U型过江管道沉放施工过程动力响应分析

U型管道沉放施工过程涉及多体耦合、结构形状不规则、吊缆下放协调难等问题。为了保证施工安全和精度,基于水动力分析软件OrcaFlex,建立了U型过江管道沉放系统沉放过程中的数值分析模型,研究了典型工况下吊缆和锚索的张力、管道的动力响应和沿其长度方向的应力分布、钢浮筒的动力响应,并对吊缆张力进行了关键参数敏感性讨论。结果表明:沉放过程是安全可靠的,但是操作不当极易造成吊缆张力过大;实际工程中建议采用先管道两边后中间的气囊消气方式,气囊消气时间和吊缆下放速度需相互协调,中间吊缆的下放速度或初始下放时刻稍慢于两边;同时有必要对各吊缆张力和管体的运动姿态进行实时监测。研究可为实际沉放施工和其它类似工程提供参考依据。

多体耦合的长大弯曲型过江管道沉放系统施工过程数值分析及方案对比

针对多体耦合的长大弯曲型过江管道沉放系统进行沉放施工时,过多的履带吊和驳船数量会大幅度增加施工难度、提高施工成本的问题,提出一种基于全耦合的时域分析方法,结合管道、Winch、6Dbuoy和Shape等理论,利用大型水动力分析软件OrcaFlex建立各沉放方案在沉放过程中的数值分析模型:首先利用现场实测结果与现场施工沉放方案的数值模拟结果进行对比,验证了本数值模拟方法的准确性;然后对现场施工沉放方案和两种优化方案进行方案比选,对比各方案在沉放过程中管道的动力响应、应力分布、锚索和吊缆张力,并进行各方案关键参数敏感性对比分析;最后提出了相应的施工建议。

多浮体耦合的长大过江弯管系统沉放过程动力响应数值仿真分析

过江管道在沉放过程中的动力响应直接影响管道的水下定位、沉放安全性及稳定性等,研究沉放过程中过江管道沉放过程水动力行为具有重要工程价值,可以降低施工风险、提高工程安全可靠性。以南宁市邕江过江管道工程水上施工过程为研究背景,对长大弯曲型管道沉放过程中多个浮体之间的复杂耦合作用、整体沉放系统复杂的动力特性进行了研究。研究应用非线性时域动力分析方法、莫里森水动力理论、水动力多体耦合理论、长大弯管理论等,借助OrcaFlex软件,建立了考虑多体耦合的长大弯曲型过江管道沉放过程水动力数值仿真分析模型。基于数值仿真模型,运用全耦合方法,进行系统时域仿真计算分析,获取了计算工况下沉管过程管道的动力响应和锚索及吊缆的受力时域图像。对影响沉放过程动力表现的关键施工变量,如气囊放气和管道下放的配合、气囊放气时间、吊缆预张力等进行了参数敏感性分析,根据数值模拟结果提出了施工安全性控制技术及施工建议。

不同锚泊方式悬浮隧道在随机波作用下的动力响应试验

为研究不同锚泊方式悬浮隧道在随机波作用下的动力响应,设计对应的节段模型试验,分析考虑随机波作用的3种锚泊方式悬浮隧道的动力特性。根据相似准则,考虑波流水槽的尺寸,设计几何比尺为1∶150的物理模型试验。将数值模拟结果与试验结果相对比,验证试验结果的准确性和可靠性。开展不同工况下的模型试验,分析随机波作用下3种典型锚泊方式悬浮隧道管体结构的横荡、垂荡和横摇运动响应,以及锚索的受力情况。研究结果表明:锚泊方式1的抑振能力最差,锚索缆力最大,安全性最差;锚泊方式2在垂荡方向上具有较好的抑振能力,锚索缆力比锚泊方式1小;锚泊方式3在横荡、纵荡、横摇运动响应和锚索缆力方面的表现均较佳,安全性更好。该研究可供悬浮隧道工程及其他类似工程的锚泊设计提供参考。