【博士】懸浮隧道動(dòng)力響應(yīng)分析【2008】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：大連理工大學(xué)　　學(xué)位年度： 2008年　　懸浮隧道概念的問世時(shí)間雖然短暫，然而由于它在跨越深水域時(shí)的明顯優(yōu)勢，懸浮隧道現(xiàn)已得到世人的廣泛關(guān)注。懸浮隧道一般由懸浮在水中的管體組成，由浮力保持在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?，通過合理的錨固系統(tǒng)如錨索或張力腿錨固在海床上。因此，相對傳統(tǒng)隧道而言，懸浮隧道在環(huán)境荷載作用下更容易產(chǎn)生振動(dòng)?！　腋∷淼赖恼駝?dòng)可以分為整體振動(dòng)和局部振動(dòng)。整體振動(dòng)是指只考慮管體的振動(dòng)，不考慮錨索的橫向振動(dòng)；局部振動(dòng)是指單根錨索的振動(dòng)。本文從懸浮隧道的整體振動(dòng)和錨索的局部振動(dòng)兩個(gè)方面出發(fā)，考慮到中國地震的多發(fā)性和錨索振動(dòng)的關(guān)鍵性，對地震作用下懸浮隧道體系的整體動(dòng)力響應(yīng)以及參數(shù)激勵(lì)與強(qiáng)迫激勵(lì)作用下錨索的振動(dòng)特性進(jìn)行了研究分析，并對錨索的被動(dòng)控制進(jìn)行了初探。主要內(nèi)容如下：　　(1)介紹了懸浮隧道的概念、特點(diǎn)、發(fā)展歷程及結(jié)構(gòu)分析進(jìn)展。無論怎樣的現(xiàn)場條件、施工方法和設(shè)計(jì)方案，必須解決結(jié)構(gòu)建模和分析方法問題。因此，本文從隧道管體結(jié)構(gòu)、隧道錨固體系、作用荷載、模型試驗(yàn)等方面綜述了國內(nèi)外對懸浮隧道結(jié)構(gòu)分析方面的研究進(jìn)展，提出了其發(fā)展方向和應(yīng)專門研究的關(guān)鍵技術(shù)問題，以供我國進(jìn)一步開展有關(guān)研究和制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范時(shí)參考。　　(2)懸浮隧道尚未有實(shí)際結(jié)構(gòu)物，模型試驗(yàn)不失為研究其受力特性和動(dòng)力響應(yīng)的重要手段。為模擬懸浮隧道一水體相互作用的真實(shí)情況，利用大連理工大學(xué)海岸和近海工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大型水下振動(dòng)臺，首次進(jìn)行了懸浮隧道地震響應(yīng)的模型試驗(yàn)。根據(jù)模型試驗(yàn)的試驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，分析了懸浮隧道地震時(shí)的反應(yīng)特點(diǎn)，以及懸浮隧道動(dòng)力反應(yīng)的影響因素。　　(3)在勢流理論的基礎(chǔ)上，對懸浮隧道進(jìn)行了地震響應(yīng)數(shù)值分析。為確保數(shù)值模型的正確性，首先建立了貼近懸浮隧道地震響應(yīng)模型試驗(yàn)的數(shù)值模型，將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比；然后在驗(yàn)證數(shù)值模型正確的基礎(chǔ)上，參考國內(nèi)外擬建懸浮隧道的設(shè)計(jì)參數(shù)，建立了懸浮隧道的數(shù)值模型，對懸浮隧道進(jìn)行了模態(tài)分析和地震響應(yīng)影響因素敏感性分析。　　(4)為研究參數(shù)激勵(lì)作用下錨索的動(dòng)力響應(yīng)，提出了懸浮隧道錨索一管體耦合非線性參數(shù)振動(dòng)模型，建立了錨索～管體的耦合振動(dòng)方程，通過伽遼金法和龍格一庫塔法分析了懸浮隧道錨索在參數(shù)激勵(lì)作用下出現(xiàn)大幅振動(dòng)的可能性。鑒于錨索垂度效應(yīng)的重要性，分別采用兩種不同的方式來考慮垂度一求解方便、規(guī)律性強(qiáng)的等效彈性模量法和體現(xiàn)錨索垂度效應(yīng)的拋物線法?！　?

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