单驳船横荡运动对沉管管段横荡运动特性影响的试验研究.pdf

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1、第30卷第2期中国海洋平台Vo1．30NO．22015年O4月CHINA0FFSH0REPLATF0RMApr．，2015文章编号：1001—4500(2015)02—0057—06单驳船横荡运动对沉管管段横荡运动特性影响的试验研究左卫广，王永学(大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，大连116O24)摘要：通过物理模型试验，探讨了在波浪条件下，系泊单驳船横荡运动对沉管管段横荡运动的影响。研究结果发现考虑驳船横荡运动后的沉管横荡运动与忽略驳船运动的沉管横荡运动相比，两者存在明显不同。比较了考虑单驳船横荡运动后的沉管横荡运动与单驳船横荡运动之间的相关性，并探讨了不同波浪周期，波高和沉管

2、沉放深度情形下沉管和单驳船横荡运动特性。关键词：沉管；横荡运动；低频运动；波频运动；单驳船中图分类号：P75l文献标识码：AExperimentalInvestigationonMotionResponsesofTunnelElementImmergingbySingleBargeinSwayDirectionZUOWei—guang．WANGYong—xue(StateKeyLaboratoryofCoastalandOffshoreEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China)Abstract：Physical

3、modelexperimentisusedtoinvestigatesinglebargeeffectontunnelelementintheswaydirectionunderwaves．Theresultsshowthatitisobviouslydifferentfortunnelelementmotionsintheswaydirectionbetweenwithoutandwithbarge．Itiscomparedwithcorrelativitybetweenswaymotionsofthebargeandtunnelelementwithsinglebarge．Atlas

4、t，swaymotioncharacteristicsofthebargeandtunnelelementwithsinglebargeunderdif—ferentamplitudes，periodsandimmerseddepthsareanalyzed．Keywords：tunnelelement；swaymotion；lowfrequencymotion；wavefrequencymo—tion；barge’0引言海底隧道施工方法包括“盾构法”和“沉管法”两种。“沉管法”由于具有总工程量小、工期短、工程造价低、可以交叉作业缩短工期等优点而被广泛使用。国内外对沉管隧道的管段接头防水

5、、基础处理和沉管结构地震响应等方面的研究较多L1]，而对沉管沉放过程中沉管动力响应研究较少。周瑜L4建立了沉管管段处于浸没状态时的数学模型，并计算其频域运动响应，试验研究了沉管在不同沉放深度的缆绳缆力。高卫平等[6]对管段浮运与沉放过程进行了初步力学分析，建立了管段沉放的静力学模型，并用来分析作用在缆绳上的张力以及它们之间的相互作用关系。陈智杰[7建立了沉管管段沉放运动收稿日期：2015—02—12基金项目：国家自然基金(11272079)，国家自然科学创新研究群体基金(51221961)。作者简介：左卫广(1981一)，男，博士研究生。中国海洋平台第3O卷第2期的频域和时域数学模型，数

6、值模拟结果与模型试验结果吻合较好。上述研究成果均忽略了海上驳船运动，而在实际工程中，不仅沉管受到波浪的作用，驳船同样受到波浪的作用，驳船运动对沉管运动也有影响。该文通过物理模型试验，研究了在波浪作用下，单驳船横荡运动和波浪联合作用对沉管横荡运动特性的影响。1试验设计单驳船进行沉管管段沉放的物理模型试验在大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室的海洋环境水槽中进行，水槽尺寸为50．0m×3．0m×1．0m(长×宽×高)，模型布置如图1所示。』9，30172波／波发生器———》系泊链赛系泊链吸波材料．、单驳船／隧道(b)立面图图1模型布置图沉管管段模型长2m，宽0．3m，高0．2m，管段模型

7、用有机玻璃和混凝土材料制成，试验的管段模型重量为1200．5N，模型完全浸入水中受到的浮力为1176．0N。驳船模型由有机玻璃制成，长宽高分别为1．0m，0．16m和0．16m。驳船重量为156．8N，吃水为0．1m。驳船系泊系统由四根钢链与水槽底部相连，每根钢链的下端点串联一根弹簧(弹性系数为1．34N／mm)来模拟系泊锚链的变形。波浪采用正向规则波，试验的水深，波高，周期和沉管沉放深度等参数见表1。表1试验工况模型试验中的沉管管