超大平面沉井基础下沉施工全过程受力特性

研究目的:大型沉井基础具有整体性好、承载力强等优点,在桥梁基础中应用广泛。随着桥梁跨度的不断增加,沉井基础的面积也不断增大,给下沉施工中的沉井结构安全与施工控制带来越来越大的困难。本文针对连镇铁路五峰山长江大桥北锚碇超大平面面积沉井基础,对其下沉期间不同阶段施工工艺下沉井结构受力特性进行详细的计算与分析,从而为相应施工控制提供对策。研究结论:(1)随着沉井平面面积的增加,沉井结构在初期施工过程中受弯效应明显,变形量非常小;(2)传统的"大锅底"施工方法不再适合,而需要均匀开挖下沉及中部土体支撑;(3)沉井终沉前摩阻力增大会导致滞沉,空气幕及射水等措施能够有效助沉;(4)提出增加预应力钢束以增强抗裂性及异常工况抵御能力;(5)本研究结论可为类似超大平面沉井基础设计提供参考。     

甬舟铁路金塘水道双悬索桥方案共锚碇深水基础研究

甬舟铁路金塘水道主航道桥研究两大跨共锚碇钢桁梁悬索桥方案,孔跨布置为(112+224+1050+238+42) m+(42+238+980+336+84) m。桥址位置台风频发、水深流急、浪大潮高、地质复杂、航道众多,为适应共锚碇基础荷载大,建设环境复杂等条件,从结构受力、经济性、可实施性、水流适应性等方面对大直径钻孔桩基础、复合基础和沉井基础进行方案比选。研究结果表明:复合基础结构紧凑、刚度大,施工周期较短、风险低,但其防冲刷性能、受力特性等需开展系列专题试验研究验证,沉井基础相对成熟且在结构受力、工程造价、施工工期等方面均优于钻孔桩基础方案;圆形沉井和矩形沉井工程造价及施工周期基本相当,考虑到圆形沉井方案对水流适应性好,冲刷深度小,经综合比较共锚碇基础推荐采用圆形沉井基础方案。     

泰州大桥南锚碇巨型沉井排水下沉施工技术

研究目的:随着国内经济发展及大型沉井基础的开发应用,泰州长江公路大桥南锚碇沉井基础长67.9 m,宽52 m,高41 m,在长江岸边的冲积沙土地质中下沉,选用排水下沉和不排水下沉相结合的两个施工方案,如何确保沉井结构和附近建筑物以及长江大堤的安全是关键;本文仅介绍沉井钢壳拼装,混凝土接高,深井降水和泵吸挖土的排水下沉施工方案,达到安全优质快速下沉的目的.研究结论:采用排水下沉,沉降系数大,深井降水效果好,泵吸挖土效率高、出泥量大,下沉速度再创新高;安全可控制,质量有保证,环境易达标;沉井接高浇筑质量和下沉偏差都得到了很好控制,达到规范标准;通过回灌水附近建筑物和长江大堤的沉降得到有效控制,确保了人民生命财产安全.采用深井降水和泵吸挖土的排水下沉方案,能达到安全快速施工大型沉井基础的目的,同时也掌握了大型沉井排水下沉的关键施工技术.     

洞庭湖大桥组合式沉井施工关键技术及仿真分析

洞庭湖大桥N003#墩组合式沉井直径31.6 m,高17.7 m,埋深16.1 m,下部为钢筋混凝土结构,上部为钢板桩。以该组合式沉井施工为研究对象,总结了大型组合式沉井施工的要点,并对施工安全进行验算。建立仿真分析模型对施工过程中沉井的应力状态、稳定性进行分析。计算结果表明沉井下沉系数、下沉稳定系数满足下沉要求。钢板桩最大有效应力116.5 MPa,最大剪应力66.6 MPa,最大变形7.9 mm,混凝土沉井最大有效应力7.3 MPa,均满足结构受力及变形要求。     

公铁合建跨海桥梁裸岩区深水基础设计

一公铁合建跨海大桥跨越8万t级航道,采用(1 050+980)m双悬索桥结构。桥址区建设条件复杂,水深45 m,最大潮差6.29 m,最大设计流速3.27 m/s。主通航孔小里程侧主塔墩基础位于裸岩区,是该桥设计的关键。通过对比圆端形设置沉井、圆环形设置沉井、钻孔桩基础3种基础形式,推荐主塔墩基础采用圆端形设置沉井基础。在确定了持力层、海床防冲刷措施、基坑开挖方案的基础上进行圆端形设置沉井基础的结构设计及检算,并细化钢沉井浮运及施工组织方案。结果表明:圆端形设置沉井基础在施工难易程度、受力合理性、造价等方面均存在较大优势,适用于该桥裸岩桥址区域。     

泰州长江公路大桥特大型钢沉井制造、拼装和混凝土沉井接高施工技术

泰州长江公路大桥主桥采用主跨2×1080m三塔两跨两锚碇悬索桥,其中南锚碇基础为特大型沉井,底节钢沉井平面矩形尺寸为68.3m×52.4m,高8m;第2节至第8节混凝土沉井平面矩形尺寸为67.9m×52.0m,合计高33m,沉井总高度41m。简要介绍底节钢沉井制造、拼装和第2节至第8节混凝土沉井接高施工技术。     

超大型沉井定位着床及施工过程中的数值模拟

沪通长江大桥主塔采用水中沉井作为基础结构,2个主塔沉井分为钢沉井和混凝土沉井上下2部分,钢沉井的定位和着床需要沉井的三维姿态数据来指导和控制。利用GPS-RTK信息化实时监控技术能顺利实现沉井在恶劣环境下快速、精确定位,极大地降低沉井深水定位着床的风险,同时也提高定位的精度。沉井在着床后灌注隔舱混凝土的过程进行有限元分析,研究有限元模拟得出不同的施工阶段下刃脚土压力受力的变化,以及有限元的数据和实测的刃脚土压力数据的对比,并结合沉井姿态和施工阶段的下沉量进行分析,证实施工过程数值模拟结果的合理性,提出沉井施工中的控制措施。     

泰州长江大桥南锚碇沉井空气吸泥下沉施工技术

泰州长江公路大桥主桥采用主跨2×1 080 m的三塔两跨悬索桥,南锚碇基础采用特大型沉井基础,矩形平面尺寸为67.9 m×52.0 m,主要介绍该沉井空气吸泥下沉阶段的施工技术,包括空气吸泥下沉施工流程及关键技术,以及沉井下沉施工测量及监测。     

大型沉井基础长期位移规律及对全桥影响分析

根据实测数据分析五峰山长江大桥北锚碇大型沉井基础就位后的沉降规律,基于Winkler模型计算、数值仿真研究沉井基础长期水平位移和沉降对大桥的影响.结果表明:沉井在下沉就位后沉降呈先快后慢再趋于稳定的规律.基于Winkler模型计算的沉井水平位移在1.485～2.971 cm,采用分层总和法计算得到沉井沉降为2.643 ...     

基于WBS-RBS的超大型沉井基础施工风险评估

面积庞大的沉井结构、复杂的地基土特性等因素导致大型桥梁沉井基础在施工过程中风险突出。依托五峰山长江特大桥北锚碇沉井基础开展施工风险评估研究:首先,基于工作与风险结构分解(Work Breakdown Structure-Risk Breakdown Structure,WBS-RBS)的方法对沉井基础施工全过程进行底层工序与风险源的二维分解,初步识别风险源,再引入专家调查意见对风险源增补调整;然后,基于专家调查法按类别完成风险发生概率和损失程度评估;最后评出风险等级。结果表明:沉井基础施工过程风险影响因素较多,识别出的风险源共97项,包括沉井开裂、翻砂涌水等8项重大风险源;对风险源提出了针对性控制对策,为沉井基础施工提供有效的风险控制依据。     

杭州湾大桥梁上运梁过程仿真分析

对杭州湾大桥非通航孔滩涂区的50 m箱梁上运梁过程进行空间仿真分析。按照实际工况荷载,考虑预应力空间效应,施加等效节点力,并合理考虑支座等细部建模,建立精密的三维实体有限元仿真模型。混凝土的材料特性按现行公路桥梁设计规范取值,考虑最不利计算荷载,支座底部按刚性单元模拟,而与梁相接触层的弹性模量满足梁端回转变形时不出现拉应力,在结构离散时尽可能细分单元网格,由于梁端的应力相对复杂,采用比跨中更密的单元网格。计算承重箱梁整体变形和空间应力分布特性,结果为,由于载荷位置在支座附近,变形相对较小,最大挠度在反拱位移之内。支座截面的最大主拉应力发生在底板上表面侧,超过混凝土的开裂强度,因此,对该区域的混凝土应采取加劲处理,以防止混凝土拉裂;最大主压应力发生在架桥机肢腿处附近,小于混凝土的抗压强度。     

混凝土空心高墩温度效应研究

以宜万铁路线上马水河桥为例,研究100 m以上混凝土空心高墩桥的温度场,采用全桥整体有限元分析和墩身局部子模型分析相结合的方法,以及日照、寒潮等多种温度工况下墩身中竖向应力、环向应力的分布情况。结果表明,梁体、墩身在日照温差或寒潮陡然降温的情况下,墩壁沿厚度方向竖向应力、环向应力及应力梯度都较大,最大压应力可达13 MPa左右,最大拉应力可达4 MPa左右,对混凝土空心高墩的温度效应应引起足够的重视。     

超大型椭圆沉箱预制技术

随着国内码头建设向深海的深入,重力式码头的沉箱也随之越来越大,超大型沉箱的预制也成为必要;通过中国首个40万t级矿石码头沉箱的预制,计算并设计全新网片吊架、圆弧段可整体吊装芯模、超大方量底层混凝土浇筑强度及人员布局,顺利安全地完成了该项目的沉箱预制任务;同时将该预制工艺进行总结,对提高港口建设速度和市场竞争力起到了一定的推动作用。     

Research on the Cause and Influential Factors of Tunnel Lining Cracking of Side Wall in Seasonally-frozen RegionsEI北大核心

Research purposes: In recent years, tunnel diseases like lining cracking and water leaking during spring thawing period, caused by frost heaving of surrounding rock, have occasionally occurred in high-latitude seasonally-frozen regions of northwest China and northeast China, which has seriously affected the tunnel structure and operation safety. Taking several railway tunnels in northwest China as an example, this paper investigates the cause and main influencing factors of longitudinal cracking of side wall in winter in seasonal frozen soil area by means of field test, laboratory experiment and numerical simulation. Research conclusions:(1) When the water content of surrounding rock of tunnel built in strongly-weathered sandstone is 12.3% and the frozen depth of surrounding rock is up to 60 cm, the maximum tensile stress of side walls is 2.28 MPa, which is larger than the ultimate tensile strength of C30 concrete, then the horizontal lining cracking will appear on side walls under the effect of continuous negative temperature in winter. If the lining bears part of the surrounding rock load, the longitudinal cracking degree of the side wall will increase. (2) Under the effect of frost heaving loads, the cracking of tunnel lining has its own characteristics of symmetry, seasonality and accumulation, etc. The cracks appear in winter and distribute in the middle of side walls. As the temperature is rising, the crack begins to shrink. (3) The frozen circle thickness and water content of surrounding rock should be used as main indicators during the process of calculation of frost heaving loads of surrounding rock in seasonally-frozen regions. (4) The research results can be used for reference in tunnel design, operation and maintenance in seasonal frozen soil area. © 2018, Editorial Department of Journal of Railway Engineering Society. All right reserved.     

黄河卵石土河道中大体积沉井施工技术

结合黄河特大桥主桥主墩沉井的施工,介绍了卵石土河道下钢筋混凝土沉井与其他类型围堰方案的比选,以及沉井制作及下沉施工工艺,可为今后同类地质情况下的水下施工积累经验。     

铁路箱梁静载试验开裂原因分析及控制措施

通过预制后张法预应力混凝土铁路桥箱形简支梁静载试验出现的1.0级荷载开裂问题,对开裂原因进行全面分析。重点剖析由于蒸养拆模、混凝土水化热高峰期拆模,造成混凝土芯部与表面、表面与环境温差超过15℃的标准要求,致使混凝土内部温差应力超过其抗拉极限强度而早期开裂的原因。论证静载试验在1.0级时,当混凝土抗拉极限强度fct=0,则抗裂安全系数Kf=λ,梁体在静载试验时出现1.0级开裂的必然性,进一步阐明混凝土温差应力超限是箱梁静载试验开裂的主要原因,提出预防出现早期裂缝的控制措施。     

Discussion on the assessment of initial stress field of railway rock massEI北大核心

Research purposes: In actual work, according to the ground stress data for assessment, most railway tunnels are under very high ground stress and high ground stress state, which causes adjustment of surrounding rock and engineering measures to strengthen, thus these will cause large increased investment, even cause large dispute and chaos in analysis causes of tunnel lining cracking and deformation, but the engineering case that rock burst and large deformation occurred in actual excavation of tunnel is very rare. In this paper, according to rock mass mechanical theory, the ground stress information and engineering case, combined the relevant provisions of similar industry, the assessment of initial stress fields of rock mass in railway specification is discussed. Research conclusions: (1) The assessment of railway specification to initial ground stress field is not realistic and should be revised, preliminary judgment when the measured in-situ stress >30 MPa, the possibility of rockburst is increased. (2) Assessment conclusion of initial ground stress field should be discreet, the increased investment should be incorporated into the dynamic design. (3) The stress tests of survey design stage should be reasonable and appropriate. (4) The research results can be applied to the modification of railway norms and tunnel exploration.     

常温养护下正交异性钢板-RPC组合桥面力学研究

为了解决正交异性桥面板铺装破坏和钢桥面板开裂的问题,提出一种常温养护下正交异性钢板-活性粉末混凝土(RPC)组合桥面结构体系。基于某大桥建立局部有限元模型,并计算对比常温RPC组合箱梁、纯钢箱梁、高温RPC组合箱梁和普通混凝土组合箱梁的桥面系应力状态;同时开展局部模型静载试验。研究结果表明:常温养护下RPC抗压强度、抗折强度和弹性模量与普通混凝土相比有明显的提高;常温养护的RPC组合箱梁的RPC层拉应力达到了6.45 MPa,未出现裂缝,此应力远高于普通混凝土的抗拉强度,从而为解决桥面铺装破坏提供了思路;常温RPC组合箱梁和高温RPC组合箱梁桥面板应力降幅都超过了80%,明显大于普通混凝土组合箱梁,从而改善桥面板疲劳性能。常温养护的RPC在施工现场便于制作,应用前景较好。     

高速铁路桥梁支座垫石开裂成因分析及改进措施

随着铁路建设发展,桥梁病害随之增多,其中高速铁路桥梁支座垫石开裂问题突出,严重影响桥梁服役功能及寿命。为研究支座垫石混凝土开裂成因,以某铁路桥梁桥墩加垫石结构为背景,利用ANSYS有限元软件,系统分析了在新老混凝土收缩作用、桥墩与垫石不同龄期差及支座垫石振捣是否密实条件下,新浇筑垫石的应力状况,并提出避免支座垫石开裂的改进措施。结果表明:新老混凝土收缩作用是架梁后支座垫石拉应力产生的主要原因;垫石收缩应力随新老混凝土龄期差增大而增大,最后趋于稳定;支座垫石混凝土振捣不密实会使垫石拉应力增大,导致垫石内部裂缝的产生;垫石浇筑前对桥墩混凝土润湿能有效减小垫石收缩应力,避免垫石开裂。     

25t轴重荷载作用下隧底脱空区域受力特性分析

为了研究在役铁路隧道在通车之后隧底脱空病害的问题,采用有限元理论,建立隧道脱空区域在围岩压力与25 t轴重列车动载作用下的数值计算模型,主要研究80 cm与40 cm脱空宽度分别距隧道中心线0,80 cm与160 cm时脱空区域的受力特性。结果表明:在围岩压力下,脱空区域中线上壁和外侧顶角混凝土中产生拉应力及内侧顶角中产生压应力,其中压应力对脱空的宽度更为敏感;同时施加列车动载作用时,脱空区域上壁出现了竖向动应力与横向拉应力,得到了脱空区域力学指标的最大响应值及其出现的具体位置,宽度的增加对脱空区上壁横向拉应力更为显著,上壁横向拉应力增幅超过200%,竖向动应力增幅达50%。因此,隧底脱空区周围应力分布复杂,拉应力与压应力在脱空区域同时存在,应力突变严重,对脱空现象应及时组织处理。