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1、通航建筑物通航建筑物 注册土木工程师（港航专业）注册土木工程师（港航专业） 执业资格考试考前专业课培训执业资格考试考前专业课培训 四川交通设计院 二O一O年八月 SCODI 1、综述 2、船闸组成、主要类型和规模 3、船闸总体布置 4、船闸水工建筑物 5、船闸输水系统设计 6、船闸闸阀门设计 7、例题 1、综 述 1.1 通航建筑物型式 1.2 考试大纲要求 1.1 通航建筑物型式 通航建筑物是指为船舶通过航道上集中水位落 差而修建的建筑物，常见的通航建筑物有船闸、升 船机。 船闸是利用水力学原理直接提升船舶过坝的一 种通航建筑物； 升船机是利用机械的方法升降装载船舶的承船 厢使船舶过坝的通航
2、建筑物。 7 通航建筑物设计 7.1 熟悉通航建筑物的类型及功能 7.2 掌握船闸设计原则和要求、船闸分级、船闸工程组成、船闸 线数和级数的确定。 7.3 掌握船闸设计通航水位、校核水位和施工、检修水位的确定 。 7.4 掌握船闸通航净空；掌握船闸各部位高程和船闸尺度的确定 。 7.5 熟悉过闸船舶（队）的主尺度。 7.6 掌握船闸总体布置、通航水流条件和泥沙防治、引航道布置 和平面尺度的确定、口门区和连接段布置、锚地布置的原则 和要求。 7.7 掌握船闸通过能力计算和耗水量计算。 7.8 熟悉船闸附属设施及其布置。 7.9 掌握船闸水工建筑物级别划分和结构设计原则、内容及方法 。 7.10
3、掌握船闸水工建筑物地基设计原则、内容和方法。 7.11 掌握船闸防渗与排水设施的选型与要求。 7.12 掌握船闸渗流计算方法及保证渗流稳定应采取的措施。 1.2 专业考试大纲要求 7.13 掌握船闸水工建筑物荷载计算与组合。 7.14 掌握船闸闸室和闸首结构设计的原则、要求、主要内容 和方法。 7.15 掌握船闸导航和靠船建筑物、护坡和护底设计的原则和 要求。 7.16 熟悉船闸抗震措施。 7.17 了解船闸水工建筑物观测设计的内容和要求。 7.18 掌握船闸输水系统的设计要求、分类、安全运转技术指 标和要求以及船舶停泊标准。 7.19 掌握船闸输水系统的主要形式、特点、布置要求、水力 计算及
4、消能措施。 7.20 掌握闸门阀门的分类、主要结构型式、级别划分和门型 选择。 7.21 掌握船闸闸门阀门荷载的确定、结构设计的原则和要求 7.22 掌握船闸人字闸门、横拉闸门、三角闸门的结构布置、 结构设计和启闭力计算。 2 船闸的组成、主要类型和规模 2.1 船闸的组成及类型 2.2 船闸的规模 2.1 船闸的组成及类型 一、船闸的组成 船闸主要由闸室、闸首、输水系 统、引航道、口门区、连接段、锚泊 地、导航建筑物、靠船建筑物、闸阀 门、启闭机械、电气控制设备和通讯 、助导航、运行管理等附属设施及生 产、生活辅助建筑物等组成。有的船 闸还包括外停泊区和前港。 船闸平面布置图 二、船闸的主要
5、类型 按船闸所处的地理位置分：内河船闸和海船闸； 按船闸平面布置分：单线、多线船闸和单级、多级船闸； 按船闸的使用特点分：广室船闸、井式船闸和省水船闸等。 1.按船闸所处的地理位置分： （1）内河船闸 在内陆河流或人工运河上，供内河船舶航行通过的船闸。 （2）海船闸 建于封闭式海港港池口门、海运河及入海河口，供海船航 行通过。 2.按船闸平面布置分： （1）按并列排列的船闸数分单线和多线船闸 船闸的线数应全面研究单线船闸对设计水平年内运输要求 的适应性，凡属下列情况之一者，应设置双线或多线船闸。 a.采用单线船闸不能满足设计水平年内过闸船舶数量、总吨位 数、客货运输量过闸的通过能力要求的； b
6、.客货运量大，船舶过闸繁忙的连续多级船闸，由于单线船闸 迎向运转要等待和延长过闸时间、降低通过能力和船舶运输效 率而不经济的； c.运输繁忙和重要航道在年通航期内，不允许由于船闸检修、 疏浚、冲沙和事故等原因造成断航的； d.客运、旅游等船舶多，过闸频繁，需解决快速过闸的； e.区间小船、渔船和农副业船舶数量多，过闸频繁影响通过能 力的。 （2）按纵向排列的闸室数分单级和多级船闸，多级船闸又 分为连续多级船闸和设中间渠道船闸。船闸级数的选择，应 优先采用单级船闸。 当受自然和技术条件限制，属下列情况之一者，应采用 两级或多级船闸。 a.船闸水头较大，采用单级船闸水力学条件不能满足要求的； 规范
7、规定： 水头40m，可采用两级或多级船闸； b.受闸址地形、地质条件的限制，经不同级数方案比选，技术 经济合理的； c.水源困难，受供水限制，必须节省船闸耗水量的。 3.按船闸的使用特点分： （1）广室船闸：闸室宽度大于闸首进口宽度的船闸。 （2）井式船闸：在下闸门上部建有胸墙与闸门共同挡水的 船闸。 （3）省水船闸：闸外侧建有蓄水池，可储存船闸泄放的部 分水体作补充下一闸次灌水之用的船闸。 2.2 船闸的规模 一、船闸的等级 船闸等级的划分是按通过船闸的设计最大船舶吨位划分 的。与现行国家标准内河通航标准（GB50139）规定的 航道等级的划分是一致的。 分级指标见下表： 船闸级别 设计最大
8、 船舶吨级 30002000100050030010050 表中设计最大船舶吨级是指通过船闸的最大船舶载 重吨（DWT）；当为船队通过时，指组成船队的最大驳船 载重吨（DWT）。 二、设计水平年、设计船型船队和船闸通过能力的计算 1.设计水平年 船闸设计水平年是指船闸自建成营运起，到船闸通过能力达 到饱和时的年限。 船闸的设计水平年应根据船闸的不同条件采用船闸建成后的 2030年。对增建复线、多线和扩建、改建困难的船闸，应根据 远期运输要求，采用更长的船闸设计水平年。 2.设计船型、船队 船闸采用的设计船型、船队，应根据水系、江河规划的或拟 定的船型、船队，并兼顾现有的运输船舶和其它船舶，综合
9、论证 确定。 当缺乏设计船型、船队资料时，可根据现行国家标准内河 通航标准（GB50139）的有关规定，并经过调查研究和方案比 选确定。 3.船闸通过能力的计算 （1）通过能力计算的指标 船闸通过能力的计算用包括在设计水平年内各期的过闸 船舶总载重吨位和过闸货运量两项指标。并应以年单向通过 能力表示。 （2）单级船闸年通过能力计算公式 a.单向年过闸船舶总载重吨位： P1=1/2nNG 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 年通航天数（d）； G 一次过闸平均载重吨位（t）。 b. 单向年过闸客货运量： 式中：P2 单向年过闸客、货运量（t）； n0 日非运客
10、、货船过闸次数； 船舶装载系数； 运量不均衡系数。 （3）船闸通过能力计算应注意的几点： a.一次过闸平均吨位的计算。 一次过闸平均吨位应以设计船型船队和其他各类船型船 队，结合船闸有效尺度进行组合，计算各种不同组合的一次 过闸载货吨位，再根据运量、货种、船队中船型组合的比重 ，计算一次过闸平均吨位。 b. 日平均过闸次数的计算。 n=60/T 式中： 日工作小时（h）； T 一次过闸时间（min）。 c. 一次过闸时间的确定。 一次过闸时间应根据单向过闸和双向过闸的闸次比率确 定。当单向过闸和双向过闸次数相等时， T=1/2（T1T2/2） 式中：T1 单向一次过闸时间（min）； T2 双
11、向一次过闸时间（min）。 4.耗水量的计算 船闸一天内平均耗水量的计算公式： Q=nV/86400+q Q一天内平均耗水量(m/s) V一次过闸用水量(m/s) q闸门、阀门的漏水损失(m/s) 三、船闸尺度 船闸尺度即船闸有效尺度，包括有效长度、有效宽度和 门槛最小水深。船闸有效尺度必须满足船舶安全进出闸和停 泊的条件，并应满足下列要求： l船闸设计水平年内各阶段的通过能力满足过闸船舶总吨位 数量和客货运量的要求； l满足设计船队，能一次过闸； l满足现有运输船舶和其他船舶过闸的要求。 1.船闸有效长度 船闸有效长度，即船舶过闸时，闸室内可供船舶安全停 泊的长度。 （1）闸室有效长度起止边
12、界的确定 船闸有效长度示意图 （2）船闸有效长度不应小于按下式计算的长度，并取整数。 Lx=lclf 式中：Lx 闸室有效长度（m）； lc 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过闸时，为设计最 大船队、船舶的长度；当一闸次有二个或多个 船队船舶纵向排列过闸时，为各设计最大船队 、船舶长度之和加上各船队、船舶间的停泊间 隔长度； lf 富裕长度（m），顶推船队lf20.06lc；拖 带船队lf20.03lc；机动驳和其他船舶 lf40.05lc。 2.船闸有效宽度 船闸有效宽度为闸首两边墩内侧墙面和闸室两侧闸墙面间 的最小净宽度。 (1)船闸闸首口门和闸室有效宽度
13、不应小于按下式计算的宽度。 Bx=bcbf bf=b0.025(n-1)bc 式中：Bx 闸首口门和闸室有效宽度（m）； bc 同一闸次过闸船舶并列停泊于闸室的最大总宽度（m），当只 有一个船队或一艘船舶单列过闸时，为设计最大船队或船舶 的宽度bc； bf 富裕宽度（m）； b 富裕宽度附加值（m），当bc7m时，b1m；当bc7m时， b1.2m； n 过闸停泊在闸室的船舶的列数。 (2)船闸闸首口门和闸室有效宽度应按现行国家标准内河通航 标准（GB50139）规定的宽度系列8m、12m、16m或18m、23m、 34m执行。 3.船闸门槛最小水深 船闸门槛最小水深应为设计最低通航水位至门槛
14、顶部的 最小水深，并应满足设计船舶、船队满载时的最大吃水加富 裕深度的要求。 门槛最小水深可按下式计算： H1.6T 式中：H 门槛最小水深（m）； T 设计船舶、船队满载时的最大吃水（m）。 船闸门槛最小水深不得低于内河通航标准表4.1.4 中所列的相应等级船闸的门槛水深。 四、船闸设计水位 船闸设计水位包括上下游设计最高通航水位、设计最低通 航水位、校核高水位、校核低水位、检修水位和施工水位。 1. 船闸上游设计通航水位 （1）确定上游设计通航水位，应考虑的因素： a.满足航运的需要和船舶安全畅通的要求； b.改善上游航道滩险的需要； c.综合利用水资源对上游水位的要求； d.回水淹没的损
15、失，以及对重要城镇、铁路、公路、厂矿、农业基地 、文物古迹、环境保护等的影响； e.工农业生产和城镇生活用水对上游来水的影响； f.水电站运行、船闸灌水和风浪等引起的水位变化； g.船闸或船闸所在枢纽的特殊运行的水位情况； h.由于河床淤高引起的水位变化。 （2）船闸上游设计最高通航水位的确定 船闸上游设计最高通航水位是按下表规定的设计洪水频 率分析计算确定，对水利水电枢纽不得低于正常蓄水位，对 航运枢纽不得低于正常挡水位和设计挡水位。 船 闸 级 别、 洪水重现期（a）100202010105 频 率（%）155101020 注：对出现高于设计最高通航水位历时很短的山区性河流，级船闸的洪 水重现期可采用10年；、级船闸可采用53年；、级船闸可采用3 2年； 在平原地区运输繁忙的级船闸设计最高通航水位,通过论证洪 水重现期可采用2010年； 山区中小型船闸经论证允许溢洪的，其上游设计最高通航水位，可根 据具体情况通过论证后确定，但不应低于船闸建设前航道的通航标准。 （3）船闸上游设计最低通航水位 船闸上
