沉管隧道自立式通风竖井结构分析及接头研究

摘要

长距离深海跨海沉管隧道，为满足隧道内运营通风的要求必须在隧道中部设置通风竖井。当水深不大时，可在海中填土筑岛，然后在岛上建造通风竖井；当水深很大时(深海湾水深可达50m以上)，此时填土筑岛在技术上存在诸多难题，同时耗资巨大，因此有人提出自立式通风竖井设想。自立式竖井不仅经济性好，同时在技术上也是可行的，但自立式竖井采用什么结构形式、怎样实现与沉管隧道连接、如何进行海上施工、在恶劣的海洋环境中的受力稳定性如何等一系列问题，是自立式通风竖井能否实现的关键所在。 本文在借鉴国内外研究成果和总结大量工程实践基础上，对跨海隧道通风竖井建造的关键技术难题做了一些探讨，设计了竖并的结构形式、接头形式，并探讨了海上施工的问题，提出了分段预制，海中浮运下沉的方案。 通风竖井置于海洋环境中，受力情况非常复杂，存在着许多力学问题。本文对荷载形式进行了简化，重点考虑了竖井在自重荷载、静水荷载、动水荷载、风荷载、波浪荷载作用下的受力状况。 本文在通风竖井结构与地基相互作用的有限元分析理论基础上，建立了竖井与地基的空间有限元模型；并借助有限元分析软件MIDAS/GTS求解竖井-地基在各种荷载组合下的应力变形，并对结果进行了分析，得出了地基受力变形状态，得到了自立式通风竖并能够海中自稳定的结论。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1课题背景及研究意义

1.2研究现状

1.2.1世界海底隧道概况

1.2.2跨海隧道的特点

1.2.3海底隧道施工技术

1.3本文的研究内容

第2章沉管隧道接头及深水竖井施工方法

2.1沉管隧道接头形式

2.1.1按接头型式分

2.1.2按接头位置分类

2.2几种水下工程施工方法

2.2.1沉箱法施工

2.2.2沉井法施工

2.2.3钢套箱围堰法施工

2.3本章小结

第3章竖井结构形式、接头形式及海上施工方案

3.1工程背景

3.2自立式通风竖井结构形式

3.2.1自立式通风竖井各预制部分

3.2.2自立式通风竖井各部分的连接接缝

3.3竖井伸缩短管接头

3.3.1新型伸缩管段接头组成

3.3.2新型伸缩短管接头的施工

3.4自立式通风竖井海上施工方案

3.4.1自立式通风竖井海上施工问题

3.4.2竖井预制构件海中下沉

3.4.3竖井基础底部挖土

3.5本章小结

第4章结构计算

4.1设计参数

4.1.1琼州海峡水文气候资料

4.1.2计算目的

4.1.3设计荷载简化

4.1.4设计参数取值

4.2荷载计算

4.2.1风荷载计算

4.2.2静水压力计算

4.2.3动水荷载计算

4.2.4波浪荷载计算

4.3结构力学法计算竖井整体稳定及竖井井壁内力

4.3.1整体稳定验算

4.3.2计算基底压力

4.3.3井壁内力计算

4.4有限单元法分析竖井结构

4.4.1有限元模型

4.4.2边界条件

4.4.3初始条件

4.4.4计算工况

4.4.5计算结果分析

4.5本章小结

第5章结论及展望

5.1结论

5.2进一步工作的方向

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果