贵州花江北盘江大桥隧道式锚碇基础承载特性研究

以贵州六安高速花江北盘江大桥六枝侧隧道式锚碇为背景,采用数值分析的方式对隧道式锚碇基础进行承载特性研究,模拟围岩体与隧道锚间的相互作用,分析围岩体与隧道锚在缆力作用下的变形和应力,通过隧道锚变位特征、围岩体塑性区分布和锚塞体结构受力等3个方面来综合评价隧道锚基础承载力安全系数。结果表明,隧道锚在正常缆力作用下的变位值为1.5mm,随着缆力增大到4倍正常荷载时,变位值为5.9mm,在6倍~8倍设计缆力作用时隧道锚变位值由毫米级向厘米级量级变化;在6倍设计缆力作用下,围岩界面塑性区显著增加,显现出贯通的趋势,并向深部岩体延伸,在4倍设计缆力作用下,中间岩柱塑性区开始贯通,显现出纵向和横向的贯通塑性区;锚塞体在8倍设计缆力作用下最大主压应力达到13.14MPa,接近C30混凝土轴向抗压强度设计值,同时在4倍设计缆力作用下最大主拉应力达到1.27MPa,接近C30混凝土轴向抗拉强度设计值。北盘江大桥隧道式锚碇基础极限承载力建议取值为4倍设计缆力。     

隧道锚成品索索导管安装精度控制技术

锚碇作为悬索桥最主要的受力部位,后期运营过程加劲梁及桥面系等恒载、风及车辆等活载通过主缆传递到锚碇锚塞体,金安金沙江大桥2根主缆恒载缆力为5.37×105 kN,最不利荷载组合下最大缆力为6.215×105 kN,锚塞体采用预应力锚固系统,其中预应力管道安装尤为重要。以金安金沙江大桥隧道锚为依托,重点阐述了预应力管道安装技术及注意事项,通过安装过程中的施工控制,保证后续预应力的安装及张拉质量。     

太洪长江大桥隧道式锚碇设计

太洪长江大桥主桥为跨径808 m单跨简支钢箱梁悬索桥,南川岸采用隧道式锚碇,锚碇位于极软岩中,岩石天然饱和抗压强度为4.49 M Pa,围岩级别为Ⅴ级,地质条件差.针对锚碇工程地形、地质条件,通过在主索鞍处向外旋转边跨主缆及隧道式锚碇轴线角度2°,解决了隧道式锚碇浅埋以及2个锚塞体间距过小的问题;进行多参数比选,隧道式...     

泥皮对地连墙复合式锚碇e基础承载性能影响的研究

与常规重力式锚碇基础不同,地连墙复合式锚碇基础通过地连墙与围岩形成整体协同受力体系。而对于基于泥浆护壁法的地连墙结构,墙体侧壁泥皮的存在直接影响复合锚碇承载性能的发挥。在现场泥皮取样测试基础上,开展室内缩尺模型试验。研究表明,泥皮效应弱化了嵌岩地连墙与持力层围岩的整体协同受力特性,改变了复合锚碇极限破坏模式,导致复合式锚碇基础应有的嵌岩效应优势无法发挥,因此显著降低了复合锚碇极限承载力。     

悬索桥隧道式锚碇施工技术

悬索桥锚碇是悬索桥的主要承载结构，隧道式锚碇与重力式锚碇相比，能大幅降低工程造价，但是施工难度较大，涉及技术问题较多。以丰都长江大桥为例介绍了隧道式锚碇的施工技术。     

大桥隧道锚碇三维粘弹塑性数值模拟

为了解某大桥隧道锚碇及围岩体在张拉荷载下的变形状态及时效特性,采用三维显式有限差分软件FLAC^3D对该大桥隧道锚碇系统进行三维粘弹塑性数值模拟。根据地质资料以及混凝土锚碇结构尺寸,建立隧道锚碇的三维计算模型,对岩体与锚碇之间的相互作用以及锚碇结构在长期荷载作用下的破坏模式进行研究,分析了由于施工开挖引起的锚碇和隧道围岩的位移及其应力变化。分析结果表明：当考虑岩体的流变力学特性后,在设计荷载作用下,锚碇和隧道围岩的变形均有所增加;与弹塑性计算结果比较,施加荷载后经流变分析得到的隧道顶拱和底板的切向应力有所降低,拉应力的量值及拉应力区的范围减小,塑性区体积进一步扩大。     

清江某特大桥隧道锚承载特性数值模拟研究

以清江某特大桥左岸隧道锚为例,在工程地质分析的基础上建立三维地质概化模型,利用不同软件实现对复杂岩体和隧道锚结构的近似网格化离散划分。采用FLAC^3D软件进行不同工况模拟,获得隧道锚的变形特征和承载能力,明确该隧道锚的潜在破坏模式为锚碇连同锚碇上部受结构面切割的岩体,在主缆拉力作用下发生沿锚碇底部岩/混凝土胶结面的整体滑移。该文采用的研究思路及相关研究成果,一方面能够为清江某特大桥隧道锚工程实践提供技术支撑,同时还有助于构建系统的隧道锚分析研究方法和评价指标体系,对后续隧道锚工程建设具有较强借鉴意义。     

隧道锚抗拔承载力及安全性评估方法

针对当前隧道锚承载力估值时未考虑锚-岩联合承载,安全性评估中忽略传力构件可靠性的问题,基于楔形效应和隧道锚承载的阶段性特征,推导隧道锚的极限承载力估值公式。综合考虑锚碇系统中传力构件的承载能力和隧道锚的抗拔力,反推得到系统所能承受的拉拔荷载上限值,进而对整个隧道锚系统中各部分的安全性进行评价,且以伍家岗大桥北岸隧道锚工程为依托验证方法的合理性。分析发现：伍家岗大桥隧道锚考虑楔形效应的极限承载力为3 080 MN,是规范计算方法的7倍;传力构件的安全性限制了系统所能承受的拉拔荷载上限值,最大拉拔荷载为486 MN;地质力学模型试验揭露的隧道锚初始抗力为9倍设计缆力,极限承载力为13倍设计缆力,建议公式所对应的结果分别为7倍和14倍。结果表明：隧道锚的楔形效应极大地提高了锚-岩联合体的极限承载力;锚碇系统的安全性应由锚-岩联合承载性能和传力构件可靠性两方面综合确定,承载能力低者为系统承载能力的控制性因素;只有从综合角度对锚碇系统的安全性进行评估,才能确保系统安全可靠;建议的承载力估值公式与试验结果吻合性较好。     

山区悬索桥隧道锚的性能分析

为了评价隧道锚的受力性质,准确反映隧道锚的工作性能,依托某大型悬索桥隧道锚工程,建立了基于FLAC3D的地质概化数值分析模型,包括隧道锚碇与围岩,并基于现场动态监测数据进行验证。根据模型预测施工过程锚塞体及围岩的应力和位移变化规律,分析了各施工阶段隧道锚的受力性能,为施工阶段提出了防护建议,验证了成桥阶段隧道锚的稳定性及安全性。     

四渡河特大桥隧道式锚碇数值模拟

采用数值模拟方法研究了悬索桥隧道式锚碇系统的力学行为特征、围岩稳定状态、锚碇变位机理和拓扑效应。就锚碇体轴线倾角、长度、夹持角、接触界面粗糙度及结合程度对锚碇位移和岩体安息稳定性的影响作了深入探讨。研究发现:夹持角控制着锚碇变位和破坏机理,夹持角过小时锚碇压密围岩土体,较大时锚碇前端附近土体则产生剪切破坏;锚碇长度影响接触面围岩应力量值,表现为非线性的自组织临界特征;锚碇体粗细对系统主要监控参数的贡献相对均匀。给出了锚碇拓扑参数的取值范围和针对性的设计措施,为悬索桥隧道式锚碇的优化设计提供了理论基础。     

八达岭长城站超大断面过渡段暗挖施工新技术

京张高速铁路八达岭长城站为地下暗挖车站,过渡段设计为单跨形式,最大开挖跨度32.7 m,最大开挖面积497 m2。为了解决超大断面隧道开挖过程中围岩变形大、容易失稳,多导坑法开挖无法采用大型机械施工、进度慢,隧道内预应力锚索施工难度大等难题,文章采用顶洞超前、分层下挖、核心预留、重点锁定的开挖工法（简称“DFHZ工法”）,并对该工法的优点和施工流程进行了介绍,该工法既能保证隧道开挖过程中的安全、减少围岩的沉降和变形,又方便机械化施工。采用预应力锚杆和预应力锚索结合使用,以发挥围岩的自承载能力,保证围岩稳定,预应力锚索施工中采用增设锚固结、硫铝酸盐水泥配置浆液、先自由段后锚固段的注浆顺序、高压注浆等措施,可以大大加快锚索施工进度,保证锚索质量。通过对张家口端进行监控量测,发现拱顶下沉和水平收敛值都很小,说明采用的支护措施可行,并对北京段过渡段进行了优化设计。     

大吨位CFRP拉索锚固系统静力性能研究

为研究大吨位CFRP拉索锚具的锚固性能及极限承载力,实现CFRP拉索的可靠锚固,设计了19根CFRP筋大吨位机械夹持-黏结型复合式锚具,对其进行了静载试验研究和理论分析.试验中对筋材滑移、筋材应变和钢套筒应变分布进行测试;利用ANSYS软件建立大吨位锚具有限元模型,对筋材滑移量、钢套筒环向和纵向应变进行分析,探明了锚固...     

CFRP筋新型机械夹持-黏结型复合式锚具短期静力性能试验

为充分发挥CFRP筋高强轻质的特性,设计了一种新型机械夹持-黏结型复合式锚具,通过改变锚具的黏结长度、黏结介质倾角和黏结介质掺合料,以及是否设置夹片等参数,对6组锚具进行试验研究,测试CFRP筋新型锚具的极限荷载、荷载-滑移曲线、筋材应力和锚具钢套筒应力分布,分析不同参数对新型锚具锚固性能的影响规律,并与未设置夹片的对照组锚具进行比较,最后对3根CFRP筋材的复合式锚具锚固效果进行了试验验证。试验结果表明：新型锚具最终失效形式均表现为筋材破断破坏,且锚具锚固效率系数均满足规范规定的大于0.9的要求;筋材滑移量随着锚具黏结部分长度的增大而减小,合适的锚固长度宜为30~40倍筋材直径;锚具黏结部分倾角的减小会造成顶推力的减小,并造成锚具加载端与自由端滑移量差值增大;黏结介质中适度的掺砂量能够提升锚具的锚固性能,但当掺砂量超过一定程度时,将影响黏结介质本身的胶结性能,建议掺砂量不超过10%;无夹片组失效模式为筋材与胶体黏结滑移失效,锚固效率低,而新型复合式锚具由于顶推力的存在不仅能够减小锚具的整体滑移量,而且能够有效避免锚具在加载端的应力集中现象,极大改善锚具受力性能,提高锚具的锚固效率;该新型复合式锚具对多根CFRP筋材同样具有良好的锚固效果。     

独柱塔自锚式悬索桥锚固横梁结构空间受力分析

南京江心洲大桥边跨主缆锚固大横梁设计独特,结构受力非常复杂.为了获得锚固横梁局部应力的大小与分布规律,对其传力途径进行研究,以通用有限元程序为计算平台,采用空间索单元模拟横梁中配置的预应力束以及主缆束股,三维块体元模拟混凝土锚固横梁,应用二次开发技术,建立精细三维有限元模型.在此基础上采用合理的加载模式对锚固横梁在空缆阶段和成桥状态2种不同工况进行应力计算与分析.结果表明:在空缆与成桥2种状态下锚目横梁的应力值与分布规律变化较大;为保证锚固横梁在施工过程中的受力状态处在合理的范围之内,锚固横梁中配置的大量预应力束应配合主缆束股的内力变化而分批次张拉.     

梅溪河大桥索塔锚固区三节段有限元分析

对在环向预应力单独作用、承载能力索力单独作用、承载能力极限状态和正常使用极限状态下的梅溪河大桥索塔锚固区上部三节段的有限元模型进行了计算与分析。结果表明,实桥模型齿块、预应力筋孔道及角隅等位置存在应力集中;实桥模型在环向预应力单独作用下与索力单独作用下位移方向相反;模型正常使用极限状态均为全截面偏心受压;齿块作为锚固和传力构件,对缓和斜拉索锚固的应力集中程度作用明显。这些结论对于斜拉桥索塔锚固区的设计和施工具有一定的指导意义。     

大跨隧道预应力锚索承载力提升技术研究——以京张高铁八达岭长城站为例

为解决大跨度隧道常规预应力锚索承载力不足的难题，采用理论分析和现场试验对提升预应力锚索抗拔承载力的方法进行研究，提出增加锚固节和高压注浆2种提升预应力锚索抗拔承载力的方法和配套施工工艺。研究结果表明： 影响预应力锚索抗拔承载力的主要因素为锚固段注浆体与筋体抗拔承载力及注浆体与地层间的抗拔承载力，通过增加锚固节和高压注浆工艺，可显著提升预应力锚索抗拔承载力，缩减工期，降低成本，确保锚索张拉力达到设计要求，具有较高的技术经济效益。     

基于线性规划理论的大跨径悬臂浇筑拱桥施工阶段临时预应力效应分析

基于线性规划理论,通过matlab求解了索力、临时预应力及拱圈应力之间的影响系数,得到了满足约束条件的最小预应力数量,并将其导入有限元模型中进行对比分析,计算结果表明:临时预应力可显著降低拱圈截面应力峰值、实现扣锚索索力的“重分配”、降低扣塔高应力区域,有利于保证结构施工安全。     

桩板抗滑结构中预应力锚索锚固段受力动态响应特性研究

预应力锚索结构在动力作用下能够保持较好的变形协调性，在有抗震要求的滑坡整治工程上优势明显。采用FLAC3D数值模拟方法，对预应力锚索锚固体应力在地震作用下因锚固长度、锚固倾角不同带来的影响开展了专项研究，为锚固支护的设计与施工提供参考。     

悬索桥隧道式锚碇设计及结构性能分析

介绍了四渡河悬索桥宜昌岸隧道式锚碇的设计概况,并基于实测综合确定的岩体参数,用三维弹塑性有限元法对包括下部公路隧道施工、隧道锚开挖、浇注、预应力施加、挂缆等全部工序进行了模拟,通过数值超载分析了隧道锚的结构性能及围岩的稳定性,为悬索桥隧道锚的设计提供了可靠依据。     

让压预应力锚索在软岩隧道大变形控制中的作用机制研究

为解决高地压、高流变条件下软岩隧道围岩及支护结构大变形控制难题，通过理论和数值分析，研究让压预应力锚索在隧道大变形控制中的作用机制。研究内容包括2个方面，一是研究新型让压锚垫板在低预紧力及低围压下的力学性能，满足支护结构先柔让压的要求； 二是让压结束后，预应力锚索在高预紧力条件下改善支护结构受力性能，实现后刚强支的作用。结果表明： 1）预应力锚索通过施加预紧力，增大洞壁径向阻力，提高围岩稳定性； 2）预应力锚索在让压结束后对支护结构的主要作用是减跨，由此提高支护结构刚度和承载能力； 3）围岩、支护结构和让压预应力锚索变形协调，力学上相互耦合，构成“先柔后刚”的支护体系。