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水下悬浮隧道断索、碰撞的分析模型及动态响应研究
| 论文题名： | 水下悬浮隧道断索、碰撞的分析模型及动态响应研究 |
| 关键词： | 水下悬浮隧道;锚索断裂;应力分布;运动特性 |
| 摘要： | 在交通越来越发达的现代社会，人们在建立了陆地和空中的快速通道后，如何快速而安全的跨越广袤的水域成为人们越来越关心的问题。在以往关于交通设施的发展中，最主要的跨越水域的交通方式是桥梁，其次是沉管隧道，这两种交通方式虽然能帮助人们跨越江海湖泊，但都存在着局限性，桥梁的建造特别重视当地的地形特点，在地势险峻的地方不适宜修建桥梁，另外沉管隧道的适用范围也有限，其对海底土质和水深的要求较高。因此，水下悬浮隧道作为一种全新的跨深海的隧道结构形式得到了各专家学者的广泛关注，由于其能在深水区域进行通行的优势，各国对水下悬浮隧道的研究发展越来越重视，即使现在世界上还未有修建成功的水下悬浮隧道案例。在系统的查阅资料后，发现在关于对水下悬浮隧道的研究中，大多都比较倾向于关注波浪流体对隧道的影响，对水下悬浮隧道被撞击的研究却很少，水下悬浮隧道被撞击一般有两种情况：一是撞击到锚索，造成锚索突断；二是撞击到隧道管体，造成隧道混凝土破坏。无论是哪一种情况，都将对水下悬浮隧道的正常运营造成严重影响。 因此，本文运用有限元软件对水下悬浮隧道支撑锚索突断下管体的运动现象以及被沉船或潜艇碎片撞击后管体的破坏进行了简单的研究。主要研究内容如下： (1)论文第一章介绍了关于水下悬浮隧道的一些基本概念及其在国内外的发展研究现状，详细说明了本文的研究思路与内容概况。 (2)简单阐述了锚索的四种布置方法和锚索的垂度效应，并介绍了锚索断裂的模拟方式单元生死法的基本理论和关于碰撞的非线性有限元理论知识。 (3)利用ABAQUS软件建立水下悬浮隧道三维模型，分析单侧锚索断裂之后隧道的扭转运动现象，分别考虑跨中单根锚索断裂和两根锚索连续断裂，以及中部单根锚索断裂和端部单根锚索断裂下隧道管体的应力、变形和运动特性，分析影响因素重力浮力比的影响。然后根据斜拉桥的简化模型提出了关于水下悬浮隧道的简化模型之鱼骨梁模型。 (4)利用有限元软件ABAQUS研究SFT在被沉船或者潜艇碎片撞击后管体的损伤、能量变化及撞击力时程，分别考虑竖直向下的正碰撞和侧向的水平碰撞，考虑不同质量和不同初始速度的冲击物对管体损伤、能量、撞击力的影响。 |
| 作者： | 刘迁苹 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 陈健云 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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