大型沉管隧道管段水上施工問(wèn)題研究.pdf

1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文大型沉管隧道管段水上施工問(wèn)題研究摘要沉管隧道工程是從上世紀(jì)初開(kāi)始逐步發(fā)展起來(lái)的一種大型跨水交通工程。f隨著上海黃浦江越江沉管隧道的建設(shè)開(kāi)工，大尺度沉管隧道在我國(guó)內(nèi)地將會(huì)有良好的使用前景。管段水上施工是沉管隧道建設(shè)的關(guān)鍵步驟。這一步驟又可以分為管段浮運(yùn)、管段系泊以及管段沉放定位三個(gè)特征相對(duì)明確的環(huán)節(jié)。]本文以黃清江越江沉管隧道為背景，在模型試驗(yàn)、理論分析以及數(shù)值仿真的基礎(chǔ)上，對(duì)上述環(huán)節(jié)中涉及的諸多內(nèi)容進(jìn)行了研究。1

2、、管段阻力特征研究的結(jié)論通過(guò)管段模型試驗(yàn)，研究了敞水狀態(tài)下管段阻力與水流速度、以及波浪波高的關(guān)系并繪制了不同拖曳角度下管段的阻力曲線。同時(shí)，鑒于管段的大尺度以及管段沉放、浮運(yùn)時(shí)水深環(huán)境的變化，模型試驗(yàn)還專(zhuān)門(mén)對(duì)不同水深條件下的管段阻力進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得到了在敞水拖曳狀態(tài)下，管段阻力隨水深變化的規(guī)律。考慮到隧道基槽對(duì)水流的影響，論文還借助后續(xù)的管段沉放試驗(yàn)、通過(guò)對(duì)定位纜繩張力進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在隧道基槽中管段阻力幾乎不隨水深變化而明顯增大的現(xiàn)象

3、刊2、管段浮運(yùn)的線路規(guī)劃與施工指導(dǎo)、論文首先歸納了管段操縱模型試驗(yàn)的結(jié)論，以此為基礎(chǔ)對(duì)管段浮運(yùn)施工中的管段出塢浮運(yùn)、管段就位轉(zhuǎn)首浮運(yùn)以及隧道基槽內(nèi)的浮運(yùn)進(jìn)行了分析。管段浮運(yùn)研究不僅給出了浮運(yùn)方案，設(shè)備容量估算，還對(duì)上述上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文管段沉放過(guò)程中可能出現(xiàn)超常運(yùn)動(dòng)的頻率范圍；復(fù)原了管段運(yùn)動(dòng)的“濕”模型，水流粘性導(dǎo)致的附加質(zhì)量及阻尼項(xiàng)被計(jì)入運(yùn)動(dòng)方程，對(duì)管段及定位纜繩在沉放過(guò)程中的力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了～階量和二階量的展開(kāi)分析，數(shù)學(xué)仿真給出

4、了管段六自由度的頻域譜密度響應(yīng)曲線，同時(shí)對(duì)沉放系統(tǒng)在低頻區(qū)域的沉放安全性進(jìn)行了論證。^，6、管段沉放定位的控制研究。f管段在隧址的沉放定位是個(gè)動(dòng)力定位過(guò)程。本文采用基于濾波的被動(dòng)控制模型對(duì)管段沉放進(jìn)行控制分析，該模型對(duì)于隨機(jī)外擾動(dòng)偏差具有Lyapunov穩(wěn)定性。論文建立的非線性控制檢測(cè)器能有效剔除零均值波頻干擾、重建長(zhǎng)周期二階波浪誘導(dǎo)力對(duì)管段的偏差干擾。在研究控制模型和分析主動(dòng)力(控制纜繩張力)控制分配矩陣的基礎(chǔ)上，論文利用MATLAB