航道工程学课程设计书Word格式.docx
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水下
18.8
8.88
24
22
02号钻孔土层分布及试验成果表表1-2
底层标高
土壤
含水量ω
(%)
湿容重γ
比重
Gs
天然孔隙比e
(KPa)
内摩擦角φ
贯入度N
允许承载力R
MPa
压缩系数
cm2/kg
压缩模量Es
变形模量E
渗透系数K
▽+4.65
粘土
31.1
2.74
0.92
17
0.32
0.037
5189
3626
▽+2.05
粉砂
27.0
2.70
0.82
14
35
18
0.18
0.025
5800
4053
▽-0.75
亚粘土
27.3
19.3
2.71
0.79
57
19
12
0.24
0.026
5538
3870
▽-2.90
29.3
19.7
0.78
52
11
16
0.30
0.032
4500
3145
▽-4.65
细砂
28.6
19.2
2.66
27
29
0.27
0.030
4800
3354
▽-7.98
25.9
0.74
20
0.022
6455
4511
▽-9.73
22.4
20.1
0.67
32
0.26
0.012
11667
8153
▽-11.60
24.8
19.1
0.77
34
23
26
0.20
0.019
7526
5259
▽-14.88
24.0
19.0
13
36
0.31
0.016
8875
6202
▽-17.10
24.1
18.9
0.75
0.017
8412
5879
1-3水文资料
1-3-1特征水位
特征水位表表1-3
特征水位
上游
下游
最高
最低
校核水位
17.0
11.2
设计水位
16.0
10.8
通航水位
8.5
规划蓄水位
13.5
1-3-2水位组合
水位组合表表1-4
组合情况
水位差
设计I
5.2
设计II
5.0
校核
5.8
1-3-3风力、风向
最大风力8级,偏西方向,风速达21m/s。
1-4经济资料
1-4-1过闸货流
可行性研究报告提供的淮河货运量规划(万吨)表1-5
1985年
1987年
1990年
1995年
750
950
1250
1750
1-4-2设计船型
船型表
表1-6
船型
顶(拖)轮马力
长×
宽×
吃水(m)
驳船
船队
资料来源
一顶+2×
1000t
270马力
27.5×
6.1×
2.46
62×
10.6×
2.2
160×
可行性报告推荐
一拖+12×
100t
250马力
23.0×
4.9×
1.85
24.85×
5.24×
1.5
317.2×
江苏现状
一拖+4×
500t
53×
8.8×
1.9
239.5×
设计过闸船队组合:
4000吨/闸次
1-4-3通航情况
通航期N=360天/年;
客轮及工作船过闸次数
=6;
船舶载重量不均匀系数
=0.83;
月不均匀系数β=1.1;
船闸昼夜工作时间
=22小时。
船闸作业时间:
t1为开(关)门时间(分),取2min。
t3为闸室灌(泄)水时间(分),取
9min,t5=6min
1-4-4抗震烈度:
8度。
1-5交通、建筑材料供应情况
水运可直达工地,公路运输亦方便;
除木材外,其他材料供应充足,钢材由南京发货,水泥、石料、砂由安徽提供,木材由江西福建运来。
1-6公路及桥梁
本工程桥梁载重及尺寸按II级路标准,公路接线按III级标准。
公路桥载重标准:
汽—20,挂—100;
公路桥桥面宽:
净9.0+2×
1.5米;
公路路面宽:
9.0米;
公路路基宽:
12.0米
桥头接线最小曲线半径:
125米。
1-7设计依据
本工程以国家计委关于《开发淮河运输两淮煤矿水运建设任务书》的批复(计交[1982]979文号)主要依据,并按照1978年9月交通部会同煤炭部和安徽省、江苏省共同编制上报的《两淮煤炭淮申线水运建设计划任务书》及1981年9月18日交通部《关于报送对两淮煤炭淮申线水运建设计划任务书的调整意见的报告》以及安徽省交通厅、交通部水运规划设计院编制的《两淮煤炭淮申线水运建设可行性研究报告》等文件的有关规定进行设计。
1-8设计标准、规范
高良涧二线船闸按III级船闸、II级建筑物(闸首、闸室)、III级附属建筑物标准设计。
设计采用中华人民共和国行业标准《船闸总体设计规范JTJ305-2001》
第二章船闸总体设计
2-1船闸基本尺度的确定
2-1-1闸室有效长度
根据《船闸总体设计规范》(JTJ305-2001):
船闸闸室有效长度不应小于按式(3.1.5)计算的长度,并取整数。
式中:
2-1-2闸室有效宽度
船闸闸首口门和闸室有效宽度不应小于按下列两公式计算的宽度,并宜采用
现行国家标准《内河通航标准》(GBJ139)中规定的8m,12m,16m,23m,34m宽度。
式中:
2-1-3门槛水深
船闸门槛最小水深应为设计最低通航水位至门槛顶部的最小水深,并应满足设汁船舶、船队满载时的最大吃水加富裕深度的要求,可按下式计算,闸室最小水深应为设计最低通航水位至闸室底板顶部的最小水深,其值应不小于门槛最小水深。
设计采用的门槛最小水深和闸室最小水深,在满足计算的最小水深值基础上,应充分考虑船舶、船队采用变吃水多载时吃水增大以及相邻互通航道上较大吃水船舶、船队需通过船闸的因素,综合分析确定。
其中:
根据设计船型资料以及设计过闸船队进行过闸船型组合
列出船队组合的可能情况(4000吨/闸次)如下(单位:
m):
1.(一顶+2×
1000t)*2两列并排组合,AA组合方式如图:
有效长:
Lc=160m
2+0.06Lc=11.6m,则Lx=Lc+
=171.6m
有效宽:
bc=10.6*2=21.2m
∵bc=10.6m>
7m∴Δb≥1.2m(取1.2m)
bf=Δb+0.025(n-1)bc,n为船队列数
bf=Δb+0.025(2-1)bc=1.465m
Bx=bc+bf=21.2+1.465=22.665m
门槛水深:
T=2.46m,H=1.6T=3.936m
2.(一拖+12×
100t)×
2,每队拆成2列6排并排组合,BB组合方式如图:
3.
(一拖+4×
500t)×
2,两列并排组合,CC组合方式如图:
4.(一顶+2×
1000t)与(一拖+12×
100t),AC组合方式如图:
5.(一拖+12×
100t)与(一拖+4×
500t),BC组合方式如图:
5.(一顶+2×
1000t)与(一拖+4×
500t),AC组合方式按右图:
计算数据表:
组合类型
有效长度(m)
有效宽度(m)
门槛水深(m)
载重(T)
备注
AA
171.60
22.66
3.94
4000
BB
无
2400
载重太小,不予考虑
CC
248.68
19.02
AB
230.45
22.81
3200
B船队每列8只,4只驳船
AC
20.86
BC
253.55
20.92
B船队每列9只,3只驳船
说明:
对于BC组合,当采用B船队最长九只驳船时,虽然实际上进行船队拆解时省时,但是综合比较其它组合都不大于250m,而最长九只驳船计算有效长度253.55m,因此舍弃。
闸室采用直立式,墙厚取
表四
闸室基本尺度
闸室有效长度(m)
闸室有效宽度(m)
船闸门槛水深(m)
260
4.5
2-2船闸线数和级数的确定
通过船闸通过能力的计算,可以确定:
船闸线数取为单线即可满足通航要求
船闸级数根据《船闸总体设计规范》(JTJ305-2001)确定:
3.3.2船闸级数的选择,应优先采用单级船闸。
3.3.3船闸级数,可按下列情况确定:
(1)水头<
30m,采用单级船闸;
数据给出上游最高通航水位是16m,下游最高通航水位是10.6m,因此水头差去16-10.8=5.2m,此设计采用单机船闸。
(2)水头30-40m,采用单级或两级船闸;
(3)水头>
40m,采用两级或多级船闸。
2-3船闸各部分高程的确定
2-3-1船闸闸门门顶高程
船闸挡水前缘闸首工作闸闸门顶部高程应为上游校核高水位加安全超高确定。
对溢洪船闸的闸门顶部高程应为上游设计最高通航水位加安全超高。
船闸非挡水前缘闸首的闸门顶部高程应为上游设计最高通航水位加安全超高。
船闸闸门顶部最小的安全超高值,I~IV级船闸不应小于0.5m,一般取0.8~1.0m;
V~VII级船闸不应小于0.3m,对于有波浪或水面涌高情况的闸首门顶高程应另加波高或涌高影响值。
故,设计闸门门顶高程取为:
●本船闸为Ⅲ级船闸,取安全超高值为0.9m;
●取波浪超高为0.8m;
●以溢洪船闸来设计。
上闸首闸门顶部高程=上游最高通航水位+安全超高值+波浪超高=17.7m;
下闸首闸门顶部高程=上游最高通航水位+安全超高值+波浪超高=17.7m;
2-3-2闸室墙顶高程
船闸闸室墙顶部高程应为上游设计最高通航水位加超高值,超高值不应小于设计过闸船舶、船队空载时的最大干舷高度。
长江分节驳船空载干舷高度
驳船吨级(t)
100
300
500
1000
2000
3000
空载干舷高度(m)
1.0
1.4
1.6~1.7
2.0~2.5
3.0~3.3
故,设计闸室墙顶高程取为:
●按驳船最大吨级1000t,取最大空载干舷高度1.7m。
●闸室墙顶高程=上游设计最高通航水位+超高值=16+1.7=17.7m
2-3-3闸首墙顶高程
船闸闸首墙顶部高程应根据闸门顶部高程和结构布置等要求确定,并不得低于闸门和闸室墙顶部高程。
位于枢纽工程中的船闸,其挡水前缘的闸首顶部高程应不低于与相互连接的枢纽工程建筑物挡水前缘的顶部高程。
故,设计闸首墙顶高程为:
●结构安装高度=0.8m。
●上闸首墙顶高程=上闸首闸门顶部高程+结构安装高度=18.5m;
●下闸首墙顶高程=下闸首闸门顶部高程+结构安装高度=18.5m。
2-3-4闸首槛顶高程
船闸上、下闸首门槛的高度应有利于船闸运用和检修,顶部高程应为上、下游设计最低通航水位值减去门槛最小水深值。
故,设计闸首槛顶高程为:
●上下游最低通航水位分别为10.8m和8.5m。
●门槛最小水深值为4.5m。
●上闸首门槛的顶部高程=上游设计最低通航水位-门槛水深=6.3m
●下闸首门槛的顶部高程=下游设计最低通航水位-门槛水深=4.0m。
2-3-5引航道底高程
船闸上、下游引航道和口门区及连接段的底部高程应为上、下游设计最低通航水位减去引航道设计最小水深值。
引航道最小水深应符合下列规定:
I~IV级船闸应按下式计算:
Ho/T≥1.5
Ho——在设计最低通航水位时,引航道底宽内最小水深(m);
T——设计最大船舶、船队满载吃水(m)
故,设计引航道底高程为:
●设计最大船队满载吃水T=2.46m。
●上游设计最低通航水位=10.8m,下游设计最低通航水位=8.5m。
●引航道设计最小水深值Ho=1.5×
2.46=3.69m,
●上游引航道底高程=上游设计最低通航水位-引航道设计最小水深值=7.11m
●下游引航道底高程=下游设计最低通航水位-引航道设计最小水深值=4.81m
2-3-6船闸闸室底板顶部高程
4.2.7船闸闸室底板顶部高程不应高于上、下闸首门槛顶部高程。
故,设计船闸闸室底板顶部高程为:
●船闸闸室底板顶部高程=下闸首门槛高程=4.0m。
2-3-7导航建筑物和靠船建筑物顶高程与引航道堤顶高程
4.2.8船闸上、下游导航和靠船建筑物的顶部高程应为上、下游设计最高通航水位加超高值,超高值不宜小于设计过闸船舶、船队空载时的最大干舷高度。
4.2.9涉及两侧堤岸工程的,堤岸顶部高程应根据船闸工程的安全需要和防洪要求研究分析确定。
故,此些设计高程分别为:
●上游设计最高通航水位16m、下游设计最高通航水位10.8m。
●设计过闸船舶空载时的最大干舷高度为1.7m。
●上游导航建筑物顶高程=上游设计最高通航水位+超高值=17.7m;
●下游导航建筑物顶高程=下游设计最高通航水位+超高值=12.5m。
●上游引航道堤顶高程=上闸首墙顶高程=18.5m
●下游引航道堤顶高程=17.7m
综上,结果汇总于下表:
单位:
m
闸门顶高程
17.7
闸室墙顶高程
闸首墙顶高程
18.5
闸首门槛高程
6.3
4.0
引航道底高程
7.11
4.81
闸室底板顶高程
导航和靠船建筑物的顶高程
12.5
引航道堤顶高程
2-4引航道平面布置及尺度确定
2-4-1引航道平面布置
5.4.2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。
5.4.3引航道的平面布置可采用下列型式:
(1)反对称型,见图5.4.3(a);
(2)对称型,见图5.4.3(b);
(3)不对称型,见图5.4.3(c),
●根据设计要求,单线船闸设计通过能力能满足设计水平年内的货运量要求,因此选用单线船闸。
●选用对称型对单向过闸较为有利,可使船舶(队)停靠在距闸首的最近处。
2-4-2引航道尺度
2-4-2-1引航道宽度
5.5.2.1单线船闸引航道的宽度,应根据下列型式确定:
反对称型和不对称型引航道宽度:
Bo≧bc+bc1+2Δb1+bc2
式中Bo——设计最低通航水位时,设计最大船舶、船队满载吃水船底处的引航道宽度;
bc——设计最大船舶、船队的宽度(m);
bc1——一侧等候过闸船舶、船队的总宽度(m);
Δb1——船舶、船队之间的富裕宽度,取Δb1=bc;
bc2—一侧等候过闸船舶、船队的总宽度(m);
B0=10.6+10.6+10.6*2+10.6=53m
2-4-2-2引航道长度
5.5.1引航道直线段的轴线应平行于船闸轴线,直线段应由导航段、调顺段和停泊段组成,见图。
引航道的长度应满足下列要求。
5.5.1.1当采用直线进闸、曲线出闸布置时,引航道的各段长度,应符合下列规定:
(1)导航段长度L1:
L1≧Lc
L1——导航段长度(m);
Lc——顶推船队为设计最大船队长,拖带船队或单船为其中的最大船长(m)。
则:
L1=160m
(2)调顺段长度L2:
L2≧(1.5~2.0)Lc则:
L2=320m
(3)停泊段长度L3:
L3≧Lc则:
L3=160m
(4)引航道直线段的总长度L=L1+L2+L3=640m
(5)当各种设计船队的推轮均具有良好的操纵性能时,调顺段通过论证可适当缩短;
(6)通航多种船队的船闸,引航道直线段的总长度L应分别计算,并取其大值;
(7)对山区II一VI级和平原IV一VI级的船闸,当受地形等条件限制,不能满足直线段长度要求时,可在满足安全进、出闸和通过能力要求的条件下,通过技术经济论证进行布置。
(8)过渡段长度:
则:
L4=75m
(9)制动段长度:
L,4=(2.5~4.5)Lc,取L,4=4×
160=560m
计算结果汇总与下表
单位(m)
Lc
L1
L2
L3
L4
L4'
160
320
180
560
直线段总长Lo
L=L1+L2+L3=640m
引航道总长度L
L=L1+L2+L3+L4+L’4=1460m
Lc取顶推船队长。
计算过渡段时航道宽度取75m。
2-4-2-3引航道水深
5.5.3Ⅰ~Ⅳ级船闸引航道最小水深应按下式计算:
Ho/T≥1.50
式中Ho——在设计最低通航水位时,引航道底宽内最小水深(m);
T——设计最大船舶、船队满载吃水(m).
●由设计资料,T=2.46m,最小水深Ho=2.46×
1.5=3.69m。
2-5结构选型
2-5-1-1闸首的平面布置及尺度确定
根据《船闸水工建筑物设计规范》(JTJ307-2001):
在土基上为避免由于边墩不均匀沉降而影响闸门正常工作,采用整体式人字形闸首结构。
2-5-1-2布置与构造
根据教材《航道工程学》:
闸首总长度为:
30m
闸首边墩厚度一般取10米,闸首总宽度=24+2*10=44米
闸首有效宽度与闸室有效宽度相等,取24m;
2-5-2闸室结构形式及尺度确定
由于该地基的承载力较好,水级也较小,持力层为粘土,地基对渗透变形不敏感,因此采用分离式闸室结构;
闸门宽度取12.8m;
高度根据闸墙顶高程及闸室底板高程可确定为13.7m;
2-5-3阀门结构形式的确定
阀门采用平板提升门;
2-5-4输水系统选择,布置
根据《船闸输水系统设计规范》:
可以根据下式初步判断采用何种输水系统形式:
>
3.5
H:
设计水头(m)
T:
闸室灌水时间(min)
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