波流作用下懸浮隧道的響應(yīng)研究.pdf

1、懸浮隧道是一種用于跨越海峽、海灣、湖泊、河口及其它水道的新型交通結(jié)構(gòu)物，它是利用自重、所受浮力和支撐系統(tǒng)之間的平衡，使其懸浮在一定的水深位置。由于懸浮隧道具有通行時間短、對自然環(huán)境影響小、建造地點的選擇比較自由以及不破壞建造地點的自然景觀等優(yōu)點，懸浮隧道正日益成為隧道專業(yè)方向新的研究課題。 懸浮隧道從它所處的周圍環(huán)境和所承受的荷載角度來看，它與傳統(tǒng)的山嶺隧道和水底隧道有著顯著的差別。由于懸浮隧道直接處于波流作用的自然環(huán)境中，因此

2、波流荷載是懸浮隧道所受最主要的環(huán)境荷載之一，同時波浪的作用隨時間而變，導(dǎo)致懸浮隧道產(chǎn)生動力效應(yīng)，而動力效應(yīng)是趨向于增加結(jié)構(gòu)物應(yīng)力數(shù)值并損害結(jié)構(gòu)物的長期穩(wěn)定性；另外像懸浮隧道這樣的水下結(jié)構(gòu)物，在其放置深度處，水流對它的作用有可能大于水面波浪對它的作用；除此之外懸浮隧道在波流作用下，變形雖然很小，但由于隧道自身長度過長，所以在其結(jié)構(gòu)自重、浮力、波流及支撐系統(tǒng)作用下，結(jié)構(gòu)的形態(tài)有可能產(chǎn)生很大的變化，呈現(xiàn)出非線性的大位移和旋轉(zhuǎn)，從而對懸浮隧道結(jié)

3、構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性將產(chǎn)生較大的影響。因此，對于懸浮隧道這樣的結(jié)構(gòu)，無論是在設(shè)計階段，還是在運營階段，在環(huán)境荷載作用下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)都應(yīng)是關(guān)注的焦點。 本文主要對波流作用下懸浮隧道的響應(yīng)問題進行了研究，研究內(nèi)容包括兩個部分。第一部分著重研究了波流共同作用下懸浮隧道的靜、動態(tài)響應(yīng)問題。第二部分主要對漩渦誘發(fā)結(jié)構(gòu)物的動態(tài)響應(yīng)進行了分析。論文完成的具體工作如下： 1.采用波浪繞射理論和源匯法對懸浮隧道所受波浪荷載進行了求解。利用Mo

4、rison方程求解作用在懸浮隧道上的流體作用力； 2.采用空間梁單元的CR列式法，在考慮流固相互作用的條件下，建立了懸浮隧道結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的靜、動態(tài)響應(yīng)分析的有限元數(shù)值計算模型和靜、動態(tài)響應(yīng)的求解方法。 3.根據(jù)所建立的靜、動態(tài)響應(yīng)分析的有限元數(shù)值計算模型及求解方法，針對不同的海況條件、不同的結(jié)構(gòu)斷面形式、放置深度和支撐形式進行了靜、動態(tài)響應(yīng)的對比計算分析。 4.概述了漩渦泄放機理和渦激振動的基本概念。比較了目前常用的