本技術(shù)涉及海洋工程,具體涉及一種具有隔振作用的懸浮隧道管體-車道板系統(tǒng)。
背景技術(shù):
1、水中懸浮隧道是一種新型的跨海交通構(gòu)筑物,其在水中的穩(wěn)定是通過(guò)隧道管體的重力、浮力以及錨索張力的平衡來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于其懸浮在水中,因此直接受到波浪和海流的影響,使得隧道管體在復(fù)雜的海洋環(huán)境中產(chǎn)生復(fù)雜的動(dòng)力響應(yīng)。隧道管體內(nèi)的車道板直接連接在隧道管體上,因此管體的振動(dòng)將直接引起車道板的振動(dòng),給隧道內(nèi)部的行車安全和舒適性帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。因此,實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道管體與車道板振動(dòng)的隔離對(duì)懸浮隧道的行車安全具有重要意義。
2、目前已有相關(guān)專利提出了懸浮隧道管體振動(dòng)控制的解決方案。例如,中國(guó)專利cn117605083a提出了一種內(nèi)置擺式阻尼器,通過(guò)設(shè)置適當(dāng)?shù)臄[柱質(zhì)量、擺線長(zhǎng)度以及液壓缸阻尼來(lái)有效降低管體振動(dòng)幅值。然而,與隔振機(jī)理不同,該專利對(duì)管體的抑振機(jī)理是通過(guò)內(nèi)置擺式阻尼器吸收和耗散管體振動(dòng)能量,使管體的振動(dòng)減小。而對(duì)于隔振技術(shù),其關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)管體振動(dòng)與車道板振動(dòng)的隔離,以達(dá)到即使隧道管體的振動(dòng)較大,但內(nèi)部車道板仍能保持較好的穩(wěn)定狀態(tài)。由此,如何設(shè)置管體與車道板之間的連接,包括其剛度和阻尼參數(shù),是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的重要難點(diǎn)問(wèn)題。
3、在其他領(lǐng)域中,隔振技術(shù)已經(jīng)有了一些研究,例如中國(guó)專利cn117845731a提出了一種三維防振隔沖裝置,通過(guò)記憶合金和板彈簧隔離上部安裝頂板與下部底板振動(dòng)源,有效防止振動(dòng)傳遞。在懸浮隧道技術(shù)領(lǐng)域,周期性的波浪荷載導(dǎo)致隧道管體產(chǎn)生周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng),該運(yùn)動(dòng)受波浪力幅值、波浪頻率比(波浪頻率與懸浮隧道系統(tǒng)固有頻率之比)、結(jié)構(gòu)參數(shù)等影響明顯。與以往隔振設(shè)計(jì)不同,懸浮隧道管體作為振動(dòng)源,其振動(dòng)具有更高的非線性,且與車道板振動(dòng)具有強(qiáng)烈的耦合特征。因此,針對(duì)懸浮隧道管體-車道板系統(tǒng)的隔振設(shè)計(jì)將更為復(fù)雜。
4、由于現(xiàn)在還沒(méi)有關(guān)于懸浮隧道系統(tǒng)的隔振設(shè)計(jì)的相關(guān)研究,考慮到設(shè)置隔振裝置來(lái)有效隔離隧道管體向車道板的振動(dòng)傳遞對(duì)行車安全性與舒適性有重要影響,因此需要一種具有隔振作用的懸浮隧道管體-車道板系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于海洋荷載下具有隔振作用的懸浮隧道管體-車道板系統(tǒng),以有效隔離隧道管體向車道板的振動(dòng)傳遞。
2、為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題,本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案:
3、一種具有隔振作用的懸浮隧道管體-車道板系統(tǒng),包括主體結(jié)構(gòu)和車道板隔振系統(tǒng);所述的主體結(jié)構(gòu)包括隧道管體和錨索,所述隧道管體的下部外側(cè)均布連接有多個(gè)錨索,所述錨索的下端均與底床連接;所述車道板隔振系統(tǒng)包括車道板、豎向彈簧、豎向液壓缸、橫向彈簧和橫向液壓缸;所述豎向彈簧、豎向液壓缸的頂端與車道板中段的底部鉸接,所述豎向彈簧、豎向液壓缸的底端與隧道管體的內(nèi)壁鉸接;所述橫向彈簧和橫向液壓缸的兩端分別與隧道管體的內(nèi)壁和車道板的端部鉸接;所述隧道管體的外表面直接處于波流環(huán)境中,直接受到水動(dòng)力的作用。
4、所述橫向彈簧包括左側(cè)橫向彈簧和右側(cè)橫向彈簧,所述橫向液壓缸包括左側(cè)橫向液壓缸和右側(cè)橫向液壓缸,左右側(cè)對(duì)稱布置;左側(cè)橫向彈簧和左側(cè)橫向液壓缸的兩端分別與隧道管體的內(nèi)壁和車道板的左端部鉸接,右側(cè)橫向彈簧和右側(cè)橫向液壓缸的兩端分別與管體的內(nèi)壁和車道板右側(cè)鉸接。
5、優(yōu)選的,所述隧道管體與車道板均由防水鋼筋混凝土制成,其密度ρ、楊氏模量ec和泊松比μ均為確定的材料屬性,由懸浮隧道設(shè)計(jì)浮重比、結(jié)構(gòu)尺寸、隧道所處海洋環(huán)境與相關(guān)規(guī)范確定其隧道管體所需壁厚、錨索間距。
6、優(yōu)選的,所述錨索由鋼絲構(gòu)成,由懸浮隧道設(shè)計(jì)浮重比、結(jié)構(gòu)尺寸、張力水平與相關(guān)規(guī)范確定其所需尺寸,并由具體懸浮隧道情況建設(shè)位置確定錨索的長(zhǎng)度和截面直徑。
7、優(yōu)選的,所述豎向彈簧的彈簧剛度k以及液壓缸阻尼系數(shù)ζ,由車道板自重、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及懸浮隧道車道板的豎向減振效果確定。
8、優(yōu)選的,所述橫向彈簧的彈簧剛度k和液壓缸阻尼系數(shù)ζ由車道板的水平減振效果確定。
9、本實(shí)用新型的有益效果:
10、1、本實(shí)用新型所述的車道板左右兩側(cè)及下部均安置有彈簧,剛度合適、受力均勻,在懸浮隧道受外部激勵(lì)作用時(shí),彈簧和液壓缸的伸縮能夠很好地隔絕管體振動(dòng),使得即使管體振動(dòng)幅值較大,內(nèi)部車道板仍能保持較好的穩(wěn)定狀態(tài)。
11、2、豎向彈簧能夠有效支撐車道板,抵消因車道板自重而產(chǎn)生的車道板面的下沉,以及減小車輛通行引起的車道板振動(dòng),提高行車舒適性。
12、3、本實(shí)用新型所述的車道板左右兩側(cè)及下部均安置有液壓缸,可為車道板提供合適阻尼,液壓缸將車道板動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱量而釋放,可減小車道板的振動(dòng)幅值,提高了隧道的整體安全性與車道行車的舒適性。
13、4、本實(shí)用新型的隔振系統(tǒng)構(gòu)造明確,機(jī)理清晰,安裝簡(jiǎn)便,性能可靠,能大量減少未來(lái)建設(shè)資金的投入。
1.一種具有隔振作用的懸浮隧道管體-車道板系統(tǒng),其特征在于,所述的具有隔振作用的懸浮隧道管體-車道板系統(tǒng)包括主體結(jié)構(gòu)和車道板隔振系統(tǒng);所述的主體結(jié)構(gòu)包括隧道管體和錨索,所述隧道管體的下部外側(cè)均布連接有多個(gè)錨索,所述錨索的下端均與底床連接;所述車道板隔振系統(tǒng)包括車道板、豎向彈簧、豎向液壓缸、橫向彈簧和橫向液壓缸;所述豎向彈簧、豎向液壓缸的頂端與車道板中段的底部鉸接,所述豎向彈簧、豎向液壓缸的底端與隧道管體的內(nèi)壁鉸接;所述橫向彈簧和橫向液壓缸的兩端分別與隧道管體的內(nèi)壁和車道板的端部鉸接;所述隧道管體的外表面直接處于波流環(huán)境中,直接受到水動(dòng)力的作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有隔振作用的懸浮隧道管體-車道板系統(tǒng),其特征在于,所述橫向彈簧包括左側(cè)橫向彈簧和右側(cè)橫向彈簧,所述橫向液壓缸包括左側(cè)橫向液壓缸和右側(cè)橫向液壓缸,左右側(cè)對(duì)稱布置;左側(cè)橫向彈簧和左側(cè)橫向液壓缸的兩端分別與隧道管體的內(nèi)壁和車道板的左端部鉸接,右側(cè)橫向彈簧和右側(cè)橫向液壓缸的兩端分別與管體的內(nèi)壁和車道板右側(cè)鉸接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有隔振作用的懸浮隧道管體-車道板系統(tǒng),其特征在于,所述隧道管體與車道板均由防水鋼筋混凝土制成,其密度ρ、楊氏模量ec和泊松比μ均為確定的材料屬性,由懸浮隧道設(shè)計(jì)浮重比、結(jié)構(gòu)尺寸、隧道所處海洋環(huán)境確定其隧道管體所需壁厚、錨索間距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有隔振作用的懸浮隧道管體-車道板系統(tǒng),其特征在于,所述錨索由鋼絲構(gòu)成,由懸浮隧道設(shè)計(jì)浮重比、結(jié)構(gòu)尺寸、張力水平與相關(guān)規(guī)范確定其所需尺寸,并由具體懸浮隧道情況建設(shè)位置確定錨索的長(zhǎng)度和截面直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有隔振作用的懸浮隧道管體-車道板系統(tǒng),其特征在于,所述豎向彈簧的彈簧剛度k以及液壓缸阻尼系數(shù)ζ,由車道板自重、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及懸浮隧道車道板的豎向減振效果確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有隔振作用的懸浮隧道管體-車道板系統(tǒng),其特征在于,所述橫向彈簧的彈簧剛度k和液壓缸阻尼系數(shù)ζ由車道板的水平減振效果確定。