岩溶地区拱座台阶基础设计计算分析

在拱桥设计中,为提高稳定性,基础通常采用台阶状。岩溶地区的台阶状基础,其形状不规则且存在岩溶孔洞,受力较为复杂。文章采用有限元实体仿真模型,计算分析了岩溶地区拱座台阶基础的地基受力情况,为岩溶地区台阶状拱座基础设计提供参考。     

局部支撑于大型溶槽上的拱座基础及地基受力分析

文章依托某400 m级大跨径中承式钢管混凝土有推力拱桥实际工程,采用实体有限元软件仿真分析,对局部支撑于大型溶槽上的拱座基础及地基受力进行了计算分析。结果表明,溶槽的存在会导致地基和拱座基础结构应力显著增大,增大拱座基础结构厚度可以改善地基和拱座基础结构应力,有效降低溶槽对拱座基础受力的影响,并给出了拱座基础的安全、经济厚度范围,为今后同类设计提供参考。     

仿矩形顶管管壁摩阻力理论公式的探讨

顶管顶推力由迎面阻力和管壁摩阻力组成,迎面阻力一般可认为是一个定值,而管壁摩阻力则随着顶进距离的增加而增大。文章通过分析已有的矩形顶管管壁摩阻力计算公式,发现现有的理论公式均是将仿矩形简化为矩形以及在深埋条件下未考虑压力拱效应,计算值与实测值相差较大。鉴于此,通过运用土柱理论和普氏压力拱理论,推出了浅埋和深埋仿矩形顶管管壁摩阻力的理论公式。通过算例分析发现,当顶管隧道所处地层较好,埋深较大,且能够形成压力拱时,按规范中的计算公式所计算出的管壁摩阻力相对保守,按本文推导出的公式的计算结果较为合理。     

浅埋软弱围岩隧道快速进洞方法及稳定性控制技术研究

浅埋软弱围岩隧道一般采取CD法、CRD法和侧壁导坑法进洞,这些常规进洞方法需设置或拆除大量临时支撑,在一定程度上影响了整座隧道的工程进度。文章以某高速公路隧道为依托,建立了在超前大管棚和小导管联合预支护条件下采用CD法、CRD法、双侧壁导坑法和三台阶七步法进洞的三维数值计算模型,对比分析了不同开挖方法控制围岩变形和支护受力的优劣,提出了"地表注浆+扩大拱脚+拱架Z型连接+拱脚槽钢纵梁"稳定性控制措施下的三台阶七步法快速进洞方案。数值计算和现场实测结果表明:该进洞方案更有利于发挥支护结构的棚架效应,可有效控制地层变位,减小支护应力,在保障安全进洞的同时,加快了施工的进度,可为类似工程提供参考和借鉴。     

广西梧州西江四桥局部复杂节点有限元计算分析

文章对广西梧州市西江四桥开展研究,以主桥的工程方案为基础,利用有限元软件ANSYS对桥梁的边拱肋系杆锚固节段、混凝土拱箱(包括主拱肋钢筋混凝土结合段、边拱肋钢筋混凝土结合段以及混凝土拱肋拱座)进行模型分析,并运用数值模拟的方法,对该桥的复杂节点进行局部分析。结果表明:复杂节点大部分区域的受力情况满足规范要求,对于计算中出现的应力较大的区域也给出了相应的解决方案,验证了结构的设计合理可靠,局部分析的方法在桥梁设计中起到了重要的作用。     

桥梁过渡墩偏载施工受力分析与安全措施研究

逐跨连续施工的箱梁,在施工过程中桥梁的过渡墩由于邻跨未架设或安装,处于偏载受力状态,如何保证此时过渡墩的安全,是设计施工应考虑的一个重要问题。以飞云江三桥为例,运用空间有限元计算方法分析支座摩阻力对过渡墩受力状况的影响,同时结合过渡墩的受力分析,提出必要的处理措施,确保过渡墩施工偏载状态的安全,以期为同类工程提供参考借鉴。     

特殊地质条件下大跨度拱桥拱座设计方案比选分析

针对大跨度上承式拱桥拱座下伏软弱基岩抗推能力不足的问题,可采用扩大基础配置抗推斜桩和竖桩的方式抵抗拱桥巨大推力。文章以总溪河特大桥工程为例,针对其拱座下伏软弱基岩、承载力差的问题,提出10°和45°两种斜桩拱座方案,并采用有限元计算模型进行分析比选,最终得出45°斜桩方案可以有效减小设计桩长,其受力更为合理。     

中承式钢管混凝土系杆拱桥拱脚应力分析

文章以毕节市倒天河综合治理三期工程一号路大桥为依托，采用有限元软件MIDAS—FEA建立拱脚的局部有限元模型，并进行数值模拟分析。通过模拟拱脚在设计荷载下的受力情况，研究钢管混凝土系杆拱桥拱脚应力状态，提出改善拱脚应力状态的措施，为同类桥梁的设计和施工提供依据。     

塌方岩体重力荷载对隧道拱圈应力状态影响的数值分析

塌方岩体的自重荷载将对隧道内力产生较大影响,对其结构受力极其不利。文章基于混凝土材料的损伤塑性理论,建立了受力变形较符合实际的公路隧道结构的非线性模型,并利用大型有限元分析软件ABAQUwsdS对所建立的模型进行计算分析,得到在塌方岩体作用下隧道拱圈的第一主拉应力、正应力和剪应力的分布规律,进而找出了隧道拱顶和拱脚出现明显裂缝的主要原因,为类似运营隧道的加固设计与施工提供了重要的基础资料。     

某非对称悬索桥锚碇摩阻系数原位试验研究

重力式锚碇悬索桥主缆上拉力的水平分力由锚块基础和地基的摩阻力抵抗。锚碇混凝土与基岩表面的摩擦阻力不足容易影响悬索桥主缆受力,进而威胁桥梁安全。采用锚碇岩石地基摩阻系数原位试验是验证锚碇基底抗滑移摩擦系数是否满足设计取值的有效方法。文章以某特大桥锚碇混凝土与岩体接触面直剪试验为例,介绍了该非对称悬索桥混凝土锚碇摩阻系数原位试验,分析了试验结果,可为该类桥梁锚碇设计、施工提供技术参考。     

开挖施工方式对连拱隧道中墙影响的空间分析

隧道施工过程的应力变化对其稳定性有重大影响.文章通过对金竹林连拱隧道的三维弹性计算,分析了拟定开挖工艺下隧道各阶段的应力和变形情况,并针对连拱隧道进行专题研讨,提出连拱隧道中墙受力状态的一般规律,可供设计和施工参考.     

不同净距双洞隧道上下台阶法同时开挖数值模拟分析

为研究不同净距双洞隧道在上下台阶法同时开挖下的围岩变形、受力及支护受力情况,文章基于Midas/GTS软件平台对10m、14m、18m、22m净距双洞隧道进行了数值模拟分析。结果表明:(1)隧道中岩墙一侧拱腰水平位移相比左侧拱腰大,拱顶处、仰拱处水平位移较小,且随着净距变化其值基本保持不变;(2)隧道拱顶及仰拱位置处围岩竖向位移较大,拱腰处较小,随着隧道净距增大各部位竖向位移均减小;(3)随着隧道净距的增大拱顶及仰拱处的水平应力及竖向应力逐渐减小,但减小幅度较小,同时拱腰处水平应力及竖向应力变化较大,且减小幅度不断扩大;(4)随着净距的增大,锚杆轴力最大值及喷混结构最大拉应力发生了减小,减小幅度逐渐扩大。     

顶管顶力计算方法比较分析

顶力是顶管工程施工中最关键的参数,合理计算顶力对于顶管工程安全顺利的施工起着至关重要的作用。现阶段计算顶力的方法颇多,使用不同的计算方法会对计算结果产生一定影响。为此,文章总结了现阶段国内外的顶力(或摩阻力)计算方法,对比分析了现有计算方法的优缺点和适用性。结果表明:顶力计算的经验方法主要区别在于给出的单位面积摩阻力所对应的土层划分方法和考虑因素不同,以及相同土层管-土间单位面积摩阻力的取值不同;顶力计算的理论方法主要区别在于拱顶竖向土压力的计算方法不同,并且受顶管覆土深度影响较大;顶力数值模拟计算方法主要区别在于模拟程序基于的理论以及模拟过程中所考虑的施工因素不同。     

基于有限元法的4000 m3丙烷球罐力学特性分析

通过有限元方法对4000m~3丙烷球罐进行力学特性研究,重点分析了球罐整体结构在不同工况下的整体受力情况,并通过应力分类和强度评定,对危险部位进行强度校核。与常规设计方法对比,基于有限元法的球罐整体受力分析,能够得到更全面的球罐应力分布,并通过应力评定,对薄弱点进行了更详细的分析。     

苏州独墅湖隧道工程高填土区域的基底沉降特性分析与研究

通过对独墅湖阳隧道工程高填土区的土层性质、填土材质进行系统的分析研究,列举了多种条件下高填土区城的沉降特征及对拟建隧道的影响,并对沉降稳定历时和桩基的负摩阻力分布情况进行了分析。     

基于两种拱盖法修建的青岛地区上软下硬岩质地层大跨隧道结构稳定性研究

拱盖法是基于纵深刚度差异较大的“上软下硬”地层条件,在充分吸取盖挖法、双侧壁导坑法等工法的成功经验或者不足之处的基础上发展起来的一种暗挖大跨隧道修建技术,拱盖法主要有双层初期支护拱盖法和二次衬砌拱盖法。文章以青岛地铁某暗挖大跨车站为例,结合站址范围内上软下硬复合地层的特征,通过数值方法对两种拱盖法修筑的隧道结构稳定性进行分析研究。结果表明:1)二次衬砌拱盖法采用纵向9 m拆撑安全步距施工时,外层初期支护棚护作用的“空间刚度效应”不足以弥补其拱盖的“拱”效应,双层初期支护拱盖法修筑技术更有利于隧道变形控制;2)隧道下部岩体开挖时拱盖结构的承载、保护作用显著,但在相同等地质环境条件下,二次衬砌拱盖法施工对拱脚岩体的塑性破坏作用更明显,换言之即二次衬砌拱脚对岩基的强度和刚度要求更高;3)初期支护拱盖法结构受力控制部位为拱肩及拱脚,二次衬砌拱盖法结构受力控制部位为拱脚,后者拱脚控制内力约为前者的1.56倍,前者的“梁”效应比较明显,后者的“脚”效应比较明显;4)为地铁百年服务工程安全计,建议优先考虑采用双层初期支护拱盖法施工。     

箱型拱桥排架墩柱及横墙施工力学特性分析

拱桥的受力特征具有较大的特征性,在施工过程中对应力应变控制较为严格,通过对箱型拱桥施工安全风险响应研究,可具有针对性地加强施工过程的安全措施,增大其施工安全可靠度。以某箱型拱桥为例,基于有限元软件MIDAS对拱上排架墩柱及横墙进行数值计算分析,获取其施工力学特性。经计算可知在设置风缆后,拱肋稳定性增强;受力状况改善,最大拉应力与最大压应力均减小,最大压应力与最大拉应力小于材料的强度标准值,验证了结构施工其的安全稳定性。     

高地震烈度下超大直径海底盾构隧道地震响应分析

文章运用FLAC3D软件,采用动力有限元法,对高地震烈度下超大直径海底隧道地震响应进行了分析。分析结果表明:与单纯自重应力场作用下相比,地震作用会造成结构内力的增大,拱顶及拱腰为其受力薄弱部位;在重力及地震共同作用下,衬砌结构的拉应力主要出现在拱顶附近,最大拉应力超过C60混凝土的抗拉强度设计值,拱顶的衬砌管片可能出现局部脱落;衬砌结构的最大受力和位移一般发生在地震2~6 s的时间段;各关键点位置的位移、弯矩、剪力、轴力时程曲线具有相似的变化规律;隧道衬砌最大水平位移为3.6 cm,最大竖向位移为3.7 cm。     

破碎围岩大跨公路隧道结构健康度评价方法研究

目前关于大跨隧道结构在松动荷载作用下的受力变形与损伤演化机理研究相对较少,缺乏运营期隧道结构的健康度评价体系与预警标准,不利于掌握隧道结构的安全状态。针对上述问题,文章通过建立二维及三维数值分析模型,研究了Ⅳ级、Ⅴ级围岩下大跨隧道结构在松动荷载下的受力变形特性,并依据变形及破损特征,建立了5级评价体系与3级预警标准。研究结论为:(1)拱部松动荷载作用下大跨隧道的破坏过程分为四个阶段,分别为设计荷载下的弹性受力阶段、拱部松动荷载下的弹性受力阶段、结构开裂后的塑性工作阶段及加速变形破坏阶段;(2)设计荷载下,采用荷载规范计算方法与三维数值模拟方法得出的隧道变形基本一致,验证了数值计算的可行性。通过数值计算,得出Ⅳ级围岩下结构极限承载力为734 kPa,拱顶沉降6.75 cm,边墙收敛1.56 cm。Ⅴ级围岩下结构极限承载力为812 kPa,拱顶沉降10.47 cm,边墙收敛4.06 cm;(3)以拱顶开裂、局部压屈、拱顶拱腰压屈、拱腰压屈达到衬砌厚度的1/3、钢筋拉断为关键节点,以结构受力、拱顶沉降、边墙收敛为评价指标,建立了Ⅳ级、Ⅴ级围岩下大跨隧道的健康度评价体系及预警标准。     

山岭隧道开挖施工方案比选研究

文章采用有限元软件MIDAS/GTS分别建立山岭隧道全断面法和三台阶法两种施工模型,通过设置监测点,重点分析了两种施工方法的位移、最大主应力变化规律,并对比分析了两种方法施作后的围岩塑性区大小和位置。结果表明:相对于全断面法施工,采用三台阶法施工时隧道拱顶、仰拱以及侧墙和拱脚变形值分别减小了37.0%、48.5%、17.4%和15.8%,在结构设计中应该考虑加强仰拱处的结构强度设计以增加仰拱处围岩稳定性;全断面法施工对拱脚影响较大,三台阶法施工对仰拱和拱脚影响均较大,设计和施工时应该对上述点进行重点关注,必要时采取加固措施;运用全断面施工方法时塑性区主要出现在两侧拱脚位置,而运用三台阶施工方法时塑性区主要出现在两侧拱脚位置以及侧墙和拱脚之间的拱腰位置,且前者塑性区面积要大于后者;综合分析围岩位移、最大主应力以及塑性区大小等方面可知,采用三台阶施工方法更为优越。