隧道式复合锚碇的作用机理

采用原位模型试验和有限元(ANSYS软件)数值分析,研究了悬索桥带预应力岩锚的隧道式锚碇系统的承载机理,根据施工动态过程反演确定关键参数.锚碇-围岩、岩锚-注浆体-围岩相互作用力学行为采用无厚度接触单元模拟.结果表明,岩锚初始预应力控制着锚碇体和岩锚对主缆荷载的分担和参与时机,岩锚存在最小自由段长度,以均匀分布和传递围岩应力,形成岩石锚固墙新围压效应.     

悬索桥重力式锚碇设计

随着国民经济和交通事业的蓬勃发展,采用大跨径桥梁跨越高山峡谷、宽阔海湾和水深流急的江河已成为首选。大跨径桥梁主要有斜拉桥、拱桥、连续梁或连续刚构桥和吊桥等结构体系,悬索桥被公认为是特大跨径桥梁中最主要的桥梁型式,其梁高并不随跨径的增大而增高,是桥梁工程中跨越能力最大的型式。锚碇是主缆的锚固体,其将主缆中的拉力传递给地基基础。通常采用的     

悬索桥隧道式复合锚碇的设计与施工

某悬索桥采用隧道式锚碇加预应力锚索的复合锚固系统，与重力式锚碇相比，充分利用深层岩体的承载能力，可大幅降低工程造价，保护地表环境。经验性的设计方法和岩土工程参数的不确定性，使其设计风险和施工难度较大。主要介绍了复合式锚碇的设计思路与施工方法，为同类工程提供借鉴和参考。     

悬索桥隧道式锚碇侧摩阻力近似解析算法

为了解析计算悬索桥隧道式锚碇的侧摩阻力,基于弹性理论,并考虑锚碇前、后锚端边界条件,建立了锚碇侧摩阻力的计算表达式。首先,根据实际锚碇受力情况建立了锚碇分析模型;其次,在Mindlin解的剪应力一般表达式基础上,引入锚碇前、后锚端剪应力为0的条件以及锚碇的静力平衡条件予以修正,得到锚碇侧摩阻力的解析式;最后,引用模型试验结果验证了解析方法的合理性,并结合工程实例进一步揭示了锚碇侧摩阻力的分布规律. 研究结果表明:锚碇摩阻应力沿轴向呈单峰曲线分布模式,解析计算与三维数值模拟的最大摩阻应力平均误差约为8.5%;当主缆拉力较小（1倍设计缆力）时,锚碇自重可导致较小的侧摩阻力;当主缆拉力较大（3.5倍设计缆力）时,锚碇自重对侧摩阻力影响相对减弱;随着主缆拉力逐渐增大,锚碇侧表面可能出现局部剪切破坏,侧摩阻力将产生重分布.      

悬索桥重力式锚碇仿真分析

应用大型有限元通用程序ANSYS建立了重力式锚碇结构分析空间有限元模型,模拟重力式锚碇在各种荷载工况下的受力情况,定量的得出各部位的应力分布情况,用以指导工程实际。     

悬索桥隧道式锚碇横断面形状对其承载性能影响

应用有限元软件ABAQUS对比分析了马蹄形和圆形两种横断面隧道式锚碇的承载性能.围岩及锚碇采用实体单元模拟,围岩与锚碇之间设置接触面单元;围岩采用扩展的Mohr-Coulomb屈服模型;使用超载法分析锚碇的极限承载能力.计算结果表明:马蹄形断面在边墙与拱以及边墙与底板的交界处出现较大应力集中,圆形断面应力分布均匀;在断面面积相等的情况下,相同缆力作用下圆形断面锚碇位移小于马蹄形锚碇约22％,极限承载力高出马蹄形锚碇约18％,说明圆形断面承载性能优于马蹄形断面.     

悬索桥岩锚式锚碇的承载特性研究

悬索桥岩锚锚碇系统能充分利用岩体承载能力, 但至今工程案例较少, 为了研究其承载特性和破坏模式, 以主跨为 1768m 的某公路双塔单跨吊钢箱梁悬索桥岩锚锚碇为背景, 首先建立了锚址区地质概化模型, 通过原位测试和室内试验分析得到岩体力学特性。 然后, 采用 FLAC3D 建立了锚碇系统及围岩相互作用的三维模型, 模拟分析了岩锚区围岩塑性区分布规律、 变形特征、 岩锚破坏模式。 最后, 采用楔形断裂法得到了岩锚的抗拔安全系数。 得出结论如下: (1) 岩锚锚碇系统的破坏机理为主缆拉力作用下, 锚体及周边围岩沿着破裂角发生整体拉剪复合破坏; (2) 通过超载法得到该桥岩锚锚碇围岩稳定安全系数为 7. 0; (3) 采用 “楔形断裂法” 得到岩锚锚碇的抗拔安全系数为 4. 0。     

车辆动荷载下沥青路面力学响应分析

为了分析路面结构在行车动荷载作用下的力学响应,建立了单自由度1/4车辆模型和以正弦曲线模拟路面不平整度的模型,通过将不同路面状况和行车速度的组合,分析车辆在各情形下所产生的动荷载,发现路面传给车辆的激励振动频率接近车辆自身振动频率时,车辆对路面产生的动荷载值最大.采用ANSYS静态和瞬态三维有限元方法,计算车辆在静态以及不同速度、不同路面状况下沥青路面面层层底水平拉应变和面层内最大压应变,总体来看采用静态荷载进行路面结构设计是偏安全的.     

锚碇围堰稳定性分析

设计了大岳高速洞庭湖大桥锚碇施工围堰,为确保围堰的稳定性,同时采用瑞典圆弧法和毕肖普法对该围堰在常水位、洪水位和水位快速下降3种工况进行了抗滑稳定性分析,得到了抗滑稳定安全系数。分析结果表明,各工况下稳定安全系数均可满足规范要求,最小稳定安全系数出现在洪水迅速下降的工况。     

山区重力式锚碇混凝土水化热监控技术

针对山区采用普通硅酸盐水泥为原材料的重力式锚碇大体积混凝土施工制定了科学的温控措施及温度监测方案,最终避免了混凝土的开裂,为山区大体积混凝土锚碇施工原材料的选择及监控技术提供参考。     

刘家峡大桥重力式锚碇温度场参数化分析

以西北地区最大跨度单跨悬索桥—刘家峡大桥为工程背景,利用ANSYS有限元软件,建立了考虑大地、环境温度场热交换及冷却水管效应的全三维、浇筑养护全过程有限元仿真模型,介绍了混凝土水化热、热对流边界条件等模拟技巧;详细分析了考虑当地气温变化特点及冷却水管效应时按分层厚度1.5m,3.0m浇筑混凝土的结构温度场、应力场的分布规律,实际施工采用1.5m厚度分层浇筑,在理论分析所得关键区域埋设了温度、应力传感器,实测温度场、应力场结果与理论分析数值吻合良好,映证了所建立的水化热分析有限元模型、对流边界条件以及冷却水管效应正确无误,理论分析成果指导施工,实测结果验证了理论分析的正确性,分析方法及有限元建模技巧可为同类工程提供借鉴.     

行车荷载作用下路面结构动位移响应分析

为研究行车荷载作用下路面结构动位移响应规律,基于弹性层状体系理论建立路面结构有限元模型,将车辆随机动荷载作用在有限元模型上,通过改变路面结构层厚度与模量,研究了路面结构测试区竖向动位移变化规律,建立了测试区动位移峰值与路面结构层参数的数学模型,进一步揭示了路面结构动态响应问题.计算结果表明:路面结构测试区动位移峰值随土基模量的增大而减少;土基模量对测试区动位移峰值影响最为敏感,两者的数学模型近似呈对数关系,测试区动位移峰与面层厚度和基层厚度近似呈线性关系,与底基层厚度近似呈对数关系;不同的面层模量、基层模量和底基层模量对应的测试区动位移曲线几乎重合,因此不是影响测试区动位移的主要影响因素.研究结果为路面承载力检测提供了依据.     

车辆动荷载作用下沥青路面应变动态响应分析

为了研究动荷载作用于路面后的面层和基层层底的拉应变响应,建立了路面三维有限元模型,施加0.7,1.0和1.3 MPa的动荷载,分析了面层层底和基层层底的拉应变大小和时程变化规律,得到主要结论有:沥青路面面层内轮胎荷载边缘处自上而下先出现水平向压应变,然后出现拉应变;在荷载中心下,也有此规律,但拉应变出现的位置更浅,基层上水平方向上全部为拉应变。随着荷载强度的增加,面层和基层内部的拉应变也呈现线性增加,但荷载中心下的应变增加趋势大于荷载边缘处的应变。     

列车荷载作用下地铁重叠隧道的响应分析

以深圳地铁一期工程区间近距离重叠隧道为背景，研究地铁运营期间，列车振动荷载对隧道结构的的影响。首先根据车辆－轮轨模型，确定列车振动荷载。然后采用释放荷载方法模拟地铁的开挖效应，确定初始应力场，并通过对地铁结构体系进行模态分析，得到体系的振型和频率，以确定合理的阻尼系数和时间积分步长。最后运用Newmark隐式时间积分法，分别研究在上行动载，下行动载和上下交会动载3种情况下，区间近距离重叠隧道的动力响应，确定在列车振动荷载作用下衬砌结构的薄弱部位及其相应的位移和应力。     

悬索桥小断面隧道锚碇施工技术及注意事项探讨

主要以贵州省息烽至金沙公路乌江大桥金沙岸隧道锚碇施工为例,对开挖过程中的各个施工环节进行介绍和分析,尤其是出渣环节提出针对此种隧道结构形式开挖的施工工艺和设备要求,该研究成果对类似小断面隧道锚工程的施工具有一定的借鉴价值和指导作用。     

悬索桥重力式锚碇结构-地基联合承载机制

基于普宣高速公路宣威岸重力式锚碇工程, 设计了不回填无预应力、不回填有预应力和回填有预应力3种计算工况, 利用数值仿真试验分析了重力式锚碇和地基的力学机制和破坏模式。承载机制表明: 8倍设计荷载之前没有塑性变形, 为弹性工作状态, 最大变形在锚岩界面, 摩擦效应居主导, 基底拉应力区可控, 锚碇结构抗滑移和抗倾覆性均处于稳定可控状态; 12倍设计荷载之后塑性区逐步扩展, 达到20倍设计荷载时全部贯通, 基底塑性变形明显, 锚碇结构变形显著, 基底夹持岩体剪切破坏, 夹持效应居主导, 基底拉应力区不可控, 锚碇结构抗滑移和抗倾覆性均处于不可控状态; 锚碇施加的预应力只在结构-岩基协调变形之前起作用, 之后影响不大; 回填可以极大地改善基底应力状态与结构扭转变形、抗滑移和抗倾覆稳定性, 可在容许变形范围内适当考虑增强效应。可见, 重力式锚碇结构-地基协调变形与联合承载机制, 表现为摩擦效应、夹持效应和回填效应的综合作用。监测结果显示: 通过基底拉应力和压应力监控结构与地基接触面安全性, 监测值小于地基容许承载力3MPa; 通过基底变位和地基深部水平位移监控结构抗滑移稳定性, 实际工程监测值小于1mm; 通过角点不均匀沉降监控锚碇抗倾覆稳定性, 倾斜值小于0.006;通过大体积混凝土温控监测可知, 内部最高温度小于60℃, 进出水温差小于15℃, 内表温差小于20℃, 峰后降温速率小于3℃·d^-1; 锚束锁固荷载监测变化幅值不超过设计值的5%。     

非均布动荷载作用下沥青路面剪应力动态响应分析

为探求重载货车不同行车速度下沥青面层水平剪应力动态响应规律,结合半刚性基层路面特点,采用层状体系理论,建立一个ANSYS3-D有限元粘弹性路面结构模型。在施加非均布动荷载情况下进行了非线性求解计算。结果表明,沥青面层内的最大水平剪应力均随行车速度的增加呈先增大后减小的规律,行车速度在20km／h左右时,水平剪应力达到最大,对路面剪切破坏程度最严重．