水流作用下懸浮隧道耦合動力數值模擬分析

郭曉玲，金瑞佳，劉名名，耿寶磊

(1.國家知識產權局專利局專利審查協作天津中心，天津 300304；2.交通運輸部天津水運工程科學研究所 港口水工建筑技術國家工程實驗室 工程泥沙交通行業重點實驗室，天津 300456；3.中國海洋大學，青島 266100；4.成都理工大學，成都 610059)

水下懸浮隧道(Submerged Floating Tunnel，簡稱SFT)作為一種跨越海峽、海灣以及湖泊等的新型交通結構物，通常懸浮在水下方30 m左右。水下懸浮隧道內部空間較大，足以滿足公路甚至鐵路等交通方式的要求。有些自然條件十分惡劣的峽灣，由于環境條件及技術的限制，傳統的跨越方式(如：跨海大橋、沉管隧道)并不可行，而SFT提供了跨越的可能性。耿寶磊等[1]對懸浮隧道水動力問題進行過概述，指出對于工作水深較深的懸浮隧道而言，波浪對其影響較小，而水流對其影響較大。

1 研究背景與現狀

針對水流與懸浮隧道的耦合動力分析，很多學者都有過相關研究。麥繼婷[2]考慮流固耦合效應，研究了表面流速、隧道斷面形式和支撐形式對懸浮隧道動力響應的影響。分析發現，表面流速會顯著影響懸浮隧道系統的響應位移，但基本不影響沿隧道軸向的應力分布形態。王廣地[3]分析了海流橫向升力作用下懸浮隧道結構所受荷載隨懸浮深度、海水深度、海流速度以及管段截面尺寸等參數的變化規律。龍旭[4]研究了不同的浮重比下水中懸浮隧道的動力響應，給出選用模型的水中懸浮隧道在水流載荷下的最優浮重比范圍。上述研究在討論水流荷載時，均采用基于Morison公式的升力經驗公式，并未詳細考慮懸浮隧道對流場的影響。……