2012第十五章37 船闸结构形式及特点
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航道工程学-船闸的结构荷载与设计
船闸的设计还需进行多工况分 析和优化，以满足不同水位和 荷载条件下的使用要求。
03
船闸的荷载分析
船闸的静荷载分析
01
02
03
静水压力
船闸结构在静止水体中受 到的水压力，包括水体对 闸墙和闸顶的侧压力以及 水体对闸门的顶压力。
船闸自重
船闸各组成部分的自重， 包括闸墙、闸顶、闸门、 启闭机等。
土压力
闸门材料一般采用钢材或混 凝土，具体选择需考虑工程 要求和环境因素。
闸门的尺寸和结构需根据最 大通航船舶的尺寸和数量进 行设计。
闸门的设计还需考虑水压力、 风载、地震等外部荷载的影 响。
船闸的引航道设计
01
02
03
04
引航道是连接船闸与上下游航 道的通道。
引航道的设计需考虑通航安全 、水流条件、船舶操纵等因素
。
引航道宽度、深度、转弯半径 等参数需根据最大通航船舶的
尺寸进行设计。
引航道的设计还需考虑河床变 迁、泥沙淤积等因素的影响。
船闸的稳定性和安全性设计
稳定性是船闸设计的关键因素 之一，包括整体稳定性和局部
稳定性。
安全性也是船闸设计的重点， 需考虑结构强度、防洪能力、
抗震能力等因素。
船闸的基础设计需根据地质勘 察资料进行，确保基础稳定可 靠。
航道工程学-船闸的结构荷载与设计
目录
• 船闸概述 • 船闸的结构设计 • 船闸的荷载分析 • 船闸的设计优化
01
船闸概述
船闸的定义和作用
船闸的定义
船闸是一种水利设施，通过闸门 的开启和关闭来调节水位，使船 舶能够顺利通过河流、湖泊等水 域。
船闸的作用
船闸在航道工程中起着至关重要 的作用，它能够调节水位，克服 河流落差，保证船舶安全、顺畅 地通航。
03
船闸的荷载分析
船闸的静荷载分析
01
02
03
静水压力
船闸结构在静止水体中受 到的水压力，包括水体对 闸墙和闸顶的侧压力以及 水体对闸门的顶压力。
船闸自重
船闸各组成部分的自重， 包括闸墙、闸顶、闸门、 启闭机等。
土压力
闸门材料一般采用钢材或混 凝土，具体选择需考虑工程 要求和环境因素。
闸门的尺寸和结构需根据最 大通航船舶的尺寸和数量进 行设计。
闸门的设计还需考虑水压力、 风载、地震等外部荷载的影 响。
船闸的引航道设计
01
02
03
04
引航道是连接船闸与上下游航 道的通道。
引航道的设计需考虑通航安全 、水流条件、船舶操纵等因素
。
引航道宽度、深度、转弯半径 等参数需根据最大通航船舶的
尺寸进行设计。
引航道的设计还需考虑河床变 迁、泥沙淤积等因素的影响。
船闸的稳定性和安全性设计
稳定性是船闸设计的关键因素 之一，包括整体稳定性和局部
稳定性。
安全性也是船闸设计的重点， 需考虑结构强度、防洪能力、
抗震能力等因素。
船闸的基础设计需根据地质勘 察资料进行，确保基础稳定可 靠。
航道工程学-船闸的结构荷载与设计
目录
• 船闸概述 • 船闸的结构设计 • 船闸的荷载分析 • 船闸的设计优化
01
船闸概述
船闸的定义和作用
船闸的定义
船闸是一种水利设施，通过闸门 的开启和关闭来调节水位，使船 舶能够顺利通过河流、湖泊等水 域。
船闸的作用
船闸在航道工程中起着至关重要 的作用，它能够调节水位，克服 河流落差，保证船舶安全、顺畅 地通航。
第十五章37_船闸结构形式及特点
载能力要求较高，因此重力式结构只适用于较好的地基。 • 重力式结构按材料分为浆砌条（块）石结构、混凝土结构
及配筋混凝土结构等。 • 重力式结构按断面型式分为梯形和衡重式两种。 • 重力式闸墙一般采用折线形墙背坡。浆砌条（块）石闸墙
也可做成阶梯形墙背。
52
9
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›
• 根据国内已建的土基上船闸的统计，闸墙底宽与墙高之比 约在以下范围内：
52
18
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›
15.2 闸首的布置与结构
• 船闸闸首由底板、边墩及工作闸门等组成挡水结构， 一般设有输水廊道、闸门、阀门、闸阀门启闭机械 及其相应的设备等。因此闸首布置及尺寸与所选用 的闸门型式、输水系统及有无帷墙等有密切关系。 典型闸首布置如图15-9所示。
52
19
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本节内容结束
（a）人字门闸首（b）横拉门闸首（c）三角门闸首 图15-9 闸首布置型式
52
15-8倒梯形衬砌断面图
15
• 5、混合式 • 基岩顶面低于闸墙顶高程时，可采用混合式结构，即基岩以上采
用重力式，基岩以下采用衬砌式结构。
52
16
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三、闸底设计
• 透水闸底由护面（块石或混凝士板等）、反滤层 及纵横格梁组成，反滤层采用中石、小石、中粗 砂构成。砂性地基，反滤层多为3～4层；粘性地 基，多为2～3层。
• 护面一般采用干砌块石，厚度一般为25～40cm， 在石料缺乏地区，也可采用混凝土板。
52
17
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›
• 为固定护面及反滤层各层间的相对位置，闸底须设置纵 横格梁，纵横格梁控制的面积以30m2为宜，其断面尺寸不 宜小于40cm×40cm，格梁配置构造钢筋。
及配筋混凝土结构等。 • 重力式结构按断面型式分为梯形和衡重式两种。 • 重力式闸墙一般采用折线形墙背坡。浆砌条（块）石闸墙
也可做成阶梯形墙背。
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• 根据国内已建的土基上船闸的统计，闸墙底宽与墙高之比 约在以下范围内：
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15.2 闸首的布置与结构
• 船闸闸首由底板、边墩及工作闸门等组成挡水结构， 一般设有输水廊道、闸门、阀门、闸阀门启闭机械 及其相应的设备等。因此闸首布置及尺寸与所选用 的闸门型式、输水系统及有无帷墙等有密切关系。 典型闸首布置如图15-9所示。
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本节内容结束
（a）人字门闸首（b）横拉门闸首（c）三角门闸首 图15-9 闸首布置型式
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15-8倒梯形衬砌断面图
15
• 5、混合式 • 基岩顶面低于闸墙顶高程时，可采用混合式结构，即基岩以上采
用重力式，基岩以下采用衬砌式结构。
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三、闸底设计
• 透水闸底由护面（块石或混凝士板等）、反滤层 及纵横格梁组成，反滤层采用中石、小石、中粗 砂构成。砂性地基，反滤层多为3～4层；粘性地 基，多为2～3层。
• 护面一般采用干砌块石，厚度一般为25～40cm， 在石料缺乏地区，也可采用混凝土板。
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• 为固定护面及反滤层各层间的相对位置，闸底须设置纵 横格梁，纵横格梁控制的面积以30m2为宜，其断面尺寸不 宜小于40cm×40cm，格梁配置构造钢筋。
船闸
三、船闸基本尺寸确定 船闸的基本尺寸决定于过闸船队的船只数目、船只大小。 基本尺寸主要指闸室在有效长度、有效宽度及闸槛上最小 水深。 1、闸室有效长度：即船舶过闸时闸室可供船舶安全停泊 的长度，包括船队及其进闸所需的富裕长度，与驳船一次 过闸数量和编组方式有关。
Lk L1 nL2 L(n 2)
d、高桩台式：依靠在地基中的嵌固作用维持平衡。 优点：稳定 性好。 缺点：耗材多，施工复杂。 e、板桩式：利用板桩入土部分的嵌固和锚定结构来维持稳定。 优点：省材。 缺点：施工复杂、耐久性差。
2：不透水闸室 这种闸室适用于水级较大，闸墙较高，地基较差的船闸 一般有如下几种形式 坞式闸室 悬臂式闸室 双铰式闸室 反拱式闸室
二、船闸类型 根据船闸所处的位置分： 1、内河船闸 建在内陆渠化河流及人工运河上的船闸。 2、海船闸 建在封闭式海港洪池口门、海运河及入海河流 河口处的船闸。 根据船闸的闸室级数不同分： 1、单级船闸 沿船闸纵向只建有一个闸室的船闸，船舶通 过单级船闸时只需进行一次灌泄水，即可克服上下游水位的 全部落差，这种船闸适用于水头不超过15~20m。 2、多级船闸 沿船闸纵向连续建两个以上闸室的船闸、船 舶通过船闸时城进行多次灌水泄水才能克服上下游水位全部 落差，当水头超15~20m宜采用多级船闸。
2）把下闸首布置在坝轴线上，其优点、缺点与上种布置情
况相反，总的说来工程上采用前一种布置较多。
2、布置在河弯的裁直引河上的船闸
当地形等条件合适时，这种布置方案较合理，因为这种 布置船闸与主体工程施工不相互干扰。
船闸离主体拦河建筑物较远船只进出闸安全，船闸和引
航道开挖量虽大，但施工场地开阔，可不作围堰且可先建船 闸通航，当拦河（主体）建筑物施工时又利用船闸导流。
船闸简介
⒊在高水头的通航建筑物中升船机的造价一般 较小
⒋机电设备是保证升船机安全运行的一个重要 部分，升船机的建造与安装要求有较高的设计 与工艺水平
㈡升船机
升 船 机 示 意 图
3000吨垂直卷扬升船机
㈢通航建筑物选择
各国建设和科研工作经验表明 ⒈当水头在70m以上，宜建造升船机 ⒉水头在40～70m之间应进行升船机
㈣按船闸使用特点分类
⒈设有中间闸首的单级船闸 ⒉广室（箱）船闸 ⒊井式船闸 ⒋省水船闸 ⒌设有中间渠道的多级船闸
⒉广室（箱）船闸
闸室宽度大于闸首口门宽度的船闸 可分三种型式 ⑴对称式：口门轴线与闸室轴线重合 ⑵反对称式：口门轴线分别位于闸室轴
线的两侧 ⑶锁式：口门轴线位于闸室轴线的同一
船闸简介
一、通航建筑物的主要形式及特点 二、船闸的组成和工作原理 三、船闸的类型 四、船闸的引航道 五、简介 六、
一、通航建筑物的主要形式及特点
通航建筑物 为船舶（队）通过航道上的航行障碍（集
中水位落差）而设置的水工建筑物 主要有船闸、升船机两大类 能够建造船闸，一般不采用升船机
三、船闸的类型
㈠按船闸的位置分类 ㈡按船闸纵轴上闸室级数分类 ㈢按并列的闸室数分类 ㈣按船闸使用特点分类
㈠按船闸的位置分类
⒈内河船闸
建在内陆河流及人工运河上、供内河船舶航 行的船闸 特点：平面尺度相对较小，多承受单向水头
⒉海船闸
建在封闭式海港港池口门、海运河及入海河 口，供海船航行的船闸
④过渡段：引航道与原航道渐变连接段 ⑤制动段：前三段一般要求为直线段，后两
段可根据地形灵活布置，且可部分重合计算
引航道平面图
⒉引航道宽度
满足设计最大船队（舶）有航行偏差时错船需 要的宽度
⒋机电设备是保证升船机安全运行的一个重要 部分，升船机的建造与安装要求有较高的设计 与工艺水平
㈡升船机
升 船 机 示 意 图
3000吨垂直卷扬升船机
㈢通航建筑物选择
各国建设和科研工作经验表明 ⒈当水头在70m以上，宜建造升船机 ⒉水头在40～70m之间应进行升船机
㈣按船闸使用特点分类
⒈设有中间闸首的单级船闸 ⒉广室（箱）船闸 ⒊井式船闸 ⒋省水船闸 ⒌设有中间渠道的多级船闸
⒉广室（箱）船闸
闸室宽度大于闸首口门宽度的船闸 可分三种型式 ⑴对称式：口门轴线与闸室轴线重合 ⑵反对称式：口门轴线分别位于闸室轴
线的两侧 ⑶锁式：口门轴线位于闸室轴线的同一
船闸简介
一、通航建筑物的主要形式及特点 二、船闸的组成和工作原理 三、船闸的类型 四、船闸的引航道 五、简介 六、
一、通航建筑物的主要形式及特点
通航建筑物 为船舶（队）通过航道上的航行障碍（集
中水位落差）而设置的水工建筑物 主要有船闸、升船机两大类 能够建造船闸，一般不采用升船机
三、船闸的类型
㈠按船闸的位置分类 ㈡按船闸纵轴上闸室级数分类 ㈢按并列的闸室数分类 ㈣按船闸使用特点分类
㈠按船闸的位置分类
⒈内河船闸
建在内陆河流及人工运河上、供内河船舶航 行的船闸 特点：平面尺度相对较小，多承受单向水头
⒉海船闸
建在封闭式海港港池口门、海运河及入海河 口，供海船航行的船闸
④过渡段：引航道与原航道渐变连接段 ⑤制动段：前三段一般要求为直线段，后两
段可根据地形灵活布置，且可部分重合计算
引航道平面图
⒉引航道宽度
满足设计最大船队（舶）有航行偏差时错船需 要的宽度
船闸工作原理
船闸工作原理
船闸是一种被广泛应用于河流、湖泊、运河、港口等水域的控制枢纽，它的作用是为了控制水位，调整水流方向，保护岸边建筑物和临界水位，并提供船舶通行的便利。
船闸一般由闸坝、控制室和支撑结构组成，其中，闸坝由活闸和静闸组成，活闸是指闸门，也称之为可活动闸。
它是一种采用机械方式控制水位的设施，它的主要功能是开启或关闭，通过开启或关闭它来控制水位。
而静闸又称之为不可活动闸，它能够控制水流的方向，使水流改变方向，从而控制水位的大小。
支撑结构包括闸柱、闸板；控制室包括电气控制装置、操作控制面板、回路监测系统等。
权威部门可以使用控制室中的控制装置控制和管理闸坝。
通过控制电机，使船闸开启或关闭，控制水位、清疏水流，保护岸边建筑物和提供船舶通行的便利。
船闸的操作原理是将高低水位的上下压差放大，以激活传动装置，实现对闸坝的操作，闸坝通常采取等分制，以对水位控制十分细致：当水位升高，闸坝被推开，水位降低，闸坝缩起；当水位离上限接近，设备中的低水位传感器发出信号，使闸坝关闭；当水位离下限接近时，高水位传感器发出信号，使闸坝开启。
以上为船闸的基本工作原理。
船闸的发展大大改变了水运的状况，也大大提高了船闸的安全性和稳定性，使船舶通过更为舒适安全。
船闸的安全性和稳定性的提高，也使船舶可以更好地利用陆地，更好地服务于社会发展。
船闸
引航道：引导船只安全进出船闸，引航道内设有导航建筑物 和靠船建筑物，导航建筑物引导船舶顺利进出闸，靠船建筑 物供等待过闸船舶停靠使用。
船闸工作原理：
假定船舶从下游驶向上游，闸室内水位与下游水位齐平， 下闸门开启，上闸门及上游输水阀门关闭。
首先将船舶从下游引航道内驶向闸室，关闭下闸门及下 游输水阀门，然后打开上游输水阀门给闸室灌水，等闸室 内水位与下游水位齐平后，打开上闸门，船舶驶出闸室， 而进入上游引航道。
三、船闸基本尺寸确定 船闸的基本尺寸决定于过闸船队的船只数目、船只大小。 基本尺寸主要指闸室在有效长度、有效宽度及闸槛上最小 水深。
1、闸室有效长度：即船舶过闸时闸室可供船舶安全停泊 的长度，包括船队及其进闸所需的富裕长度，与驳船一次 过闸数量和编组方式有关。
Lk L1 nL2 L(n 2)
从上游驶向下游其过闸程与此相反。
二、船闸类型 根据船闸所处的位置分： 1、内河船闸 建在内陆渠化河流及人工运河上的船闸。 2、海船闸 建在封闭式海港洪池口门、海运河及入海河流 河口处的船闸。 根据船闸的闸室级数不同分： 1、单级船闸 沿船闸纵向只建有一个闸室的船闸，船舶通 过单级船闸时只需进行一次灌泄水，即可克服上下游水位的 全部落差，这种船闸适用于水头不超过15~20m。 2、多级船闸 沿船闸纵向连续建两个以上闸室的船闸、船 舶通过船闸时城进行多次灌水泄水才能克服上下游水位全部 落差，当水头超15~20m宜采用多级船闸。
船闸布置在河弯的裁直引河上
七、船只过闸时间 过闸方式：单向过闸，船只从上（下）游向下（上）游过闸
双向过闸，一次灌水泄水时间内船只从上游到下 游，从下游到上游，两方向依次交替过闸。
船只从下游到上游单向过闸程序： 1、打开下游输水系统的阀门放水，使闸室水位与下游齐平（t3） 2、打开下闸门 (t1) 3、船只进闸（t2） 4、关闭下闸门(t1) 5、打开上游输水系统阀门向灌水，使闸室水位与上游齐平（t3） 6、开启上闸门(t1) 7、船只出闸(t4) 8、关闭上闸门(t1)
船闸工作原理：
假定船舶从下游驶向上游，闸室内水位与下游水位齐平， 下闸门开启，上闸门及上游输水阀门关闭。
首先将船舶从下游引航道内驶向闸室，关闭下闸门及下 游输水阀门，然后打开上游输水阀门给闸室灌水，等闸室 内水位与下游水位齐平后，打开上闸门，船舶驶出闸室， 而进入上游引航道。
三、船闸基本尺寸确定 船闸的基本尺寸决定于过闸船队的船只数目、船只大小。 基本尺寸主要指闸室在有效长度、有效宽度及闸槛上最小 水深。
1、闸室有效长度：即船舶过闸时闸室可供船舶安全停泊 的长度，包括船队及其进闸所需的富裕长度，与驳船一次 过闸数量和编组方式有关。
Lk L1 nL2 L(n 2)
从上游驶向下游其过闸程与此相反。
二、船闸类型 根据船闸所处的位置分： 1、内河船闸 建在内陆渠化河流及人工运河上的船闸。 2、海船闸 建在封闭式海港洪池口门、海运河及入海河流 河口处的船闸。 根据船闸的闸室级数不同分： 1、单级船闸 沿船闸纵向只建有一个闸室的船闸，船舶通 过单级船闸时只需进行一次灌泄水，即可克服上下游水位的 全部落差，这种船闸适用于水头不超过15~20m。 2、多级船闸 沿船闸纵向连续建两个以上闸室的船闸、船 舶通过船闸时城进行多次灌水泄水才能克服上下游水位全部 落差，当水头超15~20m宜采用多级船闸。
船闸布置在河弯的裁直引河上
七、船只过闸时间 过闸方式：单向过闸，船只从上（下）游向下（上）游过闸
双向过闸，一次灌水泄水时间内船只从上游到下 游，从下游到上游，两方向依次交替过闸。
船只从下游到上游单向过闸程序： 1、打开下游输水系统的阀门放水，使闸室水位与下游齐平（t3） 2、打开下闸门 (t1) 3、船只进闸（t2） 4、关闭下闸门(t1) 5、打开上游输水系统阀门向灌水，使闸室水位与上游齐平（t3） 6、开启上闸门(t1) 7、船只出闸(t4) 8、关闭上闸门(t1)
船闸的组成
船闸的组成船闸由闸室、闸首、输水系统、引航道等几个基本组成部分组成。
如图—1所示图—1船闸组成示意图1一闸室；2一上闸首；3一下闸首；4一闸门；5一阀门；6一输水廊道；7一门龛；8一帷墙；9一检修门槽；10一上游引航道；11一下游引航道（1）闸室闸室的作用：介于船闸上、下闸首及两侧边墙间供过坝（闸）船队（舶）临时停泊的场所。
闸室的组成：由闸墙及闸底板构成，并以闸首内的闸门与上、下引航道隔。
为了保证闸室充水或泄水时船队（舶）的稳定，在闸墙上设有系船柱和系船环。
闸室的材料：浆砌石、混凝土或钢筋混凝土闸室的类型：根据闸墙与闸底板是否连接在一起，分为整体式和分离式结构。
（2）闸首位于上游端的称上闸首，位于下游端的称下闸首。
在闸室内设有闸首的作用：是将闸室与上、下游引航道隔开，使闸室内维持上游或下游水位，以便船队（舶）通过。
闸首的组成：工作闸门、检修闸门、输水系统、阀门及启闭机系统、交通桥及其他辅助设备。
闸首的材料：浆砌石、混凝土或钢筋混凝土（3）输水系统输水系统的作用：供闸室灌水和泄水的设备，使闸室内的水位能上升或下降至与下游或下游水位齐平。
输水系统的形式：集中输水系统和分散输水系统。
集中输水系统，也称头部输水系统。
是将输水系统的设备集中布置在闸首范围内，灌水时，水经上闸首由闸室的上游端集中流入闸室，泄水时，水从闸室的下游端经下闸首泄入引航道。
分散输水系统，也称长廊道输水系统，是将输水系统的设备分散布置在闸首及闸室内，通过纵向输水廊道上的出水孔灌泄水。
（4）引航道与上闸首相连接的叫上游引航道，与下闸首相连接的叫下游引航道。
引航道的作用：保证过闸船舶安全进出闸室交错避让和停靠用的一段航道，设有导航和靠船建筑物。
标签：船闸的组成闸室闸首输水系统集中输水系统分散输水系统引航道。
过坝建筑物
3、闸首结构型式
主要取决于地基条件。一般非岩石地基常用整体式结
构，边墩常用重力式及空箱式。
（三）导航及靠船建筑物
1、固定式：重力式、墩式、高桩承台式、框架式等。
2、浮式：一般用在水深及水位变幅均较大的情况。
八、船闸输水系统 （一）基本要求
1、输水迅速 是指减少过闸的时间、提高通航能力、加速船舶周转、缩短 通航时间、缩短船闸灌泄水时间。 采取的工程措施有： 灌泄水均匀、减小阀门提升速度、采取消能放冲设施。 2、输水安全 灌泄水时能量大，易使船舶颠簸和摆动，拉断绳索或撞击。 （二）输水系统的主要型式 1、集中输水系统 2、分散输水系统
一、船闸的组成及作用 船闸一般由闸室、闸首、引航道三部分组成。 二、船闸的工作原理 讲解工作原理图 三、船闸的类型 （一）按船闸的闸室级数分类 1、单级船闸：只有一级闸室的船闸。 2、多级船闸：有两级以上闸室的船闸。 （二）按船闸的线数分类 1、单线船闸：一个枢纽内，课只程有目一标 条通航线路的船闸。 2、多线船闸：一个枢纽内，有两条或两条现以有上基通础 航线路的船闸。
6、电气控制系统：主要是用于操纵升船机的运行。
二、升船机的工作原理 课程目标 讲解工作原理图
现有基础
三、升船机的类型
（一）按承船箱的工作条件分类
1、干式
2、湿式
（二）按运行线பைடு நூலகம்分类 1、垂直升船机 （1）提升式升船机 （2）平衡重式升船机 （3）浮筒式升船机 2、斜面升船机
四、升船机的适用条件 一般来说，水头在10m以下，选用船闸较为合理，在10m～
3、出口段 宜选在河流顺直的岸边，避开回流区，应做到水流顺畅，以利 于木材顺利下漂。 （三）过木机 是运送木材过坝的专门机械设施，由于其无需耗水，不受水头 限制的特点，所以在大、中型水利枢纽，特别是通过高坝修建筏道 及漂木道有困难或不经济时，一般都采用过木机。 六、过鱼建筑物类型 （一）鱼道 鱼道是用水槽或渠道做成的水道，水流顺着水道流动时，使鱼 类在水道中逆水而上或顺水而下洄游。 1、池式鱼道 池式鱼道由一连串连接上、下游的水池组成。 2、槽式鱼道 是一条人工建成的斜坡式或阶梯式水槽。
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• （2）升降式平面闸门（图15-14）。根据不同水位差和闸 首布置情况，闸门可以布置成下降式或提升式。
•
图15-14
支承中心线距闸墙面宽度
52 39
• （3）三角闸门（图15-15）。国外三角闸门的挡水面多做
成圆弧形，因此亦称扇形闸门。常用于低水头头部输水的 船闸和承受双向水头的中小型船闸。
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图15-20 导航、靠船建筑物
52 46
• 美国肯塔基船闸的导墙，采用钢筋混凝土浮式箱形结构
图15-21 肯塔基船闸上游浮式导墙
52 47
• 导航及靠船建筑物的前沿应做成垂直平整面，以利于船舶 停靠及系泊安全。当引航道水位变幅较大时，可在靠船建 筑物正面分层设置系船钩。
• 导航及靠船建筑物主要承受船舶撞击力，其尺度一般根据
迭梁闸门和浮式闸门等；阀门可分为平面阀门、反向弧形
阀门、圆筒阀门和蝴蝶阀门等。
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33
闸门构造图2
闸门构造图1
52 34
液压四连杆启闭机
闸门安装图
闸门安装图
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35
二、闸、阀门的布置
• 船闸在闸首设有工作闸门；输水廊道设有工作阀门。闸、
阀门应布置在廊道的直线段，保证阀门门前水流平顺，避
免使阀门超载、振动、气蚀等问题发生。 • 在船闸及其设备检修时，为了检修期临时挡水，必须设置 检修闸门和检修阀门：检修闸门的门槽设在上闸门的上游、 和下闸门的下游；检修阀门的门槽一般设在每一工作阀门
的大小。
52
2
• 一、闸室分类 • 船闸闸室有斜坡式和直立式两种。 • 1、斜坡式闸室 斜坡式闸室具有结构简单、造价低的优点，但使用不
方便，且耗水量大，目前已很少采用。
图15-1
斜坡式闸室图
52 3
• 2、直立式闸室
• 直立式闸室结构由闸墙和闸底组成。按其受力状态可分为
整体式结构和分离式结构两大类。两侧闸墙和底板浇筑在 一起的为整体式结构（图15-2）；闸墙和闸底分别设置的 为分离式结构（图15-3）。
52
27
• 平面闸门
• 平面闸门的门槽与前几种门型相比是最小
的，在闸首布置中不会因门槽的尺寸而增
加闸首的长度，主要视门体结构尺度而定。
52
28
• （3）闸门支持段长度L3 • 闸门支持段主要须满足结构稳定及强度的要求，并须考虑输水廊道进
出口布置的要求。
• 人字闸门的支持段长度，目前设计仍假定是在其独立工作条件下进行 稳定和强度的验算确定的，因此须要有足够的长度。
52
7
• 在岩基上常用的型式有重力式、衬砌式和混合式，如图
15-4。 当基岩坚硬、完整时，可不设底板；当基岩不耐冲时，则 须作护底。
图15-4 岩基上的闸墙结构 （a）重力式（b）衬砌式（c）混合式
52 8
二、各种闸室结构型式的构造如下：
• 1、重力式闸墙的构造
• 重力式闸墙是靠自重维持稳定，地基反力较大，对地基承
52 17
•
为固定护面及反滤层各层间的相对位置，闸底须设置
纵横格梁，纵横格梁控制的面积以30m2为宜，其断面尺寸
不宜小于40cm×40cm，格梁配置构造钢筋。 • 双铰底板是两边闸墙的前趾与底板以斜接或搭接组成两个 假想铰，并在铰接处设止水以形成不透水的分离式结构。 这种型式具有不透水及抗浮、抗渗性能好，闸墙与底板分 别受力可减小底板中部的弯矩等优点。
52 20
• 1、闸首结构按其受力状态可分为整体式结构和分离式结 构。 • 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， 一般采用整体式闸首结构；岩基上的闸首，则可采用分离 式结构，如葛洲坝工程l、2、3号船闸，建于砂岩上，其 上闸首均采用分离式结构。当岩石较完整时，可不设底板，
只有当岩石裂隙较多或岩石较软弱时，才考虑加设底板或
（15-1）
• 式中Bc——闸首的口门宽度（m）； • d——门龛深度（m），一般为门厚加0.40～0.8m； • θ——闸门与船闸横轴线的夹角，一般取20o～22.5o。
52
25
• 横拉闸门 • 横拉闸门的门槽宽度，主要由门厚、上下游支承木的厚度 及闸墩楔形支承厚度组成： L2＝h + 2（0.2十0.25） （15-2）
稳定和强度计算确定。并应满足系船、照明及信号装置等
布置要求。
52
48
• 2、护坡和护底 • 已建船闸——般采用浆砌块石、干砌块石、混凝土块体及 草皮等护坡，基本上满足了岸坡不致被破坏的要求。 • 根据船闸运用实践经验，在闸首外底部和辅导墙外铺砌 30m左右长度的护底或护坡是十分必要的。护坡结构为
25～4Ocm块石，下垫以10cm中石子和10cm黄砂，如图6-95。
• 式中h——横拉门厚度，m；支承木厚度取0.2m，楔形支承
厚度取0.25m。
52
26
• 三角闸门 • 三角闸门门库较大，其外形尺寸除要满足闸门尺 度及构造要求外，还须满足输水消能的要求，主 要根据模型试验确定。据已建船闸三角门门库尺 度的统计，其门龛长度可取为： L2=（0.5～0.7）Bc （15-3）
泊安全可将帷墙边缘做成拱形或多边形的倾斜面。
• 闸首的边墩，在较好的土基上一般均采用混凝土或钢筋混 凝士重力式边墩，部分边墩可采用浆砌块石的污工结构。 当地基较差时，闸首边墩可采用轻型结构如扶壁式、空箱 式结构等（图15-12）。
52 30
图
1512
空 箱 式 闸 首 结 构
52
31
• 在岩石地基上，通常均采用分离式闸首结构，边
52
12
图 湖 南 深 水 度 河 船 闸
扶壁式闸墙
52 13
15-6
4、衬砌式
• 岩基上除重力式结构外，还有衬砌式和混合式结构。重力 式结构与土基上重力式结构基本相同。当基岩顶面高程高 于闸墙顶高程时，可采用衬砌式闸室结构。衬砌式结构有
重力式衬砌和带锚筋的薄衬砌。阶梯形衬砌断面如图15-7，
倒梯形衬砌断面如图15-8。
52
4
图
15-2
整 体 式 闸 室 结 构
52
5
图15-3分离式闸室结构 （a）重力式（b）衡重式（c）悬臂式（d）扶壁式
52 6
• 分离式结构闸墙类型较多，常用于土基上的有重力式、悬
臂式、扶壁式。
• 土基上的分离式闸室，大多采用带有横撑格梁的透水闸底， 这种闸底比较经济，但只适用于水级较小、地基对渗透变 形不敏感的情况。当水头较高，地基为粉砂、细砂或淤泥 的闸室则可采用双铰式不透水底板或采用整体式结构。
的上、下游。
• 闸门布置不能影响船闸有效通航尺寸：对溢洪和泄洪船闸， 其闸门应设有方便而可靠的锁定装置。
52 36
图15-18人字闸门
图15-19横拉门船闸
52
37
三、阀门的选择
• 下述几种常用闸、阀门，在门型选择时应优先予以考
虑。
• （1）人字闸门（图15-13）
•
图15-13人字闸门平面形状
52
18
15.2 闸首的布置与结构
• 船闸闸首由底板、边墩及工作闸门等组成挡水结 构，一般设有输水廊道、闸门、阀门、闸阀门启 闭机械及其相应的设备等。因此闸首布置及尺寸 与所选用的闸门型式、输水系统及有无帷墙等有 密切关系。典型闸首布置如图15-9所示。
52
19
（a）人字门闸首（b）横拉门闸首（c）三角门闸首 图15-9 闸首布置型式
第十五章
船闸结构形式及特点
• 15.1闸室结构形式及构造
• 15.2闸首的布置与结构 • 15.3 船闸的闸门、阀门
52
1
• 15.1闸室结构形式及构造
•
闸室位于上下闸首之间，两侧由船墙限制的一
段人工航道，靠操纵闸、阀门调节水位，使船舶
升降以克服集中落差的结构，为船闸的主体部分。
闸室的结构形式主要取决于地基性质及作用水头
护底，必要时也可采用整体式结构。
52
21
• 2．闸首布置及构造
• 根据受力和结构特点，闸首在长度（顺水流）方
向上一般由三段组成。对于不同的门型，各段尺
寸亦各异，图15-10为人字闸门的闸首分段图式。
52
22
图15-10人字闸门闸首分段图式, 图15-11检修门槽在闸首外
闸门支持段
门前段
门龛段
图15-10人字闸门闸首分段图式
图15-11检修门槽在闸首外
52
23
• （1）门前段长度Ll
• 门前段长度Ll主要根据工作闸门型式、检修门尺
度、门槽构造及检修要求确定（图15-11）。
• （2）门龛段长度L2
• 门龛段长度因工作闸门型式不同而异。
52
24
• 人字闸门 •
L 2 1 . 1 ~ 1 . 2 BC d 2 cos
52
49
图15-22一般船闸引航道护坡
52
50
• 粉砂地基的下游护坡，如图15-23所示。
图15-23粉砂地基的护坡
52 51
习题
• 某港2万吨级航道疏浚工程，航道设计底标 高－11m，设计底宽145m，底质为粉砂夹 亚粘土，边坡1：4。采用耙吸式挖泥船施 工，计算超深0.6m，计算超宽8m，疏浚工 程量计算断面如下图所示。请指出疏浚工 程量计算断面示意图中①、②项的含义和 ③～⑧项的数值及每延米的疏浚土方量。
52
52
①设计断面线（设计边坡线）；②计算断面线（计算边坡线）； ③=0.6m，④=8m，⑥=(11 －7＋0.6) ×4=18.4m， ⑦=4m，⑧=4.6m ⑤=(145 ＋ 4×4 ×2+8 × 2) －18.4 × 2=156.2m 。 疏浚土方量=(156.2 ×2 ＋ 18.4 ×2)/2 ×4.6＋（ 156.2 ＋ 18.4 ×2 － 8）/2×1=895.66m3
• （2）升降式平面闸门（图15-14）。根据不同水位差和闸 首布置情况，闸门可以布置成下降式或提升式。
•
图15-14
支承中心线距闸墙面宽度
52 39
• （3）三角闸门（图15-15）。国外三角闸门的挡水面多做
成圆弧形，因此亦称扇形闸门。常用于低水头头部输水的 船闸和承受双向水头的中小型船闸。
52
45
图15-20 导航、靠船建筑物
52 46
• 美国肯塔基船闸的导墙，采用钢筋混凝土浮式箱形结构
图15-21 肯塔基船闸上游浮式导墙
52 47
• 导航及靠船建筑物的前沿应做成垂直平整面，以利于船舶 停靠及系泊安全。当引航道水位变幅较大时，可在靠船建 筑物正面分层设置系船钩。
• 导航及靠船建筑物主要承受船舶撞击力，其尺度一般根据
迭梁闸门和浮式闸门等；阀门可分为平面阀门、反向弧形
阀门、圆筒阀门和蝴蝶阀门等。
52
33
闸门构造图2
闸门构造图1
52 34
液压四连杆启闭机
闸门安装图
闸门安装图
52
35
二、闸、阀门的布置
• 船闸在闸首设有工作闸门；输水廊道设有工作阀门。闸、
阀门应布置在廊道的直线段，保证阀门门前水流平顺，避
免使阀门超载、振动、气蚀等问题发生。 • 在船闸及其设备检修时，为了检修期临时挡水，必须设置 检修闸门和检修阀门：检修闸门的门槽设在上闸门的上游、 和下闸门的下游；检修阀门的门槽一般设在每一工作阀门
的大小。
52
2
• 一、闸室分类 • 船闸闸室有斜坡式和直立式两种。 • 1、斜坡式闸室 斜坡式闸室具有结构简单、造价低的优点，但使用不
方便，且耗水量大，目前已很少采用。
图15-1
斜坡式闸室图
52 3
• 2、直立式闸室
• 直立式闸室结构由闸墙和闸底组成。按其受力状态可分为
整体式结构和分离式结构两大类。两侧闸墙和底板浇筑在 一起的为整体式结构（图15-2）；闸墙和闸底分别设置的 为分离式结构（图15-3）。
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• 平面闸门
• 平面闸门的门槽与前几种门型相比是最小
的，在闸首布置中不会因门槽的尺寸而增
加闸首的长度，主要视门体结构尺度而定。
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28
• （3）闸门支持段长度L3 • 闸门支持段主要须满足结构稳定及强度的要求，并须考虑输水廊道进
出口布置的要求。
• 人字闸门的支持段长度，目前设计仍假定是在其独立工作条件下进行 稳定和强度的验算确定的，因此须要有足够的长度。
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• 在岩基上常用的型式有重力式、衬砌式和混合式，如图
15-4。 当基岩坚硬、完整时，可不设底板；当基岩不耐冲时，则 须作护底。
图15-4 岩基上的闸墙结构 （a）重力式（b）衬砌式（c）混合式
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二、各种闸室结构型式的构造如下：
• 1、重力式闸墙的构造
• 重力式闸墙是靠自重维持稳定，地基反力较大，对地基承
52 17
•
为固定护面及反滤层各层间的相对位置，闸底须设置
纵横格梁，纵横格梁控制的面积以30m2为宜，其断面尺寸
不宜小于40cm×40cm，格梁配置构造钢筋。 • 双铰底板是两边闸墙的前趾与底板以斜接或搭接组成两个 假想铰，并在铰接处设止水以形成不透水的分离式结构。 这种型式具有不透水及抗浮、抗渗性能好，闸墙与底板分 别受力可减小底板中部的弯矩等优点。
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• 1、闸首结构按其受力状态可分为整体式结构和分离式结 构。 • 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， 一般采用整体式闸首结构；岩基上的闸首，则可采用分离 式结构，如葛洲坝工程l、2、3号船闸，建于砂岩上，其 上闸首均采用分离式结构。当岩石较完整时，可不设底板，
只有当岩石裂隙较多或岩石较软弱时，才考虑加设底板或
（15-1）
• 式中Bc——闸首的口门宽度（m）； • d——门龛深度（m），一般为门厚加0.40～0.8m； • θ——闸门与船闸横轴线的夹角，一般取20o～22.5o。
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• 横拉闸门 • 横拉闸门的门槽宽度，主要由门厚、上下游支承木的厚度 及闸墩楔形支承厚度组成： L2＝h + 2（0.2十0.25） （15-2）
稳定和强度计算确定。并应满足系船、照明及信号装置等
布置要求。
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• 2、护坡和护底 • 已建船闸——般采用浆砌块石、干砌块石、混凝土块体及 草皮等护坡，基本上满足了岸坡不致被破坏的要求。 • 根据船闸运用实践经验，在闸首外底部和辅导墙外铺砌 30m左右长度的护底或护坡是十分必要的。护坡结构为
25～4Ocm块石，下垫以10cm中石子和10cm黄砂，如图6-95。
• 式中h——横拉门厚度，m；支承木厚度取0.2m，楔形支承
厚度取0.25m。
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26
• 三角闸门 • 三角闸门门库较大，其外形尺寸除要满足闸门尺 度及构造要求外，还须满足输水消能的要求，主 要根据模型试验确定。据已建船闸三角门门库尺 度的统计，其门龛长度可取为： L2=（0.5～0.7）Bc （15-3）
泊安全可将帷墙边缘做成拱形或多边形的倾斜面。
• 闸首的边墩，在较好的土基上一般均采用混凝土或钢筋混 凝士重力式边墩，部分边墩可采用浆砌块石的污工结构。 当地基较差时，闸首边墩可采用轻型结构如扶壁式、空箱 式结构等（图15-12）。
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图
1512
空 箱 式 闸 首 结 构
52
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• 在岩石地基上，通常均采用分离式闸首结构，边
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图 湖 南 深 水 度 河 船 闸
扶壁式闸墙
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4、衬砌式
• 岩基上除重力式结构外，还有衬砌式和混合式结构。重力 式结构与土基上重力式结构基本相同。当基岩顶面高程高 于闸墙顶高程时，可采用衬砌式闸室结构。衬砌式结构有
重力式衬砌和带锚筋的薄衬砌。阶梯形衬砌断面如图15-7，
倒梯形衬砌断面如图15-8。
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图
15-2
整 体 式 闸 室 结 构
52
5
图15-3分离式闸室结构 （a）重力式（b）衡重式（c）悬臂式（d）扶壁式
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• 分离式结构闸墙类型较多，常用于土基上的有重力式、悬
臂式、扶壁式。
• 土基上的分离式闸室，大多采用带有横撑格梁的透水闸底， 这种闸底比较经济，但只适用于水级较小、地基对渗透变 形不敏感的情况。当水头较高，地基为粉砂、细砂或淤泥 的闸室则可采用双铰式不透水底板或采用整体式结构。
的上、下游。
• 闸门布置不能影响船闸有效通航尺寸：对溢洪和泄洪船闸， 其闸门应设有方便而可靠的锁定装置。
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图15-18人字闸门
图15-19横拉门船闸
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37
三、阀门的选择
• 下述几种常用闸、阀门，在门型选择时应优先予以考
虑。
• （1）人字闸门（图15-13）
•
图15-13人字闸门平面形状
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15.2 闸首的布置与结构
• 船闸闸首由底板、边墩及工作闸门等组成挡水结 构，一般设有输水廊道、闸门、阀门、闸阀门启 闭机械及其相应的设备等。因此闸首布置及尺寸 与所选用的闸门型式、输水系统及有无帷墙等有 密切关系。典型闸首布置如图15-9所示。
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（a）人字门闸首（b）横拉门闸首（c）三角门闸首 图15-9 闸首布置型式
第十五章
船闸结构形式及特点
• 15.1闸室结构形式及构造
• 15.2闸首的布置与结构 • 15.3 船闸的闸门、阀门
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1
• 15.1闸室结构形式及构造
•
闸室位于上下闸首之间，两侧由船墙限制的一
段人工航道，靠操纵闸、阀门调节水位，使船舶
升降以克服集中落差的结构，为船闸的主体部分。
闸室的结构形式主要取决于地基性质及作用水头
护底，必要时也可采用整体式结构。
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• 2．闸首布置及构造
• 根据受力和结构特点，闸首在长度（顺水流）方
向上一般由三段组成。对于不同的门型，各段尺
寸亦各异，图15-10为人字闸门的闸首分段图式。
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图15-10人字闸门闸首分段图式, 图15-11检修门槽在闸首外
闸门支持段
门前段
门龛段
图15-10人字闸门闸首分段图式
图15-11检修门槽在闸首外
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23
• （1）门前段长度Ll
• 门前段长度Ll主要根据工作闸门型式、检修门尺
度、门槽构造及检修要求确定（图15-11）。
• （2）门龛段长度L2
• 门龛段长度因工作闸门型式不同而异。
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• 人字闸门 •
L 2 1 . 1 ~ 1 . 2 BC d 2 cos
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图15-22一般船闸引航道护坡
52
50
• 粉砂地基的下游护坡，如图15-23所示。
图15-23粉砂地基的护坡
52 51
习题
• 某港2万吨级航道疏浚工程，航道设计底标 高－11m，设计底宽145m，底质为粉砂夹 亚粘土，边坡1：4。采用耙吸式挖泥船施 工，计算超深0.6m，计算超宽8m，疏浚工 程量计算断面如下图所示。请指出疏浚工 程量计算断面示意图中①、②项的含义和 ③～⑧项的数值及每延米的疏浚土方量。
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①设计断面线（设计边坡线）；②计算断面线（计算边坡线）； ③=0.6m，④=8m，⑥=(11 －7＋0.6) ×4=18.4m， ⑦=4m，⑧=4.6m ⑤=(145 ＋ 4×4 ×2+8 × 2) －18.4 × 2=156.2m 。 疏浚土方量=(156.2 ×2 ＋ 18.4 ×2)/2 ×4.6＋（ 156.2 ＋ 18.4 ×2 － 8）/2×1=895.66m3