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沉管沉放阶段运动及动力响应试验研究
| 论文题名： | 沉管沉放阶段运动及动力响应试验研究 |
| 关键词： | 沉管沉放;不规则波;动力响应;负浮力;管节潜深;波浪场 |
| 摘要： | 以港珠澳大桥岛隧工程沉管隧道为工程背景，研究了波浪及波流共同作用下，沉管沉放过程中管节的运动及动力响应问题。 首先进行了沉管沟槽水域流场及波浪场测试，考虑有效波高、谱峰周期、负浮力及潜深等影响因素，试验重点测量了管节运动及吊缆张力。以此为基础，分别探讨了沉管在波浪场及波流共存场中的运动响应与动力响应规律得到以下主要结果: (1)试验范围内，沟槽对水流形态影响显著。沟槽前地形上流速垂向分布与理论垂向分布一致性良好;沉管沟槽中心线位置的表层水流流速折减比例可达50-70％。沟槽内垂向流速分布沿水深线性分布。沟槽对波浪影响不显著。 (2)单纯波浪作用时，有效波高不超过1.2米条件下，负浮力大于1.3％（更严格标准下大于1.6％）时，沉管运动分量的最大值较为稳定，可称为沉管运动稳定区;有效波高=1.8米条件下，即使负浮力大于2.0％，沉管运动最大值依然不稳定;故此建议，沉管沉放阶段，波浪作业影响波高不大于1.2米，负浮力不小于1.3％。 (3)波流共同作用时，与单纯波浪比较，当沉管沟槽外海流流速不大于1.0m/s时，试验范围内，波流共同作用时管节运动规律的变化主要发生在负浮力η=0时。主要表现在:波流共同作用时管节纵移运动随机出现的特大值显著增大;水流的存在一定程度上起到了平复沉管纵摇和升沉运动的作用。水流的存在增大了沉管回转运动量。 (4)试验范围内，系泊缆缆绳张力随着有效波高的增加而增大。迎浪侧系泊缆缆力较背浪测缆力稍大一些。沉管上系泊缆缆力最大值与沉放驳上系泊缆缆力最大值相差不大.沉管与沉放驳上的系泊缆缆力最大值基本在50～280KN范围内变化。沉放吊缆缆力最大值基本在1000～5500KN范围内变化。系泊缆绳张力和吊缆缆绳张力相差可达一个量级以上。 (5)吊缆最大张力随波高和负浮力的增加而增加;谱峰周期Tp=8s时吊缆张力出现试验周期范围内(6-14s)的最大值。保证沉管沉放过程姿态稳定、吊缆张力分布均匀并不出现回0现象的最小负浮力应不小于2％。 (6)负浮力η=1.32％时，由运动响应决定的沉管沉放作业窗口Tp=6s，Hs=0.6m。消除干舷阶段是沉放过程沉管最不稳定阶段。 (7)以吊缆缆力允许的最大值500t为标准，则由动力响应决定的沉管沉放作业窗口Tp=6s，Hs=1.5m。 |
| 作者： | 林黎阳 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 张宁川 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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