懸浮隧道工程技術(shù)研究

目錄
前言
1 懸浮隧道與水流作用 1
1.1 懸浮隧道斷面繞流特征 1
1.1.1 研究方法 1
1.1.2 斷面繞流CFD模擬 2
1.1.3 典型斷面繞流分析 9
1.2 懸浮隧道渦激振動問題 16
1.2.1 研究方法 16
1.2.2 渦激振動CFD模擬 16
1.2.3 水下自由衰減 24
1.2.4 纜索剛度對渦激振動影響 25
1.2.5 典型斷面渦激振動分析 27
1.3 渦激振動雙尾流振子模型 34
1.3.1 雙尾流振子方程 35
1.3.2 方程求解算法 37
1.3.3 模型參數(shù)擬合及驗(yàn)證 39
1.3.4 應(yīng)用到整體結(jié)構(gòu)分析的構(gòu)想 41
1.4 懸浮隧道平面運(yùn)動機(jī)構(gòu)模擬 42
1.4.1 平面運(yùn)動機(jī)構(gòu)試驗(yàn)原理 43
1.4.2 強(qiáng)迫運(yùn)動CFD模擬 45
1.4.3 典型斷面附加質(zhì)量系數(shù) 49
2 懸浮隧道與波浪作用 51
2.1 波浪荷載計(jì)算方法 51
2.1.1 Morison方程 51
2.1.2 勢流理論 53
2.2 縱向線形與波浪荷載 55
2.2.1 多向不規(guī)則波荷載 56
2.2.2 懸浮隧道方向角度 61
2.2.3 懸浮隧道縱向坡度 62
2.2.4 懸浮隧道線形曲率 63
2.3 橫斷面形狀與波浪荷載 65
2.3.1 橫斷面波浪力計(jì)算模型 65
2.3.2 淹沒深度對波浪力影響 68
2.3.3 斷面形狀對波浪力影響 68
2.3.4 斷面寬度對波浪力影響 69
2.3.5 雙管斷面間距對波浪力影響 70
2.3.6 斷面繞射系數(shù)比較 71
2.4 船行波荷載計(jì)算 72
2.4.1 計(jì)算方法 72
2.4.2 算例分析 73
2.5 內(nèi)波荷載計(jì)算 76
2.5.1 計(jì)算方法 76
2.5.2 內(nèi)波荷載計(jì)算 78
2.6 Morison方程計(jì)算波流荷載 79
2.6.1 計(jì)算方法 80
2.6.2 算例分析 81
2.7 海震問題 83
2.7.1 計(jì)算方法 83
2.7.2 算例分析 85
3 彈振問題與臨界凈浮力 88
3.1 彈振問題研究流程 88
3.2 彈振發(fā)生判斷 89
3.2.1 彈振判斷標(biāo)準(zhǔn) 89
3.2.2 彈振判斷方法 90
3.3 臨界凈浮力快速判斷 93
3.3.1 不考慮纜索重量臨界凈浮力 93
3.3.2 帶垂度的纜索動力分析方法討論 96
3.4 波浪作用下臨界凈浮力快速計(jì)算 96
3.4.1 管節(jié)真實(shí)剛度 97
3.4.2 波浪作用力 97
3.4.3 臨界凈浮力計(jì)算方法 98
4 橫斷面初步擬定與評估 100
4.1 橫斷面初步擬定 100
4.1.1 橫斷面初步擬定方法 100
4.1.2 橫斷面初步擬定實(shí)例 105
4.2 橫斷面力學(xué)性能評估 109
4.2.1 評估方法 109
4.2.2 橫斷面力學(xué)性能評估 111
4.2.3 外包鋼殼方案 113
4.3 管壁截面力學(xué)性能評估程序 116
4.3.1 程序原理 116
4.3.2 火災(zāi)作用 120
4.3.3 力學(xué)性能分析 124
5 縱向結(jié)構(gòu)受力數(shù)值計(jì)算 131
5.1 懸浮隧道有限元模型 131
5.1.1 模型基本情況 131
5.1.2 APDL命令流建模 132
5.2 縱向結(jié)構(gòu)參數(shù)與規(guī)律 137
5.2.1 懸浮隧道縱向線形 138
5.2.2 懸浮隧道剛度 141
5.2.3 浮重比 147
5.2.4 基礎(chǔ)沉降 149
5.2.5 纜索失效 151
5.3 多錨固方案布置分析 152
5.3.1 錨固方案及評價(jià)指標(biāo) 153
5.3.2 計(jì)算方法 154
5.3.3 錨固方案評價(jià) 154
5.4 縱向結(jié)構(gòu)理論分析 160
5.4.1 數(shù)學(xué)模型 160
5.4.2 撓度計(jì)算 162
5.4.3 自振頻率計(jì)算 166
5.5 施工過程結(jié)構(gòu)參數(shù)分析 168
5.5.1 研究內(nèi)容 168
5.5.2 結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析 171
5.5.3 評價(jià)參數(shù).175
6 懸浮隧道靜力設(shè)計(jì)計(jì)算 177
6.1 荷載分類 177
6.1.1 永久荷載 177
6.1.2 可變荷載 177
6.1.3 偶然荷載 178
6.2 荷載組合 178
6.2.1 承載能力極限狀態(tài)基本組合（ULS） 178
6.2.2 承載能力極限狀態(tài)偶然組合（ALS） 179
6.2.3 正常使用極限狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)組合（SLS） 180
6.3 懸浮隧道縱向設(shè)計(jì)計(jì)算 181
6.3.1 算例概況 182
6.3.2 荷載取值 182
6.3.3 結(jié)構(gòu)縱向計(jì)算模型 193
6.3.4 計(jì)算結(jié)果 205
6.4 典型橫斷面設(shè)計(jì)計(jì)算 213
6.4.1 典型橫斷面概況 213
6.4.2 荷載取值 214
6.4.3 典型橫斷面計(jì)算模型 223
6.4.4 計(jì)算結(jié)果分析方法 224
7 結(jié)構(gòu)動力分析問題 229
7.1 結(jié)構(gòu)縱向動力模型 229
7.1.1 水阻尼 229
7.1.2 附加水質(zhì)量 232
7.2 波浪動荷載分析方法 234
7.2.1 規(guī)則波荷載施加 234
7.2.2 不規(guī)則波荷載施加 236
7.2.3 工程規(guī)律探索 237
7.3 車輛荷載分析 238
7.3.1 靜力分析 239
7.3.2 動力分析 242
7.4 纜索疲勞問題 247
7.4.1 疲勞壽命模型 247
7.4.2 疲勞分析計(jì)算 248
7.5 錨索參數(shù)共振 251
7.5.1 理論介紹 251
7.5.2 方程求解 253
7.5.3 工程規(guī)律探索 254
8 懸浮隧道實(shí)驗(yàn)工程研究 256
8.1 介紹 256
8.2 建造方法與關(guān)鍵技術(shù) 256
8.2.1 總體描述 256
8.2.2 整體預(yù)制與漂浮寄存 257
8.2.3 沉井岸邊接頭 258
8.2.4 混凝土沉船與定長錨纜 258
8.2.5 整體安裝 259
8.2.6 快速連接與長度調(diào)節(jié) 260
8.2.7 壓載、卸載與體系轉(zhuǎn)換 260
8.2.8 去大型設(shè)施、小型可陸運(yùn)裝配化綠色施工 260
8.2.9 主要工程量與工期估算 261
8.3 “本質(zhì)安全”與基本計(jì)算 261
8.3.1 計(jì)算假設(shè)與參數(shù)取值 262
8.3.2 主要結(jié)果 262
8.4 需要進(jìn)一步開展的工作 264
參考文獻(xiàn) 265
彩圖 269