沉管浮运阻力系数的影响因子与取值分析研究

为解决沉管拖航和静态系泊施工中水流阻力系数取值的技术难题,结合实际的施工工况和作业环境,通过调研国内外大型沉管浮运阻力系数的取值,采用数值计算和物理模型试验的方法对沉管模型分别在静止和浮运状态时的阻力系数进行分析,并进一步探究了浮运阻力系数的影响因子,得出了适用于沉管静态锚泊和浮运时的水流阻力,通过实测验证了数据的正确性。     

沉管隧道长大管节海上施工物理模型试验思路与结果分析*

长大管节海上寄放、浮运和沉放过程中的受力和运动响应是沉管施工需要考虑的重要参数,现有的结构力学和流体力学均无法精确计算。基于相似理论和相对运动概念,在拖曳水池完成了沉管管节寄放、浮运和沉放系列水动力学试验,得到了沉管管节在不同风浪流载荷组合作用下的管节受力和运动响应,可为数值仿真分析提供关键参数取值依据,也可为长大管节的施工提供借鉴。     

港珠澳大桥沉管出运航道设计要点

港珠澳大桥沉管隧道管节须经过长距离浮运达到安装点,而沉管管节单个重达75,000t且无自航能力;浮运距离达12km,浮运水域处于航线最为繁忙的珠三角出海口海域,为无自航能力的大型及重型预制构件在繁忙水域的长距离运输进行临时性航道的设计,在国内外鲜有工程案例和经验作为参考。本文通过对港珠澳大桥沉管出运航道设计及其交付使用后的反馈情况进行总结,提出大型沉管隧道管节出运航道设计的要点,为今后类似工程提供借鉴参考。     

基于神经网络的沉管管节水阻力系数预报

针对沉管隧道水阻力系数取值区间变化范围较大的难题,采用径向基神经网络对模型试验中沉管管节的水阻力系数进行学习。根据训练好的网络参数,对不同的水深吃水比和拖航角度的水阻力系数进行预报。通过对比验证预报结果,神经网络方法可以较为准确地预报管节拖航的水阻力系数。该预报方法为后续类似工程中的同类管节水阻力系数的提供了新的预估手段,进而为管节拖航施工决策提供支撑。     

大型沉管隧道与双体运输船连接支墩结构受力特性研究

基于三维势流理论，运用水动力分析软件WADAM，对一种沉管隧道双体运输船带有沉管隧道的浮运工况下，进行了波浪中的响应分析。并根据分析结果研究了连接支墩结构在波浪中的受力特性，分析了包括波谱形式，波浪方向，波浪周期以及水深在内的多个参数对支墩载荷的影响。计算结果对沉管隧道浮运工况的选择，连接支墩的结构设计等方面有着重要的参考意义。     

沉管管节舾装件安装及精度控制方法

某沉管隧道的管节舾装作为沉管预制和沉管出坞、浮运的连接环节,是沉管出坞、浮运、安装的前期工作,在整个沉管安装项目中起着较为重要的作用。其中导向杆、导向托架的安装精度对沉管的浮运、安装影响重大,故需在其安装过程中进行细致的精度控制。     

大型柔性管节预制过程中控制精度的选择

在沉管管节干舷值影响因素分析的基础上,结合国内沉管隧道的施工经验对某沉管隧道大型柔性管节的预制精度进行了推荐,并给出了预制精度方案下干舷值的变化范围,可为今后沉管隧道管节预制的设计和施工提供参考.     

沉管管段在浅水航道浮运中的下沉量预报

针对深中通道中沉管管段由于浅水效应产生的下沉问题,验证CFD仿真技术计算沉管管段水动力的精确性,获得标准管段在不同下沉位置与浮运速度下的阻力与下沉力,通过分析管段下沉方向的受力建立运动方程,计算下沉运动,并绘制下沉运动的时历曲线,得到管段在不同干舷与浮运速度下的最大下沉量,以此判断管段浮运的浮态,分析管段浮运速度,供工程应用参考。     

海流作用下沉管—双驳船沉放系统沉放过程的阻力特性分析

文章通过CFD方法对海流作用下沉管管节与双驳船组成的沉放系统在不同沉放水深时的阻力进行分析,采用RANS方程和SST k-ε湍流模型,利用试验结果验证所用模型和方法的正确性。结合沉放过程三个典型工况,分析90°来流时的流场变化对阻力特性变化产生的影响。结果表明数值结果与试验结果差异较小,驳船和沉管之间的相对位置、沉管沉放深度对流阻力大小影响较大。     

沉管隧道管节预制工艺比选

沉管管节预制是沉管隧道工程的重要环节。文章介绍4种不同混凝土管节预制方式及工程应用实例,结合港珠澳大桥沉管隧道工程的实际情况,重点对干坞法和工厂法进行了深入比选研究,最后对港珠澳大桥管节预制实施方案提出建议。     

港珠澳大桥最后一节海底隧道管节浮运成功安装

正自2013年5月2日首节隧道沉管浮运以来,广州海事局历时1405天,已全部顺利完成对港珠澳大桥33节的海底隧道管节浮运和安装的安全护航任务。3月6日16时,港珠澳大桥最后一节重达七万吨的沉管E30管节历经六个小时10余海里的浮运后,终于安全到达距离伶仃主航道约2.8km、龙鼓西航道约1.3km的港珠澳大桥海底     

外海超大型沉管拖航演练研究

港珠澳大桥沉管拖航是在外海、受限航道进行,现场需要10艘以上的拖轮控制沉管姿态,因此沉管拖航是隧道施工中施工难度最大、风险最大的工序之一。为了降低施工风险,增加拖轮配合的熟练性,在首节沉管拖航前利用大型半潜驳船进行4次沉管拖航模拟演练,经过演练方式的对比和试验,逐渐形成了成熟的拖航工艺和浮运导航系统,确保了33节沉管的拖航安全。     

沉管工厂化预制技术在港珠澳大桥工程中的应用

港珠澳大桥遂道工程是目前世界上外海条件下埋深最深的沉管隧道工程,该沉管隧道断面大、管节质量大、混凝土抗裂要求高,在国内首次采用了工厂化预制工艺进行沉管管节的预制。由于预制工艺复杂,项目前期进行了深入的研究,并进行了众多工艺的改进和创新。介绍了工厂法预制的工艺及关键技术和应用情况。     

管顶人孔井、测量塔的受力变形数值模拟及控制

某大型沉管工程的沉管艉端装有最高近42.2 m的人孔井和测量塔,其在浮运、安装过程中受到水流荷载、波浪荷载和风荷载的影响而存在受力变形。为了保证人孔井和测量塔的安全及测量塔的测量精度,对人孔井和测量塔的受力特性进行分析后,在人孔井和测量塔上添加抱箍结构,使其与测量塔呈刚性连接。     

大型沉井浮运阻力研究

利用计算流体软件FLUENT对大型圆形铜沉井浮运时受到的水阻力进行数值计算，得到了不同流速不同吃水工况下沉井外壁和沉井总体的水流力；并将FLUENT计算结果与经验公式估算结果比较分析，验证了经验公式中只规定外壁为挡水面积是不合理的。在实际浮运中沉井内壁也受到了较大的水流力，并且不可忽略。依据FLUENT数值结果对经验公式进行修正，修正后的公式考虑了内壁受到的水流力，可更准确地估算大型圆形沉井浮运时的水流力。此修正经验公式可为工程实际提供参考。     

利用沉管系泊缆力推算沉管外海横拖时的水阻力系数

目前国内沉管浮运系泊中的水阻力系数尚未在实际操作中确认,大多只是物理模型和数学模型的模拟数据。文中借助沉管系泊绞移过程中的缆力显示的数据,结合现场实测的的流速数据反算沉管的绞移过程中的水阻力系数,为国内的沉管工程提供参考。     

记忆支座——沉管隧道管节接头差异沉降问题解决方案

港珠澳大桥沉管隧道的顶部覆土厚度高达21 m,作者发明了记忆支座来保护沉管管节接头结构,避免其因差异沉降而受损。记忆支座置于竖向剪力键之间,用最合理的方式分配差异沉降引起的结构内力与地基反力,起到既保护结构,又发挥结构最大能力的作用。港珠澳大桥沉管隧道33节管节的接头部位已经全部装上了记忆支座。文中详述记忆支座概念的产生、试验与设计、港珠澳隧道应用案例,并讨论其未来的发展与研究方向。     

大连湾海底隧道预制沉管冬季足尺模型试验分析

依托大连湾海底隧道工程,机制砂混凝土首次应用于大型沉管隧道预制中.由于水泥水化热和温度变化,沉管混凝土易在早龄期产生温度裂缝.文中论述了冬季足尺模型试验,通过监测沉管预制时机制砂混凝土的温度和裂缝发展情况,调整优化冬期施工时沉管机制砂混凝土生产、浇筑及养护措施,为大连湾沉管管节的冬期生产提供指导.     

不同工况下巨型沉井水流力及流场研究

水流经过沉井时,由于沉井对过水断面的压缩造成沉井周围流场的变化。为了探索不同流速、流向和水深工况下沉井受力变化,在模型试验与CFD数值模拟的基础上,采用控制变量法对沉井在着床、浮运过程中的流场变化规律进行研究;针对规范公式对大型结构计算存在的不足,提出对侧压缩系数进行修正。计算结果表明：随着流速的增加,水流力与流速呈抛物线分布;随着水流流向角的增加,沉井受到的纵向和横向水流力同时呈现增加的态势;在沉井逐渐抬升的过程中,水流呈先增加后减小的趋势,当沉井底部与河床相距超过10m后,沉井所受水流力将不受水深影响而保持稳定。     

港珠澳大桥沉管隧道最终接头测控技术

最终接头是沉管隧道施工的关键工序,而最终接头测控技术是最终接头精确对接和沉管隧道顺利贯通的保障。文章以港珠澳大桥沉管隧道为例,通过对龙口姿态测量、最终接头浮态标定及安装测控技术的研究及应用,实现了港珠澳大桥沉管隧道最终接头毫米级对接精度。