开挖与回填过程中隧道受力和承载拱效应研究

为研究开挖和回填过程中既有隧道受力变化及其与承载拱之间的联系,设计模型试验,通过考察开挖与回填过程中既有隧道的位移、内力及围岩压力,得到隧道受力变化规律,并对隧道受力与承载拱之间的联系进行分析。结果表明: 1)既有隧道上方开挖过程中由于承载拱的存在,会使隧道经历无影响、弱影响、强影响3 个阶段,但既有隧道上方回填过程中不会产生承载拱,填方对隧道的影响基本呈线性增加,隧道处于持续受影响状态; 2)回填后的结构受力普遍大于相同覆土高度下开挖后的结构受力,且拱顶和仰拱相对其他部位受影响较大,易因内侧受拉出现裂纹; 3)承载拱的产生与否主要取决于一定埋深隧道围岩应力状态是否经历三向应力-二向应力转变的历程,隧洞开挖时围岩应力的转移和重分布导致了承载拱的产生。     

基于扁拱突变理论的路基下伏溶洞顶板稳定性分析

根据路基下伏溶洞受荷体系的力学特性,将结构体系简化为两端固定铰支的扁拱模型;基于突变理论推导得到扁拱的能量势函数和分叉集方程,从而建立了路基下伏溶洞顶板突变模型平衡曲面;根据溶洞顶板突变失稳的条件,提出了确定路基下伏溶洞顶板的极限承载力及最小安全厚度的方法;并对溶洞顶板厚度h、溶洞顶板跨径l、溶洞顶板失高f、岩层的弹性模量E、溶洞顶板上覆荷载q五个影响因素进行参数分析,可得如下结论:溶洞顶板的极限承载力随着溶洞顶板厚度的增加,溶洞顶板失高的增加、岩层弹性模量的增加而增加,随着溶洞顶板跨径、溶洞顶板上覆荷载的增加而减小.     

岩湾隧道特大型溶洞处治技术

湖北恩利段高速公路岩湾隧道ZK250+135~+166段有特大型溶洞发育,隧道穿越溶洞中部,周边存在大范围的空腔,采用普通结构隧道无法跨越。为了保证施工安全、运营安全及工程进度,采用洞渣回填、桥跨和拱形防护等处治措施,即:洞渣回填至仰拱顶作为施工通道及拱形防护的基础;桥梁作为行车道部分,上部结构采用2×16 m的连续组合梁桥,下部构造桥墩采取桩基接帽梁、扩大基础桥台;拱形防护(钢筋混凝土套拱+混凝土护拱和沙袋缓冲层)座落在回填的洞渣上,防止可能发生的洞顶坍塌对隧道防护造成结构性破坏。施工和运营初期的实践证明,该溶洞处治技术措施可靠、合理,可以确保隧道施工安全及运营安全。     

古石背隧道岩溶段的综合治理

溶洞洞穴的存在易造成隧道围岩塌陷压垮二衬或悬空造成开裂等病害,给隧道施工、运营安全造成威胁.针对古石背隧道施工在隧道拱顶、侧面、拱脚、仰拱底部等位置出现岩溶洞穴的情况,根据溶洞对隧道不同影响和施工条件,采用了清除充填物、回填片石夯实或砼、注浆加固填充物、钢筋砼护拱、钢筋砼板跨越、封闭地表塌陷、疏排地表水等综合治理措施,施工结果表明治理是成功的.     

矿山法隧道拱部装配式衬砌结构设计研究

为解决矿山法铁路隧道施工拱部常出现的衬砌背后脱空、二次衬砌厚度及强度不足等质量缺陷问题，提出矿山法隧道拱部采用装配式预制管片结构的新思路，并基于时速350 km双线铁路隧道，采用数值计算分析研究拱部装配式衬砌结构的系列设计参数。主要研究结论有： 1）提出拱部装配式衬砌环向不分块的整体预制形式，综合考虑理论计算结果、行车安全分析、机械设备运输及拼装能力、拱部衬砌承载能力等，确定拱部管片环向弦长8.6 m、纵向幅宽2 m、衬砌厚度50 cm的结构尺寸及配筋设计参数； 2）提出拱部预制管片之间环缝采用螺栓连接、拱部预制管片与现浇边墙采用“L”型榫接头的接头形式及其设计参数； 3）为保证拱部管片的顺利安装，“L”型榫接头应考虑一定的施工误差，同时拱部预制管片与初期支护间应预留安装空间，后期通过管片背后纵向注浆填充密实。隧道拱部装配式衬砌技术成功应用于重庆胡家沟隧道，总体实施效果较好。     

中梁山隧道右线溶洞处理

中梁山隧道右线在ⅡＫ３４５＋９０５处遇一较大溶洞，施工中采取清淤，喷混凝土，打描杆，设置钢筋拱并回填等措施，然后进行二次衬砌，处理较成功，总结了一种溶洞处理方法。     

干溶洞对大坝隧道围岩受力性状的影响分析

为研究溶洞位置对隧道围岩受力性状的影响,以湖南龙永(龙山—永顺)高速公路大坝隧道为依托工程,通过改变溶洞在隧道中的位置、间径比及洞径比,运用MIDAS数值计算软件分析隧道围岩位移和应力的变化。结果表明,各位置溶洞均会引起隧道围岩水平位移增加,且随着间径比的增大,最不利溶洞位置从顶部逐渐向水平和底部移动;受左侧拱脚、底部位置溶洞的影响,隧道拱顶沉降和底部隆起位移减小;受顶部、左侧拱肩及左侧水平位置溶洞的影响,隧道拱顶沉降和仰拱隆起位移有所增加,且随着洞径比的增大,溶洞最不利位置从顶部逐渐向水平位置移动;受左侧拱脚位置溶洞的影响,隧道拱脚最大主应力大幅增加;受左侧拱肩、左侧水平、左侧拱脚位置溶洞的影响,隧道底部最小主应力有所减小。     

山区高铁岩溶隧道斜交拱跨暗河处理技术研究

在我国西部山区高速铁路建设过程中,面临隧线比高、地质条件复杂等困难。贵广高铁作为世界上穿越喀斯特范围最长、岩溶地质情况最复杂的高速铁路,全线隧道占比54%。为了克服这些岩溶不良地质,设计中采用了回填、桩基处理、梁跨、拱跨、桥跨等多种方式处理暗河、溶洞等。以贵广高铁I级高风险油竹山岩溶隧道大型斜交暗河处理工程为例,综合考虑岩溶暗河与线路相对关系、暗河发育情况、辅助坑道设置等因素,研究采用引水横通道+斜交拱桥+特殊暗洞衬砌的综合处理技术,取得了良好效果。     

花鱼洞拱座下覆溶洞变形的模拟分析

溶洞顶板稳定性是岩溶区一个重要的工程地质问题。文中以贵州岩溶区花鱼洞大桥桩基下隐伏溶洞为工程背景,综合研究了溶洞顶板的稳定性。针对实体工程,运用定性、半定量和数值模拟方法进行综合评价,确定桩基下伏溶洞顶板安全厚度大于6.4m。花鱼洞大桥贵阳岸下覆溶洞全部贯通,通过分析贵阳岸典型断面的位移矢量分布,得出最大位移达到60mm,位于中轴线拱座处,与现场开裂情况基本吻合,建议对贵阳岸拱座和4号桥墩下的岩溶进行回填加固。     

顶部充水溶洞隧道施工围岩位移特征分析

选取忠垫高速公路某岩溶隧道为研究对象,建立岩溶隧道三维实体模型,利用软件FLAC3D对拱顶部存在充水溶洞的隧道施工过程中的围岩位移特征进行数值模拟研究,并将数值计算结果与现场监测结果进行了比较分析。研究结果表明:隧道拱顶处围岩竖向位移最大、拱肩处次之;水平位移以边墙部为最大,拱肩处水平位移先向隧道内变形,后向隧道外变形。     

斜靠拱桥的方案比较

斜靠式拱桥是两片竖直主拱与两片斜拱两两组合成的空间受力体系。这种桥外形独特新颖,富有曲线美和力度感。该文以某工业开发区正在设计中的斜靠式拱桥为例,就这种桥梁的结构体系、不同截面方案等问题展开讨论,并给出推荐方案。     

三跨等截面圆弧拱连拱计算

以某三跨等截面圆弧拱为原型,利用桥梁专业计算软件M idas/C ivil建模计算,分析了不同荷载的连拱作用及基础刚度对连拱作用的影响。     

尼尔森体系系杆拱桥结构分析

下承式尼尔森体系系杆拱桥造型美观,结构形式新颖,具有较大的承受超载和偏载的能力,运用MIDAS/Civil程序计算分析尼尔森拱在荷载作用下的索力分布,通过对比尼尔森体系拱桥和洛泽式拱桥的内力和变形,对下承式拱桥的吊杆布置方式选择提出建议;并对一座在建尼尔森体系系杆拱桥按高速铁路规范验算拱桥主体结构的刚度及强度,验算结果均满足规范要求,同时也验证了尼尔森体系拱桥能较好地满足高速铁路对桥梁结构的刚度和动力特性的要求.     

浅谈中承式拱桥的设计

拱桥结构型式美观,素有“彩虹桥”的美称。上跨高速公路的拱桥给高速公路的行车增加了美好的视觉效果,在高速公路建设中有很多成功的例子,施工技术较成熟。该文通过某上跨高速公路的中承式吊杆拱桥的设计,讨论了中承式拱桥的构造、设计计算方法,以供借鉴参考。     

大跨度中承式钢筋混凝土拱桥施工技术

介绍信阳狮河大桥施工中采用的节段预制、龙门吊机提运、拱架上拼装等施工方法和工艺。     

三跨连续弯石拱桥的设计与思考

以三跨连续弯石拱桥为例,介绍了该类桥梁的受力特点及设计思路,采用桥梁空间计算软件 MIDAS CIVIL对全桥进行结构静力分析,并提出早期落架的施工方案。     

潜江市兴盛路装饰拱桥布置方案及装饰拱结构力学分析

通过对拱结构与主桥的不同连接方式进行方案比选,阐明了装饰拱桥设计中需要考虑的主要因素。简要介绍了建立空间梁单元模型,并按照无铰拱对装饰拱进行力学性能验算的方法;同时根据计算结果进行结构强度、稳定性评价及静力、动力、抗震等各项力学性能分析,以确定不同参数对结构安全的影响。装饰拱布置选型方案及结构分析的研究方法可用于指导该类桥梁设计。     

天津安阳桥设计关键技术

该文介绍了天津安阳桥设计的若干关键技术。天津海河安阳桥桥梁建筑艺术设计优美,造型独特,是天津滨海新区中心商务区的新地标,是桥梁建筑艺术与桥梁结构的完美结合。安阳桥为大跨度空间钢网拱桥,软土地基上大跨度拱桥水平推力是一个技术难题。安阳桥主拱为空间钢网拱,主拱刚度较弱,主拱和主梁的刚度匹配,空间主拱的设计,是另一个技术难题。安阳桥为空间拱桥,安阳桥的抗震和抗风性能又是一个值得研究的课题。     

曾家沟大桥主拱圈施工阶段挠度计算和分析

拱桥施工中,确保拱轴线的线形非常重要。当采用钢拱架砌筑混凝土预制块拱圈时,钢拱架的下挠直接影响着拱桥的拱轴线形。利用有限元软件Midas进行数值分析,分别考虑了砌筑拱圈刚度和不考虑砌筑拱圈刚度2种情况下的挠度变化,然后与施工中实测情况进行对比。分析结果表明,在设计中考虑拱圈刚度与否,相同工况下拱架的下挠值变化很大,实测挠度值表明施工中拱圈的实际刚度比计算中的理想化刚度要小,故在施工时可以通过提高砌筑拱圈的实际刚度来控制主拱圈挠度,从而保证拱轴线线形。     

双曲拱桥有限元分析中建模方法研究

结合南京长江大桥引桥中双曲拱桥的承载能力检算,提出按刚度等效原则把拱肋与拱波简化为梁格体系的计算模型,采用空间梁单元模拟拱肋与拱波,缩减了双曲拱桥全桥建模和结果分析时的计算工作量。对此计算模型,采用ANSYS软件,选取了桥梁荷载中的几种典型工况做模拟计算,与ANSYS有限元软件建立的另一精细模型的计算结果及相同加载方式下的现场试验实测数值进行了对比,并对三组数据结果做了简要的分析。