既有隧道不同扩挖宽度下锚杆参数的优化

以黄山洞隧道工程为依托,通过对现场数据的监测和利用有限元分析软件Midas GTS NX进行数值模拟,分析了不同扩挖宽度下隧道拱顶沉降值、周边收敛值和围岩有效应力变化的规律,并改变锚杆的长度和锚杆间距,分析在不同锚杆长度下围岩有效应力、衬砌应力以及锚杆应力的变化规律,确定了不同扩挖宽度下最优的锚杆长度和锚杆间距.研究结果表明:随着扩挖宽度的增加,围岩有效应力由大至小依次为拱脚处压应力、拱腰处压应力、拱顶处压应力和仰拱处拉应力;拱顶处压应力随扩挖宽度的增大而减小,拱腰处压应力随扩挖宽度的增大而增大,但增大趋势不明显;受单侧扩挖方式的影响,扩挖侧的应力大于非扩挖侧;拱脚处受到应力集中的影响,其压应力随着扩挖宽度的增大而增大;扩挖宽度为1.5~2.5 m时的最优锚杆长度和间距分别为2.5 m和1.7 m,扩挖宽度为3.5~4.5 m时二者分别为3.0 m和1.2 m.

利用风化砂改良膨胀土路基的探讨

根据湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程所在地广泛分布的膨胀土及风化砂,采用风化砂改良膨胀土用作路基填料,对掺入不同比例风化砂改良后的膨胀土进行膨胀性试验及力学强度试验,在实验室中验证了风化砂改良膨胀土作路基填料的可行性。在此基础上,剖析了风化砂改良膨胀土的原理,并与其他材料改良膨胀土的原理及性质进行比较,指出了其优越性所在。最后,介绍了风化砂改良膨胀土路基施工的工艺流程及施工过程中要控制的关键点,对施工后的路基进行了沉降观测,进一步证明了风化砂改良膨胀土路基的可行性,为同类工程施工提供参考依据。

风化细砂改良膨胀土胀缩特性室内试验研究

针对目前膨胀土化学改良方法存在的缺陷,提出了一种采用风化细砂对膨胀土胀缩特性进行物理改良的方法.通过在膨胀土中掺入不同比例的风化细砂,并进行膨胀试验和收缩试验,研究不同掺砂比例对膨胀土的膨胀和收缩指标的影响.通过对不同比例掺砂膨胀土的胀缩特性数据分析发现,随着掺砂比例的增加,膨胀和收缩指标减小.当掺入风化细砂的比例达到10%时,对胀缩指标影响最显著,且胀缩总率为0.67%,自由膨胀率为31%,达到路基填料的标准.综合经济性和实用性考虑,最佳掺风化砂比例为10%.

风化砂改良膨胀土击实特性研究

结合宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程,通过筛分和室内重型击实试验研究天然级配和不同粒径风化砂对膨胀土击实指标的影响.结果表明,掺入风化砂之后,膨胀土的颗粒分布曲线发生变化,改善了膨胀土的含水特性和压实特性:随着掺砂比例的增大,掺砂土样的最佳含水率降低、最大干密度增大;掺入风化砂的粒径越大,掺砂土样的最大干密度越大、最佳含水量越低,越能够降低膨胀土的施工和控制难度.

不同剪切速率对风化砂改良膨胀土抗剪强度指标的影响

土的抗剪强度指标受含水率、剪切速率以及土样的类别等多个因素的影响。为了研究不同剪切速率对风化砂改良膨胀土的抗剪强度指标的影响规律,分别在2.4,0.8 mm/min剪切速率下对不同含水率和不同掺砂比例的风化砂改良膨胀土样进行了室内直剪试验,得到了不同剪切速率下改良膨胀土的抗剪强度指标值。试验表明:采用2.4 mm/min的剪切速率测得的抗剪强度指标比采用0.8 mm/min的剪切速率测得的值要大;通过对比试验数据可知,剪切速率对内摩擦角的影响比对黏聚力的影响相对来说较小,对砂土的抗剪强度指标的影响比对黏土的抗剪强度指标要小,对含水率较小的土样的抗剪强度指标的影响比对含水率大的土样的抗剪强度指标要大。对于风化砂改良膨胀土的抗剪强度指标的测定时的剪切速率应采用规范要求的0.8 mm/min。

初始干密度及掺砂比对膨胀土抗剪强度指标影响

研究了风化砂改良膨胀土对抗剪强度及其指标的影响。通过改变风化砂的掺量,研究了风化砂对膨胀土物理性质的影响。试验表明,随着掺砂比例的增加,最佳含水率逐渐下降,渗透系数逐渐增大,说明风化砂能有效降低膨胀土的塑性指数,增大膨胀土的透水性能,使之更适合用作公路路基填料。通过研究风化砂掺入比例及初始干密度对膨胀土抗剪强度指标c、φ值及抗剪强度的影响,可以得出:在掺砂比例一定时,改良膨胀土的粘聚力随着初始干密度的增大而增大,内摩擦角随着初始干密度的增大先增大后减小再增大,抗剪强度值总体逐渐增大;在初始干密度一定时,改良膨胀土的粘聚力随着掺砂比例的增大而减小,内摩擦角随着掺砂比例的增大先增大后减小,抗剪强度总体变化趋势减小。当初始干密度为2.0g/cm3,掺砂比例为30%时,抗剪强度达到最大值。

风化砂掺量及上覆荷载对改良膨胀土的影响试验

鉴于公路膨胀土路基的合理覆土深度的确定是膨胀土路基设计的一个关键问题,以小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程膨胀土路基处理为背景,对采用风化砂改良后的膨胀土做了膨胀力试验及在不同上覆荷载作用下的有荷膨胀率试验,即对原膨胀土及膨胀土中掺入10%、20%、30%、40%、50%的风化砂,分别在杠杆式标准固结仪上做膨胀力试验,并在杠杆式标准固结仪上按0、12.5、25.0、37.5、50.0、75.0kPa做六级加载试验。试验结果表明,随着风化砂掺量的增加,膨胀力显著下降,同一掺砂比例下掺砂土的膨胀率与上覆荷载常对数呈线性关系,同一上覆荷载作用下掺砂土的膨胀率随掺砂比例的增加先增大后减小,可推断不同深度处膨胀土可能发生的变形量,进而确定工程上处理膨胀土时需覆土的深度。

边坡稳定性分析的数值解研究

推导了坡面为两直线段斜坡的均质边坡稳定性安全系数函数式 ,利用遗传算法求出最危险滑弧位置、滑弧半径及相应的最小稳定性安全系数值 ,同时利用有限元法和接触摩擦弹簧元进行了边坡的渐进破坏分析 ,讨论了材料特性对边坡稳定性的影响 .数值计算表明 ,渐进破坏分析所求出的稳定性安全系数比理论上求出的最小稳定性安全系数要小 .

风化砂改良膨胀土路基施工关键问题探讨

以小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程K24+700—k24+900段内风化砂改良膨胀土路基处理方案为例,根据沿线地下水位线的分布情况,对处于不同地下水位线的风化砂改良膨胀土路基提出了相应的施工处理方案,探讨风化砂改良膨胀土路基施工过程中路基基底强化处理和路基施工的方法,以及相应的施工工艺和控制要点。对该段路基进行了为期3个月的工后沉降观测,并对累计沉降进行了分析。通过观测,该段路基平均累计沉降为6.2mm,满足规范要求,证明风化砂改良膨胀土路基施工方案是可行的。

不同掺量风化砂对宜昌市某公路膨胀土特性的影响研究

针对湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程项目中广泛存在的膨胀土及当地可以充分利用的风化砂展开试验研究,分别针对原状膨胀土和掺入10%～50%的风化砂改良膨胀土进行击实试验及膨胀性指标室内试验。通过在原状膨胀土中掺入不同含量的风化砂进行试验,可以发现掺风化砂可以改变膨胀土的含水特性和密实特性;掺不同含量的风化砂对膨胀土的膨胀性指标影响较大,可以显著抑制膨胀土的膨胀性,达到路基填料的标准。

初始含水率对风化砂改良膨胀土有荷膨胀率影响研究

探讨了利用风化砂作为改良材料抑制膨胀土吸水膨胀特性的可行性与改良效果,试验研究了风化砂掺量对改良膨胀土各项膨胀指标的影响,深入分析了在膨胀土中掺入不同比例的风化砂,改变混合料的初始含水率对有荷膨胀率的影响规律.研究表明:掺风化砂可以有效抑制膨胀土的吸水膨胀,增加风化砂的掺量,膨胀性指标参数会出现较为明显的降低;在同一初始含水率状态下,风化砂的掺入比例从0增加到10%,有荷膨胀率下降的幅度最大.改良膨胀土的有荷膨胀率随着初始含水率的增加呈指数函数下降,当初始含水率小于最佳含水率时,有荷膨胀率随着初始含水率的增加,出现比较明显的降低;当初始含水率大于最佳含水率时,如果继续增大初始含水率,有荷膨胀率的降低则表现不明显.当初始含水率相同时,在较大的上覆荷载作用下,掺风化砂对有荷膨胀的抑制效果较好.

风化砂改良膨胀土对外荷载作用的响应研究

研究了湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路沿线膨胀土掺入风化砂改良后在不同上覆荷载的作用下的膨胀变形特性,得到了同一掺砂比例下掺砂土的膨胀率与上覆荷载的对数呈线性关系,以及同一上覆荷载下掺砂土的膨胀率与掺砂比例之间的关系,同一上覆荷载下掺砂土的膨胀率随掺砂比例的增加先增大后减小。通过该实验研究,可以计算不同深度处的膨胀土可能发生的变形量,参照实际工程的容许变形量,可以合理设计填土需要进行处理的厚度。同时,将掺砂土的膨胀性与掺石灰或水泥的进行了对比,为风化砂改良膨胀土提供了依据。

基于“零位移法+应力平衡法”确定叠合梁斜拉桥的合理成桥索力

叠合梁斜拉桥的主梁为钢结构,桥面系为混凝土结构。针对叠合梁斜拉桥的特点,结合具体算例,采用平面双层框架模型模拟主梁。首先根据零位移法初定一个成桥索力;然后在此基础上考虑恒载和活载的共同作用,根据应力平衡法确定主梁弯矩的合理恒载可行域;最后根据索力对主梁弯矩的影响矩阵进行调整。这样所得到的索力更加符合斜拉桥的要求。

既有公路扩挖隧道初支、二衬受力特性研究

由于目前大部分隧道老龄化严重,交通量剧增,既有隧道扩挖改造已成时代主旋律,和开挖隧道不同,隧道扩挖改造目前研究甚少。本文依托黄山洞隧道、木鱼槽隧道、天柱山隧道改造工程,以木鱼槽隧道为主要研究对像,对既有公路扩挖隧道初支、二衬的受力特性进行研究,通过Midas GTS NX软件数值模拟和现场监控数据对比分析,得出了隧道结构最不利的位置往往在局部应力集中处;初支与二次衬砌接触压力表现为先增大,再突然减小,最后缓慢增加的过程;隧道左侧部分的接触压力普遍大于隧道右侧的接触压力,并且边墙处的接触压力大于拱腰处的接触压力大于拱顶处的接触压力。对比分析了计算荷载和实际荷载分别作用下的二衬弯矩和轴力,发现在实测荷载作用下,在右侧边墙和右侧拱腰处弯矩值较大,并且二衬的弯矩和轴力均小于计算荷载作用下二衬的弯矩和轴力,这说明规范中对于深埋Ⅲ级围岩的地层侧压力系数为0.15与实际隧道扩挖工程有较大的误差。

浮动钻孔平台锚碇系统数值解和调整办法

以某大跨度连续刚构桥的浮式钻孔平台锚碇系统为研究对象,通过建立锚碇系统钢丝绳一般状态下的悬链线方程,求解了钢丝绳的链长与高度的关系,将浮平台测量-就位-复测的调整过程转化为根据水位高程收放锚碇系统钢丝绳长度。通过调整锚碇系统钢丝绳的长度来满足不同水位高程时浮平台的稳定需要,使浮平台的反复测量调整工作简化成简单的钢丝绳放张,节省了施工时间和建设投资。

自锚式悬索桥施工控制中吊杆张拉力的确定

自锚式悬索桥施工过程中,控制吊杆施工张拉力,使桥梁在施工完毕后达到理想的设计状态,是个非常重要的工作。结合自锚式悬索桥施工过程中的力学特性,提出了基于几何线性、几何非线性的影响矩阵法确定自锚式悬索桥的施工张拉力。该方法计算简单,所得结果符合要求。

竖向转体军用梁拱架在大跨度拱桥中的应用

通过计算军用梁刚拱架在转体各阶段、拱肋混凝土分环分段各工况内力和位移分析,介绍了一种新型大跨度钢拱架的结构设计,拓展了六四式军用梁的又一新的使用领域,并结合石羊河大桥军用梁半钢拱架竖向转体及滑轮组和卷扬机配合使用的实施过程,探讨了有支架施工在水库、深沟峡谷中公路拱架施工的优越性。

军用桁架梁安全隐患分析

宜昌市夷陵区鄢家河大桥主跨拱圈采用军用梁和钢管组合支架,通过对拱圈混凝土分环分段施工各工况的内力分析,得出了军用梁各杆件内存在严重的强度和刚度不足的问题,并提出了处治措施。

浮动钻孔平台在三峡库区深水桩基施工中的应用

介绍了三峡库区百岁溪大桥浮动平台的制作与安装,龙门吊系统的检算内容和载重能力的试验,在水位变化情况下锚碇系统数值解法以及调整方法,着重阐述了在不同地形地质条件下钢护筒的着床方法及倾斜岩层爆破成孔施工工法,以及气举反循环清孔施工原理和工艺操作要领,灌注桩首批混凝土与气举清孔时间间隔对成桩质量的影响关系。

三峡库区动水位条件下高桩承台吊箱法施工技术安全性研究

介绍了单壁、双壁钢吊箱的结构设计及一般施工技术概况,通过对超大体积的单壁、双壁钢吊箱整体的受力情况进行动态水位条件下有限元模拟计算分析,研究钢吊箱在施工过程中的强度、刚度和稳定性以及变形状态,指出了钢吊箱施工在各种工况下的技术安全和不安全数据。