水中懸浮隧道與洋流耦合作用的模型試驗.pdf

1、目前，許多固定的跨水通道如橋梁、浮橋、海底隧道和沉管隧道等已經修建了，然而，當兩岸距離較遠、水體較深時，這些傳統(tǒng)的結構就不太可行了。水中懸浮隧道為跨越深水水域提供了一種新的選擇，這種結構形式可以用來連接陸地和海峽，水中懸浮隧道不是一種嵌入式結構，而是懸浮于水中一定深度，并通過錨固系統(tǒng)錨固到水床上來維持結構的穩(wěn)定。 本文首先簡要地介紹了洋流的一些基本理論，又分析研究了波浪和水流對水中懸浮隧道的聯(lián)合作用，同時也介紹了模型試驗的基本原

2、理及其優(yōu)缺點，以及該管段模型試驗所要考慮遵守的流體相似準則。利用室內管段模型試驗的方法，來模擬洋流與水中懸浮隧道的相互作用，通過調節(jié)水泵功率以及整流板的過流面積，模擬出水中懸浮隧道管段所處的不同洋流環(huán)境條件，同時也采用了以有限元為基礎的數(shù)值模擬方法(2-D)，對模型試驗中的洋流與水中懸浮隧道管段進行流體——結構耦合模擬，數(shù)值試驗模擬了六種不同的工況條件。 通過對這兩種方法的計算結果進行分析，得出了水中懸浮隧道管段結構的受力及變形

3、隨水流流速的變化規(guī)律，即在試驗流場條件下，管段結構的軸力、彎矩的變化值隨水流流速的增大而增大，但管段迎流面一側的軸力隨水流流速的增大而減小，管段結構外側的環(huán)向變形較內側的大，迎流面一側的環(huán)向變形較背流面一側的環(huán)向變形大，同時管段結構的環(huán)向變形也隨水流流速的增大而增大，而管段結構內側與外側、迎流面一側與背流面一側的軸向變形差別不大，其軸向變形也隨水流流速的增大而增大，管段結構的測點位移也隨流速的增大而增大，隧道管段迎流面一側錨索的軸力隨水

4、流流速的增大而增大，背流面一側錨索的軸力隨水流流速的增大而減小，模型試驗的結果發(fā)現(xiàn)管段結構在水流作用下，除了表現(xiàn)出一定的壓彎特性以外，還表現(xiàn)出了一定的受扭特性，在相同流場條件下，每節(jié)管段采用3組錨索較每節(jié)管段采用2組錨索能有效地減小結構的位移和振動，增強結構的穩(wěn)定性。最后將數(shù)值分析的計算結果與室內管段模型試驗的結果進行分析比較，試驗結果和計算結果符合良好。希望本文的研究成果對今后水中懸浮隧道的設計、計算能提供一些有益的參考和借鑒，并進一