷载：
船舶荷载包括船舶撞击力PC系缆力PB 根船闸水工建筑物设计规范计算：
撞击力：
系缆力：
船舶撞击力船舶系缆力方相反两力均集中力作建筑物作点传递逐渐扩散闸室分块长度20船舶荷载闸墙稳定影响较略
7 水流力波浪力：
闸室稳定言水流力波浪力作均较略计
8 荷载组合：
闸室稳定分析需考虑荷载工况利组合例中考虑特色组合设计规范正常情况荷载组合情况表：
表7 重力式闸墙荷载基组合
荷载组合
计算情况
重
水压力
扬压力
船舶荷载
备注
基组合
校核情况
√
√
√
墙前校核洪水位1529m
墙校核洪水位1529m
运情况
√
√
√
墙前高通航水位1201m
墙低通航水位10m
检修情况
√
√
√
墙前低水位38m
墙高水位1179m
根设计规范IV船闸永久性建筑物闸首闸室建筑物级3级结构安全系数取10
9 校核情况荷载：
校核情况荷载弯矩表8示
表8 校核情况荷载弯矩
名称
垂直力W（KN）
水力P（KN）
力臂L（m）
弯矩（kN×m）
左
右
+
重G1
7312
975
71288
重G2
33485
250
8370
重G3
1404
075
1053
墙前水水压力
178227
629
1121049
墙水水压力
178227
629
1121049
墙垂直水压力1
30615
075
2297
墙垂直水压力2
132503
40
530012
浮托力
39648
000
00
总计
711488
39648
178227
178227
2670929
1779331
（注：1重力式闸墙计算时分解两矩形三角形2弯矩时针方+逆时针方）
校核水位时墙垂直水压力压力图梯形前述水压力计算公式适应分开求Hwγ水×[157×195+1516157×1952]
10 校核情况荷载：
运情况荷载弯矩表9示
表9 运情况荷载弯矩
名称
垂直力W（KN）
水力P（KN）
力臂L（m）
弯矩（kN×m）
左
右
+
重G1
7312
975
71288
重G2
33485
250
8370
重G3
1404
075
1053
墙前水水压力
124978
527
658634
墙水水压力
1152
160
1843
墙前垂直水压力
2203
896
19739
浮托力
10080
000
00
渗透水压力
8092
350
28323
总计
550573
18172
124978
1152
156831
1066903
（注：1重力式闸墙计算时分解两矩形三角形2弯矩时针方+逆时针方）
11 检修情况荷载：
检修情况荷载弯矩表10示
表10 检修情况荷载弯矩
名称
垂直力W（KN）
水力P（KN）
力臂L（m）
弯矩（kN×m）
左
右
+
重G1
7312
975
71288
重G2
33485
250
8370
重G3
1404
075
1053
墙前水水压力
0
墙水水压力
121524
520
631925
墙垂直水压力
107786
548
590608
浮托力
0
000
渗透水压力
114587
350
401055
总计
656156
114587
0
121524
258286
695908
（注：1重力式闸墙计算时分解两矩形三角形2弯矩时针方+逆时针方）
323 闸首墙尺寸拟定稳定分析
3231 闸首墙抗滑稳定性分析
根船闸水工建筑物设计规范（JTJ307—2001）规定抗滑稳定需进行抗剪强度验算采抗剪强度验算时抗滑稳定安全系数应式计算：
中：抗剪计算抗滑稳定安全系数取值求定结构基接触面抗剪摩擦系数根设计务书知取05作结构全部荷载滑动面法投影总单位作结构全部荷载滑动面切投影总单位kN
表8知校核情况H0需计算抗滑稳定性
表9知运行情况KcfVH05×88172113458389>105运情况闸首闸墙满足抗滑稳定性求
表10知检修情况KcfVH05×94885312152439>105检修情况闸首闸墙满足抗滑稳定性求
3232 闸首墙抗倾稳定性分析
根船闸水工建筑物设计规范（JTJ307—2001）规定船闸结构抗倾稳定安全系数应式计算：
K0MRV
中：抗倾稳定安全系数取值求定计算基面前趾稳定力矩单位中包括浮托力产生力矩计算截面前趾倾覆力矩单位中包括渗透压力产生力矩计算基面前趾稳定力矩应根表10数重新算
表8知校核情况Ko118086215105673231>14校核情况闸首闸墙满足抗倾稳定性求
表9知运行情况Ko107060022238114478>14运情况闸首闸墙满足抗倾稳定性求
表10知检修情况Ko11319497802109141>14检修情况闸首闸墙满足抗倾稳定性求
3233 闸首墙抗浮稳定性分析
根船闸水工建筑物设计规范（JTJ307—2001）规定船闸结构抗浮稳定安全系数应式计算：
KfVU
中：抗浮稳定安全系数取值求定垂直总单位扬压力总单位
表8知校核情况Kf10634439648268>105校核情况闸首闸墙满足抗浮稳定性求
表9知运行情况Kf10634418172585>105运情况闸首闸墙满足抗浮稳定性求
表10知检修情况Kf106344114587928>105检修情况闸首闸墙满足抗浮稳定性求
3234 基承载力分析
作闸墙建筑物荷载通底面传基基压力实际工程中闸墙刚度较基底压力似作直线分布利偏心受压公式计算：
中：分基底受压应力单位作结构全部荷载滑动面法投影总单位计算段宽度单位取1底板长度单位取21m作闸墙力闸底板中心点力矩单位设计务书提供资料知基岩承载力[]8×105
表8知校核情况σmin66696×1031×216×0×1031×21×21318×105Pa<[σ]σmax66696×1031×21+6×0×1031×21×21318×105Pa<[σ]校核情况闸首闸墙满足基承载力求
表9知运行情况σmin88172×1031×216×923434×1031×21×21294×105Pa<[σ]σmax88172×1031×21+6×923434×1031×21×21546×105Pa<[σ]运行情况闸首闸墙满足基承载力求
表10知检修情况σmin948853×1031×216×103298×1031×21×21311<[σ]σmax948853×1031×21+6×103298×1031×21×21592×105Pa<[σ]检修情况闸首闸墙满足基承载力求
324 闸室墙尺寸拟定稳定分析
闸墙稳定性包括工况抗滑抗倾稳定均基应力超基允许承载力岩基出现拉应力
3241 闸室墙抗滑稳定性分析
根船闸水工建筑物设计规范（JTJ307—2001）规定抗滑稳定需进行抗剪强度验算采抗剪强度验算时抗滑稳定安全系数应式计算：
中：抗剪计算抗滑稳定安全系数取值求定结构基接触面抗剪摩擦系数根设计务书知取05作结构全部荷载滑动面法投影总单位作结构全部荷载滑动面切投影总单位kN
表8知校核情况H0需计算抗滑稳定性
表9知运行情况KcfVH05×368853113458163>105运情况左侧重力式闸墙满足抗滑稳定性求
表10知检修情况KcfVH05×541569121524223>105检修情况左侧重力式闸墙满足抗滑稳定性求
3242 闸室墙抗倾稳定性分析
根船闸水工建筑物设计规范（JTJ307—2001）规定船闸结构抗倾稳定安全系数应式计算：
KoMRV
中：抗倾稳定安全系数取值求定计算基面前趾稳定力矩单位中包括浮托力产生力矩计算截面前趾倾覆力矩单位中包括渗透压力产生力矩计算基面前趾稳定力矩应根表10数重新算
表8知校核情况Ko94834451121049846>14校核情况左侧重力式闸墙满足抗倾稳定性求
表9知运行情况Ko722346122017328>14运情况左侧重力式闸墙满足抗倾稳定性求
表10知检修情况Ko8375648021091044>14检修情况左侧重力式闸墙满足抗倾稳定性求
3243 闸室墙抗浮稳定性分析
根船闸水工建筑物设计规范（JTJ307—2001）规定船闸结构抗浮稳定安全系数应式计算：
KfVU
中：抗浮稳定安全系数取值求定垂直总单位扬压力总单位
表8知校核情况Kf71148839648179>105校核情况左侧重力式闸墙满足抗浮稳定性求
表9知运行情况Kf55057318172303>105运情况左侧重力式闸墙满足抗浮稳定性求
表10知检修情况Kf656156114587573>105检修情况左侧重力式闸墙满足抗浮稳定性求
3244 基承载力分析
作闸墙建筑物荷载通底面传基基压力实际工程中闸墙刚度较基底压力似作直线分布利偏心受压公式计算：
中：分基底受压应力单位作结构全部荷载滑动面法投影总单位计算段宽度单位取1底板长度单位取21m作闸墙力闸底板中心点力矩单位设计务书提供资料知基岩承载力[]8×105
表8知校核情况σmin315008×1031×216×891598×1031×21×210287×105Pa<[σ]σmax315008×1031×21+6×891598×1031×21×212713×105Pa<[σ]校核情况左侧重力式闸墙满足基承载力求
表9知运行情况σmin368853×1031×216×501407×1031×21×211074×105Pa<[σ]σmax368853×1031×21+6×501407×1031×21×212439×105Pa<[σ]运行情况左侧重力式闸墙满足基承载力求
表10知检修情况σmin541569×1031×216×1886952×1031×21×210012<[σ]σmax541569×1031×21+6×1886952×1031×21×215146×105Pa<[σ]检修情况左侧重力式闸墙满足基承载力求
325 衬砌墙计算
锚筋衬砌墙断面较薄需助钢筋维持稳定计算容包括墙体应力计算钢筋计算两部分规范中公式分计算计算简图图351示
图9 衬砌墙计算示意图
3251 衬砌墙应力计算
锚筋衬砌墙视支持正方形矩形布置锚筋梁楼盖进行力计算取锚筋间距a时衬砌应力发生受侧荷载锚筋支点处值式计算
σmaxqa2∆t2[24lna2t+11]
式中q—作边长a正方形梁楼板中心处水压力强度
t—衬砌墙计算处厚度初步计算时取t005a+02m
衬砌墙底部水压力取a2m计算远般混凝土抗压强度岩石抗压强度时底部墙体厚度03m顶部取5m墙体厚度取045m
3252 锚筋计算
1 钢筋计算：
钢筋承受拉力式计算
带入数值计算取a2m（免需钢筋太长太粗）z06644MPa
2 锚筋直径：
保证钢筋身应足够抗拉强度计算式
式中 —钢筋允许拉应力取310MPa
带入数值计算取523mm
3 锚筋长度：
保证锚筋岩层钻孔中水泥砂浆间应足够粘着力计算式
式中 —锚筋水泥砂浆间允许粘着力取350kPa
带入数值计算取12m
4 钻孔直径：
保证水泥砂浆岩石间足够粘结力计算式
式中—水泥砂浆岩石间允许粘结力取150kPa
带入数值计算取12cm
4 设计图
41 船闸面图
42 船闸剖面布置图
43 船闸闸首横剖面图
44 船闸闸室首横剖面图
5 参考文献
1．水力计算手册 武汉水院水力学教研室编水利出版社 198012
2．船闸设计 作者：王作高水利电力出版社1992
3渠化工程 作者：刘晓陶桂兰民交通出版社2011
4规范：船闸总体设计规范（JTJ3052001）
船闸设计规范（TJT26126687）
船闸闸阀门设计规范（JTJ3082003）
船闸输水系统设计规范（ JTL 306 2001）
河通航标准（ GB50139 2004）
船闸电气设计规范（JTJ3102004）
水运工程混凝土施工规范（JTJ26896）
水运工程混凝土质量控制标准（JTJ26996）
水工钢筋混凝土结构设计规范（SDJ2078）
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