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悬浮隧道交通结构及安全因素探析1、引言悬浮隧道（英文Submerged Floating Tunnel ，简称“SFT”），又称阿基米德桥，是一种跨越海峡、江河湖泊、水道的结构物。
它一般由浸没在水中一定深度的管状结构、防止过大位移的锚固系统以及近岸连接的构筑物组成[1-7]，通过结构自重、水的浮力及锚固力等作用，使其悬浮在水中适当的深度。
悬浮隧道作为大型的跨水域生命线，对当地的政治、经济、国防等都具有重要的意义，因此悬浮隧道的设计应该符合安全可靠、技术先进、适用耐久、经济合理的原则，同时还应满足舒适美观、环境保护和可持续发展的要求。
悬浮隧道的使用寿命一般100年，因此对建筑材料提出了特殊的要求，来保证隧道的安全性。
主要材料混凝土应具有耐久性、水密性及韧性。
而混凝土管的水密性，在使用极限状态下应达到避免开裂的水平，为此应采用预应力加以保证。
同样地对检查、维修管理也要慎重考虑。
2、悬浮隧道的主要特点悬浮隧道同传统桥梁、沉管隧道以及海底隧道等固定跨海通道相比，具有如下特点：（1）水中悬浮隧道受自然环境的影响小，不怕遭受台风的袭击，大雾天气也不必中断交通，可以24h运营，因而水中悬浮隧道能有效地缓解地面交通堵塞，确保交通的畅通。
（2）水中悬浮隧道的建设并不会破坏建造地点的周围环境景观，对结构物周围的环境影响小，更有利于保护环境，更能体现人与自然和谐相处的新的工程理念，并非人定胜天的观念。
（3）根据1989年国际海洋组织会议的认可，水中悬浮隧道的顶部放置在距水面30m及以下[8-10]，则不影响船舶正常安全地通过海峡。
（4）在水域较深较宽的地段，采用水中悬浮隧道比桥梁、海底隧道及沉管隧道更能缩短连接通道的建设长度，这对于在大幅度减少深海隧道工程造价方面具有吸引力和竞争力。
（5）水中悬浮隧道的坡度较为平缓，可以减少线路运行长度，节省能耗，同时可以将车辆排放出来的废气收集起来，集中处理，减少环境污染。
这些特点使悬浮隧道为那些由于环境的限制传统跨越方式难以实现的水域的跨越提供了一种可能。
隧道工程的发展历程及方向摘要：本文通过介绍隧道工程的发展历史，阐述了其他专业和社会需求在隧道发展历程中的影响，并对隧道工程的发展方向做了规划。
关键词：隧道工程发展历史新奥法发展方向0 引言随着现代交通的发展，对道路线形要求的不断提高，隧道的作用越来越突出。
同时，城市交通拥堵问题日益突出，发展城市地下交通十分迫切。
鉴于此，回顾隧道的演进历史和发展历程，总结其发展现状和发展水平，提出新形势下的发展方向已势在必行。
1 隧道的发展历史1.1古代的隧道我国最早有文字记载的地下人工建筑物出现在东周初期( 约公元前七百年)。
《左传》中记述了一段很有名的“掘地及泉,隧而相见”的历史故事。
讲述了郑庄公为与母亲相见，掘地出泉的故事。
在其它古代文明地区有很多著名的古隧道, 如公元前2189到2160年前后, 在古巴比论城幼发拉底河下修筑的人行隧道, 是迄今已知的最早用于交通的隧道。
古代最大的隧道建筑可能是那不勒斯与普佐利之间的婆西里勃道路隧道,完成于公元前36年,直到现在还使用着。
为免去衬砌，多数古隧道都是修建在坚硬的岩层中。
在火药出现之前，开挖隧道的主要手段是用锤、钎、锲等原始工具。
后来人们知道利用岩石的物理特性，比如先把岩石烧到灼热状态，然后突然以冷水或醋喷射，使岩石更易于开挖，这便是所谓的“猝火法”。
1.2近现代隧道的发展1866年瑞典人诺贝尔发明黄色炸药达纳马特，为开凿坚硬岩石提供了条件。
1872年,位于瑞士中南部的世界著名隧道之一圣哥达隧道的建设则首次使用了炸药。
1830年左右，铁路的出现与发展促进了隧道工程技术的发展。
1853年，美国马萨诸塞州在建设8km长的胡萨克隧道时试用了隧道掘进机，但未取得成功。
在接下来的一个世纪中，很多尝试制造和使用隧道掘进机进行建设，但真正取得成功的却是少之又少。
上个世纪头几十年里，汽车技术的发展突飞猛进，车速逐渐提高。
相应地要求道路采用平直线形，以缩短历程，提高运输效率，道路隧道的数量随之增多。
波浪作用下悬浮结构水动力特性分析金瑞佳;刘宇;耿宝磊;张华庆【摘要】悬浮隧道作为一种新型的水上概念交通形式,自该概念提出以来,受到世界各国学者的广泛关注.为了有较好的水动力特性,通常做成类圆管形状.文章基于势流理论,采用高阶边界元方法建立数学模型,分析了悬浮隧道在不同环境参数下的水动力特性,对圆形、椭圆形和双圆截面结构所受波浪激振力、附加质量和辐射阻尼进行了分析比较,研究了结构物不同淹没深度、不同截面形状以及结构不同特征参数对其水动力特性的影响.研究结果表明:当淹没水深增加,圆截面受到的波浪激振力和辐射阻尼都会随之减小,而附加质量的变化较小;对于椭圆和双圆截面的比较,水平方向椭圆截面所受波浪激振力和附加质量都比双圆截面小,而在垂直方向的波浪激振力和附加质量则较大,且椭圆截面所受的辐射阻尼比双圆截面在水平和垂直方向上均较大;对于双圆截面,结构物受到的水平方向上的波浪激振力和辐射阻尼随着中心距的增大而增大,在垂直方向则体现出相反的趋势,附加质量在两个方向上都均随着中心距的增大而减小.本研究计算结果可为悬浮隧道相关工程的截面选择提供参考.【期刊名称】《水道港口》【年(卷),期】2019(040)003【总页数】10页(P249-258)【关键词】悬浮隧道;势流理论;边界元法;波浪力;附加质量;辐射阻尼【作者】金瑞佳;刘宇;耿宝磊;张华庆【作者单位】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工程泥沙交通行业重点实验室,天津300456;中国海洋大学工程学院,青岛266100;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工程泥沙交通行业重点实验室,天津300456;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工程泥沙交通行业重点实验室,天津300456;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工程泥沙交通行业重点实验室,天津300456【正文语种】中文【中图分类】TV143;U172水下悬浮隧道(Submerged Floating Tunnel)又名“阿基米德桥”，是一种悬浮在水面下方30 m左右的通道，该结构的空间很大，足以满足道路和铁道等交通方式的要求，悬浮隧道这一概念一经提出，其作为一种跨越河流、湖泊、海洋的新型交通方式便受到全世界范围内研究学者的广泛关注，尤其在挪威、意大利、美国、瑞士、日本等国[1-5]。
渤海海峡跨海通道建设方案研究卢光杰;田宝红【摘要】从国家战略需要从出发,结合国内外成功案例,分析渤海海峡跨海通道建设的必要性和可行性.考虑与城市规划要求、区域路网规划相衔接,确定跨海通道大连和蓬莱端登陆点及陆地连接线.根据海域工程条件和使用要求,研究海域工程采用全桥梁、全隧道和南桥北隧方案,并进行方案对比分析,最终选择合理的技术方案.经研究,渤海海峡跨海通道建设是必须的和可行的；应采用铁路驼背运输方式,大连端登陆点宜选在老铁山西角,客货线分别与沈大客运专线和烟大轮渡陆上引线连接,蓬莱端登陆点桥隧结合方案宜选在东港,全隧道方案拟选择在县城东.客货线分别与德龙烟铁路和青荣城际连接；海域工程宜采取“南桥北隧”方案.%Based on the demand of national strategy and combined with foreign and domestic successful project examples,this paper analyzed the necessity and feasibility of a sea-crossing railway through the Bohai Channel.Considering the connection between regional planning and railway network planning,the landing stations respectively in Dalian and Penglai and the connecting line to inland railways were determined.According to the marine engineering condition and operating requirement,this paper researched several schemes for this marine engineering:all by bridge,all by tunnel,bridge for the south with tunnel for the north.Finally through a contrast analysis on these schemes with each other,the appropriate scheme was adopted.The results of the research show that it is necessary and feasible to construct a sea-crossing railway through the Bohai Channel.In addition,the piggy back system should be adopted in thisrailway transportation.In Dalian area,the landing station should be located at the west corner of Laotieshan,and the passenger line can be connected to the Shenyang-Dalian Passenger Dedicated Line,while the freight line can be connected to the Yantai-Dalian Cross-over.In Penglai area,the landing station should be located either at Donggang for the scheme of bridge-tunnel combination,or at the east of the county town for the scheme of all by tunnel; its passenger and freight lines can be connected respectively to the Dezhou-Longkou-Yantai Railway and the Qingdao-Rongcheng Intercity Railway.The conclusion is:this scheme,bridge for the south with tunnel for the north,should be recommended for the marine engineering.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2013(000)008【总页数】5页(P37-41)【关键词】渤海海峡;跨海通道;建设方案【作者】卢光杰;田宝红【作者单位】铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津300142;铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津300142【正文语种】中文【中图分类】U212.1环渤海地区是我国交通运输比较发达的地区，交通网络相对完善，主要有两大运输通道：一是由辽东半岛经山海关绕行至山东半岛的“C”字形陆路运输大通道；二是空中和水上组成的跨渤海运输大通道，形成了反“D”字形运输大通道，但跨海运输大通道属“软连接”，目前水上通道仅靠滚装轮渡和烟大铁路轮渡，运输能力较弱。
隧道工程的发展历程及方向作者：李昂郭小龙魏莘欣来源：《科技探索》2013年第09期中图分类号：U45 文献标识码:A 文章编号：1007-0745（2013）09-0202-01摘要：本文通过介绍隧道工程的发展历史，阐述了其他专业和社会需求在隧道发展历程中的影响，并对隧道工程的发展方向做了规划。
关键词：隧道工程发展历史新奥法发展方向0 引言随着现代交通的发展，对道路线形要求的不断提高，隧道的作用越来越突出。
同时，城市交通拥堵问题日益突出，发展城市地下交通十分迫切。
鉴于此，回顾隧道的演进历史和发展历程，总结其发展现状和发展水平，提出新形势下的发展方向已势在必行。
1 隧道的发展历史1.1古代的隧道我国最早有文字记载的地下人工建筑物出现在东周初期( 约公元前七百年)。
《左传》中记述了一段很有名的“掘地及泉,隧而相见”的历史故事。
讲述了郑庄公为与母亲相见，掘地出泉的故事。
在其它古代文明地区有很多著名的古隧道, 如公元前2189到2160年前后, 在古巴比论城幼发拉底河下修筑的人行隧道, 是迄今已知的最早用于交通的隧道。
古代最大的隧道建筑可能是那不勒斯与普佐利之间的婆西里勃道路隧道,完成于公元前36年,直到现在还使用着。
为免去衬砌，多数古隧道都是修建在坚硬的岩层中。
在火药出现之前，开挖隧道的主要手段是用锤、钎、锲等原始工具。
后来人们知道利用岩石的物理特性，比如先把岩石烧到灼热状态，然后突然以冷水或醋喷射，使岩石更易于开挖，这便是所谓的“猝火法”。
1.2近现代隧道的发展1866年瑞典人诺贝尔发明黄色炸药达纳马特，为开凿坚硬岩石提供了条件。
1872年,位于瑞士中南部的世界著名隧道之一圣哥达隧道的建设则首次使用了炸药。
1830年左右，铁路的出现与发展促进了隧道工程技术的发展。
1853年，美国马萨诸塞州在建设8km长的胡萨克隧道时试用了隧道掘进机，但未取得成功。
在接下来的一个世纪中，很多尝试制造和使用隧道掘进机进行建设，但真正取得成功的却是少之又少。
千岛湖下藏有2座千年古城建筑群气势宏伟内容摘要胡长胜熟练地操控着手中的舵，快艇在雾气弥漫的千岛湖上全速前进。
从淳安县城的阳光码头启程，直到千岛湖西南部的茅头尖水域，耗时约40分钟。
“古城就在这下面。
”快艇靠岸，胡长胜指了指眼前的湖水。
《国家地理》杂志刊登的千岛湖水下古城风貌可以用“惊艳”来形容。
余年春老人在《新安江水库淹没村落图》上向记者指出两座水下古城的位置国内少有的完整古城遭遇“难开发”困境“阿基米德桥”狂想能否在这里成真？胡长胜熟练地操控着手中的舵，快艇在雾气弥漫的千岛湖上全速前进。
从淳安县城的阳光码头启程，直到千岛湖西南部的茅头尖水域，耗时约40分钟。
“古城就在这下面。
”快艇靠岸，胡长胜指了指眼前的湖水。
这片湖水早已经闻名中外，而湖底那两座千年古城却鲜为外界提及。
1959年，因兴建新安江水电站，始于汉唐年间的“狮城”、“贺城”一夜间被淹没在这片碧波之下。
半个世纪以后，新安江水电站慢慢退居为华东后备发电站，并渐渐淡出人们的视线，随之鹊起的是千岛湖作为旅游景点的美名。
经过“破四旧”、旧城改造等史事，陆上完整的古城池已经很难找寻。
千岛湖水下千年古城就在此时被人想起。
水淹古城不过一夕之间，而重见天日却坎坷重重。
消失了半个世纪的古城如何走出水底，重现风光？建言献策者众。
有人提出“水落城出”的设想，有人建议造“水下观光电梯”，有人出钱造潜艇拟作巡游参观，中科院甚至提供专家、技术搭建“阿基米德桥”。
今年1月7日，浙江省政府下发“浙政发【2011】2号”文件，公布第六批省级文物保护单位，淳安千岛湖的“狮城水下古城”被收入其中。
2月底，《国家地理》杂志刊发了一组千岛湖水下古城的精美照片，再度引爆了各界对水底千年古城的关注热情。
76岁的余春年依然清晰地记得那一幕：24岁那年，他眼睁睁地看着祖辈生息繁衍的古城，一夜间沉入水底。
历史：千年古城沉入湖底余年春的家在淳安古城（贺城）东门横街雷家巷2号，方方正正的青石板，从西城楼下一块一块铺过他家门口，一直延伸到东城楼。
阿基米德原理数学阿基米德原理是描述在重力作用下，物体在液体中所受到的浮力大小等于物体所排开液体的重量的原理。
这个原理是古希腊物理学家阿基米德在公元前3世纪提出的，至今仍然被广泛应用于物理学和工程学中。
根据阿基米德原理，当一个物体浸入液体中时，液体会对物体产生向上的浮力。
这个浮力的大小等于物体排开液体的重量。
具体来说，浮力的大小等于物体所浸入液体的体积乘以液体的密度乘以重力加速度。
这个原理可以用数学公式表示为F=ρVg，其中F表示浮力，ρ表示液体的密度，V表示物体所浸入液体的体积，g表示重力加速度。
阿基米德原理的应用非常广泛。
其中一个重要的应用是浮力的利用。
例如，船只能够漂浮在水上就是因为船的体积大于其自身的重量，从而产生了向上的浮力。
同样地，潜水艇借助控制浮力和重力的平衡，能够在水下航行和潜水。
而气球则利用浮力比空气的重量大，可以在空中飞行。
阿基米德原理也可以用来确定物体的密度。
根据阿基米德原理，当物体悬挂在空中时，其所受到的浮力等于其自身的重量。
因此，可以通过测量物体在空中的重量和在液体中的重量，来计算物体的密度。
这个方法在科学实验中经常被使用，特别是用来确定不规则形状的物体的密度。
阿基米德原理还在船舶工程和建筑工程中起着重要的作用。
在设计船舶时，需要根据阿基米德原理来确定船体的浮力和稳定性。
在建筑工程中，需要考虑建筑物的浮力和重力平衡，以确保建筑物的稳定性和安全性。
阿基米德原理是描述物体在液体中所受到的浮力的重要原理。
它的应用范围广泛，涉及到物理学、工程学等领域。
通过理解和应用阿基米德原理，我们可以更好地理解和解释液体中物体的浮力现象，并将其运用于实际问题的解决中。
2009中考科学模拟试卷考生须知：1．本试卷分试题卷和答题卷两部分。
满分为180分，考试时间120分钟。
2．答题时，必须在答题卷的规定区域内填写校名、班级、某某和考号。
3．所有答案都必须写在答题卷标定的位置上，务必注意试题序号和答题序号相对应。
4。
考试结束后，上交试题卷和答题卷。
试题卷一、选择题（每小题4分，共24分，每小题只有一个选项符合题意）1．由解放军某研究所研制的小分子团水是航天员专用水。
一次饮用125ml小分子水可维持6小时正常需水量，如果是普通水，一昼夜正常需水量是2~3L。
下列说法正确的是（）A．小分子团水的物理性质和普通水不同 B．小分子团水中的水分子停止了运动C．小分子团水的组成元素和普通水不同 D．小分子团水的水分子间没有空隙2．某班组织了以“环境污染都是化学惹的祸吗”为主题的辩论赛，正方观点是“环境污染都是化学惹的祸”，反方观点是“环境污染不全是化学惹的祸”。
下列各项不能成为反方观点论据的是（）A．病菌导致流感 B．汽车鸣笛产生噪音C．燃放鞭炮形成烟雾 D．电磁辐射引发白血病3．体育加试前，老师要求同学们先做适当的“热身”运动，以保护身体，并提高测试成绩。
关于“热身”运动的作用原理，有以下说法正确的是（）①“热身”运动能适当加快血液循环速度与呼吸频率，可以更好地保证剧烈运动时肌体细胞的氧气和营养；②“热身”运动能适当提高体温，以增强体内酶的活性，加快呼吸作用释放能量；③“热身”运动能把机械能转变成热能和化学能，先储存在肌肉中，剧烈运动时放出储存的能量，可以提高运动成绩；④“热身”运动能刺激全身器官及组织，使神经系统、内分泌系统处于“待命”状态，测试时能更好地协调全身机能。
A．只有①②①②③①②④ D.①②③④全正确4．在全球经融危机面前，为了进一步扩大内需，深受海内外关注的沪杭磁悬浮交通项目的消息又再浮出水面。
磁悬浮列车在行进时依靠安装在车厢底部的强磁铁将列车“浮”在轨道上方，从而可高速行驶。
阿基米德桥，是水下悬浮隧道，不是桥！
阿基米德桥又名水下悬浮隧道，简称SFT （SubmergedFloatingTunnel），是跨越深水域的新交通方式。
实质上它是一个在水底浮动的管状隧道，依靠浮力支撑隧道重量，取名由阿基米德原理而来。
为避免影响水上交通及被天气影响，隧道建于水底，但为免承受过大水压，常建于20-50米深，也便于大吨位船只通行。
为保持水中深度，隧道以钢索及浮台固定，防止太浅或太深。
阿基米德桥横截面可以为椭圆形或圆形，长度可达几千米，宽度可达几十米，可通行汽车，也可建成多通道，同时通行汽车和火车。
由于技术上的一些难题没有解决，
并且没有相应的设计、建设标准，目前世界上还没有一座真正的阿基米德桥。
而一旦建成，阿基米德桥将成为一种新的交通方案供人们选择。
更为重要的是，阿基米德桥适用于跨度较大、水位较深等不适宜建桥、隧道的地点。
阿基米德桥的概念最早是在20世纪初提出的。
20
世纪60年代，英国人曾就意大利墨西拿海峡的阿基米德桥
提出了概念设计。
意大利阿基米德桥公司成立于1984年，
其重要业务之一就是推动阿基米德桥的设计和实现。
上世纪90年代后期，阿基米德桥公司曾和中国浙江
省有关部门合作，致力于在舟山群岛建设金塘海峡阿基米德桥，后因种种原因设计方案未被采纳。
由想象到现在也已有上百年的历史。
经过长时期的酝酿，特别是很多离岸海洋工程的建造技术的发展，SFT的设计思想才日臻成熟起来。
意大利学者Faggiano and Mazzolani，2001对此进行了大量
可行性研究，旨在使SFT概念及其基本设计理念更为实用化。
具有里程碑意义的是1969年Alan Grant 对跨麦森纳海湾( Messina Strait)提出的阿基米德桥的结构设计。
它由三个增强混凝土圆管构成，外边用钢管保护。
锚固系统是斜拉钢索。
千岛湖下的阿基米德桥
中国科学院力学研究所与意大利那波里大学、米
兰理工大学和阿基米德桥公司合作的“中意阿基米德桥联合
实验室”进行技术攻关，实验室阶段的研究工作已经告一段落，理论研究、计算分析，数据测试已经得到一定结果，实验室制造的模拟桥的试验已经通过。
2010年10月，首届国际阿基米德桥学术研讨会在千岛湖召开，中外科研人员济济一堂，对千岛湖阿基米德桥原型桥的工程设计和建设方案进行了
深入讨论。
下一步将是在实际水域千岛湖建造原型桥，这是一个“测试版“的阿基米德桥，洪友士研究员透露原型桥是一
个横截面在3至5米的大圆管，通过原型桥进一步检验阿基
米德桥的结构稳定性，检验实验室的成果，甚至还要进行走人走车的试验。
但据了解，目前建造原型桥的经费尚未落实。
至于何时能在千岛湖建成“世界上第一座阿基米德桥”，目前尚无时间表。
目前阿基米德桥的建设是一个世界性的难题，目前世界上有7个国家(挪威、意大利、日本、中国、瑞士、巴西、美国)在研究。
如果千岛湖的阿基米德桥建造成功，将成为世界上第一座真正建成的阿基米德桥。
支撑方式
阿基米德桥有三种支撑方式：
第一是浮筒式结构，当悬浮管道的浮力较小时，利用浮筒增加浮力；
第二是是铆索式，当管道的浮力足够大时，采用铆索拉力固定管道；
第三为刚性桩柱式，很像水中桥梁。
优势
阿基米德桥具有现有桥梁和隧道所不具备的优势和特点。
第一，阿基米德桥是一种环境友好的方案，对两岸地貌的影响非常小；
第二，由于借助了自然的力量——浮力，一旦技术成熟，阿基米德桥同桥梁、隧道相比具有造价优势，因为其单位长度的造价不随跨度的增加而增加；
第三，技术上阿基米德桥不受跨度和水深的限制，可建在长跨度、水位深、陡峭的地方。
除此之外，阿基米德桥还有一定的旅游价值可供开发。
面临的问题
阿基米德桥的设计与建造向力学工作者提出了
巨大挑战。
首先是流固耦合问题，水中悬浮隧道，在波流载荷、海啸、地震，以及偶发爆炸撞击载荷作用下的动力响应和安全性的评估需要复杂的流固耦合动力学计算。
再者，针对锚固方式和锚固结构的安全性，需要进行流固土之间的相互作用方面的研究，锚固系统在水流作用下会发生涡激振动(VIV)，对于铆索在海床上的固定强度有很大影响。
最使人担心的是一旦发生意外，人的逃生问题十分严重。
在这些问题未解决之前，人们是不敢贸然行事的。
从工程技术角度看，阿基米德桥的设计与建造遇到很多新问题。
例如材料选择；锚固系统的结构形式；桥岸连接形式；服役条件，以及动力响应与结构安全。
结构安全是最令人担心的事，它包括在地震、海啸、爆炸以及冲击载荷作用下的可靠性问题。
另外，由于它在波流载荷作用下，疲劳问题和材料腐蚀失效问题更是棘手问题。
总之，海洋工
程中遇到的结构问题，这里都有。
不过，由于它是交通设施安全问题，更为要紧。
目前对水下悬浮隧道感兴趣的国家越来越多，如希腊希望用SFT将众多岛屿联系起来，西班牙和摩洛哥想在直布罗陀海峡通过SFT进行更方便的来往；瑞士已经考虑了在卢加诺湖下用SFT实现火车交通，彻底消灭噪声源，不让美丽的风景破相。
更有人想入非非，打算在伦敦和纽约之间建一条5000公里长的水下悬浮隧道，用磁浮列车55分钟走完全程。
本文素材来源于网络。
