波浪作用下椭圆形横截面悬浮隧道管段压强特性试验

为研究悬浮隧道在波浪力作用下的波动特性,以琼州海峡跨海通道工程为背景,设计一种双向6车道悬浮隧道交通结构,开展9种不同工况下模型比尺为1∶60的水力物理模型试验,分析悬浮隧道结构在不同波浪高度、不同波浪周期下的迎浪面、背浪面和上下表面的压强变化特性。首先,根据悬浮隧道管段迎浪面、背浪面和上下表面波峰、波谷时刻的压强包络线分布规律,发现管段垂向压强差值显著大于水平向。然后,比较周期和波高变化对压强极值的影响,在相同周期下,管段表面压强极值随波高的增大而增大;在相同波高下,压强极值随周期的增大而减小。最后,在一个波浪周期内,悬浮隧道结构出现了多个局部峰值,在不同波高下,峰值次数随周期的增大而规律增加。研究表明:波高是影响结构稳定的主要因素之一,并应重点关注短周期波浪对结构的稳定影响以及结构的垂向受力变化。

随机波浪作用下的水中悬浮隧道力学模型实验

为了解随机不规则波作用下水中悬浮隧道(submerged floating tunnel,SFT)的力学特性,通过1∶80的物理模型实验,得到了2~6 cm波高下悬浮隧道管段断面压强分布和锚索张力的时间历程曲线。研究表明:(1)SFT断面压强大小随波高增大而增大,基于速度势的边界元法衍射理论估算得到的垂向波浪力较水平波浪力大2%~12%;(2)在随机不规则波作用下,悬浮隧道管段锚索张力时间历程曲线呈现出明显的随机性质。同时由于锚索的自振频率落入波浪的频率范围内,锚索的自振模态被激发,模型强迫振动周期约为8 s。

基于性能的隧道抗震设计研究现状

目前国内基于性能的隧道抗震设计相关研究和成果极为少见。日本、台湾、汶川地震中隧道和地下工程震害及在建地下空间、盾构和沉管隧道抗震设防需求表明亟需建立基于性能的抗震设计方法。本文对国际上性能抗震研究较为先进的美国和日本在建筑和地下工程领域中应用基于性能的抗震设计思想做了总结。同时,介绍了我国建筑结构领域对基于性能的抗震设计思想的应用,剖析了我国公路隧道、铁路隧道、城市区间隧道相关规范和研究的现状,提出了今后基于性能的隧道抗震设计理论发展的方向和需要深入研究的内容。

不同断面型式悬浮隧道管段波动特性实验研究

水中悬浮隧道(Submerged floating tunnel,简称SFT)是世界上目前唯一还没有实践过的海洋交通结构。SFT的波浪荷载作用评价对隧道结构设计十分重要。通过在二维波浪水槽中的物理模型实验,研究了3种不同断面型式悬浮隧道结构在不同波高和周期下的不规则波作用响应。实验结果表明:(1)相比圆形和多边形断面,椭圆形断面在周期内明显出现了多个局部峰值,且随着波高的增加,局部峰值的个数也随之增多,说明高宽比较小的椭圆形断面旋转力矩发生了作用。(2)通过获得的SFT断面周向压强对SFT断面的垂向和水平向波浪力进行了估算。(3) 3种SFT断面出现最大最小压强的位置是一致的,但3种SFT断面的垂向波浪力均大于水平波浪力,结构设计时应重点关注垂向波浪力。根据垂向波浪力与水平波浪力幅值差变化比较,椭圆形和多边形受波高变化的敏感性比圆形更为显著。

水中悬浮隧道概念设计及动力分析理论与模型试验进展

为了解水中悬浮隧道工程概念设计进展,进一步明确环境荷载和水中悬浮隧道(submerged floating tunnel,简称SFT)结构相互作用的动力模拟分析和模型试验研究方向,首先综述各国在SFT领域的工程研究概况,然后分别对SFT的管段、锚索动力模拟和波浪、洋流模型试验进展进行总结。结果表明:SFT的关键参M“协同浮重比”涵盖了结构张力腿锚索布置形式、倾角和浮重比与SFT水平、竖向振幅间的相互作用关系。考察综合性参量有助于研究结构自振频率、支撑系统张力水平的归一化变化规律。深水大型波浪流水池中波流耦合、流固耦合以及动水与静水结合的SFT模型试验是未来的研究方向。

非对称异性隧道结构施工对既有轨道交通的影响研究

本文结合重庆两江桥渝中连接隧道近接轨道交通六号线小什字车站2号风道竖井段(下称"2号风道竖井")的工程实例,研究分析了城市隧道对轨道交通的影响。结合施工步序,以2号风道竖井为研究对象,通过MIDAS/GTS进行三维数值模拟,分析2号风道竖井附近围岩应力分布及竖井的变形,并对2号风道竖井安全稳定性做了研究。研究结果表明该工程的修建会对轻轨6号线的2号风道竖井造成的扰动可控,轻轨交通和2号风道竖井均能保证安全,也可为类似非对称异性隧道结构的建设提供一定的依据。

混凝土结构裂缝自修复理论及关键技术与工程应用

本项目属于技术开发类研究,以我国西南山区道路、桥梁、隧道及支挡结构中的混凝土材料为研究对象,在国家自然科学基金、重庆市基础研究与前沿探索专项项目、重庆市教育委员会科学技术研究项目等7个国家和省市项目的资助下,历时5年,对混凝土结构裂缝自修复理论及公路隧道养护技术进行了全面系统的研究。主要技术内容包括:微生物触发混凝土材料自愈合机制研究,天然纤维负载微生物混凝土材料制备及其性能研究,混凝土结构裂缝自修复成套新技术。

悬浮隧道结构设计基础理论及关键技术研究

随着我国跨海公路隧道工程实践的发展,隧址区的水域环境将逐渐由浅海转变为深海,由海滩转变为海湾甚至海峡,由较为平坦的冲洪积层海床地貌转变为沟槽峡谷发育、地势起伏的海床地貌,由中长距离转变为超长距离,由普通海域环境转变为敏感环境的特殊水域,《国家高速公路网规划》中的跨越琼州海峡、渤海海峡和台湾海峡等规划项目就是其中的典型代表.依靠传统的水底隧道修建工法,例如"沉管法""盾构法""钻爆法"等,难以完成在上述复杂地形地质条件下的隧道工程实施,传统建设工法在复杂水域面临着巨大挑战,"钻爆法+盾构法""沉管法+悬浮法"或"盾构法+悬浮法"等组合工法已成为工程建设的备选,特别是水中悬浮隧道,靠浮力和锚索张力保持动力平衡的特殊水中交通结构,现已成为世界各国重点研究的方向.在某些难以修建隧道或桥梁的地方,悬浮隧道可以作为解决通过窄而深的海峡、湖泊和河流的交通方案.