锚索倾角对不同截面悬浮隧道运动响应影响研究

作     者：刘宇 金瑞佳 耿宝磊 张华庆 任春平 LIU Yu;JIN Rui-jia;GENG Bao-lei;ZHANG Hua-qing;REN Chun-ping

作者机构：太原理工大学水利科学与工程学院太原030024 交通运输部天津水运工程科学研究所港口水工建筑技术国家工程实验室天津300456 中国海洋大学工程学院青岛266100 

基　　金：国家自然科学基金(51809133) 中国博士后科学基金(2019M652479) 中央级科研院所基本科研业务费资助项目(TKS190101) 

出 版 物：《水动力学研究与进展（A辑）》 (Chinese Journal of Hydrodynamics)

年 卷 期：2020年第35卷第2期

页      码：237-247页

摘      要：张力腿式悬浮隧道通过张紧的锚索连接使其淹没于深海中,锚索倾角对波浪作用下的悬浮隧道的运动特性有重要影响。该文基于势流理论,将锚索系统进行简化,由水平和垂直方向的线性弹簧代替,建立二维时域模型,计算波浪与张力腿式悬浮隧道的相互作用问题。采用高阶边界元方法对物体表面以及自由水面进行离散,通过相应的边界条件建立积分方程求解物体表面速度势。应用Newmark-β法求解悬浮隧道管体的运动方程,分析悬浮隧道在不同入射波浪条件下的运动特性,针对圆、椭圆、耳形和双圆四种截面形状结构在不同锚索倾角下随入射波波频变化的运动响应进行分析比较。结果表明锚索倾角对结构的运动影响较大,结合四种截面在不同锚索倾角下的水平和垂直方向运动可知50.63°-56.25°范围内结构在波浪作用下会比较稳定。水平方向椭圆截面的位移变化随着波浪角频率的变化最为平缓且位移值较小。垂直方向圆截面的位移变化随着波浪角频率的变化最为平缓,其余三种截面变化趋势相似但位移值在共振处差异显著,双圆结构共振峰值最大,椭圆与耳形相近。该研究可为悬浮隧道设计后续的其他计算模型和结构整体的运动分析提供数据参考。

主 题 词：悬浮隧道 势流理论 高阶边界元 截面形状 锚索倾角 

学科分类：081505[081505] 081406[081406] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 0815[工学-矿业类] 0805[工学-能源动力学] 0824[工学-林业工程类] 0814[工学-地质类] 0701[理学-数学类] 082401[082401] 0801[工学-力学类] 0702[理学-物理学类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.16076/j.cnki.cjhd.2020.02.012

馆 藏 号：203929535...