超长沉管管段沉放过程的模拟研究_王智强.caj

【摘要】 水下隧道以其独特的优势逐渐成为人们在修建跨江跨海工程时的重要选择之一。在各种形式的水下隧道中，沉管法施工的隧道以其节约造价、容易保证工程质量、在隧道现场施工少、水下工作量小、断面形状自由等优点得到人们广泛的关注和应用。本文选题源自于港珠澳大桥沉管隧道工程，该隧道长近6000m，单元管段长180m，是当今世界上最长的单节管段。建造跨海沉管隧道在我国是史无前例的。在复杂的海洋环境条件下，超长管段的沉放是沉管隧道施工中的一个关键环节，同时也是最危险的环节。了解和研究沉管管段沉放过程中的运动特性，有助于把握沉管运动稳定性和施工安全性。目前，国内对沉管隧道的研究，主要是以越江河隧道为研究背景。而跨海沉管隧道处于海洋环境中，其水文(波浪、水流、潮汐等)、气象(风速、风向等)等因素决定了沉管管段在海上的沉放施工与在河流中的施工会有所不同，且沉管结构在海底受到的流体作用与在河流中也会有很大差别。因此除了必要的模型试验研究外，还应开展理论分析和数值模型研究。本文着眼于管段的沉放施工过程，主要进行的研究工作包括：应用三维势流理论对管段的受力进行分析，然后通过ANSYS软件建立数值模型，使用AQWA软件对其进行频域和时域的分析。在频域分析中，使用软件模拟了管段在规则波作用下的运动情况，并计算出当入射波频率不同时，管段所受到的波浪力以及管段自身的附加质量和辐射阻尼系数等水动力参数的变化情况。在时域分析中，研究了沉放过程中，管段在不规则波和海流的共同作用下，在不同沉放深度、不同的波浪入射角以及不同波浪长度的影响下，沉管管段的运动响应和缆绳的受力情况。希望能为沉管沉放施工的作业方式和工艺设备选择提供依据和参考，以保证施工的可靠性和安全性。 

【Abstract】 Because of its unique advantage, underwater tunnel has become a primary choicewhen people build engineering to cross the river. In various form of tunnel, theimmersed tunnel method with its advantages such as cost saving, quality guarantee,less tunnel construction site work, gets widely attention and application.The topic of this paper comes from HongKong, Zhuhai and Macau bridgeimmersed tunnel engineering. The whole tunnel’s length is nearly6000kilometers.And the tunnel element is180meters’ lon... 

【关键词】 沉管隧道； 管段沉放； 数值模拟； 运动响应； 缆绳受力；
【Key words】 Immersed Tunnel； Immersion Process； Numerical Simulation； Motion Response； Cable Tension；