| 标题 | 新型布置方式在某双线船闸中的应用 |
| 范文 | 唐杰文 李社平 王平 【摘 要】 以某船闸设计为例，在考虑水位、高程、地质条件及闸首机械设备等设计条件的基础上，提出错位式双线布置和并列式双线布置两种方案，比较分析两种方案的优缺点，得出错位式双线布置设计方案更为可行。在此方案的基础上，对船闸结构稳定性及强度进行计算，结果表明各项稳定指标满足规范要求，且计算得到不同工况条件下最大正弯矩值和最小负弯矩值，为类似工程提供借鉴。 【关键词】 双线船闸；闸首；错位式双线布置 1 工程概况 某船闸建于20世纪70年代，经过多年发展，此船闸下游西侧建有一座电厂，经勘查，多条跨河管道布置在扩建船闸的设计范围内；船闸上游东侧附近建有别墅区，使扩建的船闸征地范围受到限制，给设计提出难题。根据航道的设计要求，船闸等级为Ⅲ级，包括船闸工程、配套工程及附属工程。闸室的有效尺寸为2 €？80 m €？3 m €？ m（线数€渍⑹矣行Сざ葊渍⑹揖豢韤鬃钚∶偶魉睿杓颇甑ハ蛲ü芰ν騮，设计通航最大船型为1顶2 €？吨级顶推船队，两线船闸共用引航道。 2 设计条件 2.1 设计水位 根据《内河通航标准》，Ⅲ级航道最高通航水位采用20年一遇洪水位；最低通航水位采用多年历时保证率98%的水位。此船闸上游最高通航水位为3.06 m（国家高程基准），最低通航水位为；下游最高通航水位为4.96 m，最低通航水位为 0.41 m。那么，上游设计检修水位1.33 m，下游取1.42 m；上游设计洪水位3.28 m，下游取5.78 m。 2.2 设计高程 上闸首采用空箱边墩的整体钢筋混凝土结构，闸首顶面均布置一处启闭机房。上闸首顶标高6.56 m，建基面标高 7.29 m。闸室采用分离式结构，闸室顶标高5.36 m（不含防浪墙高度）。 2.3 地质条件 地表普遍分布人工填土，厚度变化较大，以杂填土为主。西侧鱼塘现为电厂粉煤灰堆场，分布一层饱和软土，厚度为1.3～7.2 m，平均厚度3.21 m，底板埋深一般小于3.5 m。勘区普遍分布粉质黏土，厚度变化不大；勘区均有分布饱和砂性土（包括粉土、砂土和粉质黏土与砂土互层），厚度变化较大。 2.4 闸首机械设备 工作闸门采用三角门，工作阀门采用钢质平面提升门，闸、阀门启闭机均采用液压式启闭机。 3 设计方案对比 船闸按双线单级1 000 t级船闸一次建成，每线船闸有效尺度为180 m €？23 m €？4 m（长€卓韤酌偶魉睿？ 根据《船闸总体设计规范》，充分考虑现场地形、地物等因素的影响，船闸上下游引航道走向均与现有套闸上下游航道基本一致，下闸首下游端与现有水利套闸下闸首下游端齐平。 考虑到征地范围有限，上游东侧别墅区对设计造成影响，设计初期提出两种方案。 3.1 方案1 双线船闸主体结构上下错开28.8 m布置，东侧船闸下闸首下游端基本与现有的水利套闸下闸首齐平布置，西侧船闸下闸首下游端上移28.8 m错开布置，两线船闸主体结构（闸首、闸室）紧邻布置，两线船闸闸室中心间距为39 m，即错位式双线布置（见图1）。上下闸首平面尺寸均为28.8 m €？23 m （长€卓诿啪豢恚徽⑹移矫娉叽缥？80 m €？23 m （长€卓诿啪豢恚？ 3.2 方案2 双线船闸主体结构并列布置，两侧船闸下闸首下游端基本与现有的水利套闸下闸首齐平布置，两线船闸主体结构（闸首、闸室）紧邻布置，两线船闸闸室中心间距为55 m，即并列式双线布置（见图2）。上、下闸首平面尺寸及闸室平面尺寸均与错位式双线布置一致。 3.3 比较分析 针对两种设计方案的比较分析（见表1），经过多次技术协商和沟通，采用方案1。方案1占用面积相对较小，对邻近的建筑影响小，尤其是船闸与上游东侧的别墅区安全距离增加，有利于别墅区的安全。虽然方案1船闸设计结构不对称，边界条件复杂，计算难度增加，但随着计算方式的不断改进，方案1具有可行性。 4 结构稳定性及强度计算 由于传统的船闸结构两侧对称，因此，闸首结构的稳定计算只需考虑顺水流方向的稳定，结构强度计算也只需考虑一个闸首。错位式双线布置导致闸首结构两侧不对称，稳定计算不仅需考虑顺水流方向的稳定（见图3），还要考虑横向水流方向的稳定（见图4），结构的强度也需考虑不对称的影响。 4.1 稳定计算 根据闸首结构尺寸和作用荷载，计算在各设计工况下结构的整体稳定性（包括结构的抗倾、抗滑、抗浮以及地基承载力，见表2）。 从表2可以看出，船闸闸首各项稳定指标满足规范要求。 4.2 强度验算 采用ANSYS有限元分析软件计算分析，通过荷载组合，闸首底板最大正弯矩为2 755.3 kN€穖（正向校核工况），最小负弯矩为 3 999.0 kN€穖（检修工况）。在长期荷载组合下，裂缝最大宽度应控制在0.30 mm以内。 5 结 论 错位式双线船闸布置具有闸首和闸室占用土地面积相对小、船舶进闸安全性高、开挖基坑面积相对小、施工维护费低、利于环保、节约资源等优点；但由于错位式双线船闸两侧不对称，使边界条件变得复杂，增加了设计难度，且闸首临水侧不能做倒角，增加了结构工程量。 【摘 要】 以某船闸设计为例，在考虑水位、高程、地质条件及闸首机械设备等设计条件的基础上，提出错位式双线布置和并列式双线布置两种方案，比较分析两种方案的优缺点，得出错位式双线布置设计方案更为可行。在此方案的基础上，对船闸结构稳定性及强度进行计算，结果表明各项稳定指标满足规范要求，且计算得到不同工况条件下最大正弯矩值和最小负弯矩值，为类似工程提供借鉴。 【关键词】 双线船闸；闸首；错位式双线布置 1 工程概况 某船闸建于20世纪70年代，经过多年发展，此船闸下游西侧建有一座电厂，经勘查，多条跨河管道布置在扩建船闸的设计范围内；船闸上游东侧附近建有别墅区，使扩建的船闸征地范围受到限制，给设计提出难题。根据航道的设计要求，船闸等级为Ⅲ级，包括船闸工程、配套工程及附属工程。闸室的有效尺寸为2 €？80 m €？3 m €？ m（线数€渍⑹矣行Сざ葊渍⑹揖豢韤鬃钚∶偶魉睿杓颇甑ハ蛲ü芰ν騮，设计通航最大船型为1顶2 €？吨级顶推船队，两线船闸共用引航道。 2 设计条件 2.1 设计水位 根据《内河通航标准》，Ⅲ级航道最高通航水位采用20年一遇洪水位；最低通航水位采用多年历时保证率98%的水位。此船闸上游最高通航水位为3.06 m（国家高程基准），最低通航水位为；下游最高通航水位为4.96 m，最低通航水位为 0.41 m。那么，上游设计检修水位1.33 m，下游取1.42 m；上游设计洪水位3.28 m，下游取5.78 m。 2.2 设计高程 上闸首采用空箱边墩的整体钢筋混凝土结构，闸首顶面均布置一处启闭机房。上闸首顶标高6.56 m，建基面标高 7.29 m。闸室采用分离式结构，闸室顶标高5.36 m（不含防浪墙高度）。 2.3 地质条件 地表普遍分布人工填土，厚度变化较大，以杂填土为主。西侧鱼塘现为电厂粉煤灰堆场，分布一层饱和软土，厚度为1.3～7.2 m，平均厚度3.21 m，底板埋深一般小于3.5 m。勘区普遍分布粉质黏土，厚度变化不大；勘区均有分布饱和砂性土（包括粉土、砂土和粉质黏土与砂土互层），厚度变化较大。 2.4 闸首机械设备 工作闸门采用三角门，工作阀门采用钢质平面提升门，闸、阀门启闭机均采用液压式启闭机。 3 设计方案对比 船闸按双线单级1 000 t级船闸一次建成，每线船闸有效尺度为180 m €？23 m €？4 m（长€卓韤酌偶魉睿？ 根据《船闸总体设计规范》，充分考虑现场地形、地物等因素的影响，船闸上下游引航道走向均与现有套闸上下游航道基本一致，下闸首下游端与现有水利套闸下闸首下游端齐平。 考虑到征地范围有限，上游东侧别墅区对设计造成影响，设计初期提出两种方案。 3.1 方案1 双线船闸主体结构上下错开28.8 m布置，东侧船闸下闸首下游端基本与现有的水利套闸下闸首齐平布置，西侧船闸下闸首下游端上移28.8 m错开布置，两线船闸主体结构（闸首、闸室）紧邻布置，两线船闸闸室中心间距为39 m，即错位式双线布置（见图1）。上下闸首平面尺寸均为28.8 m €？23 m （长€卓诿啪豢恚徽⑹移矫娉叽缥？80 m €？23 m （长€卓诿啪豢恚？ 3.2 方案2 双线船闸主体结构并列布置，两侧船闸下闸首下游端基本与现有的水利套闸下闸首齐平布置，两线船闸主体结构（闸首、闸室）紧邻布置，两线船闸闸室中心间距为55 m，即并列式双线布置（见图2）。上、下闸首平面尺寸及闸室平面尺寸均与错位式双线布置一致。 3.3 比较分析 针对两种设计方案的比较分析（见表1），经过多次技术协商和沟通，采用方案1。方案1占用面积相对较小，对邻近的建筑影响小，尤其是船闸与上游东侧的别墅区安全距离增加，有利于别墅区的安全。虽然方案1船闸设计结构不对称，边界条件复杂，计算难度增加，但随着计算方式的不断改进，方案1具有可行性。 4 结构稳定性及强度计算 由于传统的船闸结构两侧对称，因此，闸首结构的稳定计算只需考虑顺水流方向的稳定，结构强度计算也只需考虑一个闸首。错位式双线布置导致闸首结构两侧不对称，稳定计算不仅需考虑顺水流方向的稳定（见图3），还要考虑横向水流方向的稳定（见图4），结构的强度也需考虑不对称的影响。 4.1 稳定计算 根据闸首结构尺寸和作用荷载，计算在各设计工况下结构的整体稳定性（包括结构的抗倾、抗滑、抗浮以及地基承载力，见表2）。 从表2可以看出，船闸闸首各项稳定指标满足规范要求。 4.2 强度验算 采用ANSYS有限元分析软件计算分析，通过荷载组合，闸首底板最大正弯矩为2 755.3 kN€穖（正向校核工况），最小负弯矩为 3 999.0 kN€穖（检修工况）。在长期荷载组合下，裂缝最大宽度应控制在0.30 mm以内。 5 结 论 错位式双线船闸布置具有闸首和闸室占用土地面积相对小、船舶进闸安全性高、开挖基坑面积相对小、施工维护费低、利于环保、节约资源等优点；但由于错位式双线船闸两侧不对称，使边界条件变得复杂，增加了设计难度，且闸首临水侧不能做倒角，增加了结构工程量。 【摘 要】 以某船闸设计为例，在考虑水位、高程、地质条件及闸首机械设备等设计条件的基础上，提出错位式双线布置和并列式双线布置两种方案，比较分析两种方案的优缺点，得出错位式双线布置设计方案更为可行。在此方案的基础上，对船闸结构稳定性及强度进行计算，结果表明各项稳定指标满足规范要求，且计算得到不同工况条件下最大正弯矩值和最小负弯矩值，为类似工程提供借鉴。 【关键词】 双线船闸；闸首；错位式双线布置 1 工程概况 某船闸建于20世纪70年代，经过多年发展，此船闸下游西侧建有一座电厂，经勘查，多条跨河管道布置在扩建船闸的设计范围内；船闸上游东侧附近建有别墅区，使扩建的船闸征地范围受到限制，给设计提出难题。根据航道的设计要求，船闸等级为Ⅲ级，包括船闸工程、配套工程及附属工程。闸室的有效尺寸为2 €？80 m €？3 m €？ m（线数€渍⑹矣行Сざ葊渍⑹揖豢韤鬃钚∶偶魉睿杓颇甑ハ蛲ü芰ν騮，设计通航最大船型为1顶2 €？吨级顶推船队，两线船闸共用引航道。 2 设计条件 2.1 设计水位 根据《内河通航标准》，Ⅲ级航道最高通航水位采用20年一遇洪水位；最低通航水位采用多年历时保证率98%的水位。此船闸上游最高通航水位为3.06 m（国家高程基准），最低通航水位为；下游最高通航水位为4.96 m，最低通航水位为 0.41 m。那么，上游设计检修水位1.33 m，下游取1.42 m；上游设计洪水位3.28 m，下游取5.78 m。 2.2 设计高程 上闸首采用空箱边墩的整体钢筋混凝土结构，闸首顶面均布置一处启闭机房。上闸首顶标高6.56 m，建基面标高 7.29 m。闸室采用分离式结构，闸室顶标高5.36 m（不含防浪墙高度）。 2.3 地质条件 地表普遍分布人工填土，厚度变化较大，以杂填土为主。西侧鱼塘现为电厂粉煤灰堆场，分布一层饱和软土，厚度为1.3～7.2 m，平均厚度3.21 m，底板埋深一般小于3.5 m。勘区普遍分布粉质黏土，厚度变化不大；勘区均有分布饱和砂性土（包括粉土、砂土和粉质黏土与砂土互层），厚度变化较大。 2.4 闸首机械设备 工作闸门采用三角门，工作阀门采用钢质平面提升门，闸、阀门启闭机均采用液压式启闭机。 3 设计方案对比 船闸按双线单级1 000 t级船闸一次建成，每线船闸有效尺度为180 m €？23 m €？4 m（长€卓韤酌偶魉睿？ 根据《船闸总体设计规范》，充分考虑现场地形、地物等因素的影响，船闸上下游引航道走向均与现有套闸上下游航道基本一致，下闸首下游端与现有水利套闸下闸首下游端齐平。 考虑到征地范围有限，上游东侧别墅区对设计造成影响，设计初期提出两种方案。 3.1 方案1 双线船闸主体结构上下错开28.8 m布置，东侧船闸下闸首下游端基本与现有的水利套闸下闸首齐平布置，西侧船闸下闸首下游端上移28.8 m错开布置，两线船闸主体结构（闸首、闸室）紧邻布置，两线船闸闸室中心间距为39 m，即错位式双线布置（见图1）。上下闸首平面尺寸均为28.8 m €？23 m （长€卓诿啪豢恚徽⑹移矫娉叽缥？80 m €？23 m （长€卓诿啪豢恚？ 3.2 方案2 双线船闸主体结构并列布置，两侧船闸下闸首下游端基本与现有的水利套闸下闸首齐平布置，两线船闸主体结构（闸首、闸室）紧邻布置，两线船闸闸室中心间距为55 m，即并列式双线布置（见图2）。上、下闸首平面尺寸及闸室平面尺寸均与错位式双线布置一致。 3.3 比较分析 针对两种设计方案的比较分析（见表1），经过多次技术协商和沟通，采用方案1。方案1占用面积相对较小，对邻近的建筑影响小，尤其是船闸与上游东侧的别墅区安全距离增加，有利于别墅区的安全。虽然方案1船闸设计结构不对称，边界条件复杂，计算难度增加，但随着计算方式的不断改进，方案1具有可行性。 4 结构稳定性及强度计算 由于传统的船闸结构两侧对称，因此，闸首结构的稳定计算只需考虑顺水流方向的稳定，结构强度计算也只需考虑一个闸首。错位式双线布置导致闸首结构两侧不对称，稳定计算不仅需考虑顺水流方向的稳定（见图3），还要考虑横向水流方向的稳定（见图4），结构的强度也需考虑不对称的影响。 4.1 稳定计算 根据闸首结构尺寸和作用荷载，计算在各设计工况下结构的整体稳定性（包括结构的抗倾、抗滑、抗浮以及地基承载力，见表2）。 从表2可以看出，船闸闸首各项稳定指标满足规范要求。 4.2 强度验算 采用ANSYS有限元分析软件计算分析，通过荷载组合，闸首底板最大正弯矩为2 755.3 kN€穖（正向校核工况），最小负弯矩为 3 999.0 kN€穖（检修工况）。在长期荷载组合下，裂缝最大宽度应控制在0.30 mm以内。 5 结 论 错位式双线船闸布置具有闸首和闸室占用土地面积相对小、船舶进闸安全性高、开挖基坑面积相对小、施工维护费低、利于环保、节约资源等优点；但由于错位式双线船闸两侧不对称，使边界条件变得复杂，增加了设计难度，且闸首临水侧不能做倒角，增加了结构工程量。 |
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