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。     

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。     

悬索桥隧道式复合锚碇承载特征分析

采用三维显式有限差分法(FLAC3D)对隧道式复合锚碇中岩锚、锚塞体单独作用下及整体共同作用下的承载特性进行了数值模拟试验,分析了受力体系在不同主缆拉力及不同岩锚预应力工况条件下,岩体的变形和应力响应特征。结果表明:岩锚及锚塞体单独作用下均能满足悬索桥的受力及稳定性要求,合理的岩锚初始预应力值有利于隧道式锚碇的受力分配及承力时机,岩锚和锚塞体的系统刚度匹配决定了隧道式复合锚碇的极限承载比例分配,分析结果对隧道式锚碇的设计提供了依据。     

基于数值仿真的重力式锚碇承载机制研究

为了研究悬索桥重力式锚碇承载机制,并保障重力式锚碇承载安全。依托某大桥重力锚工程,在Flac3D软件平台,采用重力式锚碇三维数值加载试验,计算有无齿坎和是否回填等条件对于重力式锚碇承载性能、基底应力变化、位移发展以及塑性区发展的影响,分析齿坎和回填覆土在重力式锚碇承载过程中的作用,结果表明:平底不回填工况的极限承载力约为8P (P代表设计缆力),平底回填工况极限承载力约为12P,齿坎不回填工况极限承载力约为12P,齿坎回填工况极限承载力约为16P。齿坎能够改善锚碇的受力状态,明显提高锚碇的极限承载能力。回填不仅可以提高锚碇的承载性能,还可以有效抑制锚碇位移的发展。重力式锚碇通过齿坎和回填土的约束作用能够充分调动基础和围岩联合承载,安全性能显著提高。平底锚碇主要依靠基底摩擦承载,塑性区仅在锚碇底部发展,最终破坏模式表现为滑移失稳;齿坎锚碇在荷载初期依靠摩擦承载,随着荷载的增加,齿坎调动岩体联合承载的效应逐渐发挥,塑性区的变化表现为荷载初期塑性区在锚碇底部发展,大荷载作用下锚碇齿坎处岩体则开始逐渐进入塑性,最终破坏模式为齿坎附近岩体的剪切破坏和锚碇的倾覆破坏。     

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。     

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。     

绿汁江大桥非对称隧道式锚碇结构稳定性分析

绿汁江大桥为主跨780 m单塔单跨钢箱梁悬索桥,玉溪岸隧道锚处围岩条件较差且左、右幅锚地质条件存在差异,因此将左、右幅锚设计优化为非对称方案,将右幅锚前锚室与部分锚塞体底面改为弧形,右幅锚塞体长度增加5 m,锚碇中部截面突变处理。为研究优化后隧道锚及围岩的稳定性,采用简化力学模型和数值模拟软件FLAC3D分析优化后隧道锚拉拔稳定系数和围岩稳定系数,以及隧道施工对隧道锚和围岩的影响。结果表明：优化设计后,2种方法计算的隧道锚拉拔稳定系数均大于2.0,围岩稳定系数大于4.0,均满足规范要求;隧道施工对右幅锚各剖面计算点位移影响很小,右幅锚围岩未出现拉应力,围岩塑性区主要集中在边坡开挖的工作面和锚碇后锚室后方,隧道施工对隧道锚的安全影响很小。     

悬索桥隧道锚碇系统施工期安全监测技术

通过对矮寨大桥茶洞岸隧道锚碇系统变形情况进行监测,分析了由于施工开挖、自重以及主缆荷载作用引起的隧道锚围岩变形情况,对隧道锚围岩稳定性做出了评价.监测结果表明:公路隧道开挖使隧道锚后锚室产生一定的变形,隧道锚在主缆自重荷载作用下变形较小,隧道锚在钢桁梁架设之前处于稳定状态.     

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...     

某特大悬索桥隧道锚碇区岩体稳定性分析

运用三维有限差分法(FLAC-3D)对某特大桥的隧道锚碇区岩体的稳定性进行了数值模拟,分析了原始山体、施工开挖后以及在主缆荷载、塔基荷载作用下岩体的变形、应力状态以及拉应力、塑性区分布,计算了各种工况下岩体的稳定性.根据计算分析结果,对隧道锚碇区岩体稳定性进行综合评价.目前在建的大型特大型悬索桥隧道锚碇不多,加之此软硬...     

山区公路悬索桥隧道锚设计

山区公路悬索桥采用隧道锚能较好地利用锚址区的地质条件,工程量相对重力锚小,性价比高、对周边环境扰动小。隧道锚设计规范、准则未成体系,设计参数不确定及山区隧道锚设计的特殊性是设计中的难点。隧道锚尺寸设计分为锚体截面设计和锚体长度设计。采用有限元方法对所设计隧道锚进行计算,结果表明:在7.5倍设计缆力作用下,岩体位移、应力均在可控范围内,岩体塑性变形范围有限,隧道锚处于稳定、安全受力状态;隧道锚设计方案安全系数大于6,满足设计要求。     

G3铜陵长江公铁大桥南锚碇锚固系统施工完成北大核心

2022年11月6日,随着最后一根锚杆的密封材料涂装完成,G3铜陵长江公铁大桥南锚碇锚固系统施工顺利完成(见图1),为下阶段主缆牵引架设及张拉奠定了基础。G3铜陵长江公铁大桥是世界首座双层斜拉-悬索协作体系大桥,大体量、一跨过江的设计对大桥主缆锚碇提出了更高要求。南锚碇为全桥主缆2个固定点之一,采用复合板桩嵌岩重力式基础,基础长75m、宽80m、高15m。锚碇内设置的锚固系统由后锚梁和锚杆组成,为主缆与锚碇连接的关键结构,承担着承上接下的作用,是南锚碇施工中的重要节点之一。     

嵌入软岩的地下连续墙锚碇基础承载特性研究

传统的重力式锚碇基础设计不考虑围护结构对基础承载力的贡献,而地下连续墙作为围护结构由于自身的结构特性,会在锚碇基础的承载时发挥一定作用。针对虎门二桥东锚碇基础,采用有限元方法分析了施加缆力前后锚碇基础的承载特性,并对地下连续墙在锚碇基础中荷载分担比和锚碇最大水平位移的影响因素进行了研究。结果表明,缆力的施加导致锚碇基础的水平剪力和弯矩均迅速增大并重新分布,地下连续墙始终承担了一定比例的荷载;施加缆力后,锚碇基础和地下连续墙的内力的峰值点或拐点均位于强风化软岩层与中风化软岩层分界面处,地下连续墙嵌入中风化软岩层的部分发挥了较大承载作用;地下连续墙的墙厚对地下连续墙在锚碇基础中的内力比影响最大;岩层弹性模量和地下连续墙的嵌岩深度对锚碇最大水平位移控制作用影响大。     

三汊矶自锚式悬索桥锚箱试验研究

自锚式悬索桥不同于常规的地锚式悬索桥,它是把主缆直接锚固在加劲梁的两端,加劲梁不仅要承受较大的弯矩,而且还要承受相当大的轴力。如何在合理的构造布置下将主缆的水平分力平顺地传递到加劲梁上,同时保证主缆与加劲梁连接的强度、刚度和稳定性,这是自锚式悬索桥最为关键的技术之一。长沙市三汊矶湘江大桥是一座双塔自锚式悬索桥,主缆通过钢锚箱锚固,并且主要由腹板将主缆轴力传递给整个加劲梁。该文介绍了大桥钢锚箱1∶3.2大比例模型试验,并且对作为主要传力构件的腹板和锚固体做了详细对比分析,验证了大桥锚箱的安全性和可靠性,为三汊矶大桥锚固结构的设计提供直接指导。     

重力式锚碇抗滑移稳定性设计参数敏感性分析

以重力式锚碇设计方案为背景,对影响锚碇抗滑动稳定性的设计参数开展了敏感性分析,识别出其中对锚碇稳定性具有显著控制性的设计参数.此外,对作用于锚碇主缆缆力的主要影响参数进行了敏感性分析.分析结果可以为重力式锚碇的设计优化提供一些基础数据,并为挖掘锚碇设计空间提供技术支撑.     

西堠门大桥锚碇岩基原位试验

西堠门大桥是舟山大陆连岛工程的第4座桥,为非对称结构形式的悬索桥.该桥南北锚碇均采用重力式锚,锚碇处地质结构复杂.对南锚碇基坑底面岩基进行承载能力原位试验及摩阻系数原位试验.试验结果表明,锚碇基坑岩基承载力满足设计取值要求.在各级设计正应力下,混凝土试件与岩基接触面的剪切破坏不是发生在两者的胶结面,而是试件区域的岩基首先被剪坏,地基岩石全部碎裂,试验确定的摩阻系数允许值为0.61.     

自锚式悬索桥锚箱模型试验研究

自锚式悬索桥索梁锚固区域结构复杂,容易产生应力集中,研究锚固区域在索作用下的应力大小、分布十分重要。针对佛山平胜大桥吊杆锚箱进行足尺模型试验,得到索梁锚固区的应力状态、分布和传力途径,对自锚式悬索桥锚箱设计具有一定指导意义。     

基于BIM的重力式锚碇预应力锚固系统的研究

棋盘洲长江公路大桥为双索塔单吊跨地锚式悬索桥,北锚碇采用重力式嵌岩锚碇。在锚碇的预应力锚固系统施工中,索导管的安装精度关系到锚碇内部的次内力大小和主缆轴力的传递,是施工的关键步骤。基于BIM开展重力式锚碇预应力锚固系统的研究,解决了索导管的安装精度问题;通过BIM模型进行碰撞检查,提高了施工质量和效率。研究结果可为同类桥型锚碇施工提供参考。     

特大悬索桥现场隧道锚塞体自平衡法的承载特性研究

锚塞体作为悬索桥的4大部件之一,其安全性十分关键.为了检验超大吨位、边坡复杂等环境下的特大悬索桥隧道锚塞体的安全性,采用自平衡测试方法对1∶10的两个现场模型隧道锚塞体进行试验.结果 表明,在加载过程中,模型锚塞体及周围岩体无破坏迹象,两个模型锚塞体洞口位置出现轻微裂缝开展,荷载～位移曲线为缓变形;随加载时间的延长,锚塞体的位移呈增大的趋势,位移发生在加载15～45 min内,且每级荷载值加载下的位移值最大不超过5 mm;在各级荷载加载下右洞锚塞体的位移均高于左洞,部分位移高出5 mm;混凝土与岩体间的摩擦系数为0.77,黏聚力为369 kPa.计算得到两个模型锚塞体的安全系数分别为5.3(左洞)和5.2(右洞),均满足最新《公路悬索桥设计规范》规定的锚塞体抗拔安全系数和围岩稳定安全系数分别不应小于2.0和4.0的要求.     

新建川藏铁路大渡河特大桥成都岸隧道锚群洞效应分析

针对大渡河桥成都岸隧道锚具有锚洞长、倾角陡、断面大、围岩地质差、碎裂岩发育、群洞效应显著等特点,采用三维数值仿真软件对其施工过程进行模拟,分析其围岩应力、变形及支护结构受力特征,结果表明:1)围岩开挖变形较显著区域主要集中在碎裂岩分布区域,埋深越大围岩变形越大;开挖后,隧道锚锚洞围岩变形量值最大为181.1mm,出现在锚塞体靠近后锚室段部位。2)碎裂岩分布洞段围岩塑性区延伸范围相对较大,深度最大超过7m。3)围岩损伤破坏最严重的区域在临空面附近,特别是碎裂岩分布洞段的边墙和底板部位;其中,以锚塞体和后锚室段损伤程度最为严重,围岩损伤最大深度接近5m。4)大部分支护结构受力在设计要求范围内,局部支护结构的应力值较大,出现屈服现象。