內(nèi)波和海流聯(lián)合作用下水中懸浮隧道動(dòng)力響應(yīng)及振動(dòng)控制分析.pdf

1、水中懸浮隧道是一種創(chuàng)新型交通跨越方式，在深海、超長(zhǎng)距離、環(huán)境敏感等特殊水域地區(qū)，能有效的解決環(huán)境問(wèn)題、降低工程造價(jià)以及具有優(yōu)越的抗震特性。盡管目前全世界仍沒(méi)有一座懸浮隧道建成，但其設(shè)計(jì)理念早已成為與傳統(tǒng)交通方式（如跨海橋梁、沉管隧道和海底隧道）相競(jìng)爭(zhēng)的一種富有吸引力的技術(shù)選擇。作為一種創(chuàng)新技術(shù)，其借助水的浮力使封閉的管體結(jié)構(gòu)懸浮在水中，并通過(guò)張力腿系統(tǒng)錨固在海床上，在海洋結(jié)構(gòu)工程中懸浮隧道具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
　　本文針對(duì)這一新型結(jié)構(gòu)

2、物，考慮了海洋環(huán)境內(nèi)的兩種典型荷載（內(nèi)波和海流）的聯(lián)合作用，分析研究了組合荷載作用下水中懸浮隧道的動(dòng)力特性和力學(xué)行為，并以擬建工程為背景，對(duì)懸浮隧道進(jìn)行了振動(dòng)響應(yīng)及控制分析，具體開(kāi)展的工作包括:
　　(1)基于勢(shì)流函數(shù)理論建立了層化海洋內(nèi)波流場(chǎng)，疊加海流流場(chǎng)形成聯(lián)合作用場(chǎng)，采用Morison公式考慮內(nèi)波和海流聯(lián)合作用力，建立懸浮隧道-流體相互作用非線(xiàn)性振動(dòng)數(shù)學(xué)物理模型。運(yùn)用Galerkin法數(shù)值求解結(jié)構(gòu)的振動(dòng)方程，研究了海洋內(nèi)波和

3、海流共同作用及海流單獨(dú)作用下水中懸浮隧道的多模態(tài)動(dòng)力響應(yīng)行為。
　　(2)根據(jù)懸浮隧道擬建工程在聯(lián)合作用下的動(dòng)力響應(yīng)特性，結(jié)合隧道結(jié)構(gòu)本身和聯(lián)合荷載的固有特性，提出了有效的減振措施。首先建立隧道管體的梁模型，將隧道模擬為簡(jiǎn)單梁和剛性梁的疊加梁，即振型近似為一個(gè)彎曲正弦模態(tài)和一個(gè)剛體模態(tài)的疊加;然后建立隧道結(jié)構(gòu)與聯(lián)合荷載之間的減振關(guān)系，控制由聯(lián)合荷載導(dǎo)致的懸浮隧道的自由振動(dòng)而非受迫振動(dòng)來(lái)減小隧道的振動(dòng)幅值，從而實(shí)現(xiàn)振動(dòng)控制的目標(biāo);最