荆岳长江公路大桥钢锚梁索塔锚固区单节段模型有限元分析

钢锚梁索塔锚固区中钢锚梁承担了绝大部分的斜拉索水平分力,混凝土塔壁只承担小部分,而水平分力是引起索塔锚固区混凝土开裂的主要原因,荆岳长江公路大桥索塔锚固区设计中布置了一定的预应力以增加混凝土的安全储备.通过有限元仿真计算分析手段,分别对索塔锚固区在预应力、钢锚梁设计支承方式、钢锚梁设计支承方式(无预应力)工况下的应力进行分析.结果显示钢锚梁设计支承方式下,锚固区的应力均满足要求,但在设计支承方式(无预应力)时,锚固区混凝土塔壁存在较大的主拉应力集中,因此在索塔锚固区上施加一定的预应力也是必要的.     

内置式钢锚箱索塔锚固区受力与参数分析

内置式钢锚箱索塔锚固区模型试验结果表明结构强度足够,但混凝土外端壁和内侧壁均出现裂缝,且外端壁开裂荷载较低.根据索塔锚固区的变形协调关系,分别对矩形和圆形索塔的斜拉索水平分力在钢锚箱与混凝土塔壁之间的分配比例、外端壁和内侧壁的混凝土应力进行理论分析,理论分析结果与试验结果吻合.对矩形和圆形索塔的水平力分配比例和混凝土应力进行参数影响分析,分析结果表明调整索塔长宽比、塔壁厚度比、钢锚箱拉板面积等能改善塔壁混凝土的受力.对相当规模的内置式钢锚箱圆形和矩形索塔锚固区的结构受力性能进行对比分析,结果表明矩形索塔略优于圆形索塔.建议采取措施改善混凝土外端壁局部受力状况.     

斜拉桥索塔锚固区结构设计及计算

斜拉桥索塔锚固区承受拉索的巨大集中力,构造复杂,锚固区各构件处于复杂的应力状态,是特大桥设计中的重点和难点之一。以某长江公路大桥为例,对索塔锚固区结构设计及选型进行对比分析,得出内置式钢锚箱和外露式钢锚箱均适用于混凝土斜拉桥索塔,两者结构形式类似,只是与混凝土塔壁相对位置不同而造成的受力分摊上比例不同的结论。钢一混凝土组合索塔在一定程度上利用了钢和混凝土各自的材料特性,提高了索塔的整体安全性能。根据有限元计算模型及结果,进一步分析了钢锚箱的力学特性,并通过增加横向预应力对锚固区的结构进行了优化,为特大桥设计及施工提供参考。     

鄂东长江公路大桥索塔锚固区抗裂设计

鄂东长江公路大桥为主跨926 m的九跨连续半漂浮体系双塔混合梁斜拉桥,斜拉索塔端锚固方式采用钢锚箱结构。文章简要介绍了大桥主桥桥型布置、索塔锚固区方案构思及钢锚箱构造设计,分析了钢锚箱的工程应用及力学特性;简述了索塔锚固区足尺模型试验情况和主要计算结果,并对索塔锚固区抗裂设计进行了阐述。     

曹妃甸工业区1号桥外露式钢锚箱设计与分析

外露式钢锚箱锚固结构受力方式明确、施工方便、张拉空间大,能有效解决中小跨径斜拉桥索塔锚固区受力复杂、截面尺寸小等问题。结合曹妃甸工业区1号桥索塔锚固区的设计,对外露式钢锚箱结构特点进行介绍;并利用Ansys建立索塔全真的有限元计算模型,对焊钉连接件、钢锚箱腹板及混凝土塔壁等锚固区主要结构的安全储备进行评估,为工程设计提供技术支撑。     

大跨度斜拉桥新型索塔锚固构造力学性能研究

针对斜拉桥传统钢锚箱构造复杂、吊装重量大,钢锚梁结构需设置环向预应力、索导管定位复杂等问题,研究一种新型钢锚箱锚固结构(主要由混凝土桥塔、U形钢锚固件和钢拉板组成,塔壁不设环向预应力)的适用性。以某大型斜拉桥(采用传统钢锚梁+环向预应力锚固形式)为背景,提出这种新型钢锚箱索塔锚固结构设计方案,建立锚固区节段有限元模型,研究其受力性能。结果表明:新型钢锚箱索塔锚固结构设计方案中,斜拉索水平力基本由新型钢锚箱承担,取消塔壁环向预应力,按钢筋混凝土受拉构件由最小配筋率下裂缝宽度控制塔壁设计,塔壁设计凹形部位便于钢结构锚固;在正常使用工况和断索工况下,新型钢锚箱索塔锚固区受力合理,塔壁应力、裂缝宽度等指标均满足规范要求。     

钢锚梁索塔锚固区受力机理分析与约束方式比选

斜拉桥采用内置式钢锚梁索塔锚固区结构时,为选择合理的钢锚梁约束方式,以九江长江公路大桥为背景,利用简化平面模型对该桥索塔锚固区水平传力机理进行分析并采用AN-SYS建立索塔锚固区第27节段模型,对4种钢锚梁与塔柱牛腿约束方式(钢锚梁两端始终固定;中跨端固定、边跨端先滑动后固定;边跨端固定、中跨端先滑动后固定;边跨端固定、中跨端始终滑动)进行比选.分析结果表明:钢锚梁采用两端固定的约束方式时,斜拉索水平分力的分配比例和钢与混凝土变形协调关系相关;综合考虑结构安全性和可靠性,认为钢锚梁采用边跨固定、中跨先滑动后固定的约束方式时结构受力较理想;钢锚梁的应力受约束方式影响不大.     

大跨度斜拉桥混凝土索塔钢锚箱空间有限元分析研究

结合国内某连岛工程大跨度斜拉桥,介绍了其索塔钢锚箱的构造特点,同时采用空间有限元方法对其混凝土索塔钢锚箱节段模型进行仿真计算分析以及结构受力分析,指出了索塔锚固区的应力分布特点。结果表明:钢锚箱虽然板件较多,但整体性能好,索力传递流畅,该结构部分区域存在一定程度的应力集中,在1.7倍设计荷载作用下,结构的承载力满足设计要求,并具有一定的安全储备。最后给出仿真计算的主要成果,研究结果对于斜拉桥索塔锚固区设计具有一定的参考作用。     

斜拉桥索塔低回缩环向预应力锚固结构研究

为设计一种新型的斜拉桥索塔锚固区预应力锚固结构,避免采用常用环向预应力索塔锚固结构带来的局限性,在调查分析了已有研究成果的基础上,从锚固区环向预应力损失的原理出发研究减少预应力损失的措施,提出了新型的低回缩环向预应力锚固结构方案.以韩家沱长江特大桥索塔锚固区为研究对象,设计了索塔低回缩环向预应力锚固结构和U形环向预应力锚团结构,并对这2种方案的有效预应力及预应力作用下索塔锚固区混凝土应力进行计算,结果表明,采用低回缩环向预应力锚固结构可显著减少预应力损失且有效应力沿程分布均匀,索塔锚固区的混凝土应力分布也更加均匀.     

索塔钢锚板锚固结构施工及监理要点

结合青岛海湾大桥第六合同段红岛航道桥索塔锚固区钢锚板锚固结构施工,和此前为验证钢锚板锚固结构的受力性能、设计计算理论和检验制造工艺等而实施的足尺试验模型经验总结报告,介绍索塔锚固区施工及监理的要点,为这一新型钢混结构施工质量控制提供参考.     

软土地层大断面矩形隧道结构施工力学行为监测与分析

为确保软土地层大断面矩形下穿隧道施工时的安全,以昆明轨道交通3号线区间浅埋暗挖隧道为依托,采用中导洞法,将全断面分成6个导洞按照先中间后两侧、先上面后下面的顺序施工,并采用现场监测和理论分析的方法对隧道支护结构受力进行全过程监控与分析。监测分析结果表明:在矩形隧道顶部与侧面设置超长大管棚条件下,隧道初期支护内力变化较小,因受不同导洞开挖扰动影响,隧道结构底部出现受拉现象,导洞(2)(中下导洞)、导洞(4)(左下导洞)和导洞(5)(右上导洞)对整体结构安全起决定性作用,需要重点监控;最大围岩接触应力出现在导洞(4)(左下导洞)底部,隧道4个角的围岩应力明显大于其他部位,需要加强隧道底部基础注浆,以提高地基承载力;临时支护应力受不同导洞开挖影响出现明显的波动,很好地反映各导洞施工过程中围岩应力释放的特征。     

小半径曲线双层桁架桥设计研究

随着国内桥梁大规模建设,双层桁架桥梁逐渐增多,直线钢桁结构的设计与应用较为成熟,曲线桁架结构的研究较少。依托贵阳市人民大道筑城广场大桥,研究了小半径曲线桁架桥的合理构造布置,通过Midas Civil进行结构整体受力分析,采用ANSYS对关键节点受力性能进行研究,为小半径曲线双层桁架梁桥设计及施工提供可靠的理论和技术支持。     

基于土体刚度和蒙特卡洛法的基坑开挖对既有市政道路沉降影响分析

随着城市建设工程的持续增加,城市地下空间开发和市政设施建设产生的交叉也越来越多,许多基坑工程会在周边市政道路已经建成的条件下进行施工,基坑施工对既有市政道路产生一定的沉降影响,市政道路产生附加变形和附加应力降低了沥青路面的疲劳寿命。针对宁波市某基坑工程施工对近接市政道路的影响为工程背景,基于Plaxis数值模拟平台采用考虑小刚度的土体硬化本构模型,分析基坑的施工和简化的交通荷载对市政道路的受力变形的影响。在此基础上,采用蒙特卡洛法和数值模拟结果对道路结构层厚度进行随机选取,以沉降量为控制指标计算出疲劳寿命对该市政道路结构层给出了优化结果。     

山地环境隧道内空轨结构形式比选分析

作为轨道交通系统的一个分支，空轨的研究及应用已有超过100多年的历史，目前主要应用于地势相对平坦的地区。为扩大空轨的适用范围，在山地环境等特定地区，将隧道与空轨结构相结合，以缩短线路长度、优化设计、降低造价。从结构受力、结构材料、施工及运营维护等方面对隧道内4种结构形式空轨的优缺点进行定性比选分析。对于隧道内梁柱结构形式空轨，隧道与空轨梁柱结构为2个相对独立的系统，对隧道衬砌结构无特殊要求，受力明确，施工技术成熟，可进行工厂化生产及装配式施工。因此建议优先采用隧道内梁柱结构形式。     

极高地应力软岩隧道双层支护技术

兰渝铁路两水隧道洞身主要通过炭质千枚岩软岩地层,隧道为极高地应力状态,最大水平主应力值为6.5~11.3 MPa。施工前期,隧道初期支护结构变形较大,部分钢拱架扭曲、断裂,支护结构失稳,初期支护结构侵入衬砌净空,拆换拱情况频繁发生,局部地段二次衬砌开裂。针对前期施工中出现的问题,分别开展双层初期支护和双层衬砌试验,对试验段初期支护变形、围岩压力、接触压力、钢架应力、钢筋应力、混凝土应力等进行现场试验研究,掌握试验段设计及施工参数条件下,隧道支护和衬砌结构受力和变形规律。主要研究结果如下:1)双层初期支护变形相对较小,喷混凝土应力、钢架应力、二次衬砌混凝土应力及二次衬砌钢筋应力均未超过材料的容许应力,工作状态良好;2)双层初期支护可减少绑扎钢筋的工序,不需要再另增衬砌台车,在工序组织上更加便利,工效性相对较高。     

中小跨径斜拉桥拉索监测方案研究

受建设环境及经济条件的影响,监测中小跨径斜拉桥的拉索安全一般只能通过在部分拉索上布置的少量传感设施来完成。如何将少量传感设施布置在桥梁拉索的恰当位置并取得最接近实际情况的数据,已成为桥梁安全监测设计时需要处理的关键性问题之一,而恰当的位置只能通过拉索的相关性来确定。     

高地热环境隧道衬砌结构受力特征模型试验研究

随着我国交通事业的发展,深埋高地热条件下的长大隧道越来越多。地热温度不仅对衬砌结构的受力特征有影响,而且会影响隧道结构的耐久性,但目前国内对高地热环境下隧道力学行为的研究有限。针对以上问题,以拟建的高地热环境下的高黎贡山隧道为工程背景,采用室内相似模型试验,通过逐步改变温度的方式,得到不同温度下隧道衬砌结构各部分受力特征和变化趋势： 1）在地热温度作用下,隧道衬砌结构产生内力重分布,即在一定温度范围内,轴力基本随温度呈线性增长;弯矩总体上变化不明显,拱项部位弯矩随温度升高呈降低趋势,其他部分则呈相反变化趋势。2）衬砌结构的拱脚位置受温度影响最明显,应作为设计与施工时的重要控制部位。3）在温度荷载作用下,支护结构的整体安全储备（安全系数）明显降低。     

基于施工全过程的矩形盾构隧道结构受力分析方法及应用

为探索如何在衬砌结构设计中充分考虑施工过程对结构受力的影响,在现场监测结果的基础上,采用理论分析和数值模拟的方法,建立基于施工全过程的衬砌结构受力分析方法,即考虑衬砌结构在施工过程中各主要受力阶段之间的非线性时变效应,采用增量法进行结构内力和变形的计算,分析结构在施工过程中各受力阶段的荷载模型以及结构刚度随内力变化的折线模型。将该方法应用到实际隧道工程中,并与传统设计方法进行对比分析。实践表明,建立的基于施工全过程的衬砌结构受力分析方法是合理可行的,其可以较全面地反映出衬砌结构在施工阶段的真实受力状态; 脱出盾尾阶段和同步注浆阶段为结构在施工期的不利受力阶段。     

山岭隧道软弱围岩工程地质特性及施工对策

如何在软弱围岩地质条件下安全快速地修建长大隧道是当前隧道工程界面临的重要课题之一,尤其是当隧道穿越高地应力软弱围岩时,常常形成大变形等地质灾害,严重影响施工安全和进度。通过对软弱围岩工程地质特性、软岩隧道变形机制及变形控制基本理念进行分析,并结合相关工程实例提出软岩隧道支护结构安全稳定性评判标准及施工应采取的相应对策。认为:1)软弱围岩隧道由于支护参数、施工方法选择不当,支护结构强度和刚度不足以抵抗较高的围岩压力时,往往会出现结构大变形和破坏;2)软岩地段初期支护承受施工期间全部荷载,二次衬砌需承受后期围岩流变产生的荷载,软岩隧道衬砌应通过增设钢筋、加大厚度等方式增加结构强度;3)超前支护与加固技术可提高围岩的自承能力并减小作用在支护结构上的荷载,且应当成为当前软弱围岩隧道施工技术研究的发展方向;4)在高地应力山岭隧道方面,应进一步开展施工阶段地应力测试,以利于针对性地选择施工方法和支护参数。     

大跨度钢桁梁顶推施工横向抗倾覆研究

桥梁的施工方法发展至今已不再是原来的单一选择，而是采用多种施工方法比对后的最优解，受限于地形、营运线等诸多因素的影响顶推施工成为许多钢结构桥梁施工的第一选择，因此对大跨度钢桁梁顶推施工的研究越来越重要。以滨州市某100 m钢桁梁顶推施工工程为例，基于有限元软件MIDAS/Civil对顶推施工过程中关键杆件的应力和挠度进行模拟分析并对钢桁梁的横向抗倾覆稳定性进行了参数化分析。结果表明：钢桁梁顶推施工过程中关键杆件的应力和挠度满足规范要求；钢桁梁的横向偏移对其抗倾覆稳定性影响较大；当风力等级大于6级时，对横向抗倾覆稳定系数有较大影响。