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1、 0/38 2013/6/20 指导教师：张劲松 田兴参 作者：学号：29 1/38 目 录 1 概述.错误!未定义书签。2 基本资料.5 2.1 气象.5 2.1.1 气温.5 2.1.2 风速.5 2.2 水文.5 2.2.1 洪水.5 2.2.2 水位及其他高程.6 2.2.3 泥沙.6 2.3 地质.6 2.4 航运.7 2.5 枢纽工程其他资料.8 3 设计内容.8 3.1 枢纽中船闸布置.8 3.1.1 船闸等级确定.8 3.1.2 船闸布置方案比较论证.8 3.1.3 船闸各平面尺寸及高程确定.9 3.1.3.1各平面尺寸 9 质航运枢纽工程其他资料设计内容枢纽中船闸布置船闸等级
2、确定船闸布置方案比较论证船闸各平面尺寸及高程确定各平面尺寸各高船闸通航水位确定船闸通过能力及耗水量通过能耗水输水系统选型及廊道断面尺寸拟定输水系统选程构形式确定荷载及其组合度闸首墙荷载及其组合闸室墙荷载及其组合闸首墙尺寸拟定及稳定分析闸首墙抗滑稳定性分析闸首墙抗倾稳定性分析闸首墙抗浮稳定性分析地基承载力分析闸室墙尺寸拟定及稳定分析闸室墙抗滑稳定性分析船闸纵剖面布置图船闸上下闸首横剖面图船闸闸室首横剖面图参考文献算算概述广东省惠州东江水利枢纽工程位于东江下游惠城区河段泗湄洲处上距惠州市惠城区约下距博罗水文站坝址以上控制集水面积是以改善水环境为主结合发 2/38 3.1.3.2各高程 11 3.1
3、.4 船闸通航水位确定.12 3.1.5 船闸通过能力及耗水量.13 3.1.5.1 通过能力 13 3.1.5.2 耗水量 15 3.1.6 输水系统选型及廊道断面尺寸拟定.15 3.1.6.1输水系统选择 15 3.1.6.2输水廊道断面尺寸 15 3.1.7 引航道布置及尺寸.15 3.1.8 人字闸门尺寸拟定.17 3.1.8.1 门扇长度 17 3.2 船闸稳定及结构设计.18 3.2.1 船闸闸首墙及闸室墙结构形式.18 3.2.2 确定荷载及其组合.20 质航运枢纽工程其他资料设计内容枢纽中船闸布置船闸等级确定船闸布置方案比较论证船闸各平面尺寸及高程确定各平面尺寸各高船闸通航水位
4、确定船闸通过能力及耗水量通过能耗水输水系统选型及廊道断面尺寸拟定输水系统选程构形式确定荷载及其组合度闸首墙荷载及其组合闸室墙荷载及其组合闸首墙尺寸拟定及稳定分析闸首墙抗滑稳定性分析闸首墙抗倾稳定性分析闸首墙抗浮稳定性分析地基承载力分析闸室墙尺寸拟定及稳定分析闸室墙抗滑稳定性分析船闸纵剖面布置图船闸上下闸首横剖面图船闸闸室首横剖面图参考文献算算概述广东省惠州东江水利枢纽工程位于东江下游惠城区河段泗湄洲处上距惠州市惠城区约下距博罗水文站坝址以上控制集水面积是以改善水环境为主结合发 3/38 3.2.2.1闸首墙荷载及其组合 20 3.2.2.2闸室墙荷载及其组合 23 3.2.3 闸首墙尺寸拟定及
5、稳定分析.28 3.2.3.1闸首墙抗滑稳定性分析 28 3.2.3.2闸首墙抗倾稳定性分析 29 3.2.3.3闸首墙抗浮稳定性分析 29 3.2.3.4地基承载力分析 30 3.2.4 闸室墙尺寸拟定及稳定分析.31 3.2.4.1闸室墙抗滑稳定性分析 31 3.2.4.2闸室墙抗倾稳定性分析 31 3.2.4.3闸室墙抗浮稳定性分析 32 质航运枢纽工程其他资料设计内容枢纽中船闸布置船闸等级确定船闸布置方案比较论证船闸各平面尺寸及高程确定各平面尺寸各高船闸通航水位确定船闸通过能力及耗水量通过能耗水输水系统选型及廊道断面尺寸拟定输水系统选程构形式确定荷载及其组合度闸首墙荷载及其组合闸室墙荷
6、载及其组合闸首墙尺寸拟定及稳定分析闸首墙抗滑稳定性分析闸首墙抗倾稳定性分析闸首墙抗浮稳定性分析地基承载力分析闸室墙尺寸拟定及稳定分析闸室墙抗滑稳定性分析船闸纵剖面布置图船闸上下闸首横剖面图船闸闸室首横剖面图参考文献算算概述广东省惠州东江水利枢纽工程位于东江下游惠城区河段泗湄洲处上距惠州市惠城区约下距博罗水文站坝址以上控制集水面积是以改善水环境为主结合发 4/38 3.2.4.4地基承载力分析 33 3.2.5 衬砌墙计算.34 3.2.5.1 衬砌墙应力计算 34 3.2.5.2 锚筋计算 34 4 设计图.36 4.1 船闸平面图.36 4.2 船闸纵剖面布置图.36 4.3 船闸上、下闸首
7、横剖面图.36 4.4 船闸闸室首横剖面图.37 5 参考文献.37 1 概述 广东省惠州东江水利枢纽工程位于东江下游惠城区河段泗湄洲处，上距惠州市惠城区约 9.4 km，下距博罗水文站 3.3 km。坝址以上控制集水面积 25325 km2，是以改善水环境为主，结合发电，兼顾航运，并且有改善城市供水和农田灌溉条件，发展旅游等多项综合利用效益而兴建水利枢纽工程。质航运枢纽工程其他资料设计内容枢纽中船闸布置船闸等级确定船闸布置方案比较论证船闸各平面尺寸及高程确定各平面尺寸各高船闸通航水位确定船闸通过能力及耗水量通过能耗水输水系统选型及廊道断面尺寸拟定输水系统选程构形式确定荷载及其组合度闸首墙荷载
8、及其组合闸室墙荷载及其组合闸首墙尺寸拟定及稳定分析闸首墙抗滑稳定性分析闸首墙抗倾稳定性分析闸首墙抗浮稳定性分析地基承载力分析闸室墙尺寸拟定及稳定分析闸室墙抗滑稳定性分析船闸纵剖面布置图船闸上下闸首横剖面图船闸闸室首横剖面图参考文献算算概述广东省惠州东江水利枢纽工程位于东江下游惠城区河段泗湄洲处上距惠州市惠城区约下距博罗水文站坝址以上控制集水面积是以改善水环境为主结合发 5/38 2 基本资料 枢纽坝轴线位于泗湄洲洲头处，泗湄洲将河道分为左河汊和右河汊，主流位于右河汊。枢纽工程由拦河闸、电站、船闸等建筑物组成。右河汊右侧布置船闸，紧靠船闸布置 12 孔拦河闸，右河汊左侧布置电站；左河汊布置 10
9、 孔拦河闸，左、右河汊之间（泗湄洲）连接为土坝。枢纽右岸为岩石基础山坡，边坡约为 13。主要资料如下：2.1 气象 2.1.1 气温 灌区属于亚热带气候，夏季 78 月常有高温出现，最高气温为 38.2；冬季 12 月2 月有霜冻，最低气温达2.4；多年平均气温为 21.8，全年降雨集中在 48 月间。年最大降雨量 2722.8mm。2.1.2 风速 洪水期多年平均最大风速为 8.0 m/s，极端风速达 32.5m/s。2.2 水文 2.2.1 洪水 洪水集中在 49 月，枢纽上游有枫树坝、新丰江、白盆珠三大水库削峰。现根据枢纽附近水水文站近三十年观测资料整理出不同频率之洪峰流量如表 1。各种
10、频率及相应洪峰流量：频率 0.2 0.33 0.5 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 Q=600m3/s，相应质航运枢纽工程其他资料设计内容枢纽中船闸布置船闸等级确定船闸布置方案比较论证船闸各平面尺寸及高程确定各平面尺寸各高船闸通航水位确定船闸通过能力及耗水量通过能耗水输水系统选型及廊道断面尺寸拟定输水系统选程构形式确定荷载及其组合度闸首墙荷载及其组合闸室墙荷载及其组合闸首墙尺寸拟定及稳定分析闸首墙抗滑稳定性分析闸首墙抗倾稳定性分析闸首墙抗浮稳定性分析地基承
11、载力分析闸室墙尺寸拟定及稳定分析闸室墙抗滑稳定性分析船闸纵剖面布置图船闸上下闸首横剖面图船闸闸室首横剖面图参考文献算算概述广东省惠州东江水利枢纽工程位于东江下游惠城区河段泗湄洲处上距惠州市惠城区约下距博罗水文站坝址以上控制集水面积是以改善水环境为主结合发 6/38 下游水位为 1.0m。电站停发流量 Q=2800m3/s，相应上游水位为 6.13m。10 年一遇（P=10%）洪水闸前水位为 12.01m，相应下游水位为 11.79m。2.2.2 水位及其他高程 电站建成后，拦河闸闸底板高程为 3.2m，拦河闸闸顶高程 17.30m，上游正常蓄水水位为 10.5m。2.2.3 泥沙 东江河道含沙
12、量少，本次设计可不考虑泥沙问题。2.3 地质 坝址区两岸阶地表层主要为第四系冲积层，由地质剖面图知在枢纽轴线位置河槽范围以内，河床上部主要为第四系粉细砂、中粗砂、含砾粗砂、砂卵石层自上而下分布至基岩面，层厚约为 1423m。基岩主要为燕山二期及燕山四期入侵岩，燕山二期入侵岩为二长花岗岩。靠近右岸为岩石基础，花岗岩，风化层 23 米。坝址地基土层力学参数表（见表 1、表 2）表 1 坝址区各岩土层主要力学指标建议值表 层序号 岩土层名称 饱和快剪强度 固结试验（饱和）变形模量 泊松比 地基承载力标准 粘聚力 内摩 擦角 压缩 系数 压缩 模量 C 12va 12sE 0E kf kPa（）MPa
13、-1 MPa MPa kPa 2-1 粘土、粉质粘土 13.2 16.1 0.39 4.9 120160 淤泥质粘土 7 9.5 0.6 3.5 6090 2-2 粉细沙、中细沙 0 2830 10 120140 2含砾中0 3031 16 180200 质航运枢纽工程其他资料设计内容枢纽中船闸布置船闸等级确定船闸布置方案比较论证船闸各平面尺寸及高程确定各平面尺寸各高船闸通航水位确定船闸通过能力及耗水量通过能耗水输水系统选型及廊道断面尺寸拟定输水系统选程构形式确定荷载及其组合度闸首墙荷载及其组合闸室墙荷载及其组合闸首墙尺寸拟定及稳定分析闸首墙抗滑稳定性分析闸首墙抗倾稳定性分析闸首墙抗浮稳定性分
14、析地基承载力分析闸室墙尺寸拟定及稳定分析闸室墙抗滑稳定性分析船闸纵剖面布置图船闸上下闸首横剖面图船闸闸室首横剖面图参考文献算算概述广东省惠州东江水利枢纽工程位于东江下游惠城区河段泗湄洲处上距惠州市惠城区约下距博罗水文站坝址以上控制集水面积是以改善水环境为主结合发 7/38-3 粗砂 2-4 砂卵砾石层 0 3435 40 350400 全风化带 20 25 0.39 4.81 280300 强风化带 15002000 0.30.35 600800 弱风化带 50005500 0.230.25 20002500 表 2 混凝土及基础摩擦系数建议值表 沿河一带由于河道常有水，故地下水位相对较稳定，
15、一般在 3.0 米左右。填筑土料：工程填筑土料控制干密度 31.55/dsg cm 渗透系数：K=1.010-4cm/s C=15kPa=25 2.4 航运 根据交通部、水利部、国家经贸委发1998659号和广东省政府粤府函1998270 航道等级批复，航道为 IV 级航道。项 目 摩擦系数 粘聚力 f f c(MPa)混凝土/粘土、粉质粘土（2-1 层）0.25 混凝土/细中粗砂（2-2 层）0.350.4 混凝土/含砾中粗砂（2-3 层）0.40.45 混凝土/砂卵砾石层（2-4 层）0.450.5 混凝土/全风化带（）0.35 混凝土/强风化带（）0.5 0.60.7 0.30.4 混凝
16、土/弱风化带（）0.6 0.81.0 0.60.7 质航运枢纽工程其他资料设计内容枢纽中船闸布置船闸等级确定船闸布置方案比较论证船闸各平面尺寸及高程确定各平面尺寸各高船闸通航水位确定船闸通过能力及耗水量通过能耗水输水系统选型及廊道断面尺寸拟定输水系统选程构形式确定荷载及其组合度闸首墙荷载及其组合闸室墙荷载及其组合闸首墙尺寸拟定及稳定分析闸首墙抗滑稳定性分析闸首墙抗倾稳定性分析闸首墙抗浮稳定性分析地基承载力分析闸室墙尺寸拟定及稳定分析闸室墙抗滑稳定性分析船闸纵剖面布置图船闸上下闸首横剖面图船闸闸室首横剖面图参考文献算算概述广东省惠州东江水利枢纽工程位于东江下游惠城区河段泗湄洲处上距惠州市惠城区约
17、下距博罗水文站坝址以上控制集水面积是以改善水环境为主结合发 8/38 广东航道局提供通航船队（只）尺度要求为：500t 级船舶：（4549.9）m（1013）m（2.5 3）m（长宽吃水深度），船队（一顶一）尺度为 109m 10.8m1.6m（长宽吃水深度）；300t 级船舶：（3545）m（7.5 10）m（1.5 2.5）m（长宽吃水深度）；100t 级船舶：（2530）m（67.5）m（1.0 1.2）m（长宽吃水深度）。船舶最大干舷高度取 2.5m。2.5 枢纽工程其他资料 本工程属 I 等工程，拦河水闸为 2 级建筑物，按照 50 年一遇（P=2%）洪水设计，200 年一遇（P=0
18、.5%）洪水校核。因本次课设不涉及拦河闸相关设计内容，其计算成果可直接引用：（1）上游正常蓄水位 10.5m；（2）上游设计洪水位 13.91m；（3）上游校核洪水位 15.29m；（4）综合确定最终拦河闸闸顶高程为 17.3m。3 设计内容 3.1 枢纽中船闸布置 3.1.1 船闸等级确定 根据交通部、水利部、国家经贸委发1998659 号和广东省政府粤府函1998270 航道等级批复，航道为IV级航道。该航道设计最大船舶吨位为500t，故设船闸级别为 IV 级。3.1.2 船闸布置方案比较论证 船闸总体布置，必须保证船舶、船队在通航期内安全通畅过闸，并有利于运行管理和检修。因而船闸宜布置在
19、在地形、地质条件较好，且顺直、稳定、开阔河段。东江枢纽坝轴线位于泗湄洲洲头处，泗湄洲将河道分为左河汊和右河汊，枢纽所在河道右汊为主汊，水深较大，在枯水期时能更好地满足通航要质航运枢纽工程其他资料设计内容枢纽中船闸布置船闸等级确定船闸布置方案比较论证船闸各平面尺寸及高程确定各平面尺寸各高船闸通航水位确定船闸通过能力及耗水量通过能耗水输水系统选型及廊道断面尺寸拟定输水系统选程构形式确定荷载及其组合度闸首墙荷载及其组合闸室墙荷载及其组合闸首墙尺寸拟定及稳定分析闸首墙抗滑稳定性分析闸首墙抗倾稳定性分析闸首墙抗浮稳定性分析地基承载力分析闸室墙尺寸拟定及稳定分析闸室墙抗滑稳定性分析船闸纵剖面布置图船闸上下
20、闸首横剖面图船闸闸室首横剖面图参考文献算算概述广东省惠州东江水利枢纽工程位于东江下游惠城区河段泗湄洲处上距惠州市惠城区约下距博罗水文站坝址以上控制集水面积是以改善水环境为主结合发 9/38 求，左河汊为支流，河道较窄，且泥沙淤积较多，不满足通航要求。并且，船闸宜临岸布置，并且不宜布置在拦河闸及电站之间，以避免泄水对通航条件造成不良影响。另外，右岸拥有修建船闸所要具备良好地形地质条件，右岸山体可提供石料及混凝土部分骨料，故将船闸布置在右河汊右侧较为合理。为防止枢纽下泄水流对船闸通航条件造成影响，应将船闸布置在右河汊右侧靠岸位置且在上游闸首设在洲头附近。船闸及泄水闸必须有足够长度隔流堤或隔流墙。船
21、闸平面布置类型，在纵轴上分为单线、多线船闸；按并列闸室数分类分为单线船闸和多线船闸。设计规范规定，船闸线数主要根据航道设计水平年运输要求确定；船闸级数应综合考虑水头、地形、地质、水源、水力学等自然和技术条件进行技术经济分析比较确定。由于本船闸级别为 IV 级，设计水平年运输要求不高，客运、旅游船只也很少，可常用单线船闸，能够满足航运要求。船闸总体设计规范建议船闸优先采用单级船闸，可按下列情况确定：（1）水头40m，采用两级或多级船闸。该河段处水头不超过 30m，故采用单级船闸即可。因而该船闸设为单线单级。3.1.3 船闸各平面尺寸及高程确定 3.1.3.1 各平面尺寸 1.闸室有效长度：闸室有
22、效长度 LX为从下闸首门龛或防撞设置上游边缘到上闸首门龛或帷墙下游边缘长度，根据船闸总体设计规范，船闸闸室有效长度不应小于按式计算长度，并取整数：cf+LXLL 式中XL闸室有效长度（m）；cL设计船队、船舶计算长度（m），当一闸次只有一个船队或一艘船舶单列质航运枢纽工程其他资料设计内容枢纽中船闸布置船闸等级确定船闸布置方案比较论证船闸各平面尺寸及高程确定各平面尺寸各高船闸通航水位确定船闸通过能力及耗水量通过能耗水输水系统选型及廊道断面尺寸拟定输水系统选程构形式确定荷载及其组合度闸首墙荷载及其组合闸室墙荷载及其组合闸首墙尺寸拟定及稳定分析闸首墙抗滑稳定性分析闸首墙抗倾稳定性分析闸首墙抗浮稳定性
23、分析地基承载力分析闸室墙尺寸拟定及稳定分析闸室墙抗滑稳定性分析船闸纵剖面布置图船闸上下闸首横剖面图船闸闸室首横剖面图参考文献算算概述广东省惠州东江水利枢纽工程位于东江下游惠城区河段泗湄洲处上距惠州市惠城区约下距博罗水文站坝址以上控制集水面积是以改善水环境为主结合发 10/38 过闸时，为设计最大船队、船舶长度；当一闸次有两个或多个船队船舶纵向排列过闸时，则为各设计最大船队、船舶长度之和加上各船队、船舶间停泊间隔长度；fL富裕长度（m），顶推船队fL20.06CL；拖带船队fL20.03CL；机动驳和其他船舶fL40.05CL。取设计船舶 500t 级船队，且船队为一顶一顶推船队，其尺度为 10
24、9m 10.8m1.6m（长宽吃水深度），即109mCL，f20.06 1098.54mL ，代入式中得到：Lx=Lc+Lf=109+0.06 109+2=117.54m 依内河通航标准规定 IV 级航道船闸，其有效长度不宜小于 120m，故取闸室有效长度为 120m。2.闸室有效宽度：闸室有效宽度XB即闸室有效宽度和闸首口门有效宽度，根据船闸总体设计规范介绍，船闸有效宽度闸室有效宽度按以下公式计算，并宜采用现行国家标准内河通航标准（GBJ139）中规定 8m,12m,16m,23m,34m 宽度。XcfbbB fcbb0.025 n1b （）式中XB船闸闸首口门和闸室有效宽度（m）；cb同一
25、闸次过闸船舶并列停泊于闸室最大总宽度（m）。当只有一个船队或一艘船舶单列过闸时，则为设计最大船队或船舶宽度cb；fb 富裕宽度（m）；b富裕宽度附加值（m），当cb7m时，b1m；当cb7m时，b1.2m；n过闸停泊在闸室船舶列数。质航运枢纽工程其他资料设计内容枢纽中船闸布置船闸等级确定船闸布置方案比较论证船闸各平面尺寸及高程确定各平面尺寸各高船闸通航水位确定船闸通过能力及耗水量通过能耗水输水系统选型及廊道断面尺寸拟定输水系统选程构形式确定荷载及其组合度闸首墙荷载及其组合闸室墙荷载及其组合闸首墙尺寸拟定及稳定分析闸首墙抗滑稳定性分析闸首墙抗倾稳定性分析闸首墙抗浮稳定性分析地基承载力分析闸室墙尺
26、寸拟定及稳定分析闸室墙抗滑稳定性分析船闸纵剖面布置图船闸上下闸首横剖面图船闸闸室首横剖面图参考文献算算概述广东省惠州东江水利枢纽工程位于东江下游惠城区河段泗湄洲处上距惠州市惠城区约下距博罗水文站坝址以上控制集水面积是以改善水环境为主结合发 11/38 Bx=bc+bf=13+1.2+0.025(2-1)10=14.5m，根据规范手册，取 16m。3.门槛最小水深：船闸门槛最小水深应为设计最低通航水位至门槛顶部最小水深，设计规范中规定，该水深应满足设汁船舶、船队满载时最大吃水加富裕深度要求，可按公式计算：H1.6T 式中H门槛最小水深（m）；T设计船舶、船队满载时最大吃水（m）。该船闸设计通过最
27、大船舶吨位为 500t，其最大吃水深度应满足T=3m，则船闸闸室门槛最小水深 H=1.63=4.8m。3.1.3.2 各高程 1.闸首闸门顶部高程：根据船闸总体设计规范（JTJ 305-2001），船闸挡水前缘闸首闸门顶部高程应为上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为上游设计最高通航水位加安全超高，IIV 级船闸超高值0.5m。已知校核洪水位为 15.29m，则上游船闸闸门门顶高程为：15.29+0.5 15.79m。下闸首闸门门顶高程为上游最高通航水位加上相应超高值为：12.01+0.5=12.51。为了交通方便，可取上下游闸门门顶高程相同，故设计取上下游闸首闸门门顶高
28、程均为15.8m。即 H1=15.8m。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、船队空载时最大干舷高度，参照内河通航标准（GB139）可知，对 IV 级航道水上过河建筑物通航净高不小于 4.5m，故取超高值为 4.5m；因 上 游 设 计 最 高 通 航 水 位 为12.01m，所 以 闸 室 墙 顶 部 高 程 为H2=12.01+4.5=16.5m。3.闸首墙顶高程：质航运枢纽工程其他资料设计内容枢纽中船闸布置船闸等级确定船闸布置方案比较论证船闸各平面尺寸及高程确定各平面尺寸各高船闸通航水位确定船闸通过能力及耗水量通过能耗水输水系统
29、选型及廊道断面尺寸拟定输水系统选程构形式确定荷载及其组合度闸首墙荷载及其组合闸室墙荷载及其组合闸首墙尺寸拟定及稳定分析闸首墙抗滑稳定性分析闸首墙抗倾稳定性分析闸首墙抗浮稳定性分析地基承载力分析闸室墙尺寸拟定及稳定分析闸室墙抗滑稳定性分析船闸纵剖面布置图船闸上下闸首横剖面图船闸闸室首横剖面图参考文献算算概述广东省惠州东江水利枢纽工程位于东江下游惠城区河段泗湄洲处上距惠州市惠城区约下距博罗水文站坝址以上控制集水面积是以改善水环境为主结合发 12/38 根据船闸总体设计规范（JTJ 305-2001），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。对于位于
30、枢纽工程中船闸，其挡水前缘闸首顶部高程应不低于及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于及拦河闸闸顶高程H3=17.3m。4.上、下游闸首门槛顶高程：船闸上、下闸首门槛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。上、下游设计最低通航水位分别为6.13m、1.0m，所以可求得上、下游闸首门槛顶高程分别为 H4=6.13-4.8=1.4m，H5=1-4.8=-3.8m。5.闸室底板顶部高程：其不应高于下闸首门槛顶部高程-3.8m，本设计取闸室底部高程为 H6=-3.8m。6.上、下游引航道底高程：船闸上、下游引航道和口门区及连接段
31、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，这里直接取及上下游闸首底板高程。上、下游底板高程分别为 H7=1.33m，H8=-3.8m。7.上、下游导航建筑物和靠船建筑物顶高程：船闸上、下游导航和靠船建筑物顶部高程应为上、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、船队空载时最大干舷高度，此处取超高值为船队空载时最大干舷高度 2.5m，则可得上、下游导航和靠航建筑物顶部高程为 H9=12.01+1.7=13.7m，H10=11.79+1.7=13.5m。3.1.4 船闸通航水位确定 1.上、下游设计最高通航水位：质航运枢纽工程其他资料设计内容枢纽中船闸布置船闸等
32、级确定船闸布置方案比较论证船闸各平面尺寸及高程确定各平面尺寸各高船闸通航水位确定船闸通过能力及耗水量通过能耗水输水系统选型及廊道断面尺寸拟定输水系统选程构形式确定荷载及其组合度闸首墙荷载及其组合闸室墙荷载及其组合闸首墙尺寸拟定及稳定分析闸首墙抗滑稳定性分析闸首墙抗倾稳定性分析闸首墙抗浮稳定性分析地基承载力分析闸室墙尺寸拟定及稳定分析闸室墙抗滑稳定性分析船闸纵剖面布置图船闸上下闸首横剖面图船闸闸室首横剖面图参考文献算算概述广东省惠州东江水利枢纽工程位于东江下游惠城区河段泗湄洲处上距惠州市惠城区约下距博罗水文站坝址以上控制集水面积是以改善水环境为主结合发 13/38 船闸通航水位包括船闸上、下游设
33、计最高（最低）通航水位，是船闸设计主要依据之一。船闸设计通航水位应根据水文特征、航运要求、船闸级别、有关水利枢纽和航运渠化梯级运用调度情况，考虑航道冲淤变化影响、两岸自然条件和综合利用要求等因素，综合研究确定。船闸上游最高通航水位通过计算指定频率洪水拟定，不同级别船闸上游最高通航水位所对应洪水频率如下表：表 3 船闸设计最高通航水位设计洪水频率 船闸级别、洪水重现期(a)10020 2010 105 频率(%)15 510 1020 拟定上游最高通航水位所对应洪水频率为 10%，经调洪演算可计算得该频率洪水下，上游水位为 12.01m，下游水位为 11.79m。故该船闸上、下游最高通航水位分别
34、为：12.01m，11.79m 2.上、下游设计最低通航水位：为使电厂发电效益较高，选定电站在停发流量为 Q=2800m3/s 时，相应上游水位为上游最低通航水位；船闸下游最低通航水位按规范规定，采用通航保证率 95%时相应下游水位。故而得到上、下游设计最低通航水位分别为：6.13m，1.0m。3.船闸上、下游校核高水位：15.29m，15.29m 4.船闸下游校核低水位：1.0m 3.1.5 船闸通过能力及耗水量 3.1.5.1 通过能力 船闸通过能力系指单位时间内船闸能通过货物总吨数(过货能力)或船舶总数(过船能力)，是船闸一项重要经济技术指标。一般情况下，船闸通过能力应质航运枢纽工程其他
35、资料设计内容枢纽中船闸布置船闸等级确定船闸布置方案比较论证船闸各平面尺寸及高程确定各平面尺寸各高船闸通航水位确定船闸通过能力及耗水量通过能耗水输水系统选型及廊道断面尺寸拟定输水系统选程构形式确定荷载及其组合度闸首墙荷载及其组合闸室墙荷载及其组合闸首墙尺寸拟定及稳定分析闸首墙抗滑稳定性分析闸首墙抗倾稳定性分析闸首墙抗浮稳定性分析地基承载力分析闸室墙尺寸拟定及稳定分析闸室墙抗滑稳定性分析船闸纵剖面布置图船闸上下闸首横剖面图船闸闸室首横剖面图参考文献算算概述广东省惠州东江水利枢纽工程位于东江下游惠城区河段泗湄洲处上距惠州市惠城区约下距博罗水文站坝址以上控制集水面积是以改善水环境为主结合发 14/38
36、 计算设计水平年内近期、中期、远期通过客(货)运量能力和船舶总吨位能力，并以年单向通过能力表示。1.船舶过闸时间：一次过闸时间是指船舶过闸时，船闸完成循环运行操作所需时间，取决于船舶进出闸时运行速度和船闸技术指标。过闸方式有单向和双向两种，过闸时间也要分别计算。船舶、船队进出闸运行距离可按下列情况分别确定：单向过闸，进闸为船舶、船队船首自引航道停靠位置至闸室内停泊位置之间距离；出闸为船舶、船队船尾自闸室内停泊位置至闸门外侧边缘距离。双向过闸，进闸为船舶、船队自引航道停靠位置至闸室内停泊位置之间距离;出闸为船舶、船队自闸室内停泊位置至靠船建筑物之间距离。单向进闸距离：L1=70+13.8+120
37、=203.8m 单向出闸距离：L2=20+13.8+120=153.8m 双向进闸距离：L3=200+110+13.8+120=443.8m 双向出闸距离：L4=200+110+13.8+120+20=463.8m 根据船闸总体设计规范查知：单向进闸 v1=0.5m/s，单向出闸 v2=0.7m/s，双向进闸 v3=0.7m/s，双向出闸v4=1.0m/s 求得 t1=6.8min，t2=3.7min，t3=10.6min，t4=7.8min 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，则单向过闸时间为：T1=42+6.8+29+3
38、.7+25=46.5min；双向过闸时间为：T2=210.6+4 2+29+27.8+4 5=82.8min 则过闸时间T=12(1+22)=44min 2.单向年过闸船舶总载重吨位：1=2 式中 P1单向年过闸船舶总载重吨位(t)；n日平均过闸次数，n=60 t 船闸日工作时间(h)，应根据船闸实际工作情况确定，对昼夜通航情况下，可取 20 22h 质航运枢纽工程其他资料设计内容枢纽中船闸布置船闸等级确定船闸布置方案比较论证船闸各平面尺寸及高程确定各平面尺寸各高船闸通航水位确定船闸通过能力及耗水量通过能耗水输水系统选型及廊道断面尺寸拟定输水系统选程构形式确定荷载及其组合度闸首墙荷载及其组合闸
39、室墙荷载及其组合闸首墙尺寸拟定及稳定分析闸首墙抗滑稳定性分析闸首墙抗倾稳定性分析闸首墙抗浮稳定性分析地基承载力分析闸室墙尺寸拟定及稳定分析闸室墙抗滑稳定性分析船闸纵剖面布置图船闸上下闸首横剖面图船闸闸室首横剖面图参考文献算算概述广东省惠州东江水利枢纽工程位于东江下游惠城区河段泗湄洲处上距惠州市惠城区约下距博罗水文站坝址以上控制集水面积是以改善水环境为主结合发 15/38 T船闸一次过闸时间(min)N年通航天数，根据船闸具体情况确定，取 300 天 G次过闸平均载重吨位(t)，取 500t 式中n=60=226044=30 1=2=305003002=2.25 106 t 3.1.5.2 耗水
40、量 1.单项一次过水用水量：V0=CH=23184m3 2.闸阀门漏水量：q=eu=0.015m3/s 3.船闸一天内平均耗水量：Q=0.75V0n/86400+q=6.05 m3/s 3.1.6 输水系统选型及廊道断面尺寸拟定 3.1.6.1 输水系统选择 根据船闸输水系统选型计算公式:m=T/H，当 T=11min,H=9.15m时,m=3.63，船闸输水宜使用集中输水系统。采用短廊道集中输水，对冲方式消能。输水廊道布置在两边墩下部。两侧廊道对称布置，以便充分发挥对冲消能作用。3.1.6.2 输水廊道断面尺寸 本船闸为单级船闸，根据公式3k)1(1T2gH2，取=0.7，H=9.15m，=
41、608=480m2，T为闸室灌泄水时间 t3=660s，查表取 0.56，k3取 0.7，代入解得输水廊道断面面积=2.0 m2，每侧输水廊道面积200.12m.取矩形断面，宽 1m高 1m。满足前面 L3要求在(2.04.0)+b=3.05.0m，取 4.5m。3.1.7 引航道布置及尺寸 引航道是连接闸首及主航道一段航道，设有导航及靠航建筑。其作用是保证质航运枢纽工程其他资料设计内容枢纽中船闸布置船闸等级确定船闸布置方案比较论证船闸各平面尺寸及高程确定各平面尺寸各高船闸通航水位确定船闸通过能力及耗水量通过能耗水输水系统选型及廊道断面尺寸拟定输水系统选程构形式确定荷载及其组合度闸首墙荷载及其
42、组合闸室墙荷载及其组合闸首墙尺寸拟定及稳定分析闸首墙抗滑稳定性分析闸首墙抗倾稳定性分析闸首墙抗浮稳定性分析地基承载力分析闸室墙尺寸拟定及稳定分析闸室墙抗滑稳定性分析船闸纵剖面布置图船闸上下闸首横剖面图船闸闸室首横剖面图参考文献算算概述广东省惠州东江水利枢纽工程位于东江下游惠城区河段泗湄洲处上距惠州市惠城区约下距博罗水文站坝址以上控制集水面积是以改善水环境为主结合发 16/38 船舶（队）顺利地进、出船闸，并为等待过闸船舶（队）提供临时停泊场所。本船闸引航道根据地形地质条件和河道实际情况采用反对称布置形式；上游将靠船建筑物布置于靠右岸一侧，下游将靠船建筑物布置于靠河床一侧，如图 1所示。图 1
43、引航道平面布置型式 引航道一般由直线段1L、过渡段2L及制动段3L三部分组成，因制动段一般及过渡段重合使用，故制动段长度不计。而直线段一般又由导航段1l、调顺段2l及停泊段3l组成，如图 2 所示。图 2 引航道平面示意图 根据船闸总体设计规范（JTJ 305-2001）规定：导航段长度为1clL 调顺段长度为2(1.52.0)clL 停泊段长度为3clL 式中cL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）。取cL=109m，则推得导航段长度为1109lm，调顺段长度为2218lm，停泊段长度为3109lm，直线段长度为：L1=l1+l2+l3=109+109+218=436
44、m 根据船闸总体设计规范（JTJ 305-2001）规定，对单线反对称型引航道质航运枢纽工程其他资料设计内容枢纽中船闸布置船闸等级确定船闸布置方案比较论证船闸各平面尺寸及高程确定各平面尺寸各高船闸通航水位确定船闸通过能力及耗水量通过能耗水输水系统选型及廊道断面尺寸拟定输水系统选程构形式确定荷载及其组合度闸首墙荷载及其组合闸室墙荷载及其组合闸首墙尺寸拟定及稳定分析闸首墙抗滑稳定性分析闸首墙抗倾稳定性分析闸首墙抗浮稳定性分析地基承载力分析闸室墙尺寸拟定及稳定分析闸室墙抗滑稳定性分析船闸纵剖面布置图船闸上下闸首横剖面图船闸闸室首横剖面图参考文献算算概述广东省惠州东江水利枢纽工程位于东江下游惠城区河段
45、泗湄洲处上距惠州市惠城区约下距博罗水文站坝址以上控制集水面积是以改善水环境为主结合发 17/38 宽度按下式计算：0112ccBbbbb 式中0B设计最低通航水位时，设计最大船舶、船队满载吃水船底处引航道宽度(m)；cb设计最大船舶、船队宽度(m)，设计取 16m；1cb一侧等候过闸船舶、船队总宽度(m)，设计取 16m；1b船舶、船队之间富裕宽度(m)，取1cbb；2b船舶、船队及岸之间富裕宽度(m)，取20.5cbb。故拟定引航道宽度为：B0=16+16+16+10=58m 3.1.8 人字闸门尺寸拟定 3.1.8.1 门扇长度 人字闸门宜采用平面横梁人字闸门，人字闸门位于关门位置时，门扇
46、轴线及船闸横轴线夹角可采用 22.5。L=1.2(Bc+d)/2cos 其中：Bc为闸首口门宽度，单位为 m，取为 16m。d 为门龛深度，单位为 m，取为 0.5m。为闸门及船闸横轴线夹角，取为 22.5。所以门龛段长度为：L2=1.2(Bc+d)/2cos=1.2(16+0.5)/2cos22.5=10.7m 图 3 人字闸门闸首分段图示 质航运枢纽工程其他资料设计内容枢纽中船闸布置船闸等级确定船闸布置方案比较论证船闸各平面尺寸及高程确定各平面尺寸各高船闸通航水位确定船闸通过能力及耗水量通过能耗水输水系统选型及廊道断面尺寸拟定输水系统选程构形式确定荷载及其组合度闸首墙荷载及其组合闸室墙荷载
47、及其组合闸首墙尺寸拟定及稳定分析闸首墙抗滑稳定性分析闸首墙抗倾稳定性分析闸首墙抗浮稳定性分析地基承载力分析闸室墙尺寸拟定及稳定分析闸室墙抗滑稳定性分析船闸纵剖面布置图船闸上下闸首横剖面图船闸闸室首横剖面图参考文献算算概述广东省惠州东江水利枢纽工程位于东江下游惠城区河段泗湄洲处上距惠州市惠城区约下距博罗水文站坝址以上控制集水面积是以改善水环境为主结合发 18/38 闸门支持段主要须满足结构稳定及强度要求，并须考虑输水廊道进出口布置要求。拟定闸门支持段长度为36lm。故闸首段总长为 L=18.2m。对于闸首宽中 B段，拟定其大小为 B=21m。3.2 船闸稳定及结构设计 3.2.1 船闸闸首墙及闸
48、室墙结构形式 根据枢纽附近地质及地形情况，拟定闸室采用分离式结构，右闸墙（即靠岸侧）采用有锚筋钢筋混凝土衬砌式闸室墙，左闸墙（即靠近栏河闸侧）采用重力式闸室墙，如图 4、5 和 6 所示。图 4 下闸首墙结构型式 图 5 上闸首墙结构型式 质航运枢纽工程其他资料设计内容枢纽中船闸布置船闸等级确定船闸布置方案比较论证船闸各平面尺寸及高程确定各平面尺寸各高船闸通航水位确定船闸通过能力及耗水量通过能耗水输水系统选型及廊道断面尺寸拟定输水系统选程构形式确定荷载及其组合度闸首墙荷载及其组合闸室墙荷载及其组合闸首墙尺寸拟定及稳定分析闸首墙抗滑稳定性分析闸首墙抗倾稳定性分析闸首墙抗浮稳定性分析地基承载力分析
49、闸室墙尺寸拟定及稳定分析闸室墙抗滑稳定性分析船闸纵剖面布置图船闸上下闸首横剖面图船闸闸室首横剖面图参考文献算算概述广东省惠州东江水利枢纽工程位于东江下游惠城区河段泗湄洲处上距惠州市惠城区约下距博罗水文站坝址以上控制集水面积是以改善水环境为主结合发 19/38 图 6 闸室墙结构型式 图 6 闸室墙结构型式 船闸所在右岸为岩石基础，风化层 23m，为花岗岩，承载力高，同时船闸作用水头也不大，故闸室采用分离式闸室结构。闸底将风化层剥除，开挖一定深度后，用混凝土底板，底板厚 1m，两端设厚 1.5m 齿墙，齿墙底宽 1m，斜坡系数为 1。底板及闸墙接触处设止水，在中部设一横向伸缩缝。重力式闸墙采用高
50、标号混凝土，墙顶厚度根据水工建筑设计标准，取 1.5m，上闸首闸墙高 15.97m，下闸首闸墙高 21.1m，闸室闸墙高 20.3m，上部为高 3m铅直面，下部为高 3m铅直面，中间设置斜坡。闸墙底宽及闸墙高之比为 B/h=1.03，故闸墙底宽为 B=21.0m。右侧衬砌式闸墙需采用锚筋锚固。拟定右侧衬砌式闸墙底宽为 1.2m，拟定内边坡坡度为 1：0.1，为确保衬砌结构稳定可靠，将衬砌底部嵌入基岩，闸墙顶宽为 3.3m。质航运枢纽工程其他资料设计内容枢纽中船闸布置船闸等级确定船闸布置方案比较论证船闸各平面尺寸及高程确定各平面尺寸各高船闸通航水位确定船闸通过能力及耗水量通过能耗水输水系统选型及