CN108385727B - 沉管法修建海底隧道合理埋深计算方法 - Google Patents
沉管法修建海底隧道合理埋深计算方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108385727B CN108385727B CN201810110913.7A CN201810110913A CN108385727B CN 108385727 B CN108385727 B CN 108385727B CN 201810110913 A CN201810110913 A CN 201810110913A CN 108385727 B CN108385727 B CN 108385727B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- immersed tube
- tunnel
- calculating
- load
- depth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D33/00—Testing foundations or foundation structures
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D29/00—Independent underground or underwater structures; Retaining walls
- E02D29/063—Tunnels submerged into, or built in, open water
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/10—Geometric CAD
- G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Architecture (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
本发明公开了一种沉管法修建海底隧道合理埋深的计算方法,包括以下步骤:确定拟建设沉管隧道区域气象、水文和地质环境条件,并获得水力学参数值和岩土体物理力学参数;获取以往沉管隧道案例,分析拟建设沉管隧道区域存在的、影响埋深的因素;由工程类比法和数值计算方法,确定出各因素影响下的的不同埋深值;由权重分析法,计算出各评判因子所占权重值,得到最终的埋深值。
Description
技术领域
本发明涉及一种沉管法修建海底隧道合理埋深计算方法。
背景技术
海峡、河口像天堑般,将大陆与大陆、大陆与海岛、海岛与海岛之间隔开,给出行带来诸多不便。水下隧道,能很好地解决这一问题。水下隧道主要有矿山法、盾构法、沉管法、围堰明挖法等。随着沉管施工工艺和压接工艺的改进,相对于其他施工方法,沉管法具有施工质量易保证、对地层条件要求不高、防水性能好、可平行施工、作业安全、抗震和断面形式灵活等特点,被国内外广泛采用。自1910年美国修建第一条沉管隧道以来(穿越美国和加拿大之间的底特律河铁路沉管隧道),沉管法修建技术不断发展,目前,我国大陆已经修建或正在修建十几座沉管隧道,如:宁波甬江隧道、浙江舟山沈家门港海底隧道、港珠澳大桥海底隧道等。
在沉管隧隧道合理埋深问题上,存在以下问题:
一方面,对于一般传统的沉管隧道,基槽开挖量不大,上覆荷载很小或没有,怕浮不怕压,对地基要求不高,主要考虑抗浮稳定性的问题。然而,每一条沉管隧道的建设,都有其特殊性,如港珠澳大桥沉管隧道建设,需要考虑大型船舶最低通航水位的要求,包括30万吨级油轮不乘潮时满载吃水最大水深、海底最大冲刷深度、施工超深、安全富裕深度及隧道顶面以上2m保护层的问题,因此,港珠澳大桥沉管隧道最大埋深达到45米,位于海床下20多米、近10层楼的高度,隧道顶板至原始海床的回淤厚度达23米的纵向长度约3千米,此时抗浮稳定性占比重较小,沉降问题是工程建设成败的关键。
另一方面,传统的沉管隧道计算,大多从一维弹性地基梁角度进行考虑,或者在此基础上,再取典型横截面进行平面受力分析,这种传统的方法,不能合理的反映出沉管隧道空间内力分布,往往理论计算结果远小于实际值,并且在沉管结构两端区域,由于边界条件多样化,基于平面计算的横截面假定无法适用。
再者,影响沉管隧道合理埋深的因素,除了以上所述的水土压力和通航要求外,还要考虑海床的冲刷强度、冲刷规律、潮汐强度、海床地形和地质变化引起的不均匀沉降,海水腐蚀引起的淤泥和混凝土管段物理力学性质的软化、地震等偶然荷载等因素。
总之,在设计和计算沉管隧道合理埋深方面,缺少系统的计算方法。将抗浮稳定性、地基沉降量、管段和接头承受的水土压力、结构内力值、结构变形量、通航要求、潮汐强度、海床冲刷强度、海床地形地貌特征、地质条件、水的侵蚀能力、隧道通行量、偶然荷载的结构响应与岩土层动力响应(沉船、爆炸、地震荷载)、工程经验、工程造价、环境保护要求、工程安全和职业健康管理这些因素作为考虑条件,提出了一种沉管法修建海底隧道合理埋深的计算方法。
发明内容
本发明为了解决上述问题,提出了一种沉管法修建海底隧道合理埋深的计算方法,本发明将各个因素考虑其中,分别计算出在工程经验类比和数值计算下获得的不同埋深,找出影响了影响埋深的主要因素作为评判因子,采用权重分析法对沉管隧道埋深评判因子进行权重计算,具有很好的适用性。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种沉管法修建海底隧道合理埋深的计算方法,包括以下步骤:
(1)确定拟建设沉管隧道区域气象、水文和地质环境条件,并获得水力学参数值和岩土体物理力学参数;
(2)获取以往沉管隧道案例,分析拟建设沉管隧道区域存在的、影响埋深的因素;
(3)由工程类比法和数值计算方法,确定出各因素影响下的不同埋深值;
(4)由权重分析法,计算出各评判因子所占权重值,得到最终的埋深值。
进一步的,所述步骤(1)中,查阅工程地质报告等资料,分析拟建设沉管隧道区域气象、水文和地质环境条件,进行水文、岩土体力学试验,获得水力学参数值和岩土体物理力学参数,或进行沉管模型试验,模拟在原始自然环境下,沉管隧道模型应力、变形和地基模型应力、沉降分布变化。
进一步的,所述步骤(2)中,影响因素包括:抗浮稳定性、地基沉降量、接头和管节承受的水土压力、结构内力值、结构变形量、通航要求、潮汐强度、海床冲刷强度、海床地形地貌特征、地质条件、水的侵蚀能力、隧道通行量、偶然荷载的结构响应与岩土层动力响应、工程经验、工程造价或/和环境保护要求。
所述步骤(3)中,数值计算具体包括抗浮稳定性决定的埋深,具体的影响因素包括:
1)基本荷载水:土压力、沉管自重荷载,按最小混凝土比重、最小混凝土体积和最大海水比重;
2)临时荷载:温度应力的影响、车辆活载和工程临时荷载;
3)偶然荷载:沉船荷载、地震荷载和爆炸荷载;
所述水压,包括实测最高潮位、时测最低水位、历史最高潮位、历史最低水位、平均低水潮和平均高水潮,验算不同受力条件下,典型横截面抗浮安全系数,必须大于1.05,算出满足抗浮稳定性的合理埋深。
进一步的,沉船荷载计算采用最大满载船只抛锚计算,分别计算沉船荷载对沉管隧道顶部产生的静压力和冲击压力,冲击压力可由动量原理计算,接触面积由沉管纵轴线与隧道轴线之间的夹角确定,分析管节和接头部位的应力和位移,计算地基沉降量。
进一步的,利用有限元分析软件计算沉管内发生接触、非接触爆炸时,主要考虑受爆炸荷载作用时,不同埋深条件下,地基沉降量、内部衬砌结构的变化、沉管上覆土震动速度、加速度,验证沉管上覆土层厚度的合理性。
进一步的,利用有限元分析软件建立水、土体、沉管管节和止水带整体分析模型,进行动力学计算,分析管节和接头部位的应力和位移,计算地基沉降量。
进一步的,考虑地基土层整体初始应力平衡和地基辐射阻尼效应的影响,基于黏弹性人工边界理论,在模型的海水与海床的交界面处设置流固耦合边界,来考虑海水与海床的流固耦合动力反应,将震动的输入转化为作用于人工边界的等效荷载来实现波动的输入。
进一步的,通过提取管节横截面关键点,分析在地震波作用下,海水深度、沉管隧道的埋置深度和海床土的弹性模量对沉管隧道结构地震反应的影响。
所述步骤(4)中,将得到的埋深计算结果分别对应的主因素:工程经验、抗浮稳定性、地基沉降量、结构内力值、结构变形量、沉船荷载、爆炸荷载和地震荷载作用下的结构响应与岩土层动力响应和通航要求作为评判因子,对其影响下的不同埋深进行权重计算。
所述步骤(4)中,通过实际工程样本,结合《沉管法隧道设计规范》、《沉管法隧道施工与质量验收规范》,建立权重计算标准,求解权重。
所述步骤(4)中,根据评价等级向量,等级个数,评价指标向量、评价指标的个数和评价指标的权重向量,建立评价指标和评价等级之间的映射关系,对于由评价指标、评价指标的权重及函数关系求评价等级为正问题,已知评价等级求取评价指标、评价指标的权重及函数关系的问题为反问题。
进一步的,按照重要性加权给出合理埋深建议值,论证结果可行性。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明将抗浮稳定性、地基沉降量、管段和接头承受的水土压力、结构内力值、结构变形量、通航要求、潮汐强度、海床冲刷强度、海床地形地貌特征、地质条件、水的侵蚀能力、隧道通行量、偶然荷载的结构响应与岩土层动力响应(沉船、爆炸、地震荷载)、工程经验、工程造价、环境保护要求、工程安全和职业健康管理这些因素作为考虑条件,分别计算出在工程经验类比和数值计算下获得的不同埋深,找出影响了影响埋深的主要因素作为评判因子,采用权重分析法对沉管隧道埋深评判因子进行权重计算,为沉管法隧道的埋深计算,提供参考与帮助。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明流程示意图;
图2为管段横截面受力示意图;
图3为单次数值计算流程图;
具体实施方式:
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中,术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词,并非特指本发明中任一部件或元件,不能理解为对本发明的限制。
本发明中,术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解,表示可以是固定连接,也可以是一体地连接或可拆卸连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员,可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义,不能理解为对本发明的限制。
如图1所示,沉管隧道合理埋深计算方法,包括以下步骤:
步骤一:资料准备。现场勘查(钻探取样),查阅工程地质报告等资料,分析拟建设沉管隧道区域水文、地质和环境条件,进行水文、岩土体力学试验,获得水力学参数值和岩土体物理力学参数,(也可进行实验室模拟试验,模拟在原始自然环境下,沉管隧道模型应力、变形和地基模型应力、沉降分布变化)。
试样可采用现场钻探取样或离心机模型试验,室内模拟海洋环境下进行测试和试验。
步骤二:整理沉管隧道案例,分析拟建设沉管隧道区域存在的、影响埋深的因素。
通过整理沉管隧道的建设资料,影响沉管隧道埋深的因素包括:抗浮稳定性、地基沉降量、管段和接头承受的水土压力、结构内力值、结构变形量、通航要求、潮汐强度、海床冲刷强度、海床地形地貌特征、地质条件、水的侵蚀能力、隧道通行量、偶然荷载的结构响应与岩土层动力响应(沉船、爆炸、地震荷载)、工程经验、工程造价、环境保护要求、建设安全和职业健康管理这些因素作为考虑条件。考虑到每条隧道建设地点的特殊性,没有的因素可以不考虑。找出影响埋深的因素,参与数值计算。
步骤三:由工程类比法和数值计算方法,确定出各因素影响下的的不同埋深值。
沉管隧道建设已有100多年的历史,大量的工程实践经验可供参考,因此,采用工程类比法确定埋深范围。对采用水力压接法和橡胶止水接头的典型沉管隧道进行调研,列入类比项中,结合实际工况和室内试验结果进行类比,部分类比结果如表一所示。
步骤四:由权重分析法,计算出各评判因子所占权重值;
步骤五:按照重要性加权给出合理埋深建议值,论证结果可行性。
总流程如图1所示。
所述步骤一中,试样可采用现场钻探取样或离心机模型试验,室内模拟海洋环境下进行测试和试验。
所述步骤二中,影响因素包括:抗浮稳定性、地基沉降量、接头(节段和管节)和管节承受的水土压力、结构内力值、结构变形量、通航要求、潮汐强度、海床冲刷强度、海床地形地貌特征、地质条件、水的侵蚀能力、隧道通行量、偶然荷载的结构响应与岩土层动力响应(沉船、爆炸、地震荷载)、工程经验、工程造价、环境保护要求、建设安全和职业健康管理这些因素。
所述步骤二中,由于不同的地点环境特殊性,没有的因素可以不考虑。找出影响合理埋深的因素,参与步骤三中的数值计算。
所述步骤三中,沉管隧道建设已有100多年的历史,积累了大量工程实践经验可供参考,因此,采用工程类比法确定埋深范围。对采用水力压接法和橡胶止水接头的典型沉管隧道进行调研,列入类比项中,结合实际工况和室内试验结果进行类比,部分类比结果如表一所示。
初步获得埋深范围X1,作为参照。
表1典型沉管隧道平均埋深(仅为参考值)
综合考虑隧道建设相似程度、施工机具要求、沟槽冲刷程度、工程造价、环境保护要求、工程安全和职业健康管理等因素,分析不同隧道建设经验的适用性,选取参考价值大的隧道进行工程经验类比,初步获得埋深范围X1,作为参照。
数值计算具体实施方法包括四部分:
(1)由抗浮稳定性决定的埋深X2(横截面计算)
1)基本荷载水:土压力、沉管自重荷载代入,按最小混凝土比重,最小混凝土体积和最大海水比重;
2)临时荷载:温度应力的影响,车辆活载,工程临时荷载;
3)偶然荷载:沉船荷载,地震荷载,爆炸荷载等。
所述水压,包括实测最高潮位、时测最低水位、历史最高潮位、历史最低水位、平均低水潮、平均高水潮。
计算横截面受力如图2所示。
验算不同受力条件下,典型横截面抗浮安全系数,必须大于1.05。
算出满足抗浮稳定性的合理埋深X2。
(2)沉降、内力和变形决定的埋深X3,X4,X5(数值模拟计算)
根据X1,X2确定的埋深范围,假定压力值,应用ABAQUS或FLAC3D等有限元分析软件建立了三维有限元分析模型,可采用地层-结构法,国内港珠澳沉管隧道的成功建设,验证了此分析模型建立的可行性。
基本计算流程包括3步:
1)初始地应力场平衡;
2)增加单层获双层地基土,建立隧道模型;
3)先施加基本荷载,根据潮汐特点施加水压力(时测最高潮位、时测最低水位、历史最高潮位、历史最低水位、平均低水潮、平均高水潮)、沉管自重荷载和土压力等其他恒载。在此基础上可根据隧道通行量增加车辆等活载、温度应力等荷载。并可考虑海水腐蚀导致力学性能减弱、地基处理、清淤卸载等情形。
此外,计算结果还需考虑节段之间的剪力键、管节之间的接头和管节承受的水土压力是否达到极限值。
尝试不同的埋置深度,编写循环计算代码,重复计算,分别计算并输出沉降值较小、结构内力值分布合理和变形最小对应的合理埋深X3,X4,X5。
单次数值计算流程如图3所示。
(3)偶然荷载(沉船、爆炸、地震荷载)的结构响应与岩土层动力响应决定的埋深值X6,X7,X8
偶然荷载包括沉船、爆炸、地震荷载,计算时,各种因素单独计算,计算深度范围采取由X1,X2,X3,X4,X5确定的埋深范围,沉船荷载计算采用最大满载船只抛锚计算,地震荷载采用建设区域历史记录最大震级,结合《场区地震灾害评价报告》和隧道建设抗震等级要求进行计算。计算结构响应和岩土层动力分析。
1)沉船荷载
沉船荷载计算采用最大满载船只抛锚计算,分别计算沉船荷载对沉管隧道顶部产生的静压力和冲击压力,冲击压力可由动量原理计算,接触面积由沉管纵轴线与隧道轴线之间的夹角确定,分析管节和接头部位的应力和位移,计算地基沉降量。
2)爆炸荷载
应用有限元软件ABAQUS、ANSYS等软件,计算沉管内发生接触、非接触爆炸时,主要考虑受爆炸荷载作用时,不同埋深条件下,地基沉降量、内部衬砌结构的变化、沉管上覆土震动速度、加速度,验证沉管上覆土层厚度的合理性。
3)地震荷载
通过ABAQUS等软件,建立水、土体、沉管管节和止水带整体分析模型,进行动力学计算,分析管节和接头部位的应力和位移,计算地基沉降量。
计算中,考虑地基土层整体初始应力平衡和地基辐射阻尼效应的影响,基于黏弹性人工边界理论,在模型的海水与海床的交界面处设置流固耦合边界,来考虑海水与海床的流固耦合动力反应,将震动的输入转化为作用于人工边界的等效荷载来实现波动的输入。通过提取管节横截面关键点,分析在地震波作用下,海水深度、沉管隧道的埋置深度和海床土的弹性模量对沉管隧道结构地震反应的影响。
尝试不同的埋置深度,编写循环计算代码,重复计算,分别计算并输出在沉船、爆炸、地震荷载作用下,结构响应和岩土层动力响应较小时,对应的合理埋深X6,X7,X8。
(4)通航要求决定的合理埋深X9
根据所在区域航道等级、通航水位、通航条件、船舶尺度和通航尺度,详细参考《内河通航标准》和《中华人民共和国航道管理条例》,结合在建区域工程地质报告(海床地形地貌特征、地质条件、海床冲刷强度等)和沉管设计高度,确定开挖深度和合理埋深X9,确保航道通航能力不受影响。
步骤四:由权重分析法,计算出各评判因子所占权重值。
权重计算方法为:首先将步骤三中得到的X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8,X9九个埋深计算结果分别对应的主因素:工程经验、抗浮稳定性、地基沉降量、结构内力值、结构变形量、沉船荷载、爆炸荷载、地震荷载作用下的结构响应与岩土层动力响应和通航要求,这九个因素作为评判因子,进行权重计算。
其次,确定权重计算的方法。常用的权重计算方法主要有三类:第一类是专家经验法,第二类是可拓评判方法,第三类是以粗糙集为代表的通过实际工程样本求解权重计算方法,三种方法在建筑工程领域,应用起来存在有误差和不符合实际情况的现象。
综合考虑,可采用基于第三种方法而提出的反权重分析方法。通过实际工程样本,结合《沉管法隧道设计规范》、《沉管法隧道施工与质量验收规范》等规范,建立权重计算标准,求解权重,把权重计算问题转化为优化问题来进行处理。避免了样本离散化过程中的数据不相容问题,计算结果更准确。
其基本思路为:假设评价等级向量为G=(g1,g2,…,gm),等级个数为m,评价指标向量为C=(c1,c2,…,cn),评价指标的个数为n,评价指标的权重向量为W=(w1,w2,…,wn),且评价指标和评价等级之间的映射关系为f,则有:
G=f(C,W)(1)
式(1)的含义为由评价指标及其权重根据一定的综合评判算法f即可求出最终的评价等级。对于式(1)由评价指标、评价指标的权重及函数关系f求评价等级为正问题,而已知评价等级求取评价指标、评价指标的权重及函数关系f的问题为反问题。基于优化理论的权重反分析方法就是在已知评价等级、评价指标及函数关系f的前提下,依据一定的优化算法来求取评价指标的权重。若已知样本集S=(s1,s2,…,sk)(样本由评价指标值和评价等级组成),则由样本集S求取各评价指标的权重的数学表达式为(这里样本集S的样本个数k应不小于所求权重的个数n):
步骤五:按照重要性加权给出合理埋深建议值,论证结果可行性。
沉管隧道综合分析合理埋深建议值
论证埋深建议值的可行性。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (8)
1.一种沉管法修建海底隧道合理埋深的计算方法,其特征是:包括以下步骤:
(1)确定拟建设沉管隧道区域气象、水文和地质环境条件,并获得水力学参数值和岩土体物理力学参数;
(2)获取以往沉管隧道案例,分析拟建设沉管隧道区域存在的、影响埋深的因素;
(3)由工程类比法和数值计算方法,确定出各因素影响下的不同埋深值;
利用有限元分析软件计算沉管内发生接触、非接触爆炸时,主要考虑受爆炸荷载作用时,不同埋深条件下,地基沉降量、内部衬砌结构的变化、沉管上覆土震动速度、加速度,验证沉管上覆土层厚度的合理性;
利用有限元分析软件建立水、土体、沉管管节和止水带整体分析模型,进行动力学计算,分析管节和接头部位的应力和位移,计算地基沉降量;
考虑地基土层整体初始应力平衡和地基辐射阻尼效应的影响,基于黏弹性人工边界理论,在模型的海水与海床的交界面处设置流固耦合边界,来考虑海水与海床的流固耦合动力反应,将震动的输入转化为作用于人工边界的等效荷载来实现波动的输入;
通过提取管节横截面关键点,分析在地震波作用下,海水深度、沉管隧道的埋置深度和海床土的弹性模量对沉管隧道结构地震反应的影响;
(4)由权重分析法,计算出各评判因子所占权重值,得到最终的埋深值。
2.如权利要求1所述的一种沉管法修建海底隧道合理埋深的计算方法,其特征是:所述步骤(1)中,查阅工程地质报告资料,分析拟建设沉管隧道区域气象、水文和地质环境条件,进行水文、岩土体力学试验,获得水力学参数值和岩土体物理力学参数,或进行沉管模型试验,模拟在原始自然环境下,沉管隧道模型应力、变形和地基模型应力、沉降分布变化。
3.如权利要求1所述的一种沉管法修建海底隧道合理埋深的计算方法,其特征是:所述步骤(2)中,影响因素包括:抗浮稳定性、地基沉降量、接头和管节承受的水土压力、结构内力值、结构变形量、通航要求、潮汐强度、海床冲刷强度、海床地形地貌特征、地质条件、水的侵蚀能力、隧道通行量、偶然荷载的结构响应与岩土层动力响应、工程经验、工程造价或/和环境保护要求。
4.如权利要求1所述的一种沉管法修建海底隧道合理埋深的计算方法,其特征是:所述步骤(3)中,数值计算具体包括抗浮稳定性决定的埋深,具体的影响因素包括:
1)基本荷载:水、土压力、沉管自重荷载,按最小混凝土比重、最小混凝土体积和最大海水比重;
2)临时荷载:温度应力的影响、车辆活载和工程临时荷载;
3)偶然荷载:沉船荷载、地震荷载和爆炸荷载。
5.如权利要求4所述的一种沉管法修建海底隧道合理埋深的计算方法,其特征是:所述水压,包括实测最高潮位、时测最低水位、历史最高潮位、历史最低水位、平均低水潮和平均高水潮,验算不同受力条件下,典型横截面抗浮安全系数,必须大于1.05,算出满足抗浮稳定性的合理埋深。
6.如权利要求4所述的一种沉管法修建海底隧道合理埋深的计算方法,其特征是:沉船荷载计算采用最大满载船只抛锚计算,分别计算沉船荷载对沉管隧道顶部产生的静压力和冲击压力,冲击压力由动量原理计算,接触面积由沉管纵轴线与隧道轴线之间的夹角确定,分析管节和接头部位的应力和位移,计算地基沉降量。
7.如权利要求1所述的一种沉管法修建海底隧道合理埋深的计算方法,其特征是:所述步骤(4)中,将得到的埋深计算结果分别对应的主因素:工程经验、抗浮稳定性、地基沉降量、结构内力值、结构变形量、沉船荷载、爆炸荷载和地震荷载作用下的结构响应与岩土层动力响应和通航要求作为评判因子,进行权重计算;
通过实际工程样本,结合《沉管法隧道设计规范》、《沉管法隧道施工与质量验收规范》,建立权重计算标准,求解权重。
8.如权利要求1所述的一种沉管法修建海底隧道合理埋深的计算方法,其特征是:所述步骤(4)中,根据评价等级向量,等级个数,评价指标向量、评价指标的个数和评价指标的权重向量,建立评价指标和评价等级之间的映射关系,对于由评价指标、评价指标的权重及函数关系求评价等级为正问题,已知评价等级求取评价指标、评价指标的权重及函数关系的问题为反问题。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810110913.7A CN108385727B (zh) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | 沉管法修建海底隧道合理埋深计算方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810110913.7A CN108385727B (zh) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | 沉管法修建海底隧道合理埋深计算方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108385727A CN108385727A (zh) | 2018-08-10 |
CN108385727B true CN108385727B (zh) | 2020-02-14 |
Family
ID=63074580
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810110913.7A Active CN108385727B (zh) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | 沉管法修建海底隧道合理埋深计算方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108385727B (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109883599B (zh) * | 2019-03-12 | 2020-12-22 | 哈尔滨工程大学 | 一种水面爆炸对海底隧道抗暴能影响的试验方法 |
CN110210145B (zh) * | 2019-06-05 | 2023-06-16 | 中北大学 | 挤扩支盘后注浆灌注桩单桩沉降计算方法 |
CN111191317A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-05-22 | 中铁二局集团有限公司 | 一种飞机跑道下隧道基坑沉降控制方法 |
CN112487529B (zh) * | 2020-11-26 | 2024-01-02 | 广州打捞局 | 管节坐底寄存方法 |
CN114960756B (zh) * | 2021-02-26 | 2024-01-09 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种水下挂网掩蔽式隧道及其建造方法 |
CN116499532B (zh) * | 2023-06-27 | 2023-09-01 | 中建三局集团华南有限公司 | 基于水文模型构建的复杂海洋环境深水群桩施工监测系统 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102561395A (zh) * | 2012-03-05 | 2012-07-11 | 同济大学 | 一种面向沉管隧道抗震设计的三维精细化建模方法 |
CN102628372A (zh) * | 2012-04-16 | 2012-08-08 | 中南大学 | 一种基于工程控制措施的水下隧道最小埋深确定方法 |
CN103698823A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-04-02 | 中交第四航务工程局有限公司 | 沉管隧道管节海上浮运沉放施工气象窗口预报系统与方法 |
CN105844423A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-08-10 | 东南大学 | 一种沉管隧道运营阶段健康状态的评估方法 |
CN106682267A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-05-17 | 浙江大学城市学院 | 一种潮汐荷载下沉管隧道管节环向应变的计算方法 |
CN106761783A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-05-31 | 中铁隧道勘测设计院有限公司 | 一种复合地层盾构隧道最小埋深确定方法 |
CN107145688A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-09-08 | 中交第四航务工程勘察设计院有限公司 | 一种海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003027508A (ja) * | 2001-07-12 | 2003-01-29 | Taisei Corp | 沈埋函の位置計測装置 |
JP2009215720A (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-24 | Nishimatsu Constr Co Ltd | 函体ガイド装置および函体のガイド方法 |
-
2018
- 2018-02-05 CN CN201810110913.7A patent/CN108385727B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102561395A (zh) * | 2012-03-05 | 2012-07-11 | 同济大学 | 一种面向沉管隧道抗震设计的三维精细化建模方法 |
CN102628372A (zh) * | 2012-04-16 | 2012-08-08 | 中南大学 | 一种基于工程控制措施的水下隧道最小埋深确定方法 |
CN103698823A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-04-02 | 中交第四航务工程局有限公司 | 沉管隧道管节海上浮运沉放施工气象窗口预报系统与方法 |
CN105844423A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-08-10 | 东南大学 | 一种沉管隧道运营阶段健康状态的评估方法 |
CN106682267A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-05-17 | 浙江大学城市学院 | 一种潮汐荷载下沉管隧道管节环向应变的计算方法 |
CN106761783A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-05-31 | 中铁隧道勘测设计院有限公司 | 一种复合地层盾构隧道最小埋深确定方法 |
CN107145688A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-09-08 | 中交第四航务工程勘察设计院有限公司 | 一种海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
"中国隧道工程学术研究综述·2015";《中国公路学报》编辑部;《中国公路学报》;20150515;第1-65页 * |
"沉管隧道主体结构设计关键技术分析研究";陈海军;《隧道建设》;20070220;第46-50,69页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108385727A (zh) | 2018-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108385727B (zh) | 沉管法修建海底隧道合理埋深计算方法 | |
CN108647473A (zh) | 一种盾构法修建海底隧道合理埋深计算方法 | |
Lin et al. | The deformation of overburden soil induced by thrust faulting and its impact on underground tunnels | |
Serff et al. | Earthquake-induced deformations of earth dams. | |
Pecker | Aseismic foundation design process, lessons learned from two major projects: the Vasco de Gama and the Rion Antirion bridges | |
CN108842821B (zh) | 一种钻爆法修建海底隧道合理埋深的计算方法 | |
CN103266634A (zh) | 一种超长钻孔灌注桩承载力确定方法 | |
CN103437318B (zh) | 悬浮式海堤的工后沉降计算预测方法 | |
Liu et al. | Long Yu | |
e Sousa et al. | Applications of computational mechanics to underground structures in hydraulic projects | |
Soleimanian et al. | Effects of constitutive soil models on the seismic response of an offshore jacket platform in clay by considering pile-soil-structure interaction | |
Jeong et al. | Analysis of soil resistance on drilled shafts using proposed cyclic py curves in weathered soil | |
Zhang et al. | Review of tunnels and tunnelling under unfavourable geological conditions | |
Sharifi Teshnizi et al. | Geotechnical Characteristics of Liquefaction in Shahid-Rajaei Port Site (Bandar Abbas, Hormozgan Province) by Using GIS | |
Sugito et al. | Liquefaction analysis of verification on the influence of underground structure | |
Wang et al. | Study of the Mechanical Behavior of Retaining Structures and Adjacent Buildings during the Excavation of Deep and Long Pits | |
Zhou et al. | Seismic analysis for nuclear power safety related bridge | |
Jin et al. | Study on Spudcan Soil-Structure Interaction of a Wind Turbine Installation Vessel | |
Shirole et al. | Analysis of an underground powerhouse complex by the finite element method | |
Viana da Fonseca et al. | State of the art review of numerical modelling strategies to simulate liquefaction-induced structural damage and of uncertain/random factors on the behaviour of liquefiable soils | |
Dong et al. | Appendix A: Large deformation analysis of lateral pipeline-backfill-trench interaction by remeshing and interpolation technique with small strain model (RITSS) | |
Thapa | Optimization and Stability Analysis of Waterway System and Underground Powerhouse Cavern for Himchuli Dordi HPP, Nepal | |
Zhang | Finite element analysis of elastic behavior of suction caisson | |
Sepehri Sefidab | Fragility analysis of pile-supported wharves in the Cascadia Subduction Zone | |
Scavia | Continuous and discontinuous approaches in rock mechanics and rock engineering |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |