大型沉管隧道管段水上施工問題研究.pdf

1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文大型沉管隧道管段水上施工問題研究摘要沉管隧道工程是從上世紀(jì)初開始逐步發(fā)展起來的一種大型跨水交通工程。f隨著上海黃浦江越江沉管隧道的建設(shè)開工，大尺度沉管隧道在我國內(nèi)地將會有良好的使用前景。管段水上施工是沉管隧道建設(shè)的關(guān)鍵步驟。這一步驟又可以分為管段浮運(yùn)、管段系泊以及管段沉放定位三個(gè)特征相對明確的環(huán)節(jié)。]本文以黃清江越江沉管隧道為背景，在模型試驗(yàn)、理論分析以及數(shù)值仿真的基礎(chǔ)上，對上述環(huán)節(jié)中涉及的諸多內(nèi)容進(jìn)行了研究。1

2、、管段阻力特征研究的結(jié)論通過管段模型試驗(yàn)，研究了敞水狀態(tài)下管段阻力與水流速度、以及波浪波高的關(guān)系并繪制了不同拖曳角度下管段的阻力曲線。同時(shí)，鑒于管段的大尺度以及管段沉放、浮運(yùn)時(shí)水深環(huán)境的變化，模型試驗(yàn)還專門對不同水深條件下的管段阻力進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得到了在敞水拖曳狀態(tài)下，管段阻力隨水深變化的規(guī)律。考慮到隧道基槽對水流的影響，論文還借助后續(xù)的管段沉放試驗(yàn)、通過對定位纜繩張力進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在隧道基槽中管段阻力幾乎不隨水深變化而明顯增大的現(xiàn)象

3、刊2、管段浮運(yùn)的線路規(guī)劃與施工指導(dǎo)、論文首先歸納了管段操縱模型試驗(yàn)的結(jié)論，以此為基礎(chǔ)對管段浮運(yùn)施工中的管段出塢浮運(yùn)、管段就位轉(zhuǎn)首浮運(yùn)以及隧道基槽內(nèi)的浮運(yùn)進(jìn)行了分析。管段浮運(yùn)研究不僅給出了浮運(yùn)方案，設(shè)備容量估算，還對上述上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文管段沉放過程中可能出現(xiàn)超常運(yùn)動的頻率范圍；復(fù)原了管段運(yùn)動的“濕”模型，水流粘性導(dǎo)致的附加質(zhì)量及阻尼項(xiàng)被計(jì)入運(yùn)動方程，對管段及定位纜繩在沉放過程中的力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了～階量和二階量的展開分析，數(shù)學(xué)仿真給出

4、了管段六自由度的頻域譜密度響應(yīng)曲線，同時(shí)對沉放系統(tǒng)在低頻區(qū)域的沉放安全性進(jìn)行了論證。^，6、管段沉放定位的控制研究。f管段在隧址的沉放定位是個(gè)動力定位過程。本文采用基于濾波的被動控制模型對管段沉放進(jìn)行控制分析，該模型對于隨機(jī)外擾動偏差具有Lyapunov穩(wěn)定性。論文建立的非線性控制檢測器能有效剔除零均值波頻干擾、重建長周期二階波浪誘導(dǎo)力對管段的偏差干擾。在研究控制模型和分析主動力(控制纜繩張力)控制分配矩陣的基礎(chǔ)上，論文利用MATLAB