岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (10): 2785-2794.doi: 10.16285/j.rsm.2021.0190

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

潮汐作用下的沉管隧道竖向位移计算

周桓竹1, 2，寇晓强4，王延宁1, 2, 3   

  1. 1. 汕头大学 土木与环境工程系，广东 汕头 515063；2. 汕头大学 广东省结构安全与监测工程技术研究中心，广东 汕头 515063； 3. 中国矿业大学 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏 徐州 221008；4. 中交天津港湾工程研究院，天津 300222
  • 收稿日期:2021-02-03 修回日期:2021-06-25 出版日期:2021-10-11 发布日期:2021-10-20
  • 通讯作者: 王延宁，男，1982年生，博士，副教授，主要从事软土地基处理方面的研究工作。E-mail: wangyn@stu.edu.cn E-mail: huanzhuz@163.com
  • 作者简介:周桓竹，男，1996年生，硕士研究生，主要从事沉管隧道结构−地基相互作用分析等方面的研究工作
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No. 51878657）；中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放课题基金（No. SKLGDUEK2005）；汕头大学科研启动项目（No. NTF19010）。

Vertical displacement calculation of immersed tube tunnel under tidal load

ZHOU Huan-zhu1, 2, KOU Xiao-qiang4, WANG Yan-ning1, 2, 3   

  1. 1. Department of Civil and Environmental Engineering, Shantou University, Shantou, Guangdong 515063, China; 2. Guangdong Engineering Center for Structure Safety and Health Monitoring, Shantou University, Shantou, Guangdong 515063, China; 3. State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu 221008, China; 4. Tianjin Port Engineering Institute, China Communications Construction Company Limited (CCCC), Tianjin 300222, China
  • Received:2021-02-03 Revised:2021-06-25 Online:2021-10-11 Published:2021-10-20
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51878657), the State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering of China University of Mining and Technology (SKLGDUEK2005) and the Scientific Research Foundation for Talents of Shantou University (NTF19010).

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摘要： 港珠澳大桥和深中通道工程中跨越深水航道部分均采用了沉管隧道的通过方式，传统理论分析往往将地基简化为多个互不联系的弹簧，忽略了土体的连续性，模型简单、参数少。考虑潮汐荷载影响，将沉管隧道管节等效为置于Vlasov 双参数地基上的 Timoshenko梁，以此推导了其竖向变形计算公式，并与Winkler 地基上的 Timoshenko梁计算模型进行对比分析以验证所提出的计算方法的合理性。以甬江沉管隧道工程为例，分析潮汐荷载影响下的沉管隧道管节接头竖向位移，将两种模型的理论计算结果与实测结果进行对比分析。研究结果表明，基于Vlasov双参数地基上的 Timoshenko梁假设的简化模型能更好地描述沉管隧道管节接头竖向位移特征，与实测数据更吻合。该研究结果对沉管隧道的设计计算具有一定指导意义。

关键词: 沉管隧道, 地基?隧道相互作用, 铁木辛柯梁, 地基模型, 循环荷载

Abstract: Immersed tube tunnel is adopted to cross the deepwater channel in both the Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge and the Shenzhen-Zhongshan Bridge. In traditional theoretical analysis, the foundation was usually simplified as a set of unrelated springs, the continuity of soil was ignored. The previous models were widely used in primary design calculation for its simplicity. In this paper, the cyclic effect of tidal load is considered, the pipes of the immersed tube tunnel are equivalent as Timoshenko beams placed on the Vlasov double-parameter foundation. Based on these assumptions, a calculating formula for vertical deformation of the immersed tube tunnel is derived, and then compared with the Timoshenko beam calculation model based on the Winkler foundation to verify the rationality of the proposed calculation method. Taking Yongjiang immersed tube tunnel project as an example, the vertical displacement of pipe joint in immersed tube tunnel under the influence of tidal load is analyzed, and the theoretical calculation results of the two models are compared with the field monitoring results. The results show that the proposed model based on the hypothesis of Vlasov double-parameter foundation can better describe the vertical displacement of pipe joint in immersed tunnel, which is more consistent with the monitoring data. The research results might have certain guiding significance for the design and calculation of immersed tunnel.

Key words: immersed tube tunnel, foundation-tunnel interaction, Timoshenko beam, foundation model, cyclic load

中图分类号: U 451
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