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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(shè)計理念早已成為與傳統(tǒng)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(shù)選擇。作為一種創(chuàng)新技術(shù),其借助水的浮力使封閉的管體結(jié)構(gòu)懸浮在水中,并通過張力腿系統(tǒng)錨固在海床上,在海洋結(jié)構(gòu)工程中懸浮隧道具有獨特的優(yōu)勢。
本文針對這一新型結(jié)構(gòu)
2、物,考慮了海洋環(huán)境內(nèi)的兩種典型荷載(內(nèi)波和海流)的聯(lián)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(xué)行為,并以擬建工程為背景,對懸浮隧道進行了振動響應(yīng)及控制分析,具體開展的工作包括:
(1)基于勢流函數(shù)理論建立了層化海洋內(nèi)波流場,疊加海流流場形成聯(lián)合作用場,采用Morison公式考慮內(nèi)波和海流聯(lián)合作用力,建立懸浮隧道-流體相互作用非線性振動數(shù)學(xué)物理模型。運用Galerkin法數(shù)值求解結(jié)構(gòu)的振動方程,研究了海洋內(nèi)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(yīng)行為。
(2)根據(jù)懸浮隧道擬建工程在聯(lián)合作用下的動力響應(yīng)特性,結(jié)合隧道結(jié)構(gòu)本身和聯(lián)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(jié)構(gòu)與聯(lián)合荷載之間的減振關(guān)系,控制由聯(lián)合荷載導(dǎo)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(xiàn)振動控制的目標(biāo);最
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