內波和海流聯合作用下水中懸浮隧道動力響應及振動控制分析.pdf

1、水中懸浮隧道是一種創(chuàng)新型交通跨越方式，在深海、超長距離、環(huán)境敏感等特殊水域地區(qū)，能有效的解決環(huán)境問題、降低工程造價以及具有優(yōu)越的抗震特性。盡管目前全世界仍沒有一座懸浮隧道建成，但其設計理念早已成為與傳統交通方式（如跨海橋梁、沉管隧道和海底隧道）相競爭的一種富有吸引力的技術選擇。作為一種創(chuàng)新技術，其借助水的浮力使封閉的管體結構懸浮在水中，并通過張力腿系統錨固在海床上，在海洋結構工程中懸浮隧道具有獨特的優(yōu)勢。
　　本文針對這一新型結構

2、物，考慮了海洋環(huán)境內的兩種典型荷載（內波和海流）的聯合作用，分析研究了組合荷載作用下水中懸浮隧道的動力特性和力學行為，并以擬建工程為背景，對懸浮隧道進行了振動響應及控制分析，具體開展的工作包括:
　　(1)基于勢流函數理論建立了層化海洋內波流場，疊加海流流場形成聯合作用場，采用Morison公式考慮內波和海流聯合作用力，建立懸浮隧道-流體相互作用非線性振動數學物理模型。運用Galerkin法數值求解結構的振動方程，研究了海洋內波和

3、海流共同作用及海流單獨作用下水中懸浮隧道的多模態(tài)動力響應行為。
　　(2)根據懸浮隧道擬建工程在聯合作用下的動力響應特性，結合隧道結構本身和聯合荷載的固有特性，提出了有效的減振措施。首先建立隧道管體的梁模型，將隧道模擬為簡單梁和剛性梁的疊加梁，即振型近似為一個彎曲正弦模態(tài)和一個剛體模態(tài)的疊加;然后建立隧道結構與聯合荷載之間的減振關系，控制由聯合荷載導致的懸浮隧道的自由振動而非受迫振動來減小隧道的振動幅值，從而實現振動控制的目標;最