周卓煒 ，尹海卿 ，林巍

（1.中交懸浮隧道結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)方法研究攻關(guān)組，廣東 珠海 519000；2.大連理工大學(xué)，遼寧 大連 116024；3.中交第三航務(wù)工程局有限公司，上海 200032；4.中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100088）

1 概述

作為一種新型水下交通結(jié)構(gòu)形式，懸浮隧道相比橋梁、沉管隧道、盾構(gòu)隧道等具有不可取代的優(yōu)勢(shì)[1-5]，在科學(xué)研究領(lǐng)域和工程技術(shù)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。2018年7月中交港珠澳大橋島隧總部（簡(jiǎn)稱“島隧總部”）在荷蘭訪問期間提出懸浮隧道整體物模試驗(yàn)構(gòu)想，9月11日完成六隧同池試驗(yàn)方案，并于18日在中山聯(lián)合體開會(huì)討論。會(huì)后結(jié)合各方反饋，改為水池中只放1個(gè)隧道模型，并于9月22日提出設(shè)計(jì)方案。該方案在試驗(yàn)籌備過程中由概念轉(zhuǎn)向詳細(xì)設(shè)計(jì)。

2018年10月到12月，天津水運(yùn)工程科學(xué)研究院（簡(jiǎn)稱“天科院”）研究團(tuán)隊(duì)籌備完成機(jī)理試驗(yàn)所需水動(dòng)力環(huán)境，建成“懸浮隧道試驗(yàn)水池”。同期，大連理工大學(xué)（簡(jiǎn)稱“大工”）研究團(tuán)隊(duì)完成模型研發(fā)工作，制作完成第一代懸浮隧道整體模型并運(yùn)送至天津試驗(yàn)水池。

2019年1月，模型在試驗(yàn)水池中完成安裝。島隧總部、大工團(tuán)隊(duì)、天科院團(tuán)隊(duì)聚集到試驗(yàn)水池邊，在現(xiàn)場(chǎng)按照可重復(fù)、可再現(xiàn)原則，對(duì)試驗(yàn)物理量的同步測(cè)試、試驗(yàn)數(shù)據(jù)智能化采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)安全等進(jìn)行了密集和詳盡的討論。

2019年1月底，模型試驗(yàn)工作首次開啟，隨即暫停，通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)了一些問題。2月對(duì)問題進(jìn)行分析和討論。3月將問題逐個(gè)解決。4月島隧總部改變?cè)囼?yàn)策略，將最先進(jìn)行的試驗(yàn)定義為第一代試驗(yàn)。第一代試驗(yàn)解決的主要問題是怎樣做好試驗(yàn)，即研究試驗(yàn)本身。同時(shí)力爭(zhēng)在第一代試驗(yàn)中獲得一些有價(jià)值的觀察和數(shù)據(jù)。第二代試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)定義為懸浮隧道結(jié)構(gòu)行為機(jī)理研究，第三代研究工程。島隧總部要求聯(lián)合體成員在第一代試驗(yàn)工作進(jìn)行時(shí)，同步研究第二代試驗(yàn)的設(shè)計(jì)和第三代試驗(yàn)的試驗(yàn)方法。并組建試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，由島隧總部、大工和天科院組成12人團(tuán)隊(duì)，入駐天津試驗(yàn)水池。4月底，第一代試驗(yàn)重新開啟。5—8月，為研究結(jié)構(gòu)自振周期和衰減特征開展水下錘擊試驗(yàn)，為研究試驗(yàn)方法開展波流試驗(yàn)。

以此為背景，本文總結(jié)懸浮隧道整體結(jié)構(gòu)行為機(jī)理第一代試驗(yàn)研究在實(shí)踐過程中的發(fā)現(xiàn)。以下分別從模型研發(fā)、模型初始形態(tài)調(diào)節(jié)、測(cè)量系統(tǒng)的建立等方面進(jìn)行介紹。

2 模型研發(fā)

懸浮隧道模型管段由棒芯、填充及配重材料組合而成。棒芯提供管體抗彎剛度，棒芯上安裝應(yīng)變測(cè)試點(diǎn)，填充材料保證管體外形尺寸符合要求，配重材料嵌入填充材料中保證模型管體質(zhì)量符合要求。

2.1 棒芯選擇

確定市場(chǎng)上常見的不同材質(zhì)、不同型號(hào)的棒芯作為備選方案，開展棒芯比選試驗(yàn)：選定一種特定橫截面尺寸及材料的棒芯，設(shè)計(jì)合理長(zhǎng)度，并進(jìn)行懸臂梁靜力加載撓度測(cè)試和動(dòng)力擾動(dòng)固有頻率測(cè)試[6]，兩種方法得到的結(jié)果可分別計(jì)算棒芯彈性模量，因此該測(cè)試也被稱為靜動(dòng)彈模測(cè)試。測(cè)試獲得的彈性模量用于計(jì)算棒芯抗彎剛度，并與設(shè)計(jì)值對(duì)比，如不符合要求則重新選擇。懸臂梁撓度和固有頻率與抗彎剛度EI的關(guān)系如下：

式中：w為棒芯測(cè)試段（懸臂）最大撓度；F為懸臂端加載外力；l為懸臂長(zhǎng)度；EI為棒芯抗彎剛度；m為測(cè)試段每延米質(zhì)量；f為測(cè)試段固有頻率。

懸浮隧道管體模型需要設(shè)置分段，為保證分段連接處管段力學(xué)特性不因分段而改變，研發(fā)了等剛度接頭裝置確保模型管體抗彎特性不變。等剛度接頭的構(gòu)造根據(jù)計(jì)算進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，開展對(duì)比試驗(yàn)：找2根同等長(zhǎng)度的鋼棒芯，其中1根中間截?cái)啵⒂玫葎偨宇^連接，將2根鋼棒芯開展靜動(dòng)彈模試驗(yàn)（圖1）。根據(jù)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果優(yōu)化接頭裝置，直至帶接頭的棒芯和不帶接頭的棒芯的測(cè)量彈模差異在一定誤差范圍內(nèi)。

圖1 棒芯測(cè)試配置Fig.1 Model test configuration

2.2 應(yīng)變片安裝

棒芯的應(yīng)變采集與分析系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)測(cè)量電阻式應(yīng)變片。應(yīng)變片若發(fā)生浸水將影響其工作性能，故設(shè)置雙重防水措施：應(yīng)變片安裝位置涂抹玻璃膠，并采用防水膠帶包裹密實(shí)。應(yīng)變片布設(shè)數(shù)量越多，能捕捉到的模型管體運(yùn)動(dòng)響應(yīng)越多。然而，過多的應(yīng)變片數(shù)量將導(dǎo)致供電線及數(shù)據(jù)線（“導(dǎo)線”）長(zhǎng)達(dá)千米，這些導(dǎo)線緊貼棒芯布置（圖2），最終被填充材料完全包覆。導(dǎo)線質(zhì)量較大，對(duì)管體總質(zhì)量影響無法忽略，且大量導(dǎo)線會(huì)導(dǎo)致信號(hào)相互干擾。實(shí)踐中選用優(yōu)質(zhì)導(dǎo)線，預(yù)先稱重統(tǒng)計(jì)重量影響，在配重設(shè)計(jì)中予以扣除；導(dǎo)線沿管體均勻排布，從管體兩端穿出。

圖2 應(yīng)變片導(dǎo)線布置Fig.2 Wire arrangement of strain gauges

2.3 填充材料測(cè)試

通過比選多種泡沫塑料，最終選擇聚苯乙烯泡沫塑料作為填充材料。隨機(jī)抽選3塊泡沫塑料板經(jīng)72 h水下淹沒檢測(cè)，去除表面水體后平均增重＜0.2%；隨機(jī)抽選2塊泡沫塑料板進(jìn)行尺寸測(cè)量及質(zhì)量稱重，實(shí)測(cè)泡沫塑料密度為33.5 kg/m3。泡沫塑料的吸水率及密度均影響懸浮隧道模型總體質(zhì)量，進(jìn)而影響配重材料用量。

2.4 配重材料

配重材料選擇為與棒芯同等材質(zhì)的不銹鋼。配重材料用量根據(jù)模型規(guī)定的總質(zhì)量扣除填充材料、導(dǎo)線及其他所有模型附屬構(gòu)件質(zhì)量后計(jì)算得到。采用細(xì)窄配重環(huán)間斷套在填充材料上進(jìn)行配重材料安裝，配重環(huán)在懸浮隧道模型管體軸線上長(zhǎng)度盡可能小來降低對(duì)管體抗彎剛度的影響。配重環(huán)通過切割機(jī)加工成標(biāo)準(zhǔn)尺寸，對(duì)每塊配重環(huán)進(jìn)行稱重及尺寸測(cè)量，當(dāng)單塊配重環(huán)不滿足精度要求時(shí)，進(jìn)行手工打磨。

2.5 模型檢測(cè)

棒芯、泡沫塑料、配重環(huán)通過粘接膠拼接成懸浮隧道管體模型（圖3）。對(duì)模型開展幾何尺寸測(cè)量、重量測(cè)量以及抗彎剛度測(cè)量從而檢測(cè)模型的加工制造精度。

圖3 拼接模型Fig.3 Model assembly

幾何尺寸測(cè)量采用皮尺和卡尺測(cè)量管體的縱向長(zhǎng)度和橫斷面直徑，確保符合設(shè)計(jì)要求。重量測(cè)量采用兩種方式，第一種方式為直接測(cè)量模型各分段重量再求和；第二種方式為，將模型置于水中，在浮力作用下模型將上浮，通過模型浮出水面高度以及模型外形尺寸（轉(zhuǎn)換為浮力）反求模型重量?？箯潉偠葴y(cè)量方法為將拼裝好的模型管段在懸臂條件下測(cè)量撓度以及自振頻率，進(jìn)而反算抗彎剛度，測(cè)量值與設(shè)計(jì)值對(duì)比，確保符合設(shè)計(jì)要求[7]。模型分段制作完成后運(yùn)往天津試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行最后組裝，組裝完成后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行最終測(cè)試。

2.6 纜索制備

纜索形式采用無伸長(zhǎng)繩（受力伸長(zhǎng)量極低）串聯(lián)了彈簧、拉力計(jì)、緊繩器。彈簧提供纜索剛度，彈簧剛度根據(jù)設(shè)計(jì)原型纜索的受力變形曲線（圖4），通過彈性相似縮尺后計(jì)算模型纜索受力變形曲線[8]，并在曲線上近似區(qū)可能的受力點(diǎn)的切線線性剛度。不同水深條件下原型纜索長(zhǎng)度不同，彈性剛度不同，因而模擬不同水深條件時(shí)需要制備不同型號(hào)的彈簧。

圖4 原型設(shè)計(jì)鋼纜受力變形曲線Fig.4 Prototype designed steel cable stress-deformation curve

2.7 軸力施加裝置

在端部臺(tái)座上固定布置水下油壓千斤頂，在棒芯端部焊接鋼擋板，油壓千斤頂推動(dòng)鋼擋板施加軸向力，由支座提供反力，從而對(duì)懸浮隧道模型棒芯提供軸向拉力（圖5）。實(shí)踐中控制千斤頂?shù)挠蛪赫{(diào)節(jié)其拉力，通過連續(xù)測(cè)試建立油壓與拉力的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)拉力快速而準(zhǔn)確的施加。油壓千斤頂壓力難以保持穩(wěn)定，尤其在油壓過大時(shí)，容易出現(xiàn)千斤頂漏油泄壓，導(dǎo)致軸力施加不足。解決方案是在油壓千斤頂軸力施加后，對(duì)棒芯限位，保證軸力在一段時(shí)間內(nèi)不變，并對(duì)油壓千斤頂增設(shè)穩(wěn)壓器，進(jìn)一步提高其穩(wěn)定性。

圖5 軸力施加裝置圖示Fig.5 Axial force application device

3 模型初始形態(tài)調(diào)節(jié)

懸浮隧道模型管體兩端連接臺(tái)座，管體置于臨時(shí)支架上，水池灌水后，模型獲得浮力，將支架撤走或者放低，讓懸浮隧道模型真正得以懸浮。在無水狀態(tài)下，根據(jù)設(shè)計(jì)要求調(diào)整纜索拉力，使得索力平衡管體凈浮力。理論上，只要模型凈浮力控制精確，灌水后撤去臨時(shí)支架，纜索初張力不會(huì)發(fā)生改變。然而實(shí)際操作時(shí)，當(dāng)注水到一定高度且管體與臨時(shí)支架脫開后，管體總會(huì)發(fā)生一定程度的下?lián)匣蛏瞎?，纜索初張力也對(duì)應(yīng)呈現(xiàn)出整體偏低或偏高的趨勢(shì)。為此，模型管體完全淹沒，撤去臨時(shí)支座后，需對(duì)纜力進(jìn)行第二次調(diào)節(jié)，通過纜力來判斷模型初始形態(tài)是否滿足試驗(yàn)預(yù)設(shè)要求。

管體有8個(gè)系纜斷面，每個(gè)系纜斷面上有4根纜索，共計(jì)32道纜索。試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑槌o定結(jié)構(gòu)體系，調(diào)節(jié)一根纜的纜力將改變斷面上其它纜的纜力，調(diào)節(jié)一個(gè)斷面的纜力將改變其它斷面的纜力。實(shí)踐中纜力調(diào)節(jié)方法為：首先，根據(jù)已完全起浮的懸浮隧道模型的所有纜力讀數(shù)估算纜力豎向分力之和，該數(shù)值也即纜索實(shí)際承受模型凈浮力；然后，根據(jù)斷面錨線豎向力分配原則，將實(shí)際凈浮力平均分配到每根錨線上；最后，至少2位試驗(yàn)人員下水，從懸浮隧道模型的一頭走向另一頭，對(duì)每個(gè)斷面依次進(jìn)行左右對(duì)稱調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)過程中需要注意盡可能避免引起水體擾動(dòng)，干擾纜力測(cè)量。

4 測(cè)量系統(tǒng)的建立

懸浮隧道結(jié)構(gòu)行為機(jī)理試驗(yàn)使用到的測(cè)量?jī)x器眾多，環(huán)境水動(dòng)力方面有15個(gè)波壓儀、8個(gè)流速儀、10個(gè)流量計(jì)，結(jié)構(gòu)響應(yīng)方面有80個(gè)應(yīng)變片、32個(gè)纜力計(jì)、8個(gè)加速度儀、8臺(tái)攝像機(jī)、5臺(tái)位移姿態(tài)觀測(cè)儀等，以上數(shù)字未包括備用儀器。每種試驗(yàn)測(cè)量傳感器對(duì)應(yīng)相關(guān)測(cè)量采集系統(tǒng)，每套測(cè)量采集系統(tǒng)包含：測(cè)量元件（即測(cè)量傳感器）、數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)采集電腦。測(cè)量數(shù)據(jù)由測(cè)量元件進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡處理后各自傳入對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集電腦，再經(jīng)局域網(wǎng)同步傳輸至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器，經(jīng)智能化判斷系統(tǒng)篩選后存入正式數(shù)據(jù)庫(kù)。正式數(shù)據(jù)庫(kù)與異地備份服務(wù)器相連，保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全。

4.1 測(cè)量?jī)x器檢驗(yàn)

機(jī)理試驗(yàn)采用的測(cè)量?jī)x器種類多，有直接從廠商購(gòu)置的產(chǎn)品，也有試驗(yàn)單位自主研發(fā)的儀器。為保證測(cè)量結(jié)果可靠，需要了解儀器的實(shí)際應(yīng)用測(cè)量精度，因而對(duì)所有儀器制定檢測(cè)方法，并在必要時(shí)將儀器送到專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行第三方檢驗(yàn)。測(cè)量?jī)x器只有通過檢驗(yàn)并證明自身的工作精度滿足要求后，再用于試驗(yàn)。試驗(yàn)前，需對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行精度校核，確認(rèn)儀器可正常工作。

4.2 測(cè)量系統(tǒng)物理同步及智能化采集

如果各類測(cè)量元件不在同一時(shí)刻進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，各類物理量同時(shí)、同步性的橫向比較將失真，不利于試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及試驗(yàn)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)。多測(cè)量采集系統(tǒng)不同物理量的同步測(cè)量需解決：1）數(shù)據(jù)采集同步開啟，保證各系統(tǒng)的起始采集時(shí)刻處于同一刻；2）記錄時(shí)鐘一致，保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)，各系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)時(shí)間軸的同軸；3）數(shù)據(jù)傳輸同步，所有測(cè)量數(shù)據(jù)同步寫入數(shù)據(jù)庫(kù)。

硬件上，建立萬兆級(jí)光纖局域網(wǎng)，配備高性能數(shù)據(jù)交換機(jī)，配備高性能中控服務(wù)器，將各類測(cè)量系統(tǒng)控制電腦及中控服務(wù)器接入到局域網(wǎng)中，通過數(shù)據(jù)交換機(jī)進(jìn)行交互。

軟件上，中控服務(wù)器上配置同步測(cè)量控制軟件，各類測(cè)量系統(tǒng)控制電腦上配置各類測(cè)量控制軟件以及交互接口軟件，中控服務(wù)器通過局域網(wǎng)同時(shí)向各類測(cè)量系統(tǒng)控制電腦上的交互接口軟件發(fā)送控制指令，從而實(shí)現(xiàn)各類測(cè)量系統(tǒng)的同步開啟或停止。

機(jī)理試驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量大，僅靠人工進(jìn)行判斷并控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的啟停，容易造成部分特征數(shù)據(jù)丟失或者無效數(shù)據(jù)采集過多，前者會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果失真，后者可能會(huì)造成懸浮隧道試驗(yàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)過載，兩者均不利于懸浮隧道試驗(yàn)最終成果的提取，甚至可能導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。因而需要建立智能化采集系統(tǒng)。

智能化判斷系統(tǒng)通過監(jiān)測(cè)外部環(huán)境條件，如水流流速、流量、波浪等，控制整個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的啟停，當(dāng)外部環(huán)境條件達(dá)到人為設(shè)定的閾值時(shí)，智能化判斷系統(tǒng)做出判斷，測(cè)量系統(tǒng)開始記錄并存儲(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)（圖6）。當(dāng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)到達(dá)量值要求，或外部環(huán)境條件變化達(dá)到人為設(shè)定的另一閾值后，停止數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并停止水動(dòng)力環(huán)境的施加。簡(jiǎn)言之，開啟和停止一次試驗(yàn)過程均是預(yù)先設(shè)定、再由系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行，最大程度地避免人為因素產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。

圖6 智能化采集示意Fig.6 Illustration of collecting intellectual data

測(cè)量系統(tǒng)的物理同步與智能化采集是實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)控制與試驗(yàn)結(jié)果可重復(fù)的必備條件。

4.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及安全

為保證數(shù)據(jù)傳輸安全可靠，建立了數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。為保證各類測(cè)量系統(tǒng)之間獨(dú)立工作且各自采集的數(shù)據(jù)不發(fā)生沖突和干擾，每類物理量測(cè)量系統(tǒng)配備相應(yīng)的專用測(cè)量控制軟件及獨(dú)立電腦；為保證大量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)有效傳輸，建立萬兆級(jí)光纖數(shù)據(jù)傳輸局域網(wǎng)；為保證各數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行時(shí)不相互干擾，對(duì)不同數(shù)據(jù)庫(kù)（臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、正式數(shù)據(jù)庫(kù)、永久數(shù)據(jù)庫(kù)）均配備獨(dú)立專用高性能服務(wù)器；為方便現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員查看試驗(yàn)情況，配備視頻輸出矩陣，并在試驗(yàn)控制室內(nèi)布置9塊高清顯示屏，分類顯示不同試驗(yàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；配備專用VPN單向數(shù)據(jù)輸出設(shè)備，方便試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)向異地進(jìn)行數(shù)據(jù)備份并顯示試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的視頻流，通過單向傳輸模式保證試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)不易受網(wǎng)絡(luò)的攻擊。

綜上，建立數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)系統(tǒng)的目的可總結(jié)為：保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)安全可靠、保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸高效，降低大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)堆積不及時(shí)分析的風(fēng)險(xiǎn)，降低試驗(yàn)數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險(xiǎn)，為實(shí)現(xiàn)同步采集系統(tǒng)和智能判斷系統(tǒng)提供基礎(chǔ)支撐。

5 經(jīng)驗(yàn)與總結(jié)

部分問題的改良方法：

1）錨固系統(tǒng)兩次更替。第1次是因?yàn)殄^線采用了尼龍線，尼龍線自身及其連接件隨時(shí)間發(fā)生不斷松弛，且難以收斂，改換鋼絲線；第2次更換是由于錨固系統(tǒng)與水池地面連接的強(qiáng)度不足，重新布設(shè)抗拔力更高的導(dǎo)軌及滑塊。

2）腐蝕問題。模型管體研發(fā)時(shí)考慮了防腐蝕的措施：棒芯和配重環(huán)均采用不銹鋼材質(zhì)。然而錨固系統(tǒng)中的各類構(gòu)件，如纜索上連接各構(gòu)件的扣環(huán)、彈簧、底部滑軌等均未做防腐蝕處理，試驗(yàn)過程中，各構(gòu)件迅速腐蝕。改進(jìn)措施是將纜索上所有構(gòu)件更換為不銹鋼材料，對(duì)底部滑軌進(jìn)行加固和噴漆處理。

3）試驗(yàn)工序。首次水動(dòng)力試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)人員未遵循設(shè)計(jì)人員要求的試驗(yàn)工序，且低估了單向波浪對(duì)模型管體的不利影響，在大波浪工況下模型管體第1次試驗(yàn)遇見共振，運(yùn)動(dòng)幅值極大，導(dǎo)致模型附屬構(gòu)件破損。并且，造波板也局部受損。

4）單點(diǎn)激振試驗(yàn)裝置。首次敲擊試驗(yàn)，水平向用木樁敲擊，豎向用雙錘錘擊，以期獲取結(jié)構(gòu)固有頻率和振動(dòng)衰減特征，水下敲擊因人而異，敲擊力不易控制。設(shè)計(jì)人員希望通過定量敲擊來剝離隱藏在結(jié)構(gòu)固有頻率內(nèi)的結(jié)構(gòu)剛度信息，試驗(yàn)人員開發(fā)了機(jī)械敲擊裝置。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，模型管體受到敲擊后的響應(yīng)表現(xiàn)出的是高階響應(yīng)模態(tài)，低階響應(yīng)模態(tài)較難被激發(fā)?？赡艿脑?yàn)榍脫籼峁┑哪芰恐饕獮榫植磕芰?，模型管段為柔性體。后又提出拉線-快速脫鉤裝置、循環(huán)簡(jiǎn)諧加載裝置等構(gòu)想，該部分參考本系列文章試驗(yàn)研究4。

5）實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)懸浮隧道整體結(jié)構(gòu)行為機(jī)理試驗(yàn)本身存在許多值得研究的問題，因而將最早做的試驗(yàn)工作稱為第一代模型試驗(yàn)。第二代試驗(yàn)的設(shè)計(jì)總結(jié)了第一代實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)與聯(lián)合體智慧。島隧總部將第二代機(jī)理試驗(yàn)作為正式試驗(yàn)。