沉管沉放等待阶段的水动力特性研究

发布时间：2021-09-25 18:27

　　复杂的海洋环境条件下,沉管沉放等待阶段是大型沉管隧道施工过程中的一个重要阶段,这个阶段关系到沉管系泊的稳定性和施工的安全性,在工程中具有重要意义。本课题是基于港珠澳大桥沉管隧道的工程背景,采用ANSYS软件里基于势流理论的AQWA模块,建立沉管浮驳管段的数值计算模型,并基于物理模型对模型进行了验证,证明了模型计算结果的可靠性。采用验证模型,首先研究了系泊方式（系缆角度、缆绳长度、布缆方式）对动力响应的影响,提出了可行的系泊方案,其次分析了可行的系泊方案条件下,不同动力要素（波浪、水流、波浪水流联合作用）从不同方向作用时,沉管-浮驳系统的运动响应及缆绳受力规律,研究发现:各运动分量随波浪入射角的变化规律有所不同,艏摇运动量在波浪入射角为45°时为最大值;最大系泊缆力随浪向角的变化与谱峰周期有关;横移运动分量对布缆方式较0其它运动分量更为敏感。在波浪周期接近系统横摇固有周期时,横移、垂荡、横摇运动均出现共振效应,此时缆力亦将出现极大值;水流的存在增大了横移方向的运动响应,并在一定程度上减弱了沉管-浮驳系统在垂荡和横摇方向的运动,流向改变不超过15°时,对系统运动响应和缆绳张力影响有限。 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 沉管隧道概述
        1.1.1 海底隧道概况
        1.1.2 沉管隧道的介绍
        1.1.3 沉管隧道的发展
        1.1.4 港珠澳隧道工程
    1.2 沉管隧道的研究综述
    1.3 本研究的主要内容
2 沉管-浮驳系统的数值模型
    2.1 软件原理概述
        2.1.1 软件简介
        2.1.2 势流理论控制方程及边界条件
        2.1.3 波浪形式
        2.1.4 频域分析
        2.1.5 时域分析
    2.2 基于Workbench-AQWA的沉管-浮驳系统的水动力模型
        2.2.1 沉管-浮驳系统的模型建立
        2.2.2 网格划分
        2.2.3 添加约束
        2.2.4 施加载荷
        2.2.5 计算结果分析
    2.3 本章小结
3 数值模拟与物理模型试验对比验证结果
    3.1 规则波作用下数值模拟与物理试验结果对比验证
        3.1.1 系统运动响应及系泊缆力时间过程线的对比验证
        3.1.2 系统运动响应值和缆绳张力值随周期变化的对比验证
    3.2 不规则波作用下数值模拟与物理试验结果对比验证
        3.2.1 运动响应的对比验证
        3.2.2 缆绳张力的对比验证
    3.3 本章小结
4 系泊方式对水动力响应的影响分析
    4.1 不同系缆角度下沉管-浮驳系统的水动力特性
        4.1.1 运动响应的比较
        4.1.2 缆绳张力的比较
    4.2 不同缆绳长度下沉管-浮驳系统的水动力特性
        4.2.1 运动响应的比较
        4.2.2 缆绳张力的比较
    4.3 不同系泊方式下沉管-浮驳系统水动力特性
        4.3.1 沉管-浮驳系统的布缆方式
        4.3.2 运动响应的比较
        4.3.3 缆绳张力的比较
    4.4 本章小结
5 动力要素对水动力响应的影响分析
    5.1 不同谱峰周期下沉管-浮驳系统的水动力特性
        5.1.1 谱峰周期对运动响应的影响
        5.1.2 谱峰周期对缆绳张力的影响
    5.2 不同有效波高下沉管-浮驳系统的水动力特性
        5.2.1 有效波高对运动响应的影响
        5.2.2 有效波高对缆绳张力的影响
    5.3 不同浪向下沉管-浮驳系统的水动力特性
        5.3.1 波浪入射角对运动响应的影响
        5.3.2 波浪入射角对缆绳张力的影响
    5.4 浪流共同作用下的沉管-浮驳系统的水动力特性
        5.4.1 单纯波浪和波加流的对比
        5.4.2 不同流速对水动力响应的影响
        5.4.3 不同流向对水动力响应的影响
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于AQWA的大型游船码头系泊水动力性能分析[J]. 雷林,刘添宇,袁培银,刘俊良.  中国水运. 2017(05)
[2]内河锚泊浮式码头水动力性能分析[J]. 彭泽宇,刘祚秋,富明慧.  水利水运工程学报. 2015(03)
[3]沉埋式海底隧道管段海上系泊水动力性能分析[J]. 彭泽宇,刘祚秋.  水运工程. 2015(01)
[4]港珠澳大桥沉管隧道长大管节水动力性能试验研究[J]. 吕卫清,吴卫国,苏林王,陈克强,彭晟.  土木工程学报. 2014(03)
[5]不同布缆方式锚碇沉管管段运动的数值模拟[J]. 杨璨,王永学,左卫广.  海洋工程. 2014(01)
[6]港珠澳大桥岛隧工程沉管隧道施工新技术介绍[J]. 王吉云.  地下工程与隧道. 2011(01)
[7]波浪作用下沉管管段沉放过程运动响应的试验研究[J]. 陈智杰,王永学,王国玉,侯勇.  大连海事大学学报. 2009(02)
[8]国内外沉管隧道工程发展现状研究[J]. 程乐群,刘学山,顾冲时.  水电能源科学. 2008(02)
[9]沉管隧道研究综述[J]. 钟辉虹,李树光,刘学山,周健,崔积弘,冯珂.  市政技术. 2007(06)
[10]沉管隧道穿越江河海湾的优越性[J]. 宋建,陈百玲.  现代隧道技术. 2005(03)

博士论文
[1]波浪作用下沉管管段沉放运动的试验与数值研究[D]. 陈智杰.大连理工大学 2009

硕士论文
[1]超长沉管管段沉放过程的模拟研究[D]. 王智强.中国海洋大学 2013
[2]锚碇沉管管段沉放运动的水动力数值研究[D]. 杨璨.大连理工大学 2013
[3]沉管管节沉放系缆力试验研究[D]. 陈硕.武汉理工大学 2012
[4]双浮筒浮防波堤水动力数值研究[D]. 王志瑜.大连理工大学 2011
[5]沉管管段系泊状态下缆绳受力试验研究[D]. 邵忠安.大连理工大学 2011
[6]浪流作用下系泊船舶运动及缆绳布局优化[D]. 徐兆全.大连理工大学 2007
[7]张力腿平台的波频耦合动力响应分析[D]. 刘日明.哈尔滨工程大学 2005



本文编号：3410227