悬浮隧道工程技术研究

目录
前言
1 悬浮隧道与水流作用 1
1.1 悬浮隧道断面绕流特征 1
1.1.1 研究方法 1
1.1.2 断面绕流CFD模拟 2
1.1.3 典型断面绕流分析 9
1.2 悬浮隧道涡激振动问题 16
1.2.1 研究方法 16
1.2.2 涡激振动CFD模拟 16
1.2.3 水下自由衰减 24
1.2.4 缆索刚度对涡激振动影响 25
1.2.5 典型断面涡激振动分析 27
1.3 涡激振动双尾流振子模型 34
1.3.1 双尾流振子方程 35
1.3.2 方程求解算法 37
1.3.3 模型参数拟合及验证 39
1.3.4 应用到整体结构分析的构想 41
1.4 悬浮隧道平面运动机构模拟 42
1.4.1 平面运动机构试验原理 43
1.4.2 强迫运动CFD模拟 45
1.4.3 典型断面附加质量系数 49
2 悬浮隧道与波浪作用 51
2.1 波浪荷载计算方法 51
2.1.1 Morison方程 51
2.1.2 势流理论 53
2.2 纵向线形与波浪荷载 55
2.2.1 多向不规则波荷载 56
2.2.2 悬浮隧道方向角度 61
2.2.3 悬浮隧道纵向坡度 62
2.2.4 悬浮隧道线形曲率 63
2.3 横断面形状与波浪荷载 65
2.3.1 横断面波浪力计算模型 65
2.3.2 淹没深度对波浪力影响 68
2.3.3 断面形状对波浪力影响 68
2.3.4 断面宽度对波浪力影响 69
2.3.5 双管断面间距对波浪力影响 70
2.3.6 断面绕射系数比较 71
2.4 船行波荷载计算 72
2.4.1 计算方法 72
2.4.2 算例分析 73
2.5 内波荷载计算 76
2.5.1 计算方法 76
2.5.2 内波荷载计算 78
2.6 Morison方程计算波流荷载 79
2.6.1 计算方法 80
2.6.2 算例分析 81
2.7 海震问题 83
2.7.1 计算方法 83
2.7.2 算例分析 85
3 弹振问题与临界净浮力 88
3.1 弹振问题研究流程 88
3.2 弹振发生判断 89
3.2.1 弹振判断标准 89
3.2.2 弹振判断方法 90
3.3 临界净浮力快速判断 93
3.3.1 不考虑缆索重量临界净浮力 93
3.3.2 带垂度的缆索动力分析方法讨论 96
3.4 波浪作用下临界净浮力快速计算 96
3.4.1 管节真实刚度 97
3.4.2 波浪作用力 97
3.4.3 临界净浮力计算方法 98
4 横断面初步拟定与评估 100
4.1 横断面初步拟定 100
4.1.1 横断面初步拟定方法 100
4.1.2 横断面初步拟定实例 105
4.2 横断面力学性能评估 109
4.2.1 评估方法 109
4.2.2 横断面力学性能评估 111
4.2.3 外包钢壳方案 113
4.3 管壁截面力学性能评估程序 116
4.3.1 程序原理 116
4.3.2 火灾作用 120
4.3.3 力学性能分析 124
5 纵向结构受力数值计算 131
5.1 悬浮隧道有限元模型 131
5.1.1 模型基本情况 131
5.1.2 APDL命令流建模 132
5.2 纵向结构参数与规律 137
5.2.1 悬浮隧道纵向线形 138
5.2.2 悬浮隧道刚度 141
5.2.3 浮重比 147
5.2.4 基础沉降 149
5.2.5 缆索失效 151
5.3 多锚固方案布置分析 152
5.3.1 锚固方案及评价指标 153
5.3.2 计算方法 154
5.3.3 锚固方案评价 154
5.4 纵向结构理论分析 160
5.4.1 数学模型 160
5.4.2 挠度计算 162
5.4.3 自振频率计算 166
5.5 施工过程结构参数分析 168
5.5.1 研究内容 168
5.5.2 结构响应分析 171
5.5.3 评价参数.175
6 悬浮隧道静力设计计算 177
6.1 荷载分类 177
6.1.1 永久荷载 177
6.1.2 可变荷载 177
6.1.3 偶然荷载 178
6.2 荷载组合 178
6.2.1 承载能力极限状态基本组合（ULS） 178
6.2.2 承载能力极限状态偶然组合（ALS） 179
6.2.3 正常使用极限状态标准组合（SLS） 180
6.3 悬浮隧道纵向设计计算 181
6.3.1 算例概况 182
6.3.2 荷载取值 182
6.3.3 结构纵向计算模型 193
6.3.4 计算结果 205
6.4 典型横断面设计计算 213
6.4.1 典型横断面概况 213
6.4.2 荷载取值 214
6.4.3 典型横断面计算模型 223
6.4.4 计算结果分析方法 224
7 结构动力分析问题 229
7.1 结构纵向动力模型 229
7.1.1 水阻尼 229
7.1.2 附加水质量 232
7.2 波浪动荷载分析方法 234
7.2.1 规则波荷载施加 234
7.2.2 不规则波荷载施加 236
7.2.3 工程规律探索 237
7.3 车辆荷载分析 238
7.3.1 静力分析 239
7.3.2 动力分析 242
7.4 缆索疲劳问题 247
7.4.1 疲劳寿命模型 247
7.4.2 疲劳分析计算 248
7.5 锚索参数共振 251
7.5.1 理论介绍 251
7.5.2 方程求解 253
7.5.3 工程规律探索 254
8 悬浮隧道实验工程研究 256
8.1 介绍 256
8.2 建造方法与关键技术 256
8.2.1 总体描述 256
8.2.2 整体预制与漂浮寄存 257
8.2.3 沉井岸边接头 258
8.2.4 混凝土沉船与定长锚缆 258
8.2.5 整体安装 259
8.2.6 快速连接与长度调节 260
8.2.7 压载、卸载与体系转换 260
8.2.8 去大型设施、小型可陆运装配化绿色施工 260
8.2.9 主要工程量与工期估算 261
8.3 “本质安全”与基本计算 261
8.3.1 计算假设与参数取值 262
8.3.2 主要结果 262
8.4 需要进一步开展的工作 264
参考文献 265
彩图 269