特大悬索桥现场隧道锚塞体的自平衡法承载特性研究

为了检验超大吨位、边坡等复杂环境的特大悬索桥隧道锚塞体,自平衡测试方法被用于1∶10的现场2个模型隧道锚塞体试验。采用后推法测试技术对开州湖大桥进行试验测试,在模型锚塞体尾端位置安设千斤顶及位移杆(每个模型锚塞体下位移杆2个、上位移杆4个),沿着垂直作用方向加载,测试出模型锚塞体承载力和荷载-位移关系曲线表达式。结果表明:在加载过程中,模型锚塞体及周围岩体无破坏迹象,两个模型锚塞体洞口位置出现轻微裂缝开展,荷载位移曲线为缓变形。随加载时间的延长,锚塞体的位移呈增大的趋势,位移发生在15～45 min,且每级荷载值加载下,其位移最大不超过5 mm。右洞在各级荷载加载下其位移均高于左洞,部分高于5 mm。建议混凝土与岩体间的摩擦系数为0. 77和粘聚力为369 k Pa。两个模型锚塞体的安全系数分别为5. 3 (左洞)和5. 2 (右洞),满足最新《公路悬索桥设计规范》锚塞体抗拔安全系数和围岩稳定安全系数分别不应小于2. 0和4. 0的要求,为类似桥梁工程的长期安全性评价提供参考。     

山区公路悬索桥隧道锚设计

山区公路悬索桥采用隧道锚能较好地利用锚址区的地质条件,工程量相对重力锚小,性价比高、对周边环境扰动小。隧道锚设计规范、准则未成体系,设计参数不确定及山区隧道锚设计的特殊性是设计中的难点。隧道锚尺寸设计分为锚体截面设计和锚体长度设计。采用有限元方法对所设计隧道锚进行计算,结果表明:在7.5倍设计缆力作用下,岩体位移、应力均在可控范围内,岩体塑性变形范围有限,隧道锚处于稳定、安全受力状态;隧道锚设计方案安全系数大于6,满足设计要求。     

锚碇隧道开挖过程中的围岩变形特征监测分析

以雅康高速公路大渡河特大悬索桥雅安岸锚碇隧道项目为依托，通过现场监测左右洞拱顶沉降和边墙围岩变形量，分析锚碇隧道在开挖过程中的围岩变形特征及其对围岩的稳定性影响。结果表明:先行洞（左洞）受到后行洞开挖的影响，其拱顶最终沉降量由6.00 mm增加到11.50 mm，右洞的拱顶最终沉降量为8.00 mm；因左右洞中夹岩的存在，后行洞左边墙变形量大于右边墙，并使先行洞右边墙的水平变形由2.41 mm增加到3.83 mm；净距变小，埋深、断面尺寸变大使隧道的拱顶沉降增加，但对边墙围岩变形不产生明显影响。     

山区悬索桥隧道锚的性能分析

为了评价隧道锚的受力性质,准确反映隧道锚的工作性能,依托某大型悬索桥隧道锚工程,建立了基于FLAC3D的地质概化数值分析模型,包括隧道锚碇与围岩,并基于现场动态监测数据进行验证。根据模型预测施工过程锚塞体及围岩的应力和位移变化规律,分析了各施工阶段隧道锚的受力性能,为施工阶段提出了防护建议,验证了成桥阶段隧道锚的稳定性及安全性。     

悬索桥隧道式复合锚碇承载特征分析

采用三维显式有限差分法(FLAC3D)对隧道式复合锚碇中岩锚、锚塞体单独作用下及整体共同作用下的承载特性进行了数值模拟试验,分析了受力体系在不同主缆拉力及不同岩锚预应力工况条件下,岩体的变形和应力响应特征。结果表明:岩锚及锚塞体单独作用下均能满足悬索桥的受力及稳定性要求,合理的岩锚初始预应力值有利于隧道式锚碇的受力分配及承力时机,岩锚和锚塞体的系统刚度匹配决定了隧道式复合锚碇的极限承载比例分配,分析结果对隧道式锚碇的设计提供了依据。     

大跨径悬索桥主缆安全系数的研究

为研究主跨1 000m以上大跨径悬索桥主缆安全系数的取值问题,建立西堠门大桥(主跨1 650m的两跨连续梁悬索桥)空间几何非线性有限元模型,分别按照各国的荷载标准对模型进行加载,计算结构在荷载作用下的内力及位移,并根据相应的规范进行荷载组合,计算出主缆相应的安全度,采用Wyatt公式进一步计算模型考虑主缆二次应力后的安全系数。计算分析结果表明,大跨径悬索桥主缆安全系数可由2.5降低至2.3,从而给出了大跨径悬索桥主缆容许应力安全系数2.3的建议值。     

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。     

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...     

自锚式悬索桥静力特性模型试验研究

为研究自锚式悬索桥在运营阶段的静载响应规律,以应变相等为原则,按静力相似理论对哈尔滨市三环西线跨松花江大桥主桥进行1∶50缩尺模型试验研究.以轴向刚度、弯曲刚度相似为主进行模型设计,重点关注桥梁的受力与变形性能.根据有限位移理论的仿真分析,结合相关规范的规定,制订桥梁静力试验工况及试验方法.基于最不利加载工况下的试验数据,对该桥的主缆、吊索、主梁的受力及变形特征进行分析.结果表明:双塔对称体系自锚式悬索桥的边主跨挠度分布情况与三跨连续梁类似,但由于竖向索力的弹性支撑作用,结构挠度减小,证明结构在静力作用下能承担的荷载更大;各关键构件荷载安全系数均在规范限值以内,大桥结构受力偏于安全;各测试工况试验值与理论计算值总体吻合较好,模型能较好反映实桥的受力特性,同时也印证了缩尺模型设计的合理性.     

悬索桥隧道锚设计

隧道锚具有环境扰动小、性价比高的特点,是悬索桥较理想的锚碇形式,但受地质条件以及人们对岩体性质的认识水平等条件的限制,目前在大跨径悬索桥中应用不多,相关文献也不多见。本文结合进行我国首座采用隧道锚的大跨径悬索桥—四渡河大桥隧道锚的设计及取得的成果,系统介绍了悬索桥隧道锚锚址的基本特点、锚体尺寸拟定、锚固系统选择以及数值分析、模型试验应注意的问题,便于隧道锚的进一步应用。