交通科技创新进步中,公路隧道克服了陆地上的高山峡谷,却对水域中隐藏峡谷及深海尚没有完善的解决方案,因此,悬浮隧道这种跨深海的交通方式得到了关注,但目前其锚索张力在波浪与水流作用下所产生的力学响应尚不明确。本文以交通运输部建设科技项目“深海悬浮隧道关键技术的前期研究”为支撑,以流体力学理论为基础,通过经典的悬浮隧道荷载计算方程,大型实体模型试验,并与流体力学数值仿真的方法相结合,对不同浮重比下悬浮隧道锚索张力进行了研究。主要研究内容及成果如下:(1)建立了适用于不同浮重比的悬浮隧道锚索张力计算方程,选取了合理的计算模型并列举详细计算过程。依据悬浮隧道自身特点及边界条件,对线性波理论及Morison方程进行了改良。计算表明两侧锚索张力曲线相差半个周期的相位,迎浪一侧锚索张力振幅值为背波流一侧的锚索张力振幅值的3.35倍。锚索张力震动幅值随波高的增大而均匀增大,在14.0m波高下锚索张力出现负值,发生张力松弛。锚索张力在浮重比为1.1时出现负值,发生张力松弛。(2)进行了波流耦合作用下大比尺(1:40)张力腿式悬浮隧道锚索张力实验研究。得到不规则波作用下的锚索张力振幅值相对规则波作用减小33.6%。在规则波作用下,背波流侧锚索张力峰值增大约6.5%,在不规则波作用下增大约4.1%。张力腿式悬浮隧道在18.0cm波浪高度下锚索张力极大值,在规则波作用下相较于不规则波增大12.7%。(3)建立了不同浮重比下的张力腿式悬浮隧道有限元分析模型。得出在波浪高度为12.0m和14.0m时张力出现零值,发生“张力松弛”,悬浮隧道呈现出不稳定状态。在14.0m波浪高度时发生跳跃性增长,产生“冲击张力”。浮重比(BWR)为1.1时出现“冲击张力”现象。锚索倾角为0°时出现“冲击张力”现象。(4)计算分析了不同浮重比三种锚索布置形式下的锚索张力变化。设计出了较为合理的三种不同形式的断面锚索布设形式,建立了三种布设方式下的数值仿真模型。三种锚索布设方式下,在浮重比为1.1时均发生锚索“冲击张力”现象。“W”型锚索布设方式下,锚索张力变化较为稳定,张力极值以及张力相对振幅值随着浮重比的改变较小,对悬浮隧道约束较好。