关于运河弯曲段航道加宽值的计算分析

关于运河弯曲段航道加宽值的计算 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 周华兴,郑子龙(交通部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室,天津300456)摘　要:为研究限制性航道弯曲段的航道加宽值问题,分别对弯曲航道加宽处的平面布置,加宽值ΔB的 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 以及加宽值的影响因素等进行分析。通过对船舶(队)在弯道段航行所受影响因素进行分析,得出影响弯曲航道加宽值的主要因素为弯曲半径、船舶(队)长度及航道宽度。按照各种运行条件下提出的弯道加宽值的经验公式,对加宽值ΔB进行计算。通过比较各公式的计算结果,提出了推荐加宽值的计算公式。关键词:运河;弯曲段航道;加宽值; 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 中图分类号:U612.33　　　　文献标识码:　A　　　　文章编号:1005-8443(2009)04-0272-05收稿日期:2009-01-06;　修回日期:2009-02-19作者简介:周华兴(1938-),男,江苏省人,研究员,从事通航水力学研究。Biography:ZHOUHua2xing(1938-),male,professor.船舶(队)在运河弯曲段航道航行时,很难保持沿着规定的航线运行,受转弯时离心力的作用,会以不同的偏转量跨越航道中线,船舶(队)会偏离航线,越出航线一定距离,而冲向河岸,造成船舶(队)航行的不安全性。鉴于此,各国水运工程界的学者,对弯曲的内河航道与限制性航道进行了广泛的研究[1-2],根据船舶(队)长度、曲率半径、偏转角以及操舵控制性能等因素,提出了为使船舶(队)的航行安全及转弯时能保持良好的操纵性能,弯道段的航道宽度,必须在直线正常航宽的基础上,再增加一定的航道宽度的计算方法。本文针对限制性航道(运河)弯曲航道的加宽值问题,对弯曲段航道加宽值计算方法进行综述,对经验公式的计算结果进行对比和分析。1　弯曲航道加宽处的平面布置弯曲航道的加宽一般在弯道的内侧,也可在内侧与外侧曲线上等量扩宽。弯道段加宽后,为使水流平稳衔接,必须与直线段航道平顺连接。平面连接型式有多种,可以采用曲线渐变段不对称扩宽,或采用直线渐变段不对称扩宽,或采用对称平行扩宽,或采用直线渐变段的对称式扩宽。图1-a是我国弯道连接型式,为不对称的内侧拓宽,内侧加宽段两侧有一个平行段和渐变段,平行段的长度为2Lc/3,渐变段L以1:20比例连接;图1-b是荷兰运河弯道加宽在交汇角范围内,然后以1:20的比例与直线段连接,能省去平行段,可节省工程量。2　弯曲航道段加宽值ΔB的计算公式(1)港航工程与规划[1]ΔB=(1+3K)Lc4K(1)式中:K=R/Lc,Lc为设计最大船舶(队)长度,m;R为弯道最小曲率半径,m。(2)渠化工程学[3]①运河工程弯道加宽值计算ΔB=(0.35～0.5)L2cR(2)　　第30卷第4期　　　水　道　港　口Vol.30　No.4　　2009年8月　　　JournalofWaterwayandHarborAug.2009②船闸引航道工程弯道加宽值计算ΔB=(1+3LcR)L2c8R(3)式(3)适用于船舶(队)单线航行时弯道段的加宽值计算,当船舶(队)双线航行而又需在转弯段内错船时,则加宽值应为2倍的ΔB。图1　弯曲航道段加宽处的布置Fig.1Layoutofwideningsectionincurvedchannel　　(3)参考文献[2]、[4]、[5]的计算公式①当弯道中心角θ>35°时,按下式计算加宽值ΔB=L2c2R+B(4)式中:B为引航道底宽,m。②在参考文献[5]中,作了有关说明:R>6Lc时可不考虑弯道加宽;R<3Lc时需要适当加宽;3Lc<R<6Lc时可根据水流条件等具体情况确定是否需要加宽。③当引航道的曲率较小,由公式计算的加宽值小于0.1B时,可不予加宽。(4)航道工程手册[6]ΔB=(1+3LcR)L2c4R(5)(5)内河引航技术[7]ΔB=KR-(R2-L2c4)015(6)式中:K为系数。当R/Lc=3时,K=3.85,R/Lc=6时,K=3.89。表1中式(6)的计算条件为K取值3.87,R/Lc=4,Lc=160m。(6)1970年在《水道港湾与海岸工程》杂志上,刊登了贝克雷《航道及操作区的设计》一文,提出了加宽值的计算[8],即ΔB=3βV2L2cRCS(7)式中:β为偏角(°)(β≥40°);V为对岸航速(以　/小时计算);S为视距(从驾驶台往外看,不受干扰的视线距离);C为船舶控制性能。优良时C=3;良好C=2;差时C=1。(表1式⑺的计算条件为:设β=40°;V=2m/s;Lc=160m;R=640m;S=500m;C=2)(7)参考文献[9-10]的计算公式荷兰水道上有相当多的弯道,弯道半径R与设计船长Lc之比,一般为4～6,其中R/Lc=4用于运河狭窄断面,R/Lc=6用于运河标准断面。鉴于船舶(队)在弯道段航行,受航行条件的影响,弯道上不发生超越的情况。一般空载比满载在弯道上占用宽度要大,为此提出了运河窄与标准断面,以及船舶(队)空载与满载的加宽值计算公式。运河标准(正常)断面,断面系数n≥7,R1≥6Lc。3722009年8月周华兴,等　关于运河弯曲段航道加宽值的计算分析船舶满载ΔB1=0.5L2cR1(8)船舶空载ΔB1=L2cR1运河窄断面n≥4,R2=4Lc。船舶满载ΔB2=0.5L2cR2(9)船舶空载ΔB2=L2cR2当R/Lc>10时,弯道不予加宽。当弯道弧θ<20°时,ΔB可用系数f=θ/20予以折减。(8)法国敦刻尔克-伐郎兴运河资料[11]①当曲率半径R<1650m时ΔB=10000R-5(10)②当R>1650m时,ΔB=0。表1中式(10)的计算条件为R=640m。(9)在《船舶(队)航行于弯曲航道上通航条件的研究》[12] 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 中,收集了有关运河弯道加宽值的公式,其中ΔB=1.87L2cR-B2(11)式中:B为航道宽度,m。(10)苏联船闸设计规范(CHC303-65)规定,当船舶在单向曲线行驶时,宽度等于B+ΔB;当船舶在双向曲线行驶时,宽度等于B+2ΔB。ΔB=0.35L2cR(12)(11)美国曾在第21届国际航运会议上提出加宽值公式ΔB=L2c2R(13)式中:R为曲率半径,设值至少应R≥800m,最好是R≥1500m。表1中式(13)的计算条件为R=640m。3　加宽值的影响因素、计算与分析3.1　影响因素船舶(队)在弯道段航行,受船型、弯道边界条件、人为因素、自然条件等影响,影响因素十分复杂。但在实际工程中,要顾及各方面的因素是很困难的,只能取其主要,对于运河来说,船型采用某航道等级的代表船型和规范规定的最小曲率半径,如采用Ⅲ级航道,则船舶(队)长度、弯道曲率半径和航道宽度的3大要素已确定,从而忽略了自然条件和人为因素等次要条件,使问题的解决趋于简单。船舶(队)在弯道中航行时,船不但要前进,还要做不同程度的回转,为克服回转时受横向水流和离心力的作用,产生横向位移,船队纵轴线与航行轨迹的切线成一定交角,所以运动轨迹是不规则的,呈蛇形状曲线带。当相同船队尺度和航速条件下,通过不同弯曲半径的弯道时,其漂角与R/Lc值成反比,即随着R/Lc值变小,漂角则增大,通过实践证实R/Lc是影响漂角的主要因素;航速对漂角也是有影响的,一般曲线运动,速度愈大,产生的离心力愈大。船舶(队)必须以较大的漂角才能克服由离心力产生的位移。所以,漂角的变化,导致航迹也相应变化。其次船舶(队)在弯道航行的偏航距与漂移速度、水流及航速,流向与弯道中心线法线夹角等有关,均会影响加宽值。3.2　加宽值的计算472水　道　港　口第30卷第4期根据《船闸总体设计规范》的有关规定,船闸引航道最小曲率半径,对于限制性航道的船闸等级Ⅰ～Ⅲ级,最小曲率半径R≥4Lc,这里以航道等级Ⅲ级为例,即通航1+2×1000t顶推船队或机动货驳,船队尺度(长×宽×吃水)=160m×10.8m×2.0m,直线段双线底宽45.0m。由这些已知条件,按上述经验公式,分别计算弯道加宽值(表1)。表1　弯曲航道加宽值ΔB的计算结果Tab.1　CalculationresultofΔBm计算公式(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)ΔB17.514～208.7519.3217.519.4220.413.3　26.6320　40310.652.314.020.0　　注:3者船舶为空载,弯道宽度裕量是空船龙骨高程处。3.3　分析从表1的计算结果来看:由于各文献资料出于各自不同的条件,导致加宽值不统一,比较零乱,加宽值在一定范围内的变化是符合客观的。同时存在一定趋势和规律的。(1)式(1)、(2)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(13)的ΔB在17.5～26.6m范围内,即20m左右,可作为双向航道的加宽值;(2)式(2)、(3)、(8)、(10)、(12)的ΔB值在8.75～14m范围内,即10m左右,可作为单向航道的加宽值;(3)式(9)为特殊的窄航道,它适用于弯道断面窄,断面系数小的航道;(4)式(11)的应用条件可能是内河弯道,性质与限制性(运河)弯道有差异,ΔB偏大较多,不适用;(5)船舶(队)的空载与满载在弯道段航行,从满载与空载的龙骨高程处的宽度裕量,空载船的ΔB2比满载ΔB1大1倍;(6)式(1)与式(5)性质相同,同为一式。各国弯曲航道加宽值的计算公式并不复杂,只有式(7)考虑的因素较多,有偏角(交汇角)、航速、船舶(队)长度、弯曲半径、视距和船舶控制性能;其他诸多公式考虑的因素较简单,在制定运河通航标准时,可将式(4)作为双线航道加宽值的推荐公式。该值的一半为单线航道的加宽值。4　结语通过上述计算分析,有如下初步认识:(1)影响弯曲航道加宽值的主要因素为弯曲半径、船舶(队)长度及航道宽度,它影响船舶(队)的航行漂角和偏航距。(2)经各国学者的试验研究,在各种运行条件下,提出弯道加宽值的经验公式,经比较建议采用式(4)进行加宽值计算,计算结果为双线航道加宽值,该值的一半为单线航道加宽值。(3)正常航道与弯道加宽处,应渐变连接。参考文献:[1]李学聃1港航工程与规划[M]1北京:人民交通出版社,1997.[2]王作高1船闸设计[M]1北京:水利水电出版社,1980.[3]华东水利学院,重庆交通学院1渠化工程学[M]1北京:人民出版社,1980.[4]JTJ305-2001,船闸总体设计规范[S].[5]JTJ312-98,航道整治工程技术规范[S].[6]周冠伦1航道工程手册[M]1北京:人民交通出版社,2004.[7]范晓飚1内河引航技术[M]1北京:人民交通出版社,2003.[8]水利水电科技情报1国外渠化河流航道参考资料[M]1武汉:长江流域规划办公室技术情报科,1975.[9]FilarskiLR.荷兰内河水道的设计和改进措施[C]//[s.n.].第二十六届国际航运会议论文集:第三分册1北京:人民交通出版社,1987.[10]荷兰德尔夫特水工所1内陆通航运河设计指南[M]1北京:中国工程建设标准化协会,1991.[11]ClaudonJG,ThibaultB.法国敦刻尔克-伐郎兴运河上新建的两座船闸[C]//[s.n.].国外过船建筑物:第三辑.北京:交通部水运规划设计院,1973.[12]刘怀汉,茆长胜,赵维阳.航行船舶对弯曲航道通航要求的研究[R].武汉:长江航道设计研究院,2008.5722009年8月周华兴,等　关于运河弯曲段航道加宽值的计算分析CalculationanalysisofwideningvalueinbendingsectionofcanalZHOUHua2xing,ZHENGZi2long(TianjinResearchInstituteforWaterTransportEngineering,KeyLaboratoryofEngineeringSedimentofMinistryofCommunications,Tianjin300456,China)Abstract:Inordertoinvestigatethewideningvalueinbendingsectionofcanal,thelayoutofwideningsectionincurvedchannel,computingformulaofΔBandtheinfluencingfactorswereanalyzedinthispaper.Itcanbeseenfromtheresultsofanalysisthatthemajorfactorseffectingthewideningvalueinbendingsectionarebendradius,lengthofships(fleets)andwidthofchannel.Accordingtotheempiricalformulasundervariousconditions,thewideningvalueΔBwascalculated.Aftercomparisonofeachcomputationresult,theformulaofcalculationofrecommendedwidthisproposed.Keywords:canal;curvedchannel;wideningvalue;standard(上接第260页)参考文献:[1]赵明华,吴建宁.基于龚帕斯生长曲线的高填石路堤沉降分析规律分析[J].中国岩溶,2005,24(2):115-118.ZHAOMH,WUJN.Analysistohighrockfillembankmentsettlementonthebasisofgompertzgrowthcurve[J].CarsologicaSinica,2005,24(2):115-118.[2]宰金珉,梅国雄.成长曲线在地基沉降预测中的应用[J].南京建筑工程学院学报,2000(2):8-13.ZAIJM,MEIGX.Poissioncurveapplicationtoforecastthesettingoffoundation[J].JournalofNanjingarchitecturalandcivilengineeringinstitute,2000(2):8-13.[3]宰金珉,梅国雄.全过程的沉降量预测方法研究[J].岩土力学,2000,21(4):322-325.ZAIJM,MEIGX.Forecastmethodofsettlementduringthecompleteprocessofconstructionandoperation[J].RockandSoilMechanics,2000,21(4):322-325.[4]吴起星,胡辉.基于Gompertz成长曲线的真空预压软土沉降规律分析[J].岩石力学与工程学报,2006,25(2):3600-3606.WUQX,HUH.Lawanalysisofsoftsoilsettlementtreatedbyvacuumpreloadingbasedongompertzgrowthcurve[J].ChineseJournalofRockMechanicsandEngineering,2006,25(2):3600-3606.[5]陈玉祥,张汉亚.预测技术与应用[M].北京:机械工业出版社,1985.[6]邱恩喜,谢强,刘俊新.成长曲线在红层软土地基沉降预测中的应用[J].路基工程,2006(6):80-81.QIUEX,XIEQ,LIUJX.Poissioncurveapplicationtoforecastforsettlementofredrocksubgradesoftsoilzone[J].SubgradeEngineer2ing,2006(6):80-81.GompertzcurvemodelinsettlementpredictionofsoftfoundationonseaembankmentZHANGYu2ting1,SUNHao2,WANGJin2xiang2(1.TianjinResearchInstituteforWaterTransportEngineering,Tianjin300456,China;2.TianjinCentralFisheryBaseDevelopmentCo.LTD.,Tianjin300457,China)Abstract:Basedonpracticalengineeringexamples,thevaluesofparametersofGompertzcurvebythree2segmentes2timationmethodareachieved,andtheGompertzgrowthcurvemodelisestablishedtoanalyzethesettlementdata.Com2paredwiththetwogroupsofdata,Gompertzgrowthcurvemodelhasgoodadaptabilityandprecisionintrendforecast.Keywords:seaembankment;Gompertzcurvemodel;settlementprediction672水　道　港　口第30卷第4期