锚碇在深圳机场轨道交通枢纽基坑工程中的应用

以深圳机场轨道交通枢纽基坑工程为依托,分析了锚碇台阶形填方的特殊工程条件,采用极限平衡法推导了锚碇的极限抗拔力,并采用有限元法分析了锚碇的受力、变形特征,在此基础上提出了锚碇设计方案。该方案的成功应用,证明了锚碇设计是安全的、合理的。最后,通过分析实测资料,得出锚碇前土体顶部位移大,下部位移小,影响深度达到10 m以下的变形规律。     

大桥隧道锚碇三维粘弹塑性数值模拟

为了解某大桥隧道锚碇及围岩体在张拉荷载下的变形状态及时效特性,采用三维显式有限差分软件FLAC^3D对该大桥隧道锚碇系统进行三维粘弹塑性数值模拟。根据地质资料以及混凝土锚碇结构尺寸,建立隧道锚碇的三维计算模型,对岩体与锚碇之间的相互作用以及锚碇结构在长期荷载作用下的破坏模式进行研究,分析了由于施工开挖引起的锚碇和隧道围岩的位移及其应力变化。分析结果表明：当考虑岩体的流变力学特性后,在设计荷载作用下,锚碇和隧道围岩的变形均有所增加;与弹塑性计算结果比较,施加荷载后经流变分析得到的隧道顶拱和底板的切向应力有所降低,拉应力的量值及拉应力区的范围减小,塑性区体积进一步扩大。     

四渡河特大桥隧道式锚碇数值模拟

采用数值模拟方法研究了悬索桥隧道式锚碇系统的力学行为特征、围岩稳定状态、锚碇变位机理和拓扑效应。就锚碇体轴线倾角、长度、夹持角、接触界面粗糙度及结合程度对锚碇位移和岩体安息稳定性的影响作了深入探讨。研究发现:夹持角控制着锚碇变位和破坏机理,夹持角过小时锚碇压密围岩土体,较大时锚碇前端附近土体则产生剪切破坏;锚碇长度影响接触面围岩应力量值,表现为非线性的自组织临界特征;锚碇体粗细对系统主要监控参数的贡献相对均匀。给出了锚碇拓扑参数的取值范围和针对性的设计措施,为悬索桥隧道式锚碇的优化设计提供了理论基础。     

基于模型试验的重力式锚碇极限承载性能研究

锚碇结构作为悬索桥荷载传递的终端,其承载能力和可靠性至关重要。重力式锚碇因其对周围环境的依赖性低,适应范围较广,常作为大跨度悬索桥锚碇的选型。因此,针对重力式锚碇承载性能的研究至关重要。以云南省某特大桥宣威岸重力锚工程为依托,根据《公路悬索桥设计规范》和《公路桥涵与基础设计规范》中关于重力式锚碇的评价指标,通过模型试验和数值仿真两种手段,对宣威岸重力锚工程的极限承载力进行研究。根据实验室空间大小和试验需要,设计了模型箱,通过定滑轮控制入射角和转向,垂向施加砝码控制分级加载。同时,根据已知信息,在Flac3D下建立数值模型,锚碇和周围岩体使用薄层单元连接,底面边界采用固定约束,侧面采用法向约束,地表自由。锚碇选用弹性本构,岩土体采用Mohr-coulomb的弹塑性本构。所得主要结论如下:(1)通过模型试验水平位移揭示的锚碇极限承载力为12P,竖向位移揭示的锚碇极限承载力为14P,水平位移相对于竖向位移更敏感。(2)平底锚碇在14P后整体失稳,带齿坎锚碇达到极限后仍能保持整体稳定,齿坎有利于承载和整体稳定。(3)倾覆稳定性评价应增补倾斜控制标准。数值仿真结果呼应了模型试验结果,证明了模型试验结论的正确性,两类方法同时揭示了锚碇-地基联合承载的阶段特征。     

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。     

悬索桥锚碇桩式基础位移及受力分析

悬索桥锚碇可以采用群桩基础替代常用的重力式基础,通过分析已建成工程实例锚碇桩基础的布置方式、直径、土体效应对桥梁位移的影响,证明大直径群桩比小直径群桩及斜桩刚度大,抵抗水平荷载能力强.采用考虑摩擦滑动的桩土单元的有限元法,分析马鞍山长江公路大桥管柱基础锚碇方案的水平位移、竖向位移和桩侧土体应力所处的力学状态,结果表明:管柱基础锚碇的水平位移可以满足大跨悬索桥正常工作需要,桩侧土体应力在弹性范围之内,不至于产生蠕变导致锚碇后期水平位移的增加.     

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。     

特大悬索桥现场隧道锚塞体自平衡法的承载特性研究

锚塞体作为悬索桥的4大部件之一,其安全性十分关键.为了检验超大吨位、边坡复杂等环境下的特大悬索桥隧道锚塞体的安全性,采用自平衡测试方法对1∶10的两个现场模型隧道锚塞体进行试验.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,位移发生在加载15～45 min内,且每级荷载值加载下的位移值最大不超过5 mm;在各级荷载加载下右洞锚塞体的位移均高于左洞,部分位移高出5 mm;混凝土与岩体间的摩擦系数为0.77,黏聚力为369 kPa.计算得到两个模型锚塞体的安全系数分别为5.3(左洞)和5.2(右洞),均满足最新《公路悬索桥设计规范》规定的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.     

泥质粉砂岩与混凝土胶结面的现场大型剪切试验研究

文章针对赣州市赣江公路大桥锚碇基础所处的弱风化泥质粉砂岩这种岩性以及混凝土与基岩胶结面的实际情况,进行现场大型剪切试验研究。根据各试验试体的破坏形态,提出了该类岩体与混凝土胶结面的破坏模式以及影响破坏模式的各种因素。同时,根据剪应力与剪切位移和正应力与剪应力之间的关系曲线,研究基岩与混凝土胶结面的剪切变形特性,得到了整个锚碇范围内的基岩与混凝土胶结面的整体抗剪断和抗剪强度参数值,为锚碇工程的设计和施工安全可靠提供一定的基础。     

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。