悬索桥地下连续墙—锚碇复合基础协同承载特征分析

传统的重力式锚碇设计方法不考虑围护结构对基础承载力的贡献,随着施工技术与质量的进步,发挥地连墙围护结构承载力贡献的新型复合基础成为新的研究方向。以虎门二桥工程锚碇基础为背景采用有限元软件模拟了锚碇基础的建造过程,分析了缆力施加前后地下连续墙-锚碇的受力与位移变化,验证了地下连续墙-锚碇复合基础协同承载假定。研究表明:地下连续墙的抗剪强度、地下连续墙与周围土体的摩阻力对锚碇基础水平向抗滑移承载力均有贡献;采用地下连续墙作为基坑围护结构的大跨悬索桥锚碇基坑设计可考虑地下连续墙-锚碇基础的协同承载特性。     

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。     

悬索桥锚碇基础的稳定性分析

锚碇作为悬索桥的主要承力结构物,它的稳定性是十分重要的。针对润扬大桥北锚碇基础,基于三维有限元仿真分析模型的计算成果,对锚碇基础抗滑移、抗倾覆稳定进行了计算分析。研究分析了基础前、后墙土体压力对锚碇基础稳定性的影响,并且分析了基底接触面摩擦强度指标对抗滑移稳定性的敏感程度。通过研究分析,得出了悬索桥锚碇基础稳定性分析的一些有益的结论。     

圆形地连墙设计关键问题及轴对称有限元法

为完善圆形地连墙设计理论,探讨了现行规范方法的力学概念、环向应力计算方法、土-结构相互作用及环向刚度折减系数等关键问题,基于薄壳理论推导了地基双向弹簧条件下圆形地连墙的基本微分方程,改进非线性土体弹簧模型以考虑土压力发挥极限值所需的位移,引入连续弹簧模拟环形内衬,采用增量法计入施工过程影响,并编制了有限元程序;同时,提出采用单元体试验研究圆形地连墙环向刚度折减系数取值方法,考虑接缝刚度与宽度、地连墙半径、槽段平均长度等因素建立了折减系数计算公式,最后,以阳逻大桥圆形锚碇基坑工程为例进行了计算与对比分析。结果表明:典型条件下折减系数为0.467~0.679;该方法位移计算值与实测值基本吻合,克服了现行方法无法分析支护结构环向应力及地连墙两侧土压力发展过程的缺陷;计算参数物理意义明确、易于获取,可为工程设计提供较为全面的参考依据。     

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.     

郑万铁路梅溪河特大桥缆索吊装系统荷载试验研究

梅溪河特大桥是郑万铁路全线重点控制工程,为了验证梅溪河特大桥缆索吊装系统的安全性能,该文基于分段悬链线理论、滑移刚度法对缆索系统进行了验算;同时采用有限元软件对缆塔进行了验算;在缆索吊装系统投入使用前进行了荷载试验,试验中结合在线监测与离线监测方法,测量了承重索垂度和索力、塔顶偏位和缆塔应力、锚碇位移等。试验数据与理论计算值对比分析的结果表明:结合分段悬链线理论及滑移刚度法的缆索系统计算方法准确度高,计算结果可靠;锚碇偏置的特殊缆索吊装系统单线吊重时塔顶会有较大横向偏位,缆塔验算时需要考虑锚碇偏置的影响;该桥缆索吊装系统各部件强度、刚度与稳定性符合设计与规范要求。     

抵母河大跨悬索桥锚碇设计分析

针对一座主跨为538m的简支钢桁梁悬索桥,介绍了该桥锚碇的设计情况,采用传统经验公式对锚碇进行了抗滑移、抗倾覆的整体稳定计算;采用大型通用有限元软件对锚碇进行了实体仿真模拟分析,并对整体稳定计算结果进行了对比。分析结果表明:抵母河特大桥主桥悬索桥两岸锚碇的整体抗滑移、抗倾覆均满足要求;成桥后主缆对锚碇的偏心拉力,对锚碇基底应力有明显改善作用。散索鞍支墩背面及锚体前锚面部分区域出现拉应力,建议加强表层配筋,改变锚碇施工顺序,进而有效改善锚碇鞍部受力。     

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。     

分体井筒式地连墙锚碇基础承载性能研究

在借鉴国内外现有井筒式地连墙工程实践的基础上,结合清远西江特大桥的建设条件特点,提出了一种新型的分体井筒式地连墙锚碇基础结构形式。分体井筒式地连墙锚碇基础采用在顺桥向前后分体设置(净距12.3m)的矩形井筒地下连续墙基础,单个井筒平面尺寸为42m(横桥向)×18.6m(顺桥向),内外墙厚度均为1.2m,通过内部横纵隔墙分成8个隔舱,嵌入中风化岩层深度不小于3m。分析表明,前、后锚地连墙分担的竖向荷载比例为52%、48%,且以地连墙嵌岩段端阻力承担竖向荷载为主,外墙和土芯提供的竖向侧阻很小。前、后锚地连墙分担的主缆水平向分力分别为49.8%和50.2%,两者基本相等,均以土芯土抗力及外墙侧向土抗力分担为主。通过井筒式的构造及地连墙嵌入中风化岩层,能有效发挥井筒内土芯的抗水平力作用。提出了一种带结合钢板的榫槽式钢筋笼搭接锚固刚性接头,保证槽段间的刚性连接。相关成果可为悬索桥地连墙锚碇基础设计及研究人员提供参考。     

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。     

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。     

温州瓯江北口大桥施工期索夹抗滑移控制

温州瓯江北口大桥为主跨2×800 m的三塔四跨双层钢桁梁悬索桥,主跨钢桁梁采用1 000 t缆载吊机大节段吊装,施工期索夹受力大、索夹螺杆紧固力损失大,索夹滑移风险高。为给施工期索夹滑移风险评估和抗滑移控制措施提供依据,在《公路悬索桥设计规范》(JTG/T D65-05—2015)索夹抗滑移系数计算公式的基础上,考虑索夹上临时荷载、主缆轴力增加引起的主缆直径变小和主缆丝股重新排列、螺杆时变效应造成的索夹螺杆紧固力损失,提出适用于大跨悬索桥施工期的索夹抗滑移系数计算方法,分析主要参数对施工期索夹抗滑移系数的影响,并评估该桥施工期索夹抗滑移风险,提出索夹抗滑移控制措施。结果表明：钢桁梁吊装过程中,索夹倾角变化大,应采用当前施工阶段索夹倾角计算施工期索夹抗滑移系数,主缆轴力增加引起主缆直径变小是造成索夹滑移的主要原因之一;该桥除主跨跨中钢桁梁节段对应索夹抗滑移系数满足规范要求外,其余索夹抗滑移系数均不满足规范要求。根据索夹滑移风险评估结果,采取紧固索夹螺杆的抗滑移控制措施,并明确了该桥索夹螺杆紧固次数和时机。该桥采取索夹抗滑移控制措施后,施工过程中索夹均未出现滑移现象。     

广西滨海公路龙门大桥东锚碇基坑支护分析

圆形地连墙在基坑开挖期间具有良好的受力性能,是悬索桥锚碇基坑常用的支护形式。目前软土中圆形基坑围护计算相对成熟,而岩质地基中对于圆形基坑土压力的计算则存在较多争议。采用《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG 3363—2019)和《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2013)中推荐计算模型分别对岩质地基中龙门大桥东锚碇基坑土压力和内力进行对比分析。计算结果表明,采用《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG 3363—2019)计算得到的坑内土压力以及坑外土压力均大于《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2013)的计算结果;随着开挖深度的增大,两种规范方法计算得到的土压力大小差异也在逐渐增大。同时,采用《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG 3363—2019)计算得到的圆形地连墙最大弯矩值较大,为9 034kN·m;对于较深的锚碇基坑,采用《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG 3363—2019)计算得到的围护结构弯矩将偏于保守。     

温州瓯江北口大桥主桥总体设计及结构选型

温州瓯江北口大桥为高速公路和普通国道合建的通道,结合建桥条件对该桥主桥进行总体设计及结构选型。受通航孔位置、净空尺度控制,综合考虑防洪影响、结构受力和施工难度等因素,主桥采用主跨2×800m的三塔悬索桥。南边缆跨跨径为348m,北边缆跨设置6根背索,跨径为230m,两边跨均采用悬吊结构。选取平层合建和双层合建两种加劲梁方案进行比选,最终采用结构受力合理、建设难度较低的双层钢桁梁方案。为解决中塔主缆抗滑移的技术难题,该桥中塔选取整体结构刚度大、抗风稳定性好的纵向A形混凝土塔,并采用设置竖向摩擦板的中主索鞍。中塔基础采用整体性和稳定性好、能承受船舶直接撞击作用的沉井基础。边塔采用H形混凝土塔,钻孔灌注桩基础。南、北锚碇均采用安全可靠的重力式锚碇,北锚采用扩大基础,南锚采用大型沉井基础。     

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。     

基于抗滑安全的悬索桥重力式锚碇优化

该文以香丽高速公路虎跳峡金沙江悬索桥丽江岸重力式锚碇为依托工程,设计了平底和带齿坎两类典型的重力式锚碇形式,基于传统基底摩擦承载和考虑结构-地基联合承载的抗滑力估值公式,利用传统的墩台基础抗滑安全系数计算公式,探讨其抗滑安全性,所得主要结论如下:①摩擦承载适用于平底锚碇的抗滑力估值;新型带齿坎重力式锚碇的抗滑力由后部基底摩擦承载和前部齿坎夹持岩体剪切承载两部分组成,考虑联合承载的抗滑力估值公式适用于此类锚碇。带齿坎锚碇的抗滑力是平底锚碇抗滑力的1.5倍。齿坎的设置形成前高后低结构,有利于整体抗倾覆;②传统的摩擦承载抗滑安全系数kc=2.42;基于联合承载抗滑安全系数kc=3.66,均大于规范要求的稳定系数标准(2.0)。丽江岸重力式锚碇满足抗滑要求;③抗滑稳定系数为2.0时,基于摩擦承载的锚碇混凝土最小用量比初始用量可节约44%;基于联合承载的锚碇混凝土最小用量比初始用量可节约87%。丽江岸重力式锚碇可通过增设齿坎和锚碇减重进行优化。上述公式和方法可用于重力式锚碇抗滑安全系数计算和基于抗滑安全的锚碇设计优化。     

海上悬索桥锚固系统关键技术

随着大跨度悬索桥的广泛应用以及海中修建桥梁逐渐增多,对在海中修建的悬索桥的锚碇基础结构稳定性和锚固系统耐久性要求进一步提高。锚碇结构的设计方案和施工方法需考虑海中地基与锚碇的相互作用,可以采用新型沉箱作为锚碇基础和预填骨料升浆基床来保证锚碇与地基更好地结合,提升基础稳定性。海上桥梁的使用环境不利于传统锚固系统的防腐和耐久性,可将预应力更换为直径较大的刚性拉杆形式,很好地解决锚固系统的耐久性。以大连星海湾跨海大桥为例介绍锚碇沉箱与升浆基床的结构特点和施工要点,以及相应的主缆和刚性拉杆锚固系统的结构特点和施工要点。     

2 000 MPa 级多股成品索式锚碇锚固系统研究与应用

多股成品索式锚碇锚固系统是当前锚固大型悬索桥主缆索股的主要型式。随着悬索桥跨经的不断增大,为减少主缆重量,主缆钢丝向超高强度、更大直径方向发展,目前常用主缆钢丝强度达到了1 960 MPa,而强度超过2 000 MPa、直径超过6 mm的钢丝主缆已在工程中得到应用。随着高强度、大直径主缆索股的不断升级,需开发与之匹配的锚碇锚固系统。通过对2 000 MPa级钢绞线多股成品索式锚碇锚固系统的设计、试验与工程应用,结果表明该新型锚固系统具有降低工程建设成本、锚固可靠、耐久性好、结构紧凑等的优点,已成为当今锚碇工程设计的首选。     

基于路面荷载作用的基坑抗隆起滑移数值分析

近年来,随着城市不断的发展,基坑规模也越来越大,基坑墙锚支护技术已逐步引入到沿海软弱地基的基坑工程中,为研究数值方法在模拟基坑支护结构变形中的应用,利用PLAXIS2D分别对基坑无护壁、基坑有护壁及基坑墙锚支护下的基坑开挖进行了数值模拟分析。基于Terzaghi地基极限承载力理论对土钉支护条件下基坑抗隆起进行了大量细致计算与实践应用对比分析,并基于路面荷载作用基坑边壁隆起滑移与墙锚支护隆起滑移控制展开系统分析,以Terzaghi极限承载力理论假设为前提分别建立基坑无护壁抗隆起滑移模型、基坑有护壁抗隆起滑移模型及基坑墙锚支护抗隆起滑移模型。研究结果表明:基坑无护壁支护情况下破坏形式及变形以滑移为主,基坑有护壁支护情况下滑移得到一定程度抑制,墙锚杆支护情况下基坑出现抗隆起滑移,墙锚杆支护有效控制了滑移变形,基坑出现微弱隆起滑移变形。     

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...