安装船横荡运动下沉管管节运动特性的数值研究

刘明，张姝如，左卫广

（1.中交第一航务工程局有限公司，天津300461；2.华北水利水电大学，河南郑州450045）

安装船横荡运动下沉管管节运动特性的数值研究

刘明1，张姝如1，左卫广2*

（1.中交第一航务工程局有限公司，天津300461；2.华北水利水电大学，河南郑州450045）

考虑安装船做强迫横荡运动，研究沉管管节运动特性。管节运动包括仅由安装船横荡运动引起的管节运动和单独波浪影响下的管节运动两部分。应用有限水深条件下的格林函数求解控制方程，考虑安装船横荡运动，并采用四阶Runge-Kutta方法分别求解安装船瞬时运动引起的管节位移变化和管节的运动方程。通过数值算例分析，探讨了安装船做不同振幅和相位差的横荡运动和波浪联合作用下沉管管节的运动特性。

沉管；横荡运动；低频运动；波频运动；安装船

0 引言

沉管隧道管节的沉放是跨海隧道工程建设中最重要也是最危险的工序，尤其是巨型管节的沉放过程无法直接观察，是整个工程最为困难的时刻[1-3]。瑞典到丹麦的resund沉管隧道在13号管节沉放时，由于该管节尾部发生局部破坏，导致管节在极短时间内下沉到基槽底，所幸在该事故中并未造成人员伤亡[4]。因此，研究沉管管节沉放运动特性是很有必要的。

Aono[5]等以日本那霸沉管隧道为研究对象，数值模拟研究了波浪要素、负浮力和管节摩擦系数对管节滑动的影响，还得到了管节受到的波浪力，并对管节在基槽内的运动特性进行了分析。Partha[6]等对韩国釜山-巨济岛沉管隧道沉放过程的数值模拟结果显示，管节负浮力在1%～2.5%时，可以满足4根吊缆的张紧状态，在一定的环境条件下，管节需要2.5%的负浮力才可以满足吊缆张力不发生松弛现象。……