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水下悬浮隧道的空间分析与节段模型试验研究

干湧  
【摘要】: 水下悬浮隧道(Submerged Floating Tunnel,简称SFT),是一种用于跨越海峡、海湾、湖泊及其他水道的新型交通结构物。水下悬浮隧道由悬浮于水面以下一定深度的管状结构,防止其产生移动的锚固系统,以及近岸连接组成。由于具有通行时间短、自然环境影响小、建造地点的选择比较自由、环保,以及不破坏建造地点的自然景观等优点,水下悬浮隧道正受到世界各国政府与学者越来越多的关注。 由于设有行车道、通风孔道、逃生孔道和防渗防漏孔道等通道,水下悬浮隧道的截面形式十分复杂,此外,考虑到水下悬浮隧道所受荷载及其所处环境的复杂性,采用虚拟层合单元对水下悬浮隧道进行了分析。以金塘海峡水下悬浮隧道为背景,进行了水下悬浮隧道的节段模型试验,试验结果与计算结果符合良好。虚拟层合单元能够简单有效地描述水下悬浮隧道的复杂几何截面形式,采用比较少的单元即能得到比较满意的水下悬浮隧道空间应力。 最后,针对长度为2900米的金塘海峡水下悬浮隧道的概念设计方案,结合虚拟层合单元法,对其进行了空间应力分析,并应用RNG_(κ-ε)湍流模式数值模拟了水下悬浮隧道周围的流场。通过空间分析和节段模型试验得到了对金塘海峡水下悬浮隧道截面设计有益的一些结论,对金塘海峡水下悬浮隧道概念设计方案提出了一些有益的建议。


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