悬浮隧道是一种全新的水下结构物,该结构形式对于深水(100m及其以上)及特殊水下地貌条件下的交通工程等具有难以替代的优势。其建设难度也具有非常大的挑战性。迄今为止,尚未有建成的水中悬浮隧道工程实例。近10年来,国内外学者针对悬浮隧道开展了大量探索性研究,但其中最为关键的部分——悬浮隧道的水动力响应规律问题迄今为止尚无突破性进展。目前这方面研究仅限于刚性断面的二维物理模型试验及数学模型构建,前者忽略了悬浮隧道结构复杂约束及细长结构的弹性特点,后者缺少关键参数的选取依据。三维物理模型试验的开展将对悬浮隧道水动力响应规律问题解决有重要推进作用。采用物理模型试验方法,对三维弹性悬浮隧道在水流及波流场中的动力响应问题进行了尝试性研究。试验给定管道以不同的轴向力,测定了管体加速度和约束缆绳张力。分析了它们随水动力要素(水流流速、波浪要素)规律,试验结果表明:(1)轴向力加载改变了结构的振动特性,对结构的动力响应影响很大。轴向力在F=20KN~80KN范围内变化时,可有效限制了管体在水中的运动幅度,但过大的轴向力可导致管体振动加剧。(2)水流作用下,管体的运动情况可分为两类:约化速度Ur≤1.0时,管体加速度响应振幅很小,缆绳张力变化随流速增加而变大,管体在水流作用下产生稳定位移但无振动;约化速度≥1.1时,管体加速度振幅随流速增加而显著增加,管体将发生水平的振动。(3)轴力在F=20KN~80KN范围内变化时,约化速度Ur≤1.0时,轴力可限制管体位移量和缆绳张力变化幅度;约化速度≥1.1时轴力越大,水平加速度响应幅值越大,斜缆张力变化范围越大,这说明轴力加大了管体在水流作用下的振动。(4)波流共同作用时,约化速度Ur=0.40~0.56时,管体加速度响应以波频为主;Ur=0.79~1.11时,加速度响应存在三种频率,依次为波频、二倍波频及三倍波频;水平加速度响应主频为波频或二倍波频,垂向加速度主频为波频或三倍波频。轴力对斜缆张力影响较大而对竖缆张力无明显影响。同等轴力及波浪条件下,缆绳张力幅值随流速增大而增大。