【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及沉管隧道，特別地是一種變截面沉管管節定傾高度的確定方法。
技術介紹
1、沉管隧道要經過大量復雜的水中作業，包括浮運、沉放、對接等，各階段的作用荷載、組合效應、施工工況與其它隧道工法相比有很大的差異。由于受到水流力和不同階段施工荷載的作用，其受力過程是一個動態的變化過程。
2、等截面直線和大半徑曲管段的起浮、浮運和沉放等工序已有較為成熟的經驗可供借鑒，且施工難度相對較低、風險小，然而，對于變截面管節，其特性如下：
3、一、變截面管節的特殊性
4、截面變化：變截面管節的截面寬度不是恒定的，而是隨著長度方向逐漸變化。這種變化使得管節在浮運過程中的受力情況變得復雜。
5、重心與浮心不對稱：由于截面寬度的變化，變截面管節的縱橫向重心和浮心往往不重合，這增加了管節在浮運過程中的不穩定性。
6、流體動力特性復雜：變截面管節在浮運過程中會受到水流、波浪等多種流體動力的作用，這些力的作用點和大小都會隨著管節截面的變化而變化，進一步增加了管節的傾覆風險。
7、二、傾覆原因分析
8、流體動力不平衡：當變截面管節在浮運過程中受到不均勻的流體動力作用時，如一側受到較大的水流沖擊力或波浪力，而另一側受力較小或不受力，就會導致管節產生傾覆力矩。
9、重心偏移：由于管節重心與浮心的不重合，當管節受到外力作用時(如水流、波浪、風等)，重心容易發生偏移，進而引發管節的傾覆。
10、操作不當：在浮運過程中，如果操作不當(如拖航速度過快、轉向過急等
11、然而對于變截面管段，截面特性沿縱向變化，浮心和重心位置難以確定和控制，易引起管段在水中橫向傾斜，并出現負值定傾高度，若繼續傾斜超過一定角度后，難以保障管段穩性。沉管定傾高度是指管節運行時，沉管水平向一側傾斜，直至液體超出側壁而進入外側的穩定位置時的高度。在管節設計和運行過程中，了解和控制沉管定傾高度是非常重要的，因為它直接影響著管節的穩定性和安全性。定傾高度的定義與其作用如下：
12、一、定傾高度的定義與作用
13、定傾高度是指物體在受到外力作用時，能夠保持一定穩定狀態的高度或距離。在沉管隧道工程中，定傾高度與管段的浮心與重心之間的距離密切相關。增加定傾高度，可以減小管段在浮運過程中的橫傾風險，提高管段的穩定性。
14、二、定傾高度對傾覆問題的影響
15、減小浮心與重心距離：通過調整管段的設計，增加其定傾高度，可以減小管段浮心與重心之間的距離。這有助于降低管段在受到外力作用時產生的傾覆力矩，從而提高管段的抗傾覆能力。
16、提高初穩性：增加定傾高度還可以改善管段的初穩性，即管段在受到較小外力作用時能夠迅速恢復穩定狀態的能力。這有助于減少管段在浮運過程中因輕微擾動而發生的橫傾現象。
17、綜上所述，確定定傾高度是緩解變截面管節在浮運過程中傾覆問題的一種有效手段，沉管定傾高度的重要性在于它直接影響了管節的穩定性。當管節側傾時，沉管內的液體會向外側傾斜，同時壓力也會產生不平衡，從而導致管節的運行不穩定。如果沉管定傾高度過低，影響管節的安全性和穩定性。設計師需要合理地確定沉管定傾高度，確保管節在各種情況下都能保持穩定。對于變截面管節沒有一種明確的定傾高度計算手段來保證浮運安全，也無規范針對變截面的沉管隧道計算定傾高度的方法，綜上，針對特殊的變截面沉管管節結構，確定定傾高度是十分有必要的。因此，提出一種變截面沉管管節定傾高度的確定方法。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種變截面沉管管節定傾高度的確定方法，可以規范計算變截面的沉管隧道的定傾高度，合理地確定沉管定傾高度，確保管節在各種情況下都能保持穩定。
2、本專利技術通過以下技術方案實現的：
3、一種變截面沉管管節定傾高度的確定方法，其中，包括以下步驟：
4、步驟1：建立不同變截面沉管管節的平面形式；不同變截面沉管管節的平面形式分別有等截面-變截面形式、等截面-變截面-等截面形式以及變截面-等截面形式；
5、步驟2：采用理論公式計算變截面沉管管節的定傾高度；
6、步驟3：定傾高度分為浮運階段無壓艙水與浮運階段有壓艙水兩個方面。進一步作為本專利技術技術方案的改進，浮運階段：無壓艙水：
7、形式一：所述步驟2中定傾高度的計算公式為：
8、
9、
10、式中：h為管段結構高度(m)；h為干舷值(m)；b1、b2分別為變截面沉管管節的兩端直徑；l1、l2分別為變截面沉管管節不同截面的軸向長度；hf為管段浮心與重心之間的距離(m)，hwdl為定傾高度(m)，管段重心位于浮心之上為正；在管節傾斜度小于10°的前提下，式中干舷高度可通過下式計算：
11、
12、式中：gk為管段自重標準值(kn)；ga為管段舾裝及臨時構件重量標準值(kn)；h1為防錨層調節厚度(m)；γw為水重度(kn/m3)，s為變截面管段投影面積；
13、形式二：
14、
15、式中：h為管段結構高度(m)；h為干舷值(m)；b1、b2分別為變截面沉管管節的兩端直徑；l1、l2、l3分別為變截面沉管管節不同截面的軸向長度；
16、形式三：
17、
18、式中：h為管段結構高度(m)；h為干舷值(m)；b1、b2分別為變截面沉管管節的兩端直徑；l1、l2分別為變截面沉管管節不同截面的軸向長度；
19、形式四：
20、
21、式中：h為管段結構高度(m)；h為干舷值(m)；b1為變截面沉管管節的一端直徑；b2為變截面沉管管節的另一端在b1直徑的基礎上向下傾斜的垂直高度；b3為變截面沉管管節的另一端在b1直徑的基礎上向上傾斜的垂直高度；l1、l2分別為變截面沉管管節不同截面的軸向長度。
22、進一步作為本專利技術技術方案的改進，浮運階段：有壓艙水：
23、形式一：所述步驟2中定傾高度的計算公式為：
24、
25、式中：h為管段結構高度(m)；h為干舷值(m)；b1、b2分別為變截面沉管管節的兩端直徑；l1、l2分別為變截面沉管管節不同截面的軸向長度；hf為管段浮心與重心之間的距離(m)，hwdl為定傾高度(m)，∑iw為管段各部分壓艙水的水面分別繞各自軸的慣性矩之和，管段重心位于浮心之上為正；式中干舷高度可通過下式計算：
26、
27、式中：gk為管段自重標準值(kn)；ga為管段舾裝及臨時構件重量標準值(kn)；h1為防錨層調節厚度(m)；γw為水重度(kn/m3)，s為變截面管段投影面積；
28、形式二：
29、
30、中：h為管段結構高度(m)；h為干舷值(m)；b1、b2分別為變截面沉管管節的兩端直徑；l1、l2、l3分別為變本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種變截面沉管管節定傾高度的確定方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種變截面沉管管節定傾高度的確定方法，其特征在于：浮運階段：無壓艙水：
3.根據權利要求1所述的一種變截面沉管管節定傾高度的確定方法，其特征在于：浮運階段：有壓艙水：
【技術特征摘要】
1.一種變截面沉管管節定傾高度的確定方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種變截面沉管管節定傾高度的確定方法...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊春山，魏立新，楊勇，劉力英，林志威，歐振鋒，黃雪陽，
申請(專利權)人：廣州市市政工程設計研究總院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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