一种崭新的水下交通-悬浮隧道

目录 前言 第1章 绪论 1 1.1 悬浮隧道的概念及特点 1 1.1.1 悬浮隧道的概念 1 1.1.2 悬浮隧道的特点 3 1.2 悬浮隧道的发展 5 1.3 悬浮隧道的可行性 8 1.3.1 悬浮隧道的竞争优势 8 1.3.2 悬浮隧道的风险分析 10 1.3.3 悬浮隧道的风险控制 17 第2章 悬浮隧道的组成结构及作用荷载 22 2.1 悬浮隧道基础 22 2.2 悬浮隧道锚索 25 2.2.1 锚索设计要求 25 2.2.2 悬浮隧道支撑形式分类 25 2.2.3 锚索的纵断面布置 26 2.2.4 锚索的横断面布置 27 2.3 悬浮隧道管体设计 30 2.3.1 管体形式 30 2.3.2 管体断面 30 2.4 悬浮隧道的接头 32 2.4.1 接头形式 32 2.4.2 特殊接头的设计 32 2.5 悬浮隧道的作用荷载 35 2.5.1 永久荷载 35 2.5.2 变形荷载 36 2.5.3 功能荷载 38 2.5.4 偶然荷载 39 2.5.5 环境荷载 41 第3章 悬浮隧道的整体设计与施工 44 3.1 悬浮隧道的选址 44 3.1.1 悬浮隧道的基本调查 44 3.1.2 修建悬浮隧道的环境参数 45 3.1.3 修建悬浮隧道的地形情况 45 3.1.4 选址设计原则 46 3.1.5 适合修建悬浮隧道的地点 47 3.2 悬浮隧道的横断面设计 49 3.3 悬浮隧道的纵断面设计 49 3.3.1 悬浮隧道的管体标高设计 50 3.3.2 悬浮隧道的跨径、纵坡与竖曲线设计 50 3.3.3 悬浮隧道的管段长度设计 50 3.3.4 悬浮隧道的锚索间距设计 51 3.4 悬浮隧道的平面设计及平、纵面线形组合 51 3.4.1 直线 51 3.4.2 平面曲线 51 3.4.3 平、纵面线形组合 51 3.5 悬浮隧道的照明设计 52 3.5.1 照明设计的必要性 52 3.5.2 照明设计的要素 52 3.5.3 照明设计的分区及区段照明设计 53 3.6 悬浮隧道的通风设计 53 3.6.1 通风设计的必要性 53 3.6.2 悬浮隧道的通风设计要求 53 3.6.3 通风量的计算 54 3.6.4 通风方式的选择 54 3.7 悬浮隧道的防火设计 54 3.7.1 防火设计的必要性 54 3.7.2 火灾诱发因素 55 3.7.3 隧道火灾的特点 55 3.7.4 防火设计的技术指标 55 3.7.5 防火系统的设计原则 56 3.7.6 火灾防控措施 56 3.8 悬浮隧道的施工 58 3.8.1 管段施工法 58 3.8.2 逐段制造和下水 58 3.8.3 管段预先制造和逐段下水 59 3.8.4 桥台 59 3.8.5 锚碇点 60 3.8.6 施工期限 61 第4章 悬浮隧道结构分析研究进展 62 4.1 隧道管体结构 62 4.2 隧道锚固系统 63 4.3 作用荷载 65 4.4 模型试验 68 4.5 其他相关研究 70 第5章 悬浮隧道地震响应模型试验 72 5.1 引言 72 5.2 模型介绍 73 5.3 试验设备和仪器 74 5.3.1 地震激励系统 74 5.3.2 传感器和数据采集系统 75 5.4 试验测试内容 78 5.5 模型试验基本情况 80 5.5.1 试验工况 80 5.5.2 试验步骤 81 5.5.3 地震波加载方案 81 5.6 试验结果及分析 82 第6章 悬浮隧道地震响应数值分析 87 6.1 引言 87 6.2 流固耦合的基本理论 87 6.3 模型试验的流固耦合数值分析 93 6.3.1 模型简介 93 6.3.2 数值结果与试验结果比较 93 6.4 悬浮隧道地震响应数值分析 101 6.4.1 模型简介 101 6.4.2 模态分析 101 6.4.3 影响因素敏感性分析 104 第7章 悬浮隧道锚索参数振动研究 111 7.1 引言 111 7.2 锚索垂度效应 113 7.3 锚索参数振动响应——等效弹性模量法 114 7.3.1 锚索-管体耦合振动模型 114 7.3.2 数值算例 116 7.4 锚索参数振动响应——抛物线法 120 7.4.1 锚索-管体耦合振动模型 120 7.4.2 数值算例 123 第8章 悬浮隧道锚索涡激响应分析 125 8.1 引言 125 8.2 旋涡泄放机理和涡激振动 126 8.3 悬浮隧道锚索多阶涡激非线性振动 128 8.3.1 振动方程 128 8.3.2 方程求解 129 8.3.3 实例计算和分析 129 8.4 水流作用下悬浮隧道锚索的动力响应 135 8.4.1 锚索-管体耦合非线性振动模型 136 8.4.2 数值分析 137 第9章 悬浮隧道锚索的被动控制研究 142 9.1 引言 142 9.2 锚索-黏弹性阻尼器系统的数学模型 143 9.2.1 振动方程 143 9.2.2 方程求解 146 9.3 数值算例及结果分析 147 9.3.1 锚索的*大模态阻尼比及*优阻尼器系数 148 9.3.2 锚索倾角对锚索*优模态阻尼比的影响 150 9.3.3 锚索垂度对锚索*优模态阻尼比的影响 152 第10章 抗拔桩桩土相互作用的有限元实现及实例分析 155 10.1 引言 155 10.2 倾斜荷载下基桩的受力特性 155 10.2.1 倾斜荷载下基桩的承载力 155 10.2.2 倾斜荷载下基桩的破坏机理 156 10.2.3 确定地基承载力的标准 157 10.3 有限元模型的实现 157 10.3.1 有限元模型的建立 157 10.3.2 桩土界面的处理 158 10.3.3 初始应力的计算 160 10.4 有限元模型的试验验证 160 第11章 斜向抗拔桩静承载力影响因素分析 165 11.1 计算方案的确定 165 11.2 荷载倾角对抗拔桩承载力的影响分析 166 11.2.1 拉压荷载下桩体承载及变形特性对比分析 166 11.2.2 倾角对斜向抗拔桩的极限承载力的影响分析 169 11.2.3 倾斜荷载下荷载的传递机理分析 171 11.2.4 倾斜荷载下桩体的应力分布 171 11.2.5 倾斜荷载下桩周土体的应力应变特性 173 11.3 桩参数对桩的静承载力的影响分析 176 11.3.1 桩长对桩的静承载力的影响分析 176 11.3.2 桩径对桩的静承载力的影响分析 177 11.3.3 桩体模量对斜向抗拔桩的静承载力的影响分析 178 11.4 土体参数对斜向抗拔桩的静承载力的影响分析 179 11.4.1 土体模量对斜向抗拔桩的静承载力的影响分析 179 11.4.2 土体黏聚力对斜向抗拔桩的静承载力的影响分析 180 11.5 各影响因素下极限承载力的归一化比较 180 第12章 循环荷载条件下斜向抗拔桩基础的承载特性分析 182 12.1 引言 182 12.2 循环承载力分析方法与研究现状 182 12.2.1 循环强度模型 184 12.2.2 有限元分析方法 185 12.3 循环波浪荷载下抗拔桩基础的极限承载力特性分析 186 12.3.1 静力加载与考虑循环荷载承载力对比 187 12.3.2 荷载循环次数对斜向抗拔桩基础的循环承载力的影响分析 187 12.4 桩参数对考虑循环荷载作用时的承载力的影响分析 188 12.4.1 桩长对斜向抗拔桩的承载力的影响分析 188 12.4.2 桩径对斜向抗拔桩的承载力的影响分析 189 12.4.3 桩体模量对斜向抗拔桩的承载力的影响分析 190 参考文献 192