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通过Ansys 软件仿真模拟验算气囊搬运管节过程中的管节应力，计算结果表明这一工艺安全可靠切实可行。 关键词：气囊；出运： ANSYS
Segment structural calculation for airbag transported sinking pipes
Abstract: In recent years,aihags that transport heavy units are used in marine projects more and more. In this article,through the modeling exercise by sofware“ANSYS”,the pressure and stress distribution of segments is caleulated,according to which it is proved that the methodology is safe,reliable and feasible. Key words:airbag;transportation ; ANSYS
沉管隧道就是在修建隧道的江河、海湾或海 峡的水下预先开挖好基槽，然后将预制好的沉管 (钢壳式或钢筋混凝土式)从制作场地浮运到江 河、海湾或海峡的施工现场，依次沉放在基槽中 并加以连接，从而建成隧道的施工方法。 1810年 Charles Wyatt 就首次在伦敦进行了沉 管隧道施工试验，但直到19世纪末期，这种工法 才被加以完善并付诸实施。1910年在美国底特律 河用此工法建成第一座用于交通运输的水下隧道， 这也是世界上第一条沉管法建造的铁路隧道。之 后美国修建了许多沉管隧道。1937—1942年荷兰 在鹿特丹修建的马斯河隧道标志着欧洲开始使用 沉管隧道。按国际隧道协会统计，从19世纪末至 今世界各国修建的沉管隧道已有122座。 沉管隧道在我国引进时间不长，已建沉管隧 道11条。近年来沉管隧道的施工技术已日趋完善 成熟，随着经济建设快速发展，沉管隧道的应用
必将越来越多。 气囊搬运技术最初主要应用于中、小型船舶 上下水，20世纪90 年代中开始在水运工程中采 用。气囊搬运重物的原理与滚筒搬运重物原理基 本相同，不同的是：滚筒是刚性的，与地基是线 接触，工作时为圆周运动：而气囊是柔性的，工 作时呈扁圆形。气囊搬运重物时气囊为扁圆形， 气囊与地面为面接触，受力面积大，单位面积受 力小，对场地适应性强。在采用气囊法出运和转 运重物时具有投资少、操作简便、灵活、对场地 要求不高、安全可靠等优点。 气囊搬运技术在沉管隧道施工中还未有采用， 但从气囊搬运法在水工工程中的成功应用可发现， 气囊搬运技术也完全适用于沉管隧道的预制管节 搬运。本文就一沉管隧道项目采用气囊搬运沉管 管节工艺，根据搬运过程中的不同情况选取3种 不同荷载组合进行计算，分析管节应力状况，计算结果表明管节应力均满足结构的抗裂要求，整 个工作过程处于安全状态。这一工艺可以满足工 程建设的要求，是可行的。
1 气囊选用设计 0.30 MPa, 安全阀限压值取0.35 MPa。考虑沉管 的尺寸，选用长度为7.5 m 和14 m 两种，施工 过程顶升高度取430 mm, 工作高度取300 mm。 气囊工作的相关数据按如下公式计算： 单个气囊承压面宽度H-9:
根据构件尺寸及重量，考虑场地实际情况， 初选气囊直径及承载时可能的摆放情况进行压力 计算，最后根据计算结果选定气囊压力等级、直 径和长度。计算公式田为： B=π(D-H)/2 气囊承压面积： S=nBL=nπL(D-H)/2 气囊气压： ③
(4
Q=pSx10 式中： Q 为气囊总承载力 (kN) : P 为气囊内充气 压力 (MPa):S 为气囊与其承载的构件之间的接 触面积m²,S=nBL,n 为承载气囊数量；B 为气囊 与构件的接触宽度(m);L 为气囊与构件的接触长 度 (m); 气囊与构件的接触宽度与气囊直径D 及 工作高度H有关： B=π(D-H)/2 ② 通过计算，考虑如下原则选用气囊：1)气囊 额定工作压力为计算额定压力值的1.2倍以上； 2)气囊之间的间隔应足够，同时应考虑构件的支 垫、构件强度及地基承载力；3 工作高度一般 不低于0.2D;4 工作时气囊总数量N一般应增 加2~4根接续气囊，即： N=n+(2~4)。
2 相关参数计算确定 选用直径φ1000mm 超高压气囊，出厂检验 承压能力为0.39 MPa, 正常使用许用压力为 p=Q1S=2Q/[nπL(D-H)] ⑤ 式中：D 为气囊直径： H 为气囊工作高度；L 为气 囊有效承压长度； N 为气囊个数； Q 为构件重量。 通过试算，选取气囊根数。试算如表1所示。 表1 沉管出运气囊试算表
取安全系数1.5,气囊压力≤0.2 MPa, 故选 取9根气囊顶升搬运沉管。气囊净距a 取0.40 m。单个气囊占据的宽度为a+H+B, 取1.8 m。 采用9条14.0 m长气囊进行搬运，气囊垂 直沉管纵轴线布置。根据上述计算公式，并根 据沉管尺寸，计算施工过程中气囊的工作参数 如表2。
表2 沉管出运气囊工作参数
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