【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重、浮心位置的確定及糾偏方法。
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、
11、在物理學中，重心是物體各部分所受重力的合力的作用點，而浮心則是物體在流體中受到浮力時，浮力作用線的交點。對于變截面管節來說，由于其截面形狀和尺寸的變化，其重心和浮心的位置也會相應變化。當重浮心相差較大時，管節在受到外力作用時容易發生傾斜或翻滾，從而影響其穩定性和正常運行。因此，在設計和安裝變截面管節時，必須充分考慮其重浮心的差異，并進行精確的計算和糾偏。具體來說，可以通過以下步驟進行：
12、1、精確測量和計算：首先，需要對變截面管節的各個截面進行精確測量，包括其尺寸、形狀、重量等參數。然后，利用物理學原理計算出管節的重心和浮心位置。這一步是后續計算和糾偏的基礎。
13、2、分析重浮心差異：在得到重心和浮心的位置后，需要分析它們之間的差異。如果差異較大，說明管節在受到外力作用時容易發生傾斜或翻滾。此時，需要采取相應的措施來減小這種差異。
14、3、制定糾偏方案：根據重浮心差異的分析結果，制定具體的糾偏方案。糾偏方案可以包括改變管節的形狀、尺寸、重量分布等參數，以調整其重心和浮心的位置。同時，也可以考慮在管節上安裝支撐結構或調整其安裝方式，以增加其穩定性。
15、4、實施糾偏措施：在制定好糾偏方案后，需要按照方案的要求進行實施。實施過程中需要注意安全和質量問題，確保糾偏措施的有效性和可靠性。
16、5、測試和驗證：在糾偏措施實施完成后，需要進行測試和驗證工作。通過模擬實際工況下的受力情況，檢驗管節的穩定性和運行效果是否滿足要求。如果發現問題或不足之處，需要及時進行調整和改進。
17、綜上所述，變截面管節因為重浮心相差大更需要計算和糾偏。通過精確測量和計算、分析重浮心差異、制定糾偏方案、實施糾偏措施以及測試和驗證等步驟，可以確保變截面管節的穩定性和正常運行
18、然而對于變截面管節，截面特性沿縱向變化，浮心和重心位置難以確定和控制，易引起管節在水中橫向傾斜，并出現負值定傾高度，若繼續傾斜超過一定角度后，難以保障管節穩性，需要對管節的浮心和重心進行糾偏。由于管節浮心由其水平投影中心確定，重心依據管節上的荷載分布計算，則變截面管節兩側端部截面面積相差越大，其浮心與重心偏離愈大，管節傾斜問題就愈顯著，增加設計難度的同時也給施工質量和風險控制提出了更高的要求。為了克服變截面沉管管節在起浮、浮運及沉放中的受力及糾偏問題，提出一種變截面沉管管節重、浮心位置的確定及糾偏方法。
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重、浮心位置的確定及糾偏方法，可以規范計算變截面的沉管隧道重浮心位置，合理地確定管節定傾高度，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重、浮心位置的確定及糾偏方法，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；
5、步驟2：采用理論公式計算考慮兩側封墻下不同平面形式下變截面沉管管節的重心及浮心位置；
6、步驟3：采用理論公式計算變截面沉管管節的重、浮心間距與不平衡力矩；
7、步驟4：根據重、浮心間距及變截面沉管管節結構形式，確定調控重心位置的方案，計算得到調控重、浮心位置一致的所需的力矩時所需調控重心位置的荷載布置方式。
8、進一步作為本專利技術技術方案的改進，所述步驟1中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。
9、進一步作為本專利技術技術方案的改進，所述步驟2中不同截面形式重浮心位置為：
10、形式一：
11、浮心計算公式：
12、構件軸對稱的情況下yg＝0，重心計算公式：
13、構件軸對稱的情況下yg＝0，
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分別為變截面沉管管節不同截面的軸向長度，l3、l4分別為變截面沉管管節兩端的封底寬度，g1為一端封底截面重力、g2為空心等截面重力、g3為空心變截面重力、g4～g5為另一端封底截面重力，yg，zg，xg為橫坐標、縱坐標與垂直底面以上高度；
16、形式二：
17、浮心計算公式：
18、構件軸對稱的情況下yg＝0，
19、
20、重心計算公式：
21、構件軸對稱的情況下yg＝0，
22、
23、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，l4、l5分別為變截面沉管管節兩端的封底寬度，g1為一端封底截面重力、g2為空心等截面重力、g3為空心變截面重力、g4為另一端封底截面重力，yg，zg，xg為橫坐標、縱坐標與垂直底面以上高度；
24、形式三：
25、浮心計算公式：
26、構件軸對稱的情況下yg＝0，
27、
28、重心計算公式：
29、構件軸對稱的情況下yg＝0，
30、
31、式中：h為管段結構高度(m)；h為干舷值(m)；b1本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種變截面沉管管節重、浮心位置的確定及糾偏方法，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重、浮心位置的確定及糾偏方法，其特征在于：所述步驟1中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。
3.根據權利要求1所述的一種變截面沉管管節重、浮心位置的確定及糾偏方法，其特征在于：所述步驟2中不同截面形式重浮心位置為：
4.根據權利要求1所述的一種變截面沉管管節重、浮心位置的確定及糾偏方法，其特征在于：所述步驟2中不同截面形式重浮心位置為：
5.根據權利要求1所述的一種變截面沉管管節重、浮心位置的確定及糾偏方法，其特征在于：所述步驟2中不同截面形式重浮心位置為：
6.根據權利要求1所述的一種變截面沉管管節重、浮心位置的確定及糾偏方法，其特征在于：所述步驟3中不同截面形式重、浮心間距不平衡力矩分別為ΔxG與G總ΔxG。
7.根據權利要求1所述的一種變截面沉管管節重、浮心位置的確定及糾偏方法，其特征在于：所述步驟4中所需平衡力矩考
8.根據權利要求7所述的一種變截面沉管管節重、浮心位置的確定及糾偏方法，其特征在于：糾偏方式考慮為對內部均勻增重或加壓模式下，考慮浮心另一側全長均勻重量情況下的q分布為2G總ΔxG/L2，L為浮心至另一側封墻全長，此時重浮心位置一致；糾偏方式考慮為集中荷載條件下F為G總ΔxG/集中荷載與浮心位置間距。
...【技術特征摘要】
1.一種變截面沉管管節重、浮心位置的確定及糾偏方法，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重、浮心位置的確定及糾偏方法，其特征在于：所述步驟1中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。
3.根據權利要求1所述的一種變截面沉管管節重、浮心位置的確定及糾偏方法，其特征在于：所述步驟2中不同截面形式重浮心位置為：
4.根據權利要求1所述的一種變截面沉管管節重、浮心位置的確定及糾偏方法，其特征在于：所述步驟2中不同截面形式重浮心位置為：
5.根據權利要求1所述的一種變截面沉管管節重、浮心位置的確定及糾偏方法，其特征在于：所述步驟2中不...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉力英，魏立新，楊勇，林志威，楊春山，歐振鋒，汪傳智，
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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