洋流涡激作用下水中悬浮隧道稳定性的关键技术研究的开题报告

水中悬浮隧道地震响应分析及抗震设计的开题报告一、课题背景及研究意义水下隧道作为一种高效的交通工具，已经成为现代城市交通系统不可或缺的一部分。

然而，由于其建造位置的特殊性，水下隧道面临着自然灾害和人为因素的威胁。

其中，地震作为一种常见的自然灾害，对水下隧道的安全运营产生了重要影响。

因此，研究水中悬浮隧道在地震作用下的响应机理和抗震设计是十分必要的。

本文旨在开展水中悬浮隧道地震响应分析以及抗震设计，该研究将有助于提高水下隧道的抗震性能，减小地震灾害对城市交通系统的影响，保障人民生命财产安全。

二、研究内容本文将分析水中悬浮隧道在地震作用下的响应机理和受力特性，考虑隧道的固有振动特性、水动力特性和地震荷载特性。

具体研究内容包括：1.水中悬浮隧道的结构特点和施工工艺，包括隧道悬挂系统、隧道管道、悬挂点等。

2. 水中悬浮隧道的地震响应分析，考虑土层、含水层和岩体对地震波的传递特性，建立水中悬浮隧道的动力模型，分析隧道的固有频率、振型、模态参与系数等动力特性，确定隧道在地震作用下的响应特点。

3.水中悬浮隧道的抗震设计，通过研究隧道的地震响应机理和受力特性，针对隧道的结构特点和施工工艺，提出相应的抗震措施和设计方法，确保隧道在地震作用下的安全稳定运行。

三、研究方法本文将采用理论分析和数值模拟相结合的方法进行研究，具体包括：1.基于隧道的结构特点和施工工艺，建立水中悬浮隧道的有限元模型。

2.结合地震波传递特性，考虑土层、含水层和岩体对隧道的影响，进行地震波动力分析。

3.通过对隧道的固有频率、振型、模态参与系数等动力特性的研究，分析隧道在地震作用下的响应特点。

4.针对隧道的结构特点和施工工艺，提出相应的抗震措施和设计方法，确保隧道在地震作用下的安全稳定运行。

四、研究预期结果通过对水中悬浮隧道地震响应分析及抗震设计的研究，本文预期可以得到以下结果：1.揭示水中悬浮隧道的动态特性和地震响应机理，为后续的抗震设计提供科学依据。

海底隧道突涌水分析及应用研究的开题报告
尊敬的评委老师，您们好！
本文研究的课题为“海底隧道突涌水分析及应用研究”。

海底隧道是海洋工程领域中的一种重要结构，其建设和运营过程中，突涌水是一个极具挑战性的问题。

突涌水指的是在隧道工程建设或者运行中，突然不受控制地涌入隧道的水流。

这种情况可能导致隧道失稳、甚至崩塌，引起严重的财产损失和人员伤亡。

因此，对海底隧道突涌水进行分析和应用研究十分重要。

本文拟从以下三个方面进行研究：
一、突涌水成因机理的分析和研究。

通过对海底隧道建设和运营过程中的突涌水案例分析，探究其发生的具体原因。

同时，结合海洋水文学和海底水动力学的理论，分析这些因素的相互作用机理，为突涌水的预测和预防提供理论依据。

二、突涌水模拟研究。

利用数值模拟方法，对海底隧道突涌水进行模拟研究。

建立数学模型，对隧道入口和出口附近的流场进行分析和计算，预测突涌水的数量、速度、压力等参数。

通过模拟研究，找出造成突涌水的关键因素，制定相应的应对措施和工程设计。

三、应用研究。

针对海底隧道突涌水的实际问题，提出相应的应对措施和应用方法，探寻如何减少和预防突涌水的发生。

同时，结合其他海洋工程项目的经验，提出针对隧道突涌水的风险管理方法和技术。

总之，本文的研究目标是通过深入分析和系统研究，提高对海底隧道突涌水的认识和掌握程度，为隧道工程的设计、建设和安全运营提供科学可靠的理论支持和技术保障。

感谢您的耐心听我报告！。

水中悬浮隧道管段接头的力学行为分析的开题报告一、研究目的水中悬浮隧道是一种新型的交通运输方式，其引入能够有效地缓解城市交通压力，提高城市运输效率。

然而，在水下环境中建设隧道存在许多技术难题，其中隧道管段接头的力学行为是其中之一。

基于此背景，本研究旨在对水中悬浮隧道管段接头的力学行为进行深入分析和研究，为隧道的建设提供有效依据。

二、研究内容（一）初步了解水中悬浮隧道的特点、建设技术和隧道管段接头的分类。

（二）系统梳理国内外对于隧道管段接头力学行为的研究现状，对比分析其研究方法和成果，提炼存在的研究空白和不足。

（三）结合水中悬浮隧道的实际情况，选择合适的数学模型和分析方法，建立水中悬浮隧道管段接头的力学分析模型，采用计算机仿真方法对其进行分析。

（四）对仿真结果进行分析和评估，验证所建立的水中悬浮隧道管段接头的力学分析模型的可行性和有效性，为设计和建设提供依据。

三、研究意义该研究内容涉及到现代工程领域中的机械设计、结构设计、力学分析等方面，对于提升隧道建设的技术水平和保证其安全性等方面都有着积极的促进作用。

同时，隧道的建设也促进城市发展，提高人们出行效率，有利于环保和资源节约。

四、研究方法本研究采用了文献调研、计算机仿真方法等研究方法。

主要操作步骤如下：1、文献调研：通过查阅相关文献资料，对现有的隧道管段接头力学行为研究进行梳理和总结，从而明确研究思路和方向。

2、建立力学分析模型：根据隧道管段接头的特点和建造过程，结合理论分析、计算数值仿真等方法，建立力学分析模型。

3、计算机仿真分析：采用计算机仿真技术对建立的数学模型进行仿真拟合，得出并展示仿真结果。

4、优化设计：根据前述的仿真结果，对悬浮隧道管段接头的结构设计进行优化，从而找到更加合适的构造和形式。

五、预期成果通过本研究，预期可以建立起水中悬浮隧道管段接头的力学分析模型，并对其进行计算仿真分析，从而了解管段接头在水中环境下的力学行为，找到其强度和稳定性等方面存在的问题。

沉管隧道管段浮运和沉放过程中流场和阻力特性的研究的开题报告一、研究背景隧道工程是现代交通建设中的重要部分，随着城市化进程的加快，隧道建设越来越受到重视。

沉管隧道是目前应用最广泛的一种隧道工程，具有施工速度快、构造简单、可靠性高等优点，在海底、河道、海湾以及沿岸等地形变化较大的区域得到广泛应用。

沉管隧道的建设过程涉及到管段浮运和沉放等环节，其中沉放时沉管通过水深较大的区域时，受到水流的影响可能导致管段偏航、偏倾或者倾斜，进而影响到沉放质量。

因此，研究沉管隧道管段浮运和沉放过程中的流场和阻力特性，对于保证沉管隧道建设质量和可靠性具有重要意义。

二、研究内容和方法本文将围绕沉管隧道管段浮运和沉放过程中流场和阻力特性展开研究，主要包括以下内容：1. 管段浮运和沉放过程中的流场分析：应用数值模拟方法，将沉管隧道管段的浮运和沉放过程抽象为流体力学模型，分析水流在管段周围的流场特性，探讨水流对于管段偏航、偏倾或者倾斜的影响因素。

2. 管段浮运和沉放过程中的阻力特性研究：通过实验方法，测量沉管隧道管段在水中的受力情况，研究管段在水中运动时受到的摩擦力和阻力，探究水深、水流速度、管段长度等因素对于阻力特性的影响。

3. 基于浮运和沉放实验结果的优化策略研究：将实验和数值模拟的结果进行对比分析，提出针对于不同水深、水流速度等影响因素的优化策略，为沉管隧道建设提供实际的指导建议。

三、研究意义沉管隧道是现代交通建设中的重要组成部分，其建设质量和可靠性直接关系到交通运输的安全和效率。

本文主要研究沉管隧道管段浮运和沉放过程中的流场和阻力特性，旨在为保证沉管隧道建设质量和可靠性提供技术支持和实践指导。

本文的研究成果可为沉管隧道建设领域的学者和工程技术人员提供参考和借鉴。

海洋钻井隔水管系统涡激振动安全评估研究的开题报告
一、研究背景
隔水管是海洋钻井作业的关键部件之一，隔水管系统的稳定性对于钻井作业的成功至关重要。

然而，在海洋环境中，隔水管系统常常会受到涡激振动的影响，导致管
道疲劳破坏和泄漏事故的发生。

因此，对隔水管系统的涡激振动进行评估和控制，具
有重要的理论和实际意义。

二、研究内容
在分析隔水管系统涡激振动机理的基础上，本研究将开展以下工作：
1. 建立隔水管系统的数学模型，包括管道、液体和周围环境的物理参数，并通过ANSYS等软件进行有限元仿真。

2. 对隔水管系统的涡激振动机理进行深入研究，包括涡旋结构、振荡频率和振幅等方面的分析。

3. 进行涡激振动的风险评估，建立相应的评估标准和方法。

4. 根据评估结果，提出有效的涡激振动控制措施，例如安装减振器、改善管道结构等。

三、研究方法
本研究主要采用数值模拟方法，包括有限元分析和计算流体力学（CFD）模拟等，对隔水管系统的涡激振动进行分析和评估。

四、研究意义
本研究有助于提高海洋钻井作业的安全性和稳定性，为隔水管系统的设计和优化提供科学依据，减少涡激振动引发的事故和损失。

同时，研究结果还将为其他海洋结
构的涡激振动控制提供参考和借鉴。

悬浮隧道风险分析的开题报告一、选题背景和意义随着城市化进程的加速和交通工具的多样化，城市交通问题日益凸显，交通堵塞现象频繁出现，给人们的生活、工作和出行带来了极大的不便。

传统的交通枢纽无法满足人们的需求，因此，一些新型交通工具和构想应运而生。

其中，悬浮式交通工具正是一种十分有前途的方案。

悬浮交通工具可以在地面上或者地下的隧道内自由行驶，具有比现有交通方式更快、更安全的特点。

而在隧道内使用悬浮交通工具，需要的是悬浮隧道，这需要对悬浮隧道进行全面的风险分析。

二、研究内容和目标本课题主要研究悬浮隧道的风险分析，采用适宜的风险评估方法和模型，对悬浮隧道的风险进行评估。

目的是为了深入了解悬浮隧道的技术性和可行性，为规避悬浮隧道可能存在的风险提供客观有力的评价数据。

三、研究方法和技术路线针对悬浮隧道的特点和目标设定，本文采用了科学性强且口碑良好的风险评估模型，以多方面综合数据作为评估依据进行风险评估，结合统计学方法、数值模拟等手段进行风险组成分析，以悬浮隧道是否符合规划和基本的安全要求为主要考虑因素，利用风险度量指标来对悬浮隧道的风险风险程度做出评估，实现对悬浮隧道风险的全面解析。

四、预期结果通过对悬浮隧道的分析和建立合理的风险评估模型，可以完善悬浮隧道的趋势预测和规划设计，同时把悬浮隧道的安全风险控制在一个可接受的范围内，进一步保障社会公众的生命安全。

本研究将预计得到以下成果：1.建立完善的悬浮隧道的风险评估模型，掌握悬浮隧道风险的关键因素；2.评估和分析悬浮隧道风险，明确悬浮隧道所面临的风险及其程度；3.提出悬浮隧道风险控制策略，为悬浮隧道安全提供技术支持和决策支持。

五、研究进度和计划本课题计划如下：1.文献综述和分析（截止时间：2022年6月）;2.风险评估模型建立（截止时间：2022年9月）;3.数据收集和分析（截止时间：2023年1月）;4.对评估结果进行验证（截止时间：2023年3月）;5.起草论文（截止时间：2023年6月）。

第４１卷第１期２０２０年２月水㊀道㊀港㊀口ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷａｔｅｒｗａｙａｎｄＨａｒｂｏｒＶｏｌ.４１㊀Ｎｏ.１Ｆｅｂ.２０２０收稿日期:２０１９－０７－０９ꎻ修回日期:２０１９－０９－０４基金项目:国家自然科学基金(５１８０９１３３)ꎻ中国博士后科学基金(２０１９Ｍ６５２４７９)ꎻ中央级科研院所基本科研业务费资助项目(ＴＫＳ１９０１０１)作者简介:耿宝磊(１９８０－)ꎬ男ꎬ河北衡水人ꎬ研究员ꎬ主要从事波浪理论及波浪与结构物作用研究ꎮＢｉｏｇｒａｐｈｙ:ＧＥＮＧＢａｏ￣ｌｅｉ(１９８０－)ꎬｍａｌｅꎬｐｒｏｆｅｓｓｏｒ.㊀∗通讯作者:金瑞佳(１９８７－)ꎬ男ꎬ江苏武进人ꎬ助理研究员ꎬ主要从事波浪与结构物相互作用研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｊｉｎｒｕｉｊｉａ８７０８０１＠ｑｑ.ｃｏｍ悬浮隧道水动力问题研究概述耿宝磊１ꎬ刘㊀宇２ꎬ１ꎬ胡传琪１ꎬ金瑞佳１ꎬ３∗(１.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ꎬ天津３００４５６ꎻ２.太原理工大学水利科学与工程学院ꎬ太原０３００２４ꎻ３.中国海洋大学工程学院ꎬ青岛２６６１００)摘㊀要:悬浮隧道作为一种新型的跨水域交通方式近年来引起各国学者广泛的关注ꎬ文章在介绍悬浮隧道研究背景与各国发展状况的基础上ꎬ首先梳理了悬浮隧道断面形式与管体连接方式的相关研究ꎬ分析了不同断面形式的优缺点ꎬ概述了管段之间连接㊁支撑悬浮系统连接以及隧道两端连接的相关成果ꎮ文章重点围绕悬浮隧道水动力问题ꎬ系统梳理了针对悬浮隧道水动力荷载㊁不同荷载作用下的运动响应及锚索系统的涡激振动及其抑制问题的研究ꎬ最后通过总结前人的研究成果ꎬ提出了悬浮隧道水动力研究方面需要进一步关注的问题ꎮ关键词:悬浮隧道ꎻ水动力ꎻ波流荷载ꎻ运动响应ꎻ涡激振动中图分类号:Ｕ６５ꎻＰ７５１㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ文章编号:１００５－８４４３(２０２０)０１－０００１－０８悬浮隧道(ＳｕｂｍｅｒｇｅｄＦｌｏａｔｉｎｇＴｕｎｎｅｌꎬ简称ＳＦＴ)是一种悬浮在水面下方３０ｍ左右的通道ꎬ用于跨越海峡㊁海湾㊁湖泊或其他水道的新型交通结构物ꎬ由于其结构的稳定原理基于阿基米德的浮力原理ꎬ所以又被称为阿基米德桥ꎮ在传统的桥梁㊁沉管隧道等跨越方式受环境条件及工程技术等因素限制的条件下ꎬ悬浮隧道为水道的跨越提供了新的方案ꎬ并以相对较低的成本㊁节约环保等特性在未来的交通运输发展中极具竞争力ꎮ悬浮隧道的概念在国外最早可追溯至１９世纪中叶ꎬ１９２３年悬浮隧道在瑞典首次获得专利[１]ꎬ但其实质性研究开始于２０世纪６０年代左右ꎮ近年来随着隧道技术和海洋工程技术的飞速进步ꎬ意大利㊁挪威㊁美国㊁日本等国家陆续在计算理论与模型试验方面进行了大量的研究ꎬ其中意大利㊁挪威研究起步较早ꎬ日本的研究始于２０世纪９０年代ꎮ此外ꎬ瑞士㊁巴西㊁澳大利亚㊁韩国㊁伊朗㊁印度尼西亚等也有部分研究成果ꎮ我国对于悬浮隧道的研究起步晚于欧洲㊁美国和日本等国家ꎬ但起点较高ꎬ发展步伐较快ꎬ尤其是进入２１世纪以来ꎬ已有多项悬浮隧道研究课题获得了国家自然科学基金等不同类型的资助研究ꎮ此外ꎬ２０１０㊁２０１６和２０１８年ꎬ国内相关机构分别在千岛湖㊁重庆和杭州组织召开了三次国际学术研讨会ꎬ２０１８年中国科协第２０届年会上将悬浮隧道工程技术列为１２个领域的６０个重大科学问题和工程技术难题之一ꎮ本文主要围绕悬浮隧道的水动力问题ꎬ从断面形式㊁连接方式㊁水动力荷载及响应等方面系统梳理了前人的研究成果ꎬ并探讨了悬浮隧道的研究方向ꎮ水㊀道㊀港㊀口第４１卷第１期１㊀断面形式及管体连接方式１.１㊀断面形式断面形式被认为是悬浮隧道中需首先考虑的问题之一ꎮ断面外部需设计一个合适的外形ꎬ必须具备最优的形状和尺寸ꎬ以降低水动力等因素对结构的影响从而满足行人或乘客在隧道中的舒适度ꎻ断面内部在拥有足够的空间供车辆或行人通行的同时ꎬ需预留逃生通道所占空间ꎬ还应包括用于铺设电缆等管线和安装排风净化设备及安装各种交通设备的空间ꎮ在已有的拟建悬浮隧道设计方案中ꎬ圆形(见图１~图３)㊁椭圆形(见图４~图５)㊁矩形(见图６)以及多边形(见图７)等几种断面形式如下:(１)圆形断面图１㊀圆形悬浮隧道断面(意大利Ｍｅｓｓｉｎａ海峡)[２]Ｆｉｇ.１ＴｈｅｃｉｒｃｕｌａｒｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｓｅｃｔｉｏｎｓｔｕｄｉｅｄｆｏｒｔｈｅＩｔａｌｉａｎＭｅｓｓｉｎａｓｔｒａｉｔ[２]图２㊀圆形悬浮隧道断面(中国千岛湖)[３]Ｆｉｇ.２ＴｈｅｃｉｒｃｕｌａｒｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｓｅｃｔｉｏｎｓｔｕｄｉｅｄｆｏｒＣｈｉｎａᶄｓｑｉａｎｄａｏｌａｋｅ[３]图３㊀圆形悬浮隧道断面(挪威峡湾)Ｆｉｇ.３ＴｈｅｃｉｒｃｕｌａｒｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｓｅｃｔｉｏｎｓｔｕｄｉｅｄｆｏｒＮｏｒｗａｙᶄｓｆｊｏｒｄ㊀㊀(２)椭圆形断面图４㊀椭圆形悬浮隧道断面图(韩国)[４]Ｆｉｇ.４Ｔｈｅｃｒｏｓｓ￣ｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｌｌｉｐｔｉｃａｌｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｉｎｔｈｅＫｏｒｅａｎｓｔｕｄｙ[４]图５㊀悬浮隧道断面图(美国华盛顿湖)[５]Ｆｉｇ.５ＴｈｅｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｉｎｔｈｅｌａｋｅＷａｓｈｉｎｇｔｏｎꎬＵＳＡ[５]㊀㊀(３)矩形断面与多边形断面图６㊀矩形悬浮隧道断面图(日本Ｏｉｎａｏｓｈｉ湾)[５]Ｆｉｇ.６Ｔｈｅｃｒｏｓｓ￣ｓｅｃｔｉｏｎｏｆｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｓｔｕｄｉｅｄｉｎＯｉｎａｏｓｈｉｂａｙꎬＪａｐａｎ[５]图７㊀多边形悬浮隧道断面图(中国金塘海峡)[６]Ｆｉｇ.７Ｔｈｅｐｏｌｙｇｏｎａｌｃｒｏｓｓ￣ｓｅｃｔｉｏｎｏｆｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｓｔｕｄｉｅｄｉｎｊｉｎｔａｎｇｓｔｒａｉｔꎬＣｈｉｎａ[６]２３２０２０年２月耿宝磊ꎬ等㊀悬浮隧道水动力问题研究概述㊀㊀上述提到的悬浮隧道断面设计形式各有优劣ꎮ罗刚等[７]建立数值模型对比矩形㊁耳形和椭圆断面形状的水动力参数ꎬ耳形断面具有最优特性ꎬ矩形的空间利用率最好但其升阻力系数最大ꎬ椭圆表面压强分布较为均匀有利于结构稳定ꎮＭａｎｄａｒａ等[８]考虑具有相同运输布局和容量的圆形和椭圆形截面ꎬ从水动力的角度研究表明:椭圆截面的运输能力稍好ꎬ其水平位移更低ꎬ流线型的椭圆截面存在更多有利的水动力特性ꎮ此外还有一些其他的断面形式ꎬ复合型断面形式的建造工艺以及拼装技术与其他几种断面相比难度更大ꎬ多存在于早期的设计方案中ꎬ在近年来研究的悬浮隧道断面及拟建的工程设计中几乎不考虑ꎮ目前对于圆形和椭圆形㊁多边形断面的研究较为广泛ꎬ其中圆形断面是采用最多的一种形式ꎬ各方面压强分布均匀总体稳定性最优但空间利用率不高ꎮ椭圆形垂向稳定性低于水平稳定性但其整体结构相对稳定ꎬ其以水动力行为较好且空间利用率较高的优势而被广泛关注ꎮ在综合几种断面形式的优势ꎬ设计出一种新的混合型断面也极有可能ꎮ１.２㊀系泊形式悬浮隧道作为一种被广泛研究的新型海中交通方式ꎬ其结构的稳定可根据不同的系泊形式实现ꎮ悬浮隧道的系泊形式与海域条件㊁地理位置㊁跨越峡湾等条件有密切联系ꎬ一般可分为四种类型:自由式㊁承压墩柱式㊁浮筒式和张力腿式[９]ꎮ悬浮隧道的设计理念归于阿基米德原理ꎬ即通过平衡浮力与重力使结构达到稳定ꎮ浮力与重力的比值称为浮重比(ＢＷＲ)ꎬ自由式没有支撑连接系统ꎬ其浮重比等于１ꎬ浮筒式和承压墩柱式的浮重比小于１ꎬ张力腿式的浮重比大于１ꎮ支撑悬浮系统的连接还要考虑实际建造及安装技术的可行性ꎮ(１)自由式ꎮ自由式的悬浮隧道没有与结构体连接的支撑系统ꎬ其浮力等于重力ꎬ仅靠管段主体与两岸的连接进行约束ꎬ此种系泊形式会面临极多的条件限制ꎬ在波流荷载作用下其运动响应显著ꎬ内部通行的行人与乘客容易感到不适ꎬ自由式的设计相对来说不切合实际ꎬ通常情况下不考虑自由式悬浮隧道ꎮ(２)承压墩柱式ꎮ承压墩柱式的悬浮隧道其结构类似于桥梁墩柱ꎬ相当于建设在海底的一座桥ꎬ只不过桥梁由隧道管段代替ꎮ承压墩柱式的自身重力大于浮力ꎬ通过自身重力使隧道结构在海中达到稳定ꎮ管体底部有承压墩作为支撑ꎬ承压墩底部建设好地基与海底相连ꎮ承压墩柱式悬浮隧道形式相对简单ꎬ受到的荷载作用明确ꎬ可以根据已经通行的跨海大桥等海上工程的建设经验设计悬浮隧道方案[１０]ꎮ(３)浮筒式ꎮ浮筒式悬浮隧道管段的重力大于所受浮力ꎬ其通过漂浮在海面的浮筒增加浮力来平衡管体结构使之稳定ꎮ浮筒式结构在垂直方向受到约束但是在水平方向可以自由移动ꎬ在海中容易受到水流㊁波浪的影响发生位移变化ꎮ在挪威Ｈｃｇｓｆｊｏｒｄｅｎ海峡修建悬浮隧道提案的最初想法就是采用浮筒式ꎬ并给出了四种不同的设计方案[１１]ꎮ(４)张力腿式ꎮ张力腿式悬浮隧道是通过锚索或张力腿连接管体与海底实现自身稳定ꎮ张力腿式所受浮力大于自身重力ꎬ必须通过锚索或张力腿来平衡多余的浮力来稳定管体的位置ꎬ锚索与管体的连接必须满足允许范围内的自由转动来减小波流的振荡影响ꎮ悬浮隧道形式中ꎬ张力腿式被更加广泛的研究ꎮ麦继婷等[１２]计算分析波流作用下张力腿随时间的受力变化ꎬ流速大小对绕轴线方向的弯曲应力有影响ꎬ不同波浪作用下张力腿轴向应力变化显著ꎮ秦银刚和周晓军[１３]探究不同张力腿倾角㊁轴向刚度以及初始刚度对悬浮隧道动力响应的影响ꎮ董满生和张嫄[１４]设计一种新型的 Ｖ 型锚固结构形式ꎬ与传统锚固形式相比增加了悬浮隧道在水下的稳定性与安全性ꎮ麦继婷等[１５]对比锚链与张力腿支撑结构ꎬ分析得到锚链约束的悬浮隧道在波流荷载作用下运动响应更小ꎮ１.３㊀其他连接系统悬浮隧道的连接系统包括系泊系统㊁管段结构之间的连接系统以及主体结构与两岸之间的连接系统ꎮ悬浮隧道是跨湖跨海的大尺度结构ꎬ设计一个完整的主体并不现实ꎬ必须经过拼接事先预制好的短管段实现ꎬ因此管段连接的不透水性必须保证ꎮ拼接的管段间会在波浪荷载㊁移动荷载等荷载作用下发生变４水㊀道㊀港㊀口第４１卷第１期形ꎬ连接处必须满足可能受到的极限荷载且不发生过大的变形ꎮ连接形式按接头刚度和管段刚度的差异可分为刚性和柔性[１６]ꎬ对于柔性连接可采用ＧＩＮＡ止水带和ＯＭＥＧＡ止水带连接ꎬ刚性连接可采用ＧＩＮＡ止水带和连接钢板连接ꎮ悬浮隧道管体两端与岸基的接驳可根据地形环境通过传统的隧道结构与岸边地面交通线连接ꎬ但要注意解决悬浮隧道过渡段的边坡问题以及接驳处变形㊁受力的平衡等问题ꎮ此外ꎬ悬浮隧道管体两端也可选择与桥梁结构或其他隧道结构连接ꎬ例如修建人工岛实现与桥梁㊁沉管隧道等结构的连接ꎮ晁春峰[１７]运用大质量法建立三维的土弹簧约束的悬浮隧道的数值模型ꎬ研究了土体性质对边岸连接周围的边界条件的影响ꎮ肖剑和黄国君[１８]采用铅芯橡胶支座这种岸桥连接方式对地震响应进行研究ꎬ发现可以有效减震并降低结构位移ꎮ２㊀水动力问题研究２.１㊀水动力荷载悬浮隧道所承受的荷载类型可被分为:环境载荷㊁永久载荷㊁功能载荷㊁变形载荷㊁意外载荷等ꎬ现阶段研究热点主要集中在环境荷载上ꎮ悬浮隧道作为一种新的海洋结构物ꎬ直接处于波浪与水流共同作用的环境之下ꎬ波流荷载会对悬浮隧道工程的造价㊁安全度及使用寿命造成重要的影响ꎮ董满生等[１９]针对波流荷载作用下流固耦合理论建立分析模型并进行阻力系数㊁惯性力系数的实验研究ꎬ进行波浪作用下锚固系统的涡激振动数值分析ꎮ在波流荷载的计算中应用较多的有Ｍｏｒｉｓｏｎ方程和绕射理论两种ꎬ但是两种假定都有其自身适用范围ꎮ其中Ｍｏｒｉｓｏｎ方程是在１９５０年由Ｍｏｒｉｓｏｎ等人提出的ꎬ考虑了水的粘性与惯性对波浪力的影响ꎬ但没有考虑波浪绕射的影响ꎻ绕射理论由ＭａｃＣａｍｙ和Ｆｕｃｈｓ在１９５４年提出ꎬ假定流体无粘㊁不可压缩㊁运动是有势的ꎬ并利用了线性化的自由水面条件ꎮ(１)波浪荷载ꎮ金瑞佳等[２０]基于势流理论ꎬ采用高阶边界元方法建立数学模型ꎬ分析了悬浮隧道在波浪作用下ꎬ圆形㊁椭圆形和双圆截面结构所受波浪激振力㊁附加质量和辐射阻尼ꎬ研究了结构物不同淹没深度㊁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ꎮ麦继婷[２１]研究水平波浪力作用下悬浮隧道的管体特性ꎬ根据实际工程悬浮隧道的直径并结合波长的合理长度ꎬ采用势流理论下的波浪绕射理论计算了作用在悬浮隧道上的波浪荷载ꎮ干湧[２２]通过金塘海峡的三个实际基本参数(波高㊁波长以及物体在波浪方向上的投影尺寸)之间的关系确定波浪力的计算方法ꎬ波浪力由Ｍｏｒｉｓｏｎ方程计算得到ꎬ并结合其他荷载对金塘海峡水下悬浮隧道进行了空间静力整体分析ꎮ王广地等[２３]以圆形断面为例ꎬ分析了过渡区与深水区悬浮隧道结构波浪力的变化特征ꎬ其采用Ｍｏｒｉｓｏｎ方程计算波流荷载ꎬ对波流荷载分布特征的进行研究ꎬ在过渡区中ꎬ波浪力随水深增加而变小ꎬ变化速度不断减少ꎬ在深水区海水深度不会对波浪力造成影响ꎬ可以据此对悬浮放置深度进行调整ꎮ葛斐等[２４]对悬浮隧道做出了相应简化ꎬ考虑锚索横向和轴向两个方向的振动耦合作用后采用Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理ꎬ建立了悬浮隧道的动力响应模型ꎬ探讨了波浪力作用下锚索的变形及悬浮隧道管段的不同自由度之间的关系ꎬ研究在规则波作用下悬浮隧道的动力响应特性ꎮ麦继婷等[２５]通过对悬浮隧道跨中单元的位移响应幅值及所受平均应力的结果进行了分析:随着放置深度增加ꎬ悬浮隧道的动力响应明显减少ꎻ波浪倾斜入射时悬浮隧道位移响应亦明显减少ꎻ圆形隧道位移响应幅度远小于椭圆断面的相应值ꎮ陆维等[２６]通过对不同浮重比水下悬浮隧道动力特性的试验研究表明ꎬ在波浪作用下ꎬ悬浮隧道管段模型在水平方向和竖直方向的最大位移均受浮重比影响ꎮ曹勇军[２７]利用Ａｉｒｙ线性波浪理论计算波浪作用下流体的速度势ꎬ运用有限元计算软件建立了悬浮隧道动力响应计算模型ꎬ计算分析了入射波高和浮重比对悬浮隧道横荡位移和垂荡位移的影响:随着入射波波幅的增加ꎬ悬浮隧道的横荡位移呈线性增加ꎬ而垂荡位移仅略有增加ꎬ悬浮隧道浮重比对横荡位移影响很小ꎬ但对垂荡位移影响较大ꎮ(２)洋流荷载ꎮ田雪飞[２８]基于分层理论模型和势流理论建立了层化海洋内波流场并叠加洋流流场形成联合流场ꎬ为波流荷载的计算提供了基础ꎬ采用了Ｍｏｒｉｓｏｎ公式和Ｇａｌｅｒｋｉｎ法对联合荷载下的流体作用力进行了分析和计５２０２０年２月耿宝磊ꎬ等㊀悬浮隧道水动力问题研究概述算ꎬ为建模提供了理论指导ꎮ巫志文等[２９]研究了悬浮隧道锚索结构在随机波浪力的作用下的动力响应ꎬ利用虚拟激励法和Ｇａｌｅｒｋｉｎ法建立一种新的计算锚索动力运动的数学方法ꎬ为实际情况下的锚索设计提供更加真实的模拟计算ꎮ李勤熙和蒋树屏[３０]设计物体模型试验以研究悬浮隧道在不规则波作用下不同波高和周期对隧道管段的压强和锚索张力的变化ꎮ罗刚等[３１]利用ｆｌｕｅｎｔ软件研究分析不同断面悬浮隧道在流荷载作用下不同流速㊁入射角等对管段压力分布和升阻力的影响ꎬ秦银刚ꎬ周晓军[３２]研究悬浮隧道在均匀流作用下横向受力情况ꎬ比较分析流荷载强度㊁漩涡释放频率和管段尺寸等影响因素对悬浮隧道稳定性的影响ꎮＴｉａｎ[３３]等建立隧道流体相互作用的非线性振动数学物体模型并研究了内波与洋流联合作用下ＳＦＴ的位移响应ꎮ惠磊等[３４]研究悬浮隧道在均匀流作用下的动力响应ꎬ建立计算模型并得到隧道横向振动的微分方程ꎬ利用伽辽金方法和四阶龙格库塔方法对方程进行求解ꎬ排除了系统的阻尼对结构的振动周期的影响ꎻ研究表明结构的振幅可随均匀流的速度以及隧道长度的增大而增大ꎬ振动曲线衰减到一个稳定值所需要的时间随均匀来流速度增大而越少ꎬ随隧道长度增大而减小ꎮ胡鸿运[３５]在没有考虑悬浮隧道体系与洋流耦合效应的情况下ꎬ建立力学模型和数学模型ꎬ对定常流作用下的圆柱形拉索式悬浮隧道单节管段进行力学响应分析ꎮ秦银刚[３６]针对悬浮隧道的动力响应进行研究ꎬ最大振动位移随流速的增大而线性增大ꎬ在相同流场环境条件下ꎬ增加支撑张力腿数量能减小管段结构的受力和动力响应幅度ꎬ但是会使张力腿的响应规律更加复杂ꎻ两节管段的动力响应规律与单节管段相似ꎬ单节段的速度响应幅度大于两节段的速度响应幅度ꎮ闫宏生等[３７]通过求解涡激振动方程ꎬ研究不同流速下参数激励对缆索横向振动的影响ꎬ并且分析缆索和隧道耦合时缆索的运动响应ꎮ２.２㊀锚索结构的涡激振动悬浮隧道锚索处于水面３０ｍ以下ꎬ它的涡激振动主要是由于波浪以及水流对于锚索的两侧交替产生的旋涡作用引起的ꎮ在海洋环境中ꎬ悬浮隧道的锚固系统极有可能发生涡激振动ꎮ锚索与海洋工程领域中的柔性海洋结构物相似ꎬ涡激振动是此类结构物疲劳损坏的根源ꎬ锚索系统的涡激振动分析是悬浮隧道结构分析的重要组成部分ꎮ麦继婷等[３８]研究了悬浮隧道锚索在水流作用下的横向涡激振动ꎬ并考虑了张力的变化对锚索横向涡激振动的影响ꎻ葛菲等[３９－４０]考虑隧道振动对张力腿的激励进一步研究张力腿的涡激振动ꎬ建立了悬浮隧道锚索在波流场中顺流向涡激振动的数学模型ꎬ发现考虑隧道对张力腿的激励影响时ꎬ锚索顺流向涡激振动的振幅明显大于不考虑外激励影响时的涡激振动振幅ꎻ当强迫激励和参数激励同时存在时ꎬ涡激振动的振幅由于两种激励的相互作用而明显增大ꎮ在上述张力腿涡激振动研究中ꎬ张力腿垂直于水平面ꎮ但在实际工程中ꎬ张力腿不垂直于水平面ꎬ所以有必要考虑波流作用下倾斜张力腿的涡激振动ꎬ而且进一步研究张力腿横向涡激振动对结构动力响应的影响ꎮ陈健云等[４１]在考虑锚索垂度的基础上ꎬ讨论了锚索倾角等结构参数对锚索横流向涡激振动的影响ꎬ建立了悬浮隧道锚索－隧道体耦合非线性振动数学模型ꎬ根据斜拉索振动微分方程ꎬ分析了影响悬索隧道锚索涡激振动的因素ꎮ晁春峰[４２]根据千岛湖悬索隧道设计方案ꎬ采用分离耦合法分析了均匀流作用下悬索隧道锚索的涡激振动特性ꎬ考虑到涡激振动是锚索等结构疲劳损伤的根本原因ꎮ涡激振动会给悬浮隧道结构的安全性㊁可靠性㊁持久性带来影响ꎬ部分学者针对悬浮隧道(锚索)结构在抑制涡激振动方面开展了相关研究ꎮ一方面是通过调节结构的动力这一消极应对策略来减弱涡激振动的影响ꎮＤｏｎｇ等[４３]提出在一个稳定的分层海洋中建立起组合流场ꎬ通过控制由组合载荷引起的ＳＦＴ的自由振动来达到振动控制的目的ꎬ得出可以利用结构本身的特点来达到减振的目的这一观点ꎬ同时印证了振动控制可以在不需要任何附加设备的情况下完成ꎮ另一方面是通过控制和改变漩涡的形成和发展过程这一积极应对策略来降低涡激力ꎮ晁春峰等[４４]采用改变柱体截面形状或添加附属扰流装置的方法来达到抑制悬浮隧道锚索涡激振动的目的ꎻ三螺旋线相比整流罩和控制杆这两种方案对于不同来流角度具有更好的抑振效果ꎬ整流罩的抑制效果随来流角度的增大逐渐增强ꎮＤｉｎｇ等[４５]提出锚索稳定性的未来主要方向ꎬ可以集中在研究锚索长度㊁厚度㊁倾角㊁间距等特性参数ꎬ以适用于锚索本身的减振器的半主动或主动减振控制方法的方向上ꎮＬｉｎ等[４６]提出了一种采用碳纤维增强聚合物(ＣＦＲＰ)的水下悬浮浮隧道方案ꎬ建立了ＣＦＲＰ索－钢管系统的耦合振动模型ꎬ既验证了ＣＦＲＰ的优势也为锚索材料选用方面提供新的思路ꎮ６水㊀道㊀港㊀口第４１卷第１期３㊀结论与展望悬浮隧道作为一种新型的交通方式ꎬ其结构的独特性和建设环境的复杂性给实际的设计带来很大的挑战ꎬ总结前人的研究成果ꎬ笔者认为在悬浮隧道的水动力问题研究方面需更多关注以下问题ꎮ(１)悬浮隧道断面形式的选取需要通过一系列的数学模型与物理模型试验分析确定ꎬ尤其面对复杂水域环境时ꎬ需重点关注较大雷诺数下截面形式的水动力响应规律ꎮ(２)悬浮隧道的系泊形式选定需考虑悬浮隧道的放置深度㊁浮重比㊁不同的海域条件等影响因素ꎬ并需分析不同波流荷载㊁地震荷载㊁冲击荷载等作用下的悬浮隧道运动和动力响应ꎮ(３)由于涡激振动对悬浮隧道结构会造成破坏ꎬ以及锚泊系统发生涡激振动带来的疲劳损伤等问题ꎬ如何通过调整断面形状㊁增加抑制装置等方法减少涡激振动需要开展进一步研究ꎮ(４)关于全跨度悬浮隧道弹性模型的研究ꎬ不能简单地把悬浮隧道与环境之间的关系狭隘的看做均匀水动力条件与简支梁之间的流固耦合ꎬ而是需要建立一个更为精确更为复杂的等效模型进行研究ꎮ当前ꎬ我国在桥梁与水下沉管隧道的建设方面的技术日趋成熟ꎬ这对于悬浮隧道的发展具有积极的推动作用ꎬ开展悬浮隧道研究有助于提升我国水运工程的核心竞争力ꎬ促进相关产业与学科的发展ꎬ推动我国交通强国战略目标的实现ꎮ参考文献:[１]ＭａｚｚｏｌａｎｉＦＭꎬＬａｎｄｏｌｆｏＲꎬＦａｇｇｉａｎｏＢ.ＴｈｅａｒｃｈｉｍｅｄｅᶄｓｂｒｉｄｇｅｐｒｏｔｏｔｙｐｅｉｎｑｉａｎｄａｏｌａｋｅＰＲｏｆＣｈｉｎａ[Ｒ].Ｎａｐｌｅｓ:ＳｉｎｏＩｔａｌｉａｎＪｏｉｎｔＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｒｃｈｉｍｅｄｅｓＢｒｉｄｇｅ(ＳＩＪＬＡＢ)ꎬ２００７.[２]ＭａｒｔｉｒｅＧꎬＥｓｐｏｓｔｏＭꎬＦａｇｇｉａｎｏＢꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｔｏｍｕｌｔｉｓｕｐｐｏｒｔｓｅｉｓｍｉｃｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ[Ｃ]//ＳｅｉｓｍｉｃＢｅｈａｖｉｏｕｒｏｆＳｔｅｅｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎＳｅｉｓｍｉｃＡｒｅａｓ.Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ:ＣＲＣＰｒｅｓｓꎬ２００９:１９－２５.[３]ＭａｚｚｏｌａｎｉＦＭꎬＬａｎｄｏｌｆｏＲꎬＦａｇｇｉａｎｏＢ.Ｔｈｅａｒｃｈｉｍｅｄｅᶄｓｂｒｉｄｇｅｐｒｏｔｏｔｙｐｅｉｎｑｉａｎｄａｏｌａｋｅ(ＰＲｏｆＣｈｉｎａ)[Ｒ].Ｎａｐｌｅｓ:ＳｉｎｏＩｔａｌｉａｎＪｏｉｎｔＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｒｃｈｉｍｅｄｅｓＢｒｉｄｇｅ(ＳＩＪＬＡＢ)ꎬ２００７.[４]ＳｅｏＳＩꎬＭｕｎＨＳꎬＬｅｅＪＨꎬｅｔａｌ.Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆａｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｉｎｗａｖｅｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ[Ｊ].ＭａｒｉｎｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓꎬ２０１５ꎬ４４:１４２－１５８.[５]ＦｅｌｃｈＪ.ＴｈｅＳｅａｔｔｌｅ￣Ｂｅｌｌｅｖｕｅｌｏｏｐｗｉｔｈｓｔｉｌｌ￣ｗａｔｅｒｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌ[Ｃ]//Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ４ｔｈＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＳｔｒａｉｔＣｒｏｓｓｉｎｇｓꎬＮｏｒｗａｙꎬＢａｌｋｅｍａꎬＲｏｔｔｅｒｄａｍꎬ２００１:５８１－５９０.[６]ＭａｚｚｏｌａｎｉＦＭꎬＬａｎｄｏｌｆｏＲꎬＦａｇｇｉａｎｏＢ.Ｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌ(ｐｏｎｔｅｄｉａｒｃｈｉｍｅｄｅ)ｉｎｔｈｅｊｉｎｔａｎｇｓｔｒａｉｔ[Ｒ].Ｎａｐｌｅｓ:ＦｅｄｅｒｉｃｏＩＩＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＮａｐｌｅｓꎬ２００１.[７]罗刚ꎬ周晓军ꎬ李登峰ꎬ等.不同断面悬浮隧道绕流特性分析[Ｊ].铁道学报ꎬ２０１３ꎬ３５(１):１１５－１２０.ＬＵＯＧꎬＺＨＯＵＸＪꎬＬＩＤＦꎬｅｔａｌ.Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｌｏｗｐａｓｓｉｎｇｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｅｃｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＳｏｃｉｅｔｙꎬ２０１３ꎬ３５(１):１１５－１２０.[８]ＭａｎｄａｒａＡꎬＲｕｓｓｏＥꎬＦａｇｇｉａｎｏＢꎬｅｔａｌ.ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＦｌｕｉｄ￣ｓｔｒｕｃｔｕｒｅＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｆｏｒａＳｕｂｍｅｒｇｅｄＦｌｏａｔｉｎｇＴｕｎｎｅｌ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｄｉａＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１６ꎬ１６６:３９７－４０４.[９]ＩｎｇｅｒｓｌｅｖＬＣＦ.Ｗａｔｅｒｃｒｏｓｓｉｎｇｓ￣ｔｈｅｏｐｔｉｏｎｓ[Ｊ].Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ＆ＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＳｐａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ１９９８ꎬ１３(４):３５７－３６３. [１０]王雪霁ꎬ刘罡.悬浮隧道(水下连续梁桥)跨越海峡方案研究[Ｊ].路基工程ꎬ２０１７(６):１５２－１５５.ＷＡＮＧＸＪꎬＬＩＵＧ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｓｃｈｅｍｅｏｆｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌ(ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｇｉｒｄｅｒｂｎｄｇｅ)ｃｒｏｓｓｉｎｇｔｈｅｓｔｒａｉｔ[Ｊ].ＳｕｂｇｒａｄｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１７(６):１５２－１５５.[１１]ＭｏｅＧ.Ｄｅｓｉｇｎｐｈｉｌｏｓｏｐｈｙｏｆｆｌｏａｔｉｎｇｂｒｉｄｇｅｓｗｉｔｈｅｍｐｈａｓｉｓｏｎｗａｙｓｔｏｅｎｓｕｒｅｌｏｎｇｌｉｆｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｒｉｎｅＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ１９９７ꎬ２(３):１８２－１８９.[１２]麦继婷ꎬ杨显成ꎬ关宝树.波流作用下张力腿悬浮隧道的响应分析[Ｊ].中外公路ꎬ２００８ꎬ２８(１):１５９－１６３.ＭＡＩＪＴꎬＹＡＮＧＸＣꎬＧＵＡＮＢＳ.Ｒｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｅｎｓｉｏｎｌｅｇｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｕｎｄｅｒｗａｖｅｃｕｒｒｅｎｔ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａ＆ＦｏｒｅｉｇｎＨｉｇｈｗａｙꎬ２００８ꎬ２８(１):１５９－１６３.[１３]秦银刚ꎬ周晓军.张力腿型悬浮隧道涡激响应影响因素分析[Ｊ].铁道工程学报ꎬ２００９(１):７７－８１.ＱＩＮＹＧꎬＺＨＯＵＸＪ.Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｖｏｒｔｅｘ￣ｉｎｄｕｃｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｅｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｅｎｓｉｏｎｌｅｇ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲａｉｌｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｃｉｅｔｙꎬ２００９(１):７７－８１.[１４]董满生ꎬ张嫄. Ｖ 型锚固式水中悬浮隧道结构概念设计[Ｊ].工程与建设ꎬ２０１７ꎬ３１(４):４６１－４６３.ＤＯＮＧＭＳꎬＺＨＡＮＧＹ.Ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｄｅｓｉｇｎｏｆ ｖ ａｎｃｈｏｒｅｄｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ[Ｊ].ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎꎬ２０１７ꎬ３１(４):４６１－４６３.７２０２０年２月耿宝磊ꎬ等㊀悬浮隧道水动力问题研究概述[１５]麦继婷ꎬ杨显成ꎬ关宝树.悬浮隧道和支撑结构的响应分析[Ｊ].铁道工程学报ꎬ２００９(７):６７－７１.ＭＡＩＪＴꎬＹＡＮＧＸＣꎬＧＵＡＮＢＳ.Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌａｎｄｉｔｓｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲａｉｌｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｃｉｅｔｙꎬ２００９(７):６７－７１.[１６]陈韶章.沉管隧道设计与施工[Ｍ].北京:中国科学出版社ꎬ２００２.[１７]晁春峰.考虑边界土体性质悬浮隧道地震响应分析[Ｊ].浙江交通职业技术学院学报ꎬ２０１４ꎬ１５(２):２９－３５.ＣＨＡＯＣＦ.Ｓｅｉｓｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｂｏｕｎｄａｒｙｓｏｉｌｐｒｏｐｅｒｔｙ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＺｈｅｊｉａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓꎬ２０１４ꎬ１５(２):２９－３５.[１８]肖剑ꎬ黄国君.岸桥连接方式对水中悬浮隧道地震响应的影响[Ｃ]//中国力学学会.第１６届全国结构工程学术会议论文集.北京:工程力学杂志社ꎬ２００７:５０１－５０４.[１９]董满生ꎬ葛斐ꎬ惠磊ꎬ等.水中悬浮隧道研究进展[Ｊ].中国公路学报ꎬ２００７ꎬ２０(４):１０１－１０７.ＤＯＮＧＭＳꎬＧＥＦꎬＨＵＩＬꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｓ[Ｊ].ＣｈｉｎａＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｉｇｈｗａｙａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔꎬ２００７ꎬ２０(４):１０１－１０７.[２０]金瑞佳ꎬ刘宇ꎬ耿宝磊ꎬ等.波浪作用下悬浮结构水动力特性分析[Ｊ].水道港口ꎬ２０１９ꎬ４０(３):２４９－２５８.ＪＩＮＲＪꎬＬＩＵＹꎬＧＥＮＧＢＬꎬｅｔａｌ.Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｉｒｃｕｌａｒｔｕｂｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｗａｖｅａｃｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷａｔｅｒｗａｙａｎｄＨａｒｂｏｒꎬ２０１９ꎬ４０(３):２４９－２５８.[２１]麦继婷.波流作用下悬浮隧道的响应研究[Ｄ].成都:西南交通大学ꎬ２００５.[２２]干湧.水下悬浮隧道的空间分析与节段模型试验研究[Ｄ].杭州:浙江大学ꎬ２００３.[２３]王广地ꎬ周晓军ꎬ高波.水下悬浮隧道波流荷载分析研究[Ｊ].铁道建筑ꎬ２００７(１０):４８－５１.ＷＡＮＧＧＤꎬＺＨＯＵＸＪꎬＧＡＯＢ.Ａｎａｌｙｔｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｎｗａｖｙ￣ｆｌｏｗｌｏａｄｔｒａｎｓｍｉｔｅｄｔｏｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌ[Ｊ].ＲａｉｌｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２００７(１０):４８－５１.[２４]葛斐ꎬ惠磊ꎬ洪友士.波浪场中水中悬浮隧道动力响应的研究[Ｊ].工程力学ꎬ２００８ꎬ２５(６):１８８－１９４.ＧＥＦꎬＨＵＩＬꎬＨＯＮＧＹＳ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｔｏｒｅｇｕｌａｒｗａｖｅｆｏｒｃｅｓ[Ｊ].ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃｓꎬ２００８ꎬ２５(６):１８８－１９４.[２５]麦继婷ꎬ杨显成ꎬ关宝树.悬浮隧道在波浪作用下的动力响应分析[Ｊ].铁道工程学报ꎬ２００７(３):４５－４９.ＭＡＩＪＴꎬＹＡＮＧＸＣꎬＧＵＡＮＢＳ.Ｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｗａｖｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲａｉｌｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｃｉｅｔｙꎬ２００７(３):４５－４９.[２６]陆维ꎬ葛斐ꎬ王雷ꎬ等.不同浮重比水中悬浮隧道动力特性的实验研究[Ｃ]//中国力学学会.第１８届全国结构工程学术会议论文集.北京:工程力学杂志社ꎬ２００９:６０１－６０７.[２７]曹勇军.水中悬浮隧道在波流荷载作用下的动力响应[Ｊ].工程与建设ꎬ２０１１ꎬ２５(３):３０１－３０３.ＣＡＯＹＪ.Ｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｕｎｄｅｒｗａｖｅｆｏｒｃｅｓ[Ｊ].ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎꎬ２０１１ꎬ２５(３):３０１－３０３.[２８]田雪飞.内流和海流联合作用下水中悬浮隧道动力响应及振动控制分析[Ｄ].合肥:合肥工业大学ꎬ２０１５.[２９]巫志文ꎬ梅国雄ꎬ刘济科ꎬ等.随机波浪力激励作用下悬浮隧道锚索频域动力响应[Ｊ].现代隧道技术ꎬ２０１７ꎬ５４(６):１７４－１７９ꎬ２１６.ＷＵＺＷꎬＭＥＩＧＸꎬＬＩＵＪＫꎬｅｔａｌ.Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆａｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌａｎｃｈｏｒｃａｂｌｅｕｎｄｅｒｒａｎｄｏｍｗａｖｅｆｏｒｃｅｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ[Ｊ].ＭｏｄｅｒｎＴｕｎｎｅｌｌｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１７ꎬ５４(６):１７４－１７９ꎬ２１６.[３０]李勤熙ꎬ蒋树屏.随机波浪作用下的水中悬浮隧道力学模型实验[Ｊ].科学技术与工程ꎬ２０１８ꎬ１８(１０):１５６－１６０.ＬＩＱＸꎬＪＩＡＮＧＳＰ.Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｕｎｄｅｒｒａｎｄｏｍｗａｖｅ[Ｊ].ＳｃｉｅｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１８ꎬ１８(１０):１５６－１６０.[３１]罗刚ꎬ周晓军ꎬ李登峰ꎬ等.不同断面悬浮隧道绕流特性分析[Ｊ].铁道学报ꎬ２０１３ꎬ３５(１):１１５－１２０.ＬＵＯＧꎬＺＨＯＵＸＪꎬＬＩＤＦꎬｅｔａｌ.Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｌｏｗｐａｓｓｉｎｇｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｅｃｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＳｏｃｉｅｔｙꎬ２０１３ꎬ３５(１):１１５－１２０.[３２]秦银刚ꎬ周晓军.洋流作用下水中悬浮隧道失稳判据的研究[Ｊ].现代隧道技术ꎬ２００９ꎬ４６(３):２７－３２.ＱＩＮＹＧꎬＺＨＯＵＸＪ.Ｏｎｔｈｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉａｏｆｓｕｂｍｅｒｇｅｄｆｌｏａｔｉｎｇｔｕｎｎｅｌｕｎｄｅｒｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｓｅａｃｕｒｒｅｎｔ[Ｊ].ＭｏｄｅｒｎＴｕｎｎｅｌｌｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２００９ꎬ４６(３):２７－３２.[３３]ＸＵＥＦＴꎬＭＡＭＳＤꎬＨＵＡＮＰＰꎬｅｔａｌ.ＤｙｎａｍｉｃＲｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆｔｈｅＳｕｂｍｅｒｇｅｄＦｌｏａｔｉｎｇＴｕｎｎｅｌＵｎｄｅｒＣｏｍｂｉｎｅｄＩｎｔｅｒｎａｌＷａｖｅａｎｄＳｅａＣｕｒｒｅｎｔＥｆｆｅｃｔ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃｓꎬ２０１４ꎬ３５(１):７１－８０.[３４]惠磊ꎬ葛斐ꎬ洪友士.水中悬浮隧道在均匀来流作用下的动力响应[Ｃ]//中国力学学会.第１５届全国结构工程学术会议论文集.北京:工程力学杂志社ꎬ２００６:４２２－４２６.[３５]胡鸿运.定常流作用下拉索式悬浮隧道单节管段的振动初探[Ｄ].成都:西南交通大学ꎬ２００８.。

水下悬浮隧道结构动力特性分析研究综述谢佳明陈健云发布时间：2021-11-05T05:38:07.070Z 来源：《基层建设》2021年第21期作者：谢佳明陈健云[导读] 随着对于悬浮隧道结构设计方案的逐步研究，水下悬浮隧道作为跨海通道结构的动力响应特性问题愈加突出。

目前对于悬浮隧道结构动力特性分析中，通常把悬浮隧道结构简化为简支梁进行分析，大连理工大学建设工程学部辽宁大连 116024摘要：随着对于悬浮隧道结构设计方案的逐步研究，水下悬浮隧道作为跨海通道结构的动力响应特性问题愈加突出。

目前对于悬浮隧道结构动力特性分析中，通常把悬浮隧道结构简化为简支梁进行分析，开展了地震、断索、撞击等荷载作用下的 SFT 动力响应分析研究。

本文主要就水中悬浮隧道的动力响应特性分析方面的研究进展进行综述，旨在指出目前悬浮隧道动力特性分析方法存在的问题，为实际工程 SFT 结构动力特性分析提供参考。

关键词：水下悬浮隧道；结构动力特性；研究综述0. 引言在人类生存的蓝色星球上，江河湖海的存在将陆地与陆地隔离开来，使得各地之间的文化有了差异；而随着人类社会科学技术的不断进步，一个又一个形式的交通结构物逐渐被研究者及工程师们发明创造出来以建立陆地之间连接的纽带。

在此背景下，水下悬浮隧道作为一种新型跨越水域的交通结构物应运而生，具有造价低、对环境整体影响有限、受天气影响小、过往车辆能耗低等优势[1]，它的独特之处在于它有更为特殊的锚固系统，主要由悬浮在水中的隧道管体、锚固在海底基础上的锚索系统以及隧道两端与两岸连接的驳岸结构组成。

鉴于悬浮隧道位于情况复杂多变的海洋环境之中，具有特殊性，无论是悬浮隧道的管体结构还是支撑锚索都极容易受到通行车辆的交通荷载或者其他偶然荷载作用，造成隧道管体或锚索破坏，从而影响悬浮隧道整体结构的安全和稳定，因此很有必要对于悬浮隧道在多种动力荷载作用下的响应特性开展深入的研究，以期为悬浮隧道的减振设计提供参考依据。