唐杰文　李社平　王平

【摘 要】 以某船閘設計為例，在考慮水位、高程、地質條件及閘首機械設備等設計條件的基礎上，提出錯位式雙線布置和并列式雙線布置兩種方案，比較分析兩種方案的優(yōu)缺點，得出錯位式雙線布置設計方案更為可行。在此方案的基礎上，對船閘結構穩(wěn)定性及強度進行計算，結果表明各項穩(wěn)定指標滿足規(guī)范要求，且計算得到不同工況條件下最大正彎矩值和最小負彎矩值，為類似工程提供借鑒。

【關鍵詞】 雙線船閘；閘首；錯位式雙線布置

1 工程概況

某船閘建于20世紀70年代，經過多年發(fā)展，此船閘下游西側建有一座電廠，經勘查，多條跨河管道布置在擴建船閘的設計范圍內；船閘上游東側附近建有別墅區(qū)，使擴建的船閘征地范圍受到限制，給設計提出難題。根據航道的設計要求，船閘等級為Ⅲ級，包括船閘工程、配套工程及附屬工程。閘室的有效尺寸為2 €？80 m €？3 m €？ m（線數€漬⑹矣行Сざ葊漬⑹揖豢韤鬃钚∶偶魎睿杓頗甑ハ蟯ü芰ν騮，設計通航最大船型為1頂2 €？噸級頂推船隊，兩線船閘共用引航道。

2 設計條件

2.1 設計水位

根據《內河通航標準》，Ⅲ級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歷時保證率98%的水位。此船閘上游最高通航水位為3.06 m（國家高程基準），最低通航水位為；下游最高通航水位為4.96 m，最低通航水位為 0.41 m。那么，上游設計檢修水位1.33 m，下游取1.42 m；上游設計洪水位3.28 m，下游取5.78 m。

2.2 設計高程

上閘首采用空箱邊墩的整體鋼筋混凝土結構，閘首頂面均布置一處啟閉機房。上閘首頂標高6.56 m，建基面標高 7.29 m。閘室采用分離式結構，閘室頂標高5.36 m（不含防浪墻高度）。

2.3 地質條件

地表普遍分布人工填土，厚度變化較大，以雜填土為主。西側魚塘現為電廠粉煤灰堆場，分布一層飽和軟土，厚度為1.3～7.2 m，平均厚度3.21 m，底板埋深一般小于3.5 m?？眳^(qū)普遍分布粉質黏土，厚度變化不大；勘區(qū)均有分布飽和砂性土（包括粉土、砂土和粉質黏土與砂土互層），厚度變化較大。

2.4 閘首機械設備

工作閘門采用三角門，工作閥門采用鋼質平面提升門，閘、閥門啟閉機均采用液壓式啟閉機。

3 設計方案對比

船閘按雙線單級1 000 t級船閘一次建成，每線船閘有效尺度為180 m €？23 m €？4 m（長€卓韤酌偶魎睿？

根據《船閘總體設計規(guī)范》，充分考慮現場地形、地物等因素的影響，船閘上下游引航道走向均與現有套閘上下游航道基本一致，下閘首下游端與現有水利套閘下閘首下游端齊平。

考慮到征地范圍有限，上游東側別墅區(qū)對設計造成影響，設計初期提出兩種方案。

3.1 方案1

雙線船閘主體結構上下錯開28.8 m布置，東側船閘下閘首下游端基本與現有的水利套閘下閘首齊平布置，西側船閘下閘首下游端上移28.8 m錯開布置，兩線船閘主體結構（閘首、閘室）緊鄰布置，兩線船閘閘室中心間距為39 m，即錯位式雙線布置（見圖1）。上下閘首平面尺寸均為28.8 m €？23 m （長€卓諉啪豢?；闸室瞥C娉嘰縹？80 m €？23 m （長€卓諉啪豢恚？

3.2 方案2

雙線船閘主體結構并列布置，兩側船閘下閘首下游端基本與現有的水利套閘下閘首齊平布置，兩線船閘主體結構（閘首、閘室）緊鄰布置，兩線船閘閘室中心間距為55 m，即并列式雙線布置（見圖2）。上、下閘首平面尺寸及閘室平面尺寸均與錯位式雙線布置一致。

3.3 比較分析

針對兩種設計方案的比較分析（見表1），經過多次技術協(xié)商和溝通，采用方案1。方案1占用面積相對較小，對鄰近的建筑影響小，尤其是船閘與上游東側的別墅區(qū)安全距離增加，有利于別墅區(qū)的安全。雖然方案1船閘設計結構不對稱，邊界條件復雜，計算難度增加，但隨著計算方式的不斷改進，方案1具有可行性。

4 結構穩(wěn)定性及強度計算

由于傳統(tǒng)的船閘結構兩側對稱，因此，閘首結構的穩(wěn)定計算只需考慮順水流方向的穩(wěn)定，結構強度計算也只需考慮一個閘首。錯位式雙線布置導致閘首結構兩側不對稱，穩(wěn)定計算不僅需考慮順水流方向的穩(wěn)定（見圖3），還要考慮橫向水流方向的穩(wěn)定（見圖4），結構的強度也需考慮不對稱的影響。

4.1 穩(wěn)定計算

根據閘首結構尺寸和作用荷載，計算在各設計工況下結構的整體穩(wěn)定性（包括結構的抗傾、抗滑、抗浮以及地基承載力，見表2）。

從表2可以看出，船閘閘首各項穩(wěn)定指標滿足規(guī)范要求。

4.2 強度驗算

采用ANSYS有限元分析軟件計算分析，通過荷載組合，閘首底板最大正彎矩為2 755.3 kN€穖（正向校核工況），最小負彎矩為 3 999.0 kN€穖（檢修工況）。在長期荷載組合下，裂縫最大寬度應控制在0.30 mm以內。

5 結 論

錯位式雙線船閘布置具有閘首和閘室占用土地面積相對小、船舶進閘安全性高、開挖基坑面積相對小、施工維護費低、利于環(huán)保、節(jié)約資源等優(yōu)點；但由于錯位式雙線船閘兩側不對稱，使邊界條件變得復雜，增加了設計難度，且閘首臨水側不能做倒角，增加了結構工程量。

【摘 要】 以某船閘設計為例，在考慮水位、高程、地質條件及閘首機械設備等設計條件的基礎上，提出錯位式雙線布置和并列式雙線布置兩種方案，比較分析兩種方案的優(yōu)缺點，得出錯位式雙線布置設計方案更為可行。在此方案的基礎上，對船閘結構穩(wěn)定性及強度進行計算，結果表明各項穩(wěn)定指標滿足規(guī)范要求，且計算得到不同工況條件下最大正彎矩值和最小負彎矩值，為類似工程提供借鑒。

【關鍵詞】 雙線船閘；閘首；錯位式雙線布置

1 工程概況

某船閘建于20世紀70年代，經過多年發(fā)展，此船閘下游西側建有一座電廠，經勘查，多條跨河管道布置在擴建船閘的設計范圍內；船閘上游東側附近建有別墅區(qū)，使擴建的船閘征地范圍受到限制，給設計提出難題。根據航道的設計要求，船閘等級為Ⅲ級，包括船閘工程、配套工程及附屬工程。閘室的有效尺寸為2 €？80 m €？3 m €？ m（線數€漬⑹矣行Сざ葊漬⑹揖豢韤鬃钚∶偶魎睿杓頗甑ハ蟯ü芰ν騮，設計通航最大船型為1頂2 €？噸級頂推船隊，兩線船閘共用引航道。

2 設計條件

2.1 設計水位

根據《內河通航標準》，Ⅲ級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歷時保證率98%的水位。此船閘上游最高通航水位為3.06 m（國家高程基準），最低通航水位為；下游最高通航水位為4.96 m，最低通航水位為 0.41 m。那么，上游設計檢修水位1.33 m，下游取1.42 m；上游設計洪水位3.28 m，下游取5.78 m。

2.2 設計高程

上閘首采用空箱邊墩的整體鋼筋混凝土結構，閘首頂面均布置一處啟閉機房。上閘首頂標高6.56 m，建基面標高 7.29 m。閘室采用分離式結構，閘室頂標高5.36 m（不含防浪墻高度）。

2.3 地質條件

地表普遍分布人工填土，厚度變化較大，以雜填土為主。西側魚塘現為電廠粉煤灰堆場，分布一層飽和軟土，厚度為1.3～7.2 m，平均厚度3.21 m，底板埋深一般小于3.5 m?？眳^(qū)普遍分布粉質黏土，厚度變化不大；勘區(qū)均有分布飽和砂性土（包括粉土、砂土和粉質黏土與砂土互層），厚度變化較大。

2.4 閘首機械設備

工作閘門采用三角門，工作閥門采用鋼質平面提升門，閘、閥門啟閉機均采用液壓式啟閉機。

3 設計方案對比

船閘按雙線單級1 000 t級船閘一次建成，每線船閘有效尺度為180 m €？23 m €？4 m（長€卓韤酌偶魎睿？

根據《船閘總體設計規(guī)范》，充分考慮現場地形、地物等因素的影響，船閘上下游引航道走向均與現有套閘上下游航道基本一致，下閘首下游端與現有水利套閘下閘首下游端齊平。

考慮到征地范圍有限，上游東側別墅區(qū)對設計造成影響，設計初期提出兩種方案。

3.1 方案1

雙線船閘主體結構上下錯開28.8 m布置，東側船閘下閘首下游端基本與現有的水利套閘下閘首齊平布置，西側船閘下閘首下游端上移28.8 m錯開布置，兩線船閘主體結構（閘首、閘室）緊鄰布置，兩線船閘閘室中心間距為39 m，即錯位式雙線布置（見圖1）。上下閘首平面尺寸均為28.8 m €？23 m （長€卓諉啪豢?；闸室瞥C娉嘰縹？80 m €？23 m （長€卓諉啪豢恚？

3.2 方案2

雙線船閘主體結構并列布置，兩側船閘下閘首下游端基本與現有的水利套閘下閘首齊平布置，兩線船閘主體結構（閘首、閘室）緊鄰布置，兩線船閘閘室中心間距為55 m，即并列式雙線布置（見圖2）。上、下閘首平面尺寸及閘室平面尺寸均與錯位式雙線布置一致。

3.3 比較分析

針對兩種設計方案的比較分析（見表1），經過多次技術協(xié)商和溝通，采用方案1。方案1占用面積相對較小，對鄰近的建筑影響小，尤其是船閘與上游東側的別墅區(qū)安全距離增加，有利于別墅區(qū)的安全。雖然方案1船閘設計結構不對稱，邊界條件復雜，計算難度增加，但隨著計算方式的不斷改進，方案1具有可行性。

4 結構穩(wěn)定性及強度計算

由于傳統(tǒng)的船閘結構兩側對稱，因此，閘首結構的穩(wěn)定計算只需考慮順水流方向的穩(wěn)定，結構強度計算也只需考慮一個閘首。錯位式雙線布置導致閘首結構兩側不對稱，穩(wěn)定計算不僅需考慮順水流方向的穩(wěn)定（見圖3），還要考慮橫向水流方向的穩(wěn)定（見圖4），結構的強度也需考慮不對稱的影響。

4.1 穩(wěn)定計算

根據閘首結構尺寸和作用荷載，計算在各設計工況下結構的整體穩(wěn)定性（包括結構的抗傾、抗滑、抗浮以及地基承載力，見表2）。

從表2可以看出，船閘閘首各項穩(wěn)定指標滿足規(guī)范要求。

4.2 強度驗算

采用ANSYS有限元分析軟件計算分析，通過荷載組合，閘首底板最大正彎矩為2 755.3 kN€穖（正向校核工況），最小負彎矩為 3 999.0 kN€穖（檢修工況）。在長期荷載組合下，裂縫最大寬度應控制在0.30 mm以內。

5 結 論

錯位式雙線船閘布置具有閘首和閘室占用土地面積相對小、船舶進閘安全性高、開挖基坑面積相對小、施工維護費低、利于環(huán)保、節(jié)約資源等優(yōu)點；但由于錯位式雙線船閘兩側不對稱，使邊界條件變得復雜，增加了設計難度，且閘首臨水側不能做倒角，增加了結構工程量。

【摘 要】 以某船閘設計為例，在考慮水位、高程、地質條件及閘首機械設備等設計條件的基礎上，提出錯位式雙線布置和并列式雙線布置兩種方案，比較分析兩種方案的優(yōu)缺點，得出錯位式雙線布置設計方案更為可行。在此方案的基礎上，對船閘結構穩(wěn)定性及強度進行計算，結果表明各項穩(wěn)定指標滿足規(guī)范要求，且計算得到不同工況條件下最大正彎矩值和最小負彎矩值，為類似工程提供借鑒。

【關鍵詞】 雙線船閘；閘首；錯位式雙線布置

1 工程概況

某船閘建于20世紀70年代，經過多年發(fā)展，此船閘下游西側建有一座電廠，經勘查，多條跨河管道布置在擴建船閘的設計范圍內；船閘上游東側附近建有別墅區(qū)，使擴建的船閘征地范圍受到限制，給設計提出難題。根據航道的設計要求，船閘等級為Ⅲ級，包括船閘工程、配套工程及附屬工程。閘室的有效尺寸為2 €？80 m €？3 m €？ m（線數€漬⑹矣行Сざ葊漬⑹揖豢韤鬃钚∶偶魎睿杓頗甑ハ蟯ü芰ν騮，設計通航最大船型為1頂2 €？噸級頂推船隊，兩線船閘共用引航道。

2 設計條件

2.1 設計水位

根據《內河通航標準》，Ⅲ級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歷時保證率98%的水位。此船閘上游最高通航水位為3.06 m（國家高程基準），最低通航水位為；下游最高通航水位為4.96 m，最低通航水位為 0.41 m。那么，上游設計檢修水位1.33 m，下游取1.42 m；上游設計洪水位3.28 m，下游取5.78 m。

2.2 設計高程

上閘首采用空箱邊墩的整體鋼筋混凝土結構，閘首頂面均布置一處啟閉機房。上閘首頂標高6.56 m，建基面標高 7.29 m。閘室采用分離式結構，閘室頂標高5.36 m（不含防浪墻高度）。

2.3 地質條件

地表普遍分布人工填土，厚度變化較大，以雜填土為主。西側魚塘現為電廠粉煤灰堆場，分布一層飽和軟土，厚度為1.3～7.2 m，平均厚度3.21 m，底板埋深一般小于3.5 m。勘區(qū)普遍分布粉質黏土，厚度變化不大；勘區(qū)均有分布飽和砂性土（包括粉土、砂土和粉質黏土與砂土互層），厚度變化較大。

2.4 閘首機械設備

工作閘門采用三角門，工作閥門采用鋼質平面提升門，閘、閥門啟閉機均采用液壓式啟閉機。

3 設計方案對比

船閘按雙線單級1 000 t級船閘一次建成，每線船閘有效尺度為180 m €？23 m €？4 m（長€卓韤酌偶魎睿？

根據《船閘總體設計規(guī)范》，充分考慮現場地形、地物等因素的影響，船閘上下游引航道走向均與現有套閘上下游航道基本一致，下閘首下游端與現有水利套閘下閘首下游端齊平。

考慮到征地范圍有限，上游東側別墅區(qū)對設計造成影響，設計初期提出兩種方案。

3.1 方案1

雙線船閘主體結構上下錯開28.8 m布置，東側船閘下閘首下游端基本與現有的水利套閘下閘首齊平布置，西側船閘下閘首下游端上移28.8 m錯開布置，兩線船閘主體結構（閘首、閘室）緊鄰布置，兩線船閘閘室中心間距為39 m，即錯位式雙線布置（見圖1）。上下閘首平面尺寸均為28.8 m €？23 m （長€卓諉啪豢?；闸室瞥C娉嘰縹？80 m €？23 m （長€卓諉啪豢恚？

3.2 方案2

雙線船閘主體結構并列布置，兩側船閘下閘首下游端基本與現有的水利套閘下閘首齊平布置，兩線船閘主體結構（閘首、閘室）緊鄰布置，兩線船閘閘室中心間距為55 m，即并列式雙線布置（見圖2）。上、下閘首平面尺寸及閘室平面尺寸均與錯位式雙線布置一致。

3.3 比較分析

針對兩種設計方案的比較分析（見表1），經過多次技術協(xié)商和溝通，采用方案1。方案1占用面積相對較小，對鄰近的建筑影響小，尤其是船閘與上游東側的別墅區(qū)安全距離增加，有利于別墅區(qū)的安全。雖然方案1船閘設計結構不對稱，邊界條件復雜，計算難度增加，但隨著計算方式的不斷改進，方案1具有可行性。

4 結構穩(wěn)定性及強度計算

由于傳統(tǒng)的船閘結構兩側對稱，因此，閘首結構的穩(wěn)定計算只需考慮順水流方向的穩(wěn)定，結構強度計算也只需考慮一個閘首。錯位式雙線布置導致閘首結構兩側不對稱，穩(wěn)定計算不僅需考慮順水流方向的穩(wěn)定（見圖3），還要考慮橫向水流方向的穩(wěn)定（見圖4），結構的強度也需考慮不對稱的影響。

4.1 穩(wěn)定計算

根據閘首結構尺寸和作用荷載，計算在各設計工況下結構的整體穩(wěn)定性（包括結構的抗傾、抗滑、抗浮以及地基承載力，見表2）。

從表2可以看出，船閘閘首各項穩(wěn)定指標滿足規(guī)范要求。

4.2 強度驗算

采用ANSYS有限元分析軟件計算分析，通過荷載組合，閘首底板最大正彎矩為2 755.3 kN€穖（正向校核工況），最小負彎矩為 3 999.0 kN€穖（檢修工況）。在長期荷載組合下，裂縫最大寬度應控制在0.30 mm以內。

5 結 論

錯位式雙線船閘布置具有閘首和閘室占用土地面積相對小、船舶進閘安全性高、開挖基坑面積相對小、施工維護費低、利于環(huán)保、節(jié)約資源等優(yōu)點；但由于錯位式雙線船閘兩側不對稱，使邊界條件變得復雜，增加了設計難度，且閘首臨水側不能做倒角，增加了結構工程量。