[實用新型]一種抑制動力響應的懸浮隧道體系

有效

• 申請號: 202022209901.5
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN212248365U
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 巫志文;孟祥章;謝肖禮;覃霞;肖榮;周勇;韋承賢
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: E02D29/067
• 分類號: E02D29/067;E02D27/50;E02D27/52;B63B35/44;B63B21/50
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 劉童笛

本實用新型涉及懸浮隧道技術領域，具體涉及一種抑制動力響應的懸浮隧道體系，包括錨固基礎和錨索，還包括浮力可調節裝置和兩個行車管體，兩個行車管體作為雙向行車的載體，浮力可調節裝置位于兩個行車管體上方，浮力可調節裝置與每個行車管體之間剛性連接，兩個行車管體之間剛性連接，錨索包括第一錨索，兩個行車管體分別通過第一錨索與錨固基礎連接。本實用新型將兩個行車管體與浮力可調節裝置相組合，在橫截面上形成三角剛性連接的穩定結構，明顯提升了截面抗彎剛度和抗扭剛度，能夠有效抑制水中懸浮隧道動力響應。

技術領域

本實用新型涉及懸浮隧道技術領域，特別是一種抑制動力響應的懸浮隧道體系。

背景技術

寬闊和深水的海峽等水域對于傳統大跨度橋梁和隧道工程是一個巨大的挑戰，隨著海洋平臺、港口工程和水利工程等技術和理論的大力發展，懸浮隧道——一種創新型的跨越長深水域的交通結構物開始顯示出其強大的競爭力。相比傳統的橋梁與隧道工程，懸浮隧道跨度更大，且懸浮隧道處于深水海洋環境，受到外海復雜的隨機波流、洋流和地震等激勵作用，使得懸浮隧道工作環境更加惡劣，保證其安全平穩服役難度更大。

懸浮隧道一般由隧道管體、錨索(或水上的浮箱)、基礎及與兩岸連接的構筑物等組成，錨索錨固于水下基礎，主要是用于將隧道管體連接到海底，可防止隧道過大的位移；錨索與錨基礎共同構成錨泊系統。懸浮隧道的絕大部分作用載荷都是由錨泊系統所承擔，因此錨泊系統對于懸浮隧道整體的安全運營起到了至關重要的作用，對錨泊系統的設計計算關乎整個懸浮隧道系統的經濟性和安全性。此外，由于懸浮隧道處于外海深水環境，具有結構復雜化、巨型化、工作環境惡劣化、深水化等特點，這些特點對錨泊系統提出了更高的要求，并增加其操作的困難。

錨索作為錨泊系統的主要承載構件，通過錨基礎與海床作用產生的錨泊力以抵抗環境載荷的作用。錨索具有大柔度、小質量及小阻尼的特性，在外海波流交變載荷作用下，其為一種極易發生振動的構件，因而懸浮隧道錨泊系統總體具有柔性大，易于振動等特點，給懸浮隧道安全平穩服役帶來了嚴峻的挑戰。

此外，當前懸浮隧道錨索的布纜形式為：a、縱向布纜形式：若干根錨索沿縱向交錯布置；b、橫向布纜形式，通常分為：垂直布索、傾斜布索、混合布索(垂直布索和傾斜布索的混合)、附加質量塊布索和扇形布索等。這些布纜形式共同的特點是通過管體與錨固基礎之間錨索的柔性約束將懸浮隧道上部結構所受到的力傳遞給錨固基礎，而這種柔性約束不具有承受壓力的能力，對管體的動力抑制能力較差，容易導致懸浮隧道管體在波流荷載下產生較大的運動，甚至可能導致錨索出現張緊松弛現象，單邊錨索出現過大沖擊荷載，給錨索帶來很大的斷纜風險。

由于錨泊系統的大柔性和易于振動的特點，目前各種懸浮隧道設計方案在復雜外海環境中的動力響應都較大，難以滿足懸浮隧道常規運營和在極端載荷條件下的撓度、運動限值，無法達到浮橋或海洋船舶規范擬定的舒適性指標和安全性指標，導致懸浮隧道難以從設想變成實際工程。現有研究得出，增加管體的浮重比和增加懸浮隧道截面剛度可以有效抑制懸浮隧道動力響應(不同浮重比水中懸浮隧道動力特性的實驗研究，中國力學學會工程力學編輯部,2009:609-615)。因此，有必要提出新型懸浮隧道體系，增強其在復雜外海波流環境的動力響應抑制能力，保證其安全平穩服役。

實用新型內容

本實用新型的目的在于：針對現有技術懸浮隧道所采用的錨泊方式均為比較單一的柔性約束，由于柔性約束大柔度、小質量及小阻尼的特性，導致懸浮隧道整體結構在復雜的外海波流交變載荷作用下易于振動，動力響應大，嚴重制約了懸浮隧道安全平穩地運行的問題，提供一種抑制動力響應的懸浮隧道體系，通過提高懸浮隧道整體錨泊剛度，抑制水中懸浮隧道動力響應。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：