波浪作用下駁船沉放方式沉管管段運(yùn)動(dòng)的研究.pdf

1、博士學(xué)位論文波浪作用下駁船沉放方式沉管管段運(yùn)動(dòng)的研究五時(shí)e s t 逛a t i o no n t h eM o t i o n o f T | I l n n e lE l e m e n tw i t hB a r g eh I I m e r s i o nu n d e rW a v e A c t i o m學(xué) 號(hào)： ．! Q 窆Q 魚Q ! !指導(dǎo)教師： 王丞堂熬援大連理工大學(xué)D a l i a nl 丁玎矗，e r s i

2、 t y o f 1 _ e c l Ⅱ的b g y大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要m Ⅲ㈣m 舢I ㈣秈洲0 ㈣l lY 2 9 6 9 2 3 9沉管管段沉放是沉管隧道施工的重要環(huán)節(jié)。沉管管段沉放過程不僅要保證管段準(zhǔn)確地沉放入海底基槽，而且還要確保施工過程的安全。在實(shí)際沉放過程中，沉管管段受海洋中的風(fēng)、浪、流作用，還受水面駁船運(yùn)動(dòng)的影響，是極為復(fù)雜的水動(dòng)力學(xué)問題。到目前為止，國(guó)內(nèi)外較少研究駁船沉放情形的沉管管段運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。故本文對(duì)駁船沉放

3、情形下的沉管管段沉放運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)與數(shù)值模擬進(jìn)行研究。本文對(duì)規(guī)則波作用下單駁船沉放情形下沉管管段的沉放進(jìn)行試驗(yàn)研究，研究了單駁船沉放情形下沉管的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特性和纜繩張力特性，并對(duì)波浪周期、波高和沉管沉放深度等對(duì)管段運(yùn)動(dòng)響應(yīng)及吊纜張力特性的影響進(jìn)行了分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，單駁船沉放情形的沉管橫蕩波頻運(yùn)動(dòng)幅值與固定平臺(tái)沉放情形的沉管橫蕩波頻運(yùn)動(dòng)幅值接近，兩者都隨波高和周期的增加而增加，隨管段沉放深度的增加而減小；而單駁船沉放情形的沉管橫蕩低頻運(yùn)動(dòng)幅

4、值要大于固定平臺(tái)沉放情形的沉管橫蕩低頻運(yùn)動(dòng)幅值，隨波高的增加而增加，隨周期的增加而減小。對(duì)于升沉運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，單駁船沉放情形下的沉管升沉運(yùn)動(dòng)幅值要稍小于固定平臺(tái)沉放情形下的沉管升沉運(yùn)動(dòng)幅值。與固定平臺(tái)沉放情形的纜繩張力相比，單駁船沉放情形的纜繩張力相對(duì)變小，但是纜繩一直處于張緊狀態(tài)。同時(shí)，探討了單獨(dú)駁船與沉管．駁船系統(tǒng)中駁船的運(yùn)動(dòng)特性。單獨(dú)駁船橫蕩波頻運(yùn)動(dòng)響應(yīng)與沉管一駁船系統(tǒng)駁船橫蕩波頻運(yùn)動(dòng)響應(yīng)一致；而單獨(dú)駁船橫蕩低頻運(yùn)動(dòng)響應(yīng)在波高較小時(shí)，

5、大于沉管．駁船系統(tǒng)駁船情形；波高較大時(shí)，單獨(dú)駁船橫蕩低頻運(yùn)動(dòng)幅值更接近于沉管沉放深度為3 0 c m 時(shí)的駁船橫蕩低頻運(yùn)動(dòng)幅值。單獨(dú)駁船升沉和橫搖運(yùn)動(dòng)均大于沉管．駁船系統(tǒng)中駁船運(yùn)動(dòng)，且隨著波浪周期和波高的增加而增加。本文開展了不規(guī)則波作用下沉管管段沉放的試驗(yàn)研究，對(duì)單駁船沉放情形下的沉管管段在不規(guī)則波作用下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和吊纜張力特性進(jìn)行了研究，并探討了管段運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和吊纜張力隨波浪要素和管段沉放深度變化的特性。試驗(yàn)結(jié)果表明，單駁船沉放情形下

6、的沉管管段均以低頻運(yùn)動(dòng)為主。單駁船沉放情形下的沉管橫蕩、升沉和橫搖運(yùn)動(dòng)的低頻運(yùn)動(dòng)頻率分別與單駁船沉放情形下的沉管對(duì)應(yīng)方向的自振頻率相同。單駁船沉放情形下的沉管橫蕩低頻運(yùn)動(dòng)譜峰值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于固定平臺(tái)沉放情形下的橫蕩低頻運(yùn)動(dòng)譜峰值；單駁船沉放情形的沉管升沉和橫搖運(yùn)動(dòng)小于固定平臺(tái)沉放情形的沉管運(yùn)動(dòng)。對(duì)應(yīng)于管段的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，單駁船沉放情形的纜繩張力小于固定平臺(tái)沉放情形的纜繩張力，頻譜曲線中兩者差距更為明顯。隨波浪要素的增加，纜繩張力相應(yīng)增大：而隨著