琼州海峡索桥式悬浮隧道方案的可行性研究

结合琼州海峡的海底地形地貌、气象、地质条件等因素,对跨海大桥、海底隧道、桥隧结合及悬浮隧道等方案进行比较分析,对这些方案的优点和不足进行了讨论。在此基础上,提出索桥式悬浮隧道方案,介绍了该方案的结构组成及其特点,从建造技术、经济指标、环境保护等方面探讨了索桥式悬浮隧道在琼州海峡通道中应用的可行性。研究认为,与其他方案相比,索桥式悬浮隧道具有结构新颖、受力明确、线路短、跨度大、经济指标高等优点,是一种较好的琼州海峡跨海方案。     

正向规则波作用下悬浮隧道时域全局动力分析

应用Morison方程和有限元法，将悬浮隧道管体假定为与岸坡固定的Euler-Bernoulli梁结构，通过将锚索与悬浮隧道管体、海底平面铰接，实现了锚索、悬浮隧道管体以及岸坡三者之间的动力学耦合，将线性波浪理论应用于Morison方程计算波浪荷载，在时域内采用Newmark-β隐式时间积分法迭代求解悬浮隧道的运动控制方程，进而构建了水下悬浮隧道的三维动力学耦合数值模型。研究结果表明：在长周期波主导的海域，适当增大水平方向的系泊刚度，将有利于控制悬浮隧道整体的位移幅值；隧道近岸处的锚索由于边界条件的影响，在波浪条件下将承受更大的张力，工程中应适当增加或加粗近岸端部锚索，排除安全隐患；悬浮隧道的锚索布置间距宜固定在250～300 m的范围内。     

水中悬浮隧道研究现状

水中悬浮隧道是在水中穿越江河湖海的新型构筑物,具有其他水下隧道不可比拟的优势.介绍了悬浮隧道的研究历史、在结构分析方面的研究概况以及需要研究的重大课题.     

Morison公式在悬浮隧道波浪荷载计算中的运用研究

水下悬浮隧道是一种悬浮于水中的大型跨海交通工程,作为一种全新的水下结构,其在设计、施工、运维等阶段仍存在很多亟待解决的工程问题。以某工程案例为依托,采用Morison公式计算了悬浮隧道的波浪荷载,将计算结果与数值模拟的结果进行对比分析,验证了该方法的可行性,并对涉及计算的各计算因素进行了敏感性分析。结果表明:Morison公式与数值模拟的计算结果相差较小,采用Morison公式计算较为简单,适合在工程项目中推广使用;在一般的工程条件范围内,速度力系数C_D、海洋生物生长厚度等因素对计算结果影响不大;而惯性力系数C_m和是否考虑结构不同位置的波浪相位差对计算结果影响较大,实际工程运用中应予重点关注。     

悬浮隧道水动力问题研究概述

悬浮隧道作为一种新型的跨水域交通方式近年来引起各国学者广泛的关注,文章在介绍悬浮隧道研究背景与各国发展状况的基础上,首先梳理了悬浮隧道断面形式与管体连接方式的相关研究,分析了不同断面形式的优缺点,概述了管段之间连接、支撑悬浮系统连接以及隧道两端连接的相关成果。文章重点围绕悬浮隧道水动力问题,系统梳理了针对悬浮隧道水动力荷载、不同荷载作用下的运动响应及锚索系统的涡激振动及其抑制问题的研究,最后通过总结前人的研究成果,提出了悬浮隧道水动力研究方面需要进一步关注的问题。     

随机波流作用下不同截面形式悬浮隧道的动力响应

悬浮隧道是一种用以跨越长深水域的新型交通结构物,其动力响应是评价其安全性的关键性指标。不同截面形式悬浮隧道具有不同的水动力特性,为研究不同截面形式的悬浮隧道在海洋真实随机波浪及均匀流荷载环境下的动力响应,基于势流理论建立悬浮隧道有限元模型。为了验证计算理论的准确性,将数值模拟结果与试验结果进行对比。结果表明,该计算理论具有较高的准确性,可用于进一步的悬浮隧道动力响应分析。对不同截面类型悬浮隧道在不同工况下动力响应进行分析,结果表明：椭圆形截面悬浮隧道对波流的敏感性最高,安全性最差;矩形截面与八边形截面在大多数情况下的动力响应较为接近,但八边形对于有义波高的敏感性更高一些。研究结果可为悬浮隧道建设提供有效的建议。     

水流作用下悬浮隧道耦合动力数值模拟分析

安装在深水区的悬浮隧道在水流作用下会产生交替脱落的漩涡,从而使得悬浮隧道受到周期性的力,进一步导致悬浮隧道产生涡激振动。当涡脱落频率与悬浮隧道固有频率相接近时会发生"锁定"现象,进而导致悬浮隧道发生振幅较大的运动,类似于结构的共振状态。文章利用有限元数值方法求解不可压缩粘性流体雷诺平均Navier-Stokes方程,并结合任意拉格朗日-欧拉(ALE)动网格方法,对不同雷诺数下(Re=1 000～100 000)悬浮隧道的涡激振动问题进行了数值模拟研究。计算中悬浮隧道受到弹簧和阻尼的约束,并允许其仅发生横流向的运动,研究了不同结构自振频率下悬浮隧道的受力和运动情况以及不同浮重比情况下悬浮隧道的受力和运动的结果。结果表明,在计算的各雷诺数下,悬浮隧道发生"锁定"的频率基本一致,但是悬浮隧道不同浮重比对"锁定"区间存在影响作用。     

考虑多场耦合的碰撞载荷下水中悬浮隧道动力响应

水中悬浮隧道通过系泊系统使其悬浮在水下一定深度处,与潜器的碰撞可能会使隧道结构产生较大运动响应,呈现大幅度的非线性位移,会使隧道失去原有的稳定性甚至对隧道安全性产生较大的影响。因此,本文开展考虑多场耦合场景下碰撞载荷作用下,水中悬浮隧道的运动响应研究。通过与文献中试验结果的对比分析,验证数值模型的有效性。建立水中悬浮隧道及其系泊系统的三维运动模型,同时通过Abaqus建立水中悬浮隧道的碰撞场景与STAR-CCM+进行双向耦合联合仿真,开展水中悬浮隧道被潜器撞击后的运动响应研究,并分析不同碰撞场景下水中悬浮隧道的运动响应变化规律。     

不同锚泊方式悬浮隧道在随机波作用下的动力响应试验

为研究不同锚泊方式悬浮隧道在随机波作用下的动力响应，设计对应的节段模型试验，分析考虑随机波作用的3种锚泊方式悬浮隧道的动力特性。根据相似准则，考虑波流水槽的尺寸，设计几何比尺为1∶150的物理模型试验。将数值模拟结果与试验结果相对比，验证试验结果的准确性和可靠性。开展不同工况下的模型试验，分析随机波作用下3种典型锚泊方式悬浮隧道管体结构的横荡、垂荡和横摇运动响应，以及锚索的受力情况。研究结果表明：锚泊方式1的抑振能力最差，锚索缆力最大，安全性最差；锚泊方式2在垂荡方向上具有较好的抑振能力，锚索缆力比锚泊方式1小；锚泊方式3在横荡、纵荡、横摇运动响应和锚索缆力方面的表现均较佳，安全性更好。该研究可供悬浮隧道工程及其他类似工程的锚泊设计提供参考。     

波流作用下悬浮隧道局部锚索的破断动力响应

为研究波流作用下悬浮隧道局部锚索的破断动力响应,运用ANSYS/AQWA软件建立悬浮隧道及其锚泊系统的有限元模型.通过单元生死功能和时控法模拟锚索破断行为,对比分析不同波流条件对悬浮隧道局部锚索破断动力响应的影响.研究结果表明:锚索破断之后,会对剩余锚索产生冲击效应,缆力瞬态增量随着与破断位置距离的增加而逐步递减;规则波、均匀流和锚索破断作用引起的悬浮隧道动力响应具有不同的特征,规则波主要引起结构产生周期运动,均匀流主要引起结构产生大幅偏移和低频运动,锚索破断主要引起结构产生冲击效应和高频振动;锚索破断之后,剩余结构的阻尼增大、刚度降低,导致锚索破断前后的结构运动行为出现明显的不同.     

水中悬浮隧道受撞击作用的数值分析

针对水中悬浮隧道在偶然状况下受到的潜艇撞击问题,文章采用流固耦合方法,建立了撞击作用下浮筒式悬浮隧道的有限元动态模型,分别撞击跨中、隧道四分之一跨、浮筒,分析隧道变形、撞击力、连接钢管拉杆力、隧道端部约束力、隧道动能情况。结果表明:撞击作用下,隧道整体变形明显,结构内力大。不同撞击位置处,悬浮隧道在水下的结构变形和受力行为区别明显。对此,有必要考虑撞击位置进行悬浮隧道的抗撞击设计。     

中国南海波浪作用下悬浮隧道运动响应研究

通过采用光滑粒子法求解弱可压流体运动方程，建立波浪-悬浮隧道-系泊系统全耦合时域分析模型，研究波浪对悬浮隧道耦合作用下的动力响应。基于中国南海实测海洋环境数据，对波浪作用下悬浮隧道的整体受力、运动响应及系泊受力进行研究。结果表明：受雷诺数影响，隧道受到的波浪力与波浪强度呈非线性关系；系泊缆与海床夹角越小，隧道的纵摇幅值越小；当角度为45°时，隧道运动性能及系泊缆受力能够达到较好的平衡状态。研究结果能为悬浮隧道选型及系泊系统设计提供参考。     

洋流作用下悬浮隧道动力学行为试验研究

本研究根据相似准则和试验条件设计试验模型。在试验模拟的1节悬浮隧道管段上分别布置2组和3组锚索支撑,测试在不同流速条件下,悬浮隧道管体结构的环向应变、轴向应变及张力腿锚索的轴力。根据试验结果,初步分析悬浮隧道应力的空间分布特征和张力腿的轴力情况;给出在相同环境条件下,张力腿锚索数量对结构应力的影响、洋流速度对悬浮隧道管段结构变形和张力腿轴力的影响关系等。     

顺德南国路改造工程下穿隧道防水施工

作为一项涉及到地质学、工程学的复杂系统工程项目,隧道防水工程的施工工艺和质量控制对整个系统的顺利完成起了举足轻重的作用,工程的施工原则应紧密围绕水文地质条件、建造的方法、工程地质周边环境以及工程的使用要求来掌控。本文针对道路下穿隧道工程防水施工做出了较为详细的分析和研究,希望可以为行业从业者提供一定的参考和借鉴。     

挪威将建世界首条海运通航隧道

挪威政府近日宣布，将在斯塔特半岛海域建造世界第一条海运通航隧道。这条隧道总长1．7公里，工程5年完成，总造价达3．1亿美元。     

ROBOT空间理论设计码头工程的施工监理

上海港客运服务总公司黄浦码头恢复工程,是上海市重大工程轨道交通明珠线二期穿越黄浦江的配套工程.工程分为江侧码头部分和陆侧平台部分,码头结构采用高桩梁板式,上部结构为现浇横梁,预制混凝土轨道梁、纵梁.在两条隧道中间区域布置一榀断面较大横梁,沿隧道走向布置二排桩基,二排桩间距为2.2米.在两条隧道外侧各布置一个墩台,横梁与墩台之间净距为10.4米.平台结构型式与码头相同,在两座隧道之间沿隧道走向并距其边线2.4米处各布置1排桩基,二排基桩形成一榀排架.     

沉管隧道整体管节工厂预制方法

基于港珠澳岛隧工程沉管建造经验技术总结和再创新,提出并详细介绍了适用于混凝土整体管节平行流水线作业工厂预制方法,且定量地分析了该方法较传统工厂法的优势,其优势在于工期更短、用地更少,且工作量得以优化.随着沉管隧道长度增加,管节数量增多,其优势愈加明显.     

跨越水域交通的阿基米德桥

本文首先介绍一种跨越水域交通的技术概念-水下悬浮隧道(又称阿基米德桥)的形成和发展历史、结构特点以及国际上正在进行概念设计和可行性分析的几个阿基米德桥典型工程概况.然后概括阿基米德桥设计分析中所涉及的几个关键科学技术问题.最岳讨论阿基米德桥的设计方法和技术特点,强调现有海洋工程技术如张力腿平台技术等在阿基米德桥中的潜在应用,并对阿基米德桥的发展前景进行展望.     

广州市生物岛-大学城隧道工程航道环境影响分析

综合分析隧道工程水域自然条件、通航环境、安全现状、通航尺度、航道与航法等一系列相互关联的航行条件,提出隧道建设及隧道水域船舶航行安全保障措施和建议,以利船舶通航和隧道自身的安全.     

中船长兴造船基地水工构筑物设计关键技术

长兴造船基地是我国规模最大的造船基地.介绍基地一期工程水工构筑物的规模及结构设计方案,总结了在本工程中获得成功的大型水上基坑建造双船坞坞口、大跨度双排钢板桩围堰建造双船坞坞口、大型钢浮箱结合桩基复合基床建造大型船闸闸首、格型地下连续墙建造超深船坞坞墙、超大面积船坞基坑工程钢板桩坞壁变形控制技术、考虑大面积卸载和周期重载作用条件下的船坞底板桩基设计技术等创新设计理念和设计技术.