惯质黏性阻尼器对悬索桥隧道锚减振的影响

为研究隧道锚(tunnel-type anchor,简称TTA)锚岩接触面对动荷载影响的敏感性,寻求一种适用于散索鞍至锚碇缆索处的减振装置。首先,利用有限差分软件建立隧道锚数值模型,监测并分析锚岩接触面共9个测点的速度位移响应;其次,利用滚珠丝杠构件的位移转换放大原理,提出一种适用于前锚室处的惯质黏性阻尼器;最后,利用能量耗散守恒方法,模拟并检验安装该阻尼器后隧道锚的减振效果。结果表明:在动荷载作用下,锚塞体两底角部位测点响应明显大于顶部测点,中部锚岩接触面位移增长较前部与后部更为迅速;隧道锚受低幅值动荷载影响更为明显,动力系数约为1.3,随着荷载幅值的增加,动荷载对于隧道锚的影响会减弱;振动前期较为剧烈,加载0~1 s内剪应变增量增幅明显,后期增量基本不变;设置阻尼器后,锚岩接触面速度位移响应减小,位移减小幅度接近20%,速度响应在1 s内基本衰减至0;阻尼器的减振效果与荷载幅值有关,锚塞体处于中低载荷时,设置阻尼器所带来的减振效果最好,减小效果可以达到24%。

变质岩隧道锚下穿隧道稳定性分析及工程应用

为研究特大桥隧道锚的承载能力,文中基于原位试验相关岩土力学参数,通过FLAC^(3D)对澜沧江特大桥隧道锚施工和运营时与主线隧道相互作用的稳定性进行研究,结果表明,缆力施加引起地表的最大位移约为0.35 mm,锚塞体的最大位移为0.97 mm;缆力施加后,锚洞围岩和索鞍支座围岩的点安全度均有降低,而索鞍支座下方围岩的点安全度降低更明显;隧道锚施工后,主线隧道塑性区范围明显增大;缆力的施加引起主线隧道二衬的最大变位和最大主应力值均较低,对主线隧道的稳定性影响较小。

窄间隙双洞隧道锚施工期安全性能分析

目前针对隧道锚固悬索桥的极限承载能力的研究较多,但针对窄间隙双洞隧道锚悬索桥锚固隧道施工过程的稳定性和安全性的研究较少。为了分析隧道锚在窄间隙条件下施工过程的受力特点,采用FLAC3D对隧道施工过程的受力特性进行数值分析。研究表明,小川大桥的窄间隙双洞隧道应在开挖后及时进行支护施工,隧道锚在开挖过程中的变形较小,最大变形为1.6mm。施工过程中隧道基本处于受压状态,在洞底位置有小范围应力集中,但集中区域和塑性区域均很小,满足稳定性和安全性的要求。开挖过程中窄间隙隧道锚的应力变化规律可为悬索桥锚固隧道的设计和施工提供参考。

考虑不同破坏形式下隧道锚承载力及破坏阶段研究

现有研究多以锚岩接触面出现塑性区域或应力峰值点转移作为达到极限状态的判别标准,但不同工程地质情况会导致隧道锚(TTA)破裂面线形存在较大差异,很难准确推导出隧道锚的极限承载力.为了进一步探求隧道锚在拉拔荷载下的工作过程,得到更加明确的隧道锚极限承载力的表达形式,采用幂指数函数形式表征倒锥形破坏破裂面的线形,基于Mindlin应力解与峰值剪应力控制理论得到界面破坏应力分布形式,推导了界面破坏与倒锥台破坏形式下的承载能力公式;采用国内5座悬索桥隧道锚承载力进行算例验证,同时分析研究了不同参数对隧道锚极限承载力的影响.研究表明:两种破坏形式下,承载力的主要来源为破裂面的黏结力,占总承载力的50%以上,承载力均随着长度与内聚力的增加而线性增加;承载力随着倾斜角的增加而增加,但增长速度减慢,界面破坏形式下出现先增加后减小的现象.对比以往试验以及数值模拟结果,与该文推导结果基本一致,分析公式计算结果和位移增长曲线,发现隧道锚工作过程明显呈现3个阶段,最终破坏形式为界面破坏和倒锥形破坏两种破坏模式的结合.

不同缩尺下悬索桥隧道锚原位模型承载特性试验研究

为探究隧道锚模型“缩尺效应”引起的试验结果差异性,以丽江金沙江大桥悬索桥实桥隧道锚为研究对象,按照相似理论开展不同缩尺原位模型试验,以期获得不同几何相似比对模型受载后变形变位特性、流变特性、潜在破坏模式及超载性能等方面的响应规律。针对变形和应变等效应量,采用多点式位移计、应变计及压力盒综合测试了锚塞体及周围岩体在不同应力水平下的变形规律与破坏特征;针对长期变形、承载特性,借助气液式加载系统加载到0.824 MPa和2.472 MPa,获得2种荷载下锚塞体及周围岩体的蠕变全过程。结果表明:在各级荷载加载下,模型锚塞体流变阶段变形较大,周边围岩节理裂隙在不同荷载水平作用下被逐渐压密,其中1∶12缩尺条件下的围岩裂隙压密主要发生在第1级荷载过程,1∶20缩尺条件下主要发生在第3级荷载作用下。相比于1∶12缩尺模型,1∶20锚塞体模型变形量较为明显,但两者整体变形特征基本一致,反映围岩破碎程度不利于隧道锚变形稳定。1∶12缩尺模型的后锚面及围岩表面变形分布呈马鞍形,而1∶20缩尺下模型对应的变形分布则呈现双峰形,且2种缩尺下锚塞体板上和围岩的变形残余率均较高。研究结果为分析悬索桥隧道锚因缩尺效应造成的承载特性差异性提供参考。

金仁桐高速公路桐梓河大桥隧道锚散索鞍安装方案研究

悬索桥锚碇作为大桥的重要受力结构,其结构形式多样,可因地制宜进行设计,西部陡峭山区峡谷多设计为隧道锚。由于散索鞍顺应索股倾斜入锚的特殊结构特点,普遍采取倾斜布置在隧道锚锚室内,根据散索鞍形状和质量、施工环境条件等因素,通常可采取大吨位起重机直接吊装、布设滑道滑移安装、门架吊装等安装工艺。依托贵州金仁桐高速公路桐梓河大桥工程,针对高山峡谷区该大跨度悬索桥工程隧道锚结构设计特点,介绍了散索鞍安装总体方案,以及散索鞍安装滑移支架系统设计方案,支架滑移法在仁怀岸大倾角隧道锚内吊装散索鞍施工工艺。

绿汁江大桥大倾角隧道锚主缆预应力锚固系统定位技术

绿汁江大桥为主跨780 m的单塔单跨钢箱梁悬索桥,玉溪岸隧道锚总长86 m,锚塞体底板与水平面夹角54°,主缆预应力锚固系统定位精度要求高达3 mm。针对锚固系统定位测量的重难点,分别采用精密导线法、双导线法布设洞外、洞内加密控制网;建立锚固系统数学模型,将隧道锚坐标系转换为整体坐标系,计算索股预应力管道坐标,并与软件建立的锚固系统三维几何模型中的坐标对比,经复核坐标转换结果准确。主缆预应力锚固系统随锚碇基础及填芯混凝土施工逐层安装定位,采用全站仪三维坐标法及精确修正球气差常数的全站仪三角高程差分法对测量高程进行修正。定位时,首先进行后锚面模板精调;接着基于锚垫板与索股预应力管道同轴调整原理,调整锚垫板与对应索股预应力管道轴线相垂直以及锚垫板的平整度,进行后锚垫板定位;然后安装定位支架,进行索股预应力管道定位;最后进行前锚垫板定位,实测锚固系统定位精度小于3 mm。

悬索桥软质岩隧道锚开挖施工方法及质控措施

隧道锚作为悬索桥常用结构,具有开挖施工难度大、施工环境复杂等特点,需要认真勘查施工环境,根据所得结果制定开挖施工方案,确保开挖施工安全顺利完成。文章从悬索桥隧道锚开挖施工的要点入手,围绕实际工程案例,对悬索桥软质岩隧道锚前期环境勘查、机械开挖作业、隧道锚钻爆施工、进行初期支护、隧道出渣、二次衬砌等施工方法进行阐述,并提出质量控制措施,为类似工程施工提供经验指导。

碎裂岩夹层中大跨度悬索桥隧道锚稳定性分析

隧道锚作为悬索桥的重要受力构件,其稳定性是保证悬索桥安全运行的关键。为探究某大跨度铁路悬索桥隧道锚在碎裂岩夹层中的受荷响应规律,建立精细化数值模型,对隧道锚的稳定性进行综合评估,论证隧道锚在碎裂岩夹层中的适用性和安全性。研究表明:碎裂岩夹层对隧道锚的变形影响显著,隧道锚后锚面及围岩的位移分布曲线呈左高右低的“驼峰状”,锚塞体界面摩阻力在碎裂岩夹层区域产生突变。锚-岩联合体的破坏从碎裂岩夹层中锚塞体拱顶区域开始,逐步向拱腰和拱底扩展,直至锚-岩界面塑性区贯通,其破坏模式为锚-岩接触带的剪切破坏。隧道锚的综合承载力以钢束受拉破坏为控制条件,综合极限承载力为2.3倍设计主缆力。隧道锚在碎裂岩夹层中的稳定性和适应性良好。

大跨悬索桥隧道锚设计及试验研究

研究目的:本文以油溪长江大桥主跨760 m悬索桥的隧道锚为例,分别采用理论计算、数值模拟及原位试验,对隧道锚的受力机理、破坏形态进行研究,并介绍试验方法及流程,详细分析试验结果,以期为设计优化提供依据。研究结论:(1)理论公式计算的隧道锚安全系数偏保守,主要原因是公式忽略了围岩和锚塞体相互作用的有利因素,且一般地勘报告提供的岩土参数也偏保守,与原位岩土试验参数有一定差距;(2)数值模拟也受围岩参数取值影响较大,与试验结果误差较大,但可作为前期设计参考;(3)根据缩尺模型试验,油溪长江大桥原设计40 m长锚塞体,峰值强度为18P,屈服强度为11P,比例极限强度为4P,富余较大,可适当缩减尺寸进行优化;(4)本研究成果可为大跨悬索桥隧道锚设计及试验提供借鉴和参考。

隧道锚洞室施工对高陡边坡稳定性影响分析

为评价绿汁江特大桥隧道锚洞室开挖对仰坡整体稳定性的影响,建立FLAC3D数值分析模型,模拟隧道锚洞室开挖所产生的静力效应与爆破动力效应;将主缆设计荷载作用于模型,模拟围岩应力、位移与塑性区分布规律。结果表明:在降雨工况+左侧隧道锚洞室开挖条件下,隧道仰坡稳定性系数为1.35;降雨工况+主缆设计荷载作用时,隧道仰坡稳定性系数1.29。隧道仰坡围岩在隧道锚洞室开挖过程中最不利荷载工况下,整体处于安全稳定状态。

考虑双洞净距的浅埋隧道锚围岩压力分布规律

文中考虑小净距隧道先后行洞开挖之间的相互影响效应,推导得到浅埋小净距隧道锚围岩压力计算公式,结合有限元数值模型,研究不同双洞净距对围岩压力、地层沉降、围岩应力分布和塑性区发展规律的影响.结果表明:推导得到的浅埋小净距隧道锚围岩压力计算方法能够充分考虑后行洞开挖对先行洞扰动的影响,随着双洞净距的逐渐增大,后行洞对先行洞影响逐步减弱,在净距大于1.6倍最大洞径后双洞内侧薄弱区围岩压力与外侧相等.地层沉降曲线在隧道拱顶处呈现出明显的“W”形,在净距大于1.3倍最大洞径后中夹土柱区地层沉降较为稳定.锚洞洞周围岩应力分布和塑性区发展与双洞净距呈负相关,当净距小于30%最大洞径时中夹土柱塑性区有贯通趋势,不利于隧道结构的安全和稳定性.

下穿隧道近接施工引发上覆隧道锚沉降规律研究

为研究下穿隧道近接施工对上覆悬索桥隧道锚锚塞体沉降的影响规律,以玉楚高速白石岩Ⅰ号隧道下穿绿汁江大桥楚雄岸隧道锚为例,采用模型试验和数值分析方法,分析近接施工过程中围岩变形演化特征,研究锚-隧间距及隧道埋深等对锚塞体沉降影响规律,结果表明:锚塞体沉降主要发生在下穿隧道先行洞掘进时期;锚塞体与隧道拱顶沉降、施工扰动区均随锚-隧间距的减小及埋深的增加而增大,其中隧道拱顶沉降量和锚塞体底部沉降对隧道埋深的变化最为敏感,对锚-隧间距不敏感;锚-隧间距的变化对隧道拱顶沉降的影响较小,而对锚塞体沉降影响较大。研究结果可为隧道锚与下穿隧道的近接施工设计与稳定性控制提供重要参考。

弯折型隧道锚的最优结构型式研究

锚碇是悬索桥的主要承力结构,隧道锚是一种应用广泛的锚碇型式。目前隧道锚都是采用直线型结构,可通过改变结构型式进一步优化。针对目前隧道锚都是采用直线型结构型式,现提出了一种新型的小体积弯折型隧道锚。该型式将原始锚碇分为前后两部分,保持开挖深度和锚体楔形角不变,改变后锚体的倾斜角度,缩短前、后锚体长度,可使锚体弯折且体积减小。对前、后锚体长度以及后锚体的弯折角度进行方案组合,采用二维有限元数值模拟计算,获得不同方案的锚碇极限承载力、前后锚面位移以及整体应力,通过对比找出最优的锚体长度和弯折角度。研究结果表明:采用弯折型隧道锚相较于常规隧道锚可有效减小锚体体积并提升极限承载力,在承受设计荷载情况下弯折型隧道锚的整体变形程度与常规锚体相当。弯折型隧道锚锚体小,产生的开挖量及混凝土浇筑量减小,节省成本,在实际工程中将有良好的应用前景。

悬索桥隧道锚工程应用与研究现状分析

基于国内外重要文献数据库,采用文献计量技术,整理完善了隧道锚内外工程应用现状,分析了30座隧道锚建设地点、应用数量、主跨度、锚塞体轴向长度、围岩性质等特点,推测了未来隧道锚建设趋势。通过文献统计手段,概括了隧道锚材料与结构选型,并对20多年来隧道锚国内外相关中英文论文发表情况进行了调研,统计了隧道锚文献来源期刊与学位论文、分析了相关论文的发表机构,并采用可视化技术构建关键词共现网络,对目前隧道锚研究热点与重点进行整理。针对隧道锚应用地质特点以及相关研究进行分析评价,基于隧道锚的上述研究现状,对隧道锚未来的研究方向提出简要的思考,认为隧道锚的应用会更加广泛,同时还需要对复杂地质作更深入全面的研究。

主线隧道爆破荷载对隧道锚协同施工影响分析

文章依托四坪隧道与开州湖大桥隧道锚的交叉施工段,为研究隧道施工对隧道锚的影响,建立数值模型,分析了四坪隧道与开州湖大桥隧道锚协同施工爆破振动的影响。分析结果表明:由于两者最近竖向间距仅有12.3m左右,所以在两者的开挖过程中应严格控制两者洞室的最大段药量进而控制爆破振动速度,保证隧道与隧道锚的安全施工。计算结果得出最大振速为4.7cm/s,通过萨道夫斯基公式反算出单段最大装药量不大于1.21kg,为实际工程施工提供参考和建议。

超大跨度悬索桥隧道锚承载特性的岩石力学综合研究

针对四渡河特大桥宜昌岸隧道锚承载特性问题,采用基于岩石力学的综合研究方法,从围岩地质与力学特性、隧道锚1∶12实体模型试验及隧道锚承载特性数值分析等方面,对隧道锚与围岩岩体变形机制、时效特征及超载安全性等方面开展系统研究。结果表明,通过岩石力学试验及基于实体模型试验获得的隧道锚围岩弹塑性及流变参数符合实际;在设计水平下,隧道锚锭围岩变形在mm级水平;隧道锚极限抗拉拔力≥7.6倍设计载荷,满足锚固安全系数>4.0的设计要求;实桥隧道锚碇的长期安全系数≥2.6。通过工程实际施工过程中的监测实施,对研究成果和结论的合理性进行验证。研究技术路线及成果可供山区类似桥梁建设借鉴。

建筑群条件下浅埋隧道锚进洞施工分析

隧道锚洞口由于临近密集建筑群,在进洞施工中需要减少对洞口浅埋段土体的扰动,严格控制地表的变形。首先,清除洞口及附近仰坡表土,进行地表喷锚注浆加固;然后,进行超前管棚施工;进洞后采用超前锚杆+喷射混凝土初期支护;通过有限元分析软件对该进洞技术围岩应力和变形进行了分析,分析结果表明,该施工方法能有效减小围岩变形,对上部建筑群影响较小,达到减小对周边环境干扰的效果。

山区悬索桥超大倾斜式隧道锚施工技术研究

针对油溪长江大桥悬索桥超大倾斜式隧道锚施工技术问题,结合山区地形条件和场地位置,对隧道锚开挖、支护及衬砌进行研究。隧道锚锚洞开挖采用微振动光面爆破法施工;初期支护超前小导管、热轧无缝钢管和锁脚锚;二次衬砌施工采用支架模板方案进行混凝土浇筑。通过这些施工技术加快了施工进度,有效节约了成本,保证了超大倾角隧道锚的施工安全和质量,为同类工程施工建设提供指导。

山区悬索桥隧道锚大体积混凝土温度控制技术

隧道锚由于四周围岩封闭,导致散热有限,若未采取有效的温控方案,其巨大温差必将使结构产生裂缝。针对上述问题,以油溪长江大桥为工程背景,对隧道锚的温度控制技术进行了研究。利用有限元软件建立了隧道锚温度场仿真分析模型,通过数值模拟,得出不同浇筑厚度下隧道锚温度场和应力场的变化。结果显示:随着隧道锚浇筑高度的增加,内表温差越大。隧道锚浇筑厚度由4 m变为2 m时,内部最高温度由63.5℃变为53.5℃,最高温度降低了10℃,内表温差由39℃变为23.6℃。相比于隧道锚底部区混凝土而言,中部区的混凝土主要受已硬化混凝土的约束作用,比底部区混凝土所受基岩的约束作用强,故温度应力略高。