丹江口水库特大桥钢-混凝土组合围堰施工技术

丹江口水库特大桥为主跨760 m双塔双索面部分地锚式混合梁斜拉桥,主墩采用整体式承台+大直径群桩基础,主墩承台平面为八边形,尺寸为48 m(横桥向)×26 m(顺桥向)×6.5 m(高),承台底部设置26根直径2.8 m钻孔灌注桩。为适应库区倾斜裸岩地形,降低施工难度及施工费用,主墩围堰采用下部混凝土挡墙围堰+上部单壁钢围堰的钢-混凝土组合围堰方案。下部混凝土挡墙围堰采用衡重式挡墙围堰及抗滑桩挡墙围堰,高3~11 m;上部单壁钢围堰分块设置,其长度与下部挡墙围堰匹配,高8 m。钢-混凝土组合围堰施工时,首先根据地形条件进行挡墙围堰分段,之后采用破碎锤开挖混凝土挡墙围堰基础;混凝土挡墙围堰采用分层、分块施工,顶部圈梁与挡墙围堰同步浇筑;上部单壁钢围堰采用加工厂预制+现场分块安装,并预留竖向型钢接长部分;最后进行单壁钢围堰底部及组合围堰山体连接处止水混凝土施工,完成钢-混凝土组合围堰施工。钢-混凝土组合围堰的应用,有效缩短了基础施工周期,降低了围堰施工难度及施工费用,经济合理,满足现场施工各项要求。

丹江口水库特大桥施工关键技术

十淅高速丹江口水库特大桥为主跨760 m的双塔双索面部分地锚式混合梁斜拉桥。主墩采用群桩基础、八边形承台;桥塔采用H形混凝土结构;地锚式桥台采用箱形预应力混凝土结构;主梁采用混合梁,边跨为双边主肋预应力混凝土梁,主跨为钢-UHPC组合梁,主跨跨中设置中央无轴力连接装置+伸缩缝构造。针对该桥结构特点及水文条件,主墩桩基础和承台采用衡重式挡墙+单壁钢围堰方案,变水中施工为陆地施工,节约了工期和投资;塔柱采用液压爬模分节施工,中塔柱内倾塔肢间设2道水平横撑,保证了施工期塔柱受力和线形;地锚式桥台采用分块、分层并设后浇带的方案,有效改善了大体积混凝土的抗裂性能;边跨混凝土梁采用搭设钢管支架分段现浇施工;主跨钢主梁采取工厂化块件制造,库区陆地总拼并浇筑UHPC形成组合梁,再水运至桥位,采用桥面吊机悬臂吊装,现场施工湿接缝,解决了汉江上游航运能力不足的问题,同时创新提出并应用了钢-UHPC组合梁安装五步施工法,提高了主梁安装质量;中央无轴力连接装置采用逐缝合龙法高精度合龙方案,有效保证了结构功能的发挥。

厚层坚硬顶板切顶留巷合理切顶参数

切顶留巷工程实践中切顶高度和角度是直接影响因素,而顶板厚度变化范围较大的坚硬顶板所允许的合理切顶参数又有其特殊性。以同忻矿2号煤层北翼三盘区切顶留巷实践为工程背景,基于现场切顶留巷厚基本顶难以垮落形成大面积悬顶造成留巷效果差的事实,通过现场调查、理论建模研究、数值模拟分析及工业性试验相结合的方法研究了随坚硬顶板厚度变化的合理切顶参数。调查研究发现固定的切顶高度是无法适应顶板厚度的变化,在较小的基本顶厚度情况下,留巷效果较好,在较大的基本顶厚度情况下,留巷围岩变形较大。建立了切顶留巷力学模型,推导了未切顶部分拉应力与切顶高度、角度和顶板厚度的关系,得出在相对较小的切顶角度范围之内,随着切顶角度的减小,未切顶面处所受到的拉应力增大,且随着切顶高度的增加拉应力增加的越显著;未切顶处拉应力大于基本顶极限抗拉强度所允许的合理切顶角度范围随着基本顶厚度的增加而减小,从工程实践来看可以达到减小悬顶长度的目的;在一定基本顶厚度条件下,未切顶处拉应力大于基本顶极限抗拉强度所允许的切顶角度范围随着切顶高度的增加而增大,即切顶高度越高,对切顶角度的限制越小;基本顶厚度越大,未切顶面拉应力达到相同值所需的切顶高度越大,基本顶厚度较小时,切顶角度变化对未切顶面拉应力影响较小,随着基本顶厚度的增大,切顶角度影响程度增大。从顶板断裂面凹凸程度、巷道顶板裂隙发育特征、巷道顶板下沉情况、完成时间步数4个指标进行数值模拟分析,得到科学实施部分切顶方案,使未切顶部分在矿山压力作用下完成垮落,就可以达到工程实践目的。基于上述研究在现场进行工业性试验,以顶板变形量和切顶侧支架工作阻力为指标对留巷进行现场监测分析,结果表明留巷效果良好。

兼顾矿井充填成本及深部资源采出率提高方法

“采充留”部分充填方法是兼顾矿井生产成本提高资源采出率的有效及可行性方法,通过建立“采充留”开采覆岩结构力学模型,分析“采充留”部分充填开采覆岩破坏特征,表明影响覆岩稳定程度的主要因素为工作面充填宽度与垮落宽度比,提出了评价充填工作面稳定性的系数K及其计算方法,采用数值模拟方法研究了超高水作为充填材料的“采充留”部分充填开采地表沉陷控制效果,证明了通过合理设计相应的充填工作面宽度及材料配比,在保证工作面安全开采的情况下节省充填成本37%,同时可实现在兼顾矿区环境及地面建筑物保护的基础上提高深部资源采出率。

重力式挡土墙抗滑稳定分析安全判据和标准

探讨水利、交通等领域挡土墙设计规范中对抗滑稳定安全系数规定的允许值的合理性,认为其相应值与国外相关规定相比偏小。从理论上分析,使用抗力除以土压力的安全系数定义计算土压力相应的强度参数是标准值,而非经分项系数或安全系数折减后的标准值,其允许安全系数宜大于边坡等同类土方构筑物的相应值。认为建立在可靠度理论指导下的分项系数方法可以从根本上摆脱在安全判据方面存在的缺陷。在假定一级建筑物的允许可靠指标为3.7、土的黏聚力和摩擦系数变异系数分别为0.2和0.1的条件下,对一个特定的算例,填土的黏聚力、摩擦系数和基底的摩擦系数分项系数标定值分别为y_c=1.301,y_f=1.209和y_(fo)=1.170,应用提出的相对安全率判据,可以发现上述的分项系数标定值具有普适意义。该成果可以为相关规范的制订提供参考。

基于极限状态法的悬臂式挡土墙设计研究

研究目的:悬臂式挡土墙是国内外常用的支挡结构,悬臂式挡土墙极限状态设计的研究,是为了考察现行规范设计该墙型的安全度并给出外部稳定性检算的极限状态设计表达式。本文通过对悬臂式挡土墙研究思路的总结和主要计算结果的分析,为该类支挡结构的极限状态设计方法研究提供思路,为规范的修编提供依据,为土压力的进一步研究提供参考。研究结论:(1)悬臂式挡土墙极限状态设计研究步骤:建立极限状态方程→计算可靠指标并确定目标可靠指标→计算分项系数及建立设计表达式;(2)悬臂式挡土墙抗滑、抗倾覆和基底应力及构件强度等可靠指标分析表明,悬臂式挡土墙整体抗滑和构件裂缝控制设计;(3)悬臂式挡土墙抗动验算可采用本文推荐的设计表达式进行设计;(4)对于悬臂式挡土墙悬臂板的结构设计,分项系数应根据土压力计算进行调整;(5)该研究结论可供悬臂式挡土墙设计参考。

铁路路堤边坡的可靠度设计方法研究

研究目的:铁路工程结构正进行由安全系数向基于概率的极限状态设计的转变,铁路路堤也是其中重要结构之一,必须研究建立基于可靠度理论的设计方法。研究结论:导出功能函数。采用蒙特卡罗法和校准法对普通铁路路堤边坡标准断面进行分析计算,确定其目标可靠指标为2.3,探讨铁路路基目标可靠度的变化。计算分析出一套路堤分项系数以及设计表达式,进行边坡参数及其变异系数对分项系数影响的研究,分项系数变化大,在设计中解决这一问题有三种方法:根据变量参数,直接计算可靠度;采用分项系数的调整式对分项系数进行调整;考虑主要变量参数以及变异系数变化组合分区,采用不同分项系数。

加筋土挡墙在公路工程中应用研究

根据加筋土的工作机理，研究了加筋土挡墙的稳定性验算方法，提出了适合于合成材料加筋土挡墙的内、外稳定性分析验算方法及公式，考虑了粘性填土的粘聚力、加筋体布筋形式及分项修正系数．本文对从事这一领域的工作人员，以及今后规范的修订具有参考价值．

半挖半填工况加筋土挡墙失稳机制试验研究与上限法分析

设计并制作半挖半填工况的绿色加筋格宾模型挡墙,通过在挡墙顶部施加分级均布荷载,测试挡墙在各级荷载作用下的变形、土压力和筋材拉应变,并进行数值模拟,探讨挡墙承载力的发展规律和失稳模式;基于塑性极限分析的上限法,建立半挖半填工况加筋土挡墙的极限承载力,安全系数和极限高度的计算方法。研究表明:在墙顶分级均布荷载作用下,半挖半填工况加筋土挡墙承载力的发展过程可分为初始压密、正常发展、屈服和破坏失稳4个阶段;挡墙墙顶竖向沉降呈三角形分布,挡墙沿填挖交界面发生滑移失稳;挡墙面墙变形、土压力和筋材拉应变分布规律受挡墙的失稳模式影响;所推导的半挖半填工况加筋土挡墙稳定性分析方法考虑台阶面筋材的作用,具有较高的精度。

基于极限状态设计法的重力式挡墙设计研究

研究目的:重力式挡土墙极限状态设计的研究,是以墙身自重支撑侧向土压力的明挖基础支挡结构极限状态设计研究的基础。本文通过对重力式挡土墙研究思路的总结和主要计算结果的分析,为悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、槽型挡土墙等明挖基础支挡结构设计研究提供参考。研究结论:(1)重力式挡土墙极限状态设计研究步骤:建立极限状态方程→计算可靠指标并确定目标可靠指标→计算分项系数及建立设计表达式;(2)影响重力式挡土墙极限状态的最关键因素是综合内摩擦角;(3)现行规范中重力式挡土墙不同的功能检算、不同设计状况,其隐含可靠指标不同,对应的分项系数也应不同;(4)研究结论可直接用于重力式挡土墙的设计,并为其他明挖基础支挡结构设计研究提供参考。

基于极限状态法的锚杆挡土墙设计研究

研究目的:锚杆挡土墙在高边坡工程中应用广泛,锚杆挡土墙极限状态设计的研究,是为了考察现行规范设计下,该结构的安全度并给出锚固段极限状态设计表达式。研究结论:(1)锚杆挡土墙极限状态设计研究步骤:建立极限状态方程→计算可靠指标并确定目标可靠指标→计算分项系数及建立设计表达式;(2)锚杆挡土墙可靠指标推荐值大部分满足公众需求,但边坡较高时,可靠指标偏低;(3)锚杆挡土墙设计可参照现行《铁路路基支挡结构设计规范》,当边坡较高时,建议适当增大荷载分项系数,并注意对边坡坡形的设计和加固;(4)该研究结论可供锚杆支挡结构设计参考。

基于极限状态法的桩板式挡土墙设计研究

研究目的:桩板式挡土墙是常用的支挡结构,桩板式挡土墙极限状态设计的研究,是为了考察现行规范设计下,该结构的安全度并给出锚固段极限状态设计表达式。本文通过对桩板式挡土墙研究思路的总结和主要计算结果的分析,为桩板式挡土墙极限状态设计提供参考。研究结论:(1)桩板式挡土墙极限状态设计研究步骤:建立极限状态方程→计算可靠指标并确定目标可靠指标→计算分项系数及建立设计表达式;(2)路肩式桩板墙可靠指标分析表明,可靠指标满足或接近公众需求;(3)桩板墙可参照现行《铁路路基支挡结构设计规范》进行设计,但高边坡路堤和路堑墙应采用较大的荷载分项系数,同时设计中应注意采取减小边坡土压力的措施;(4)提出了路肩式桩板墙锚固段计算的设计表达式及分项系数建议取值;(5)该研究结论可供路肩式桩板墙设计参考。

大空区嗣后尾砂充填挡墙强度模型与应用

充填料浆因工艺和时序不同具有较为复杂的物理力学性质,使得合理计算充填挡墙受力较为困难,根据尾砂非胶结充填工艺充填料浆物理特性及其时效性质,结合松散介质理论和边坡滑切理论,对挡墙强度进行受力原理分析,建立了理论计算模型。将充填工艺及其时序状态分为三类,以每类型结合充填循环分为两种工况为边界条件,获得不同充填工况下挡墙受填料作用的侧向压力、总压力等的计算公式,同时结合某铜矿空场嗣后充填工艺,应用模型计算同传统计算模式、实测值进行对比分析,验证了所提模型的合理性,认为充填料对挡墙的作用压力同填料含水率、充填高度和边界摩擦等因素密切相关,而初次充填量和循环时间对挡墙优化非常关键,多层充填方式结合料浆的具体配比及充填时间进行计算,分析挡墙受力状态和结构,更符合实际。

部分填充混凝土薄壁带肋箱型钢桥墩拟动力试验

为研究部分填充混凝土的薄壁带肋箱型截面钢桥墩在多遇和罕遇地震作用下的非线性动力性能,制作3根试件,分别不填充混凝土、底部填充20%及40%桥墩高度混凝土,通过MTS伺服加载系统进行此类试件的拟动力试验。试验采用日本阪神地震的JRT-NS波,得到不同工况下试件的位移时程曲线、荷载-位移滞回曲线和累积滞回耗能时程曲线。结果表明:多遇地震作用下,试件均处于弹性工作状态;罕遇地震作用下,底部填充混凝土的钢桥墩处于弹塑性状态,没有明显的破坏现象,表现出良好的抗震性能;对于试验采用的钢桥墩试件,随着底部塑性铰区域混凝土填充率的增加,管内混凝土对外围薄壁钢管发生局部屈曲的约束作用逐渐增大,桥墩的结构刚度、水平承载能力、最大响应位移、残留位移、耗能能力等抗震性能指标都随之得到显著改善。

土石坝加固工程中缺陷防渗墙渗流特性研究

为了研究不同防渗墙质量缺陷对工程渗流特性的影响,以某实际工程为例,采用饱和-非饱和渗流有限元理论,利用ABAQUS有限元程序对土石坝加固工程中防渗墙墙底沉渣、墙体未入岩、墙体渗透系数过大、墙底开叉这几种缺陷进行二维、三维渗透特性分析,结果表明:墙底沉渣对工程渗流特性的影响不大;防渗墙渗透系数须达到设计值,若进一步降低渗透系数,不但增加施工成本和增大技术难度,而且防渗效果未发生明显变化;墙体未入岩明显增大了坝后渗漏量,改变了坝体原有的渗流形态,原因在于防渗墙无法截断坝基覆盖层处的渗流通道;墙底开叉宽度越大,浸润线高度越高,对工程渗透稳定性影响越大。

充填采矿法充填挡墙合理结构参数研究及应用

为保证充填采矿法的充填效果、采场围岩及充填体稳定性,对空区充填挡墙的结构参数进行了理论研究并在现场应用,结果表明所设计的充填挡墙结构参数合理适用,降低了矿山充填成本,并对矿山下一步的充填工艺提出了建议。

半填半挖路基挡土墙静止土压力计算

半填半挖路基挡土墙后填土属于有限填土,当挡土墙为重力式且修建在坚硬的基岩上,挡土墙刚度大变形小,墙后填土处于弹性平衡状态,土压力按照有限填土的静止土压力计算更加合理。基于已激发内摩擦角的概念,通过对墙后填土应力莫尔圆的分析,建立了半填半挖路基挡土墙后有限填土静止土压力的计算方法。针对挡土墙墙背和基岩倾斜面与水平面夹角不同,以及与填土之间摩擦角不同的各种情况,分别给出了静止土压力系数的计算公式。工程设计中应根据实际情况合理选择相应的公式进行土压力的计算。

倾斜基底作用对挡土墙可靠指标的影响

目前,Q/CR 9127-2015《铁路路基极限状态法设计暂行规范》已经发布,《铁路路基支挡结构极限状态设计规范》正在编制过程中。因此急需对支挡结构分项系数的合理性进行系统验证,以为规范修订编制提供依据。经过验证和研究发现,在斜底的影响下,挡土墙在一般地区与浸水地区(常水位)的抗滑分项系数不能统一。文章针对该问题,采用蒙特卡洛法对有、无斜底的挡土墙抗滑动可靠指标进行对比分析。结果表明:(1)在总安全系数法抗滑稳定性系数Kc控制设计情况下,挡土墙采用有斜底设计较采用无斜底设计的结构抗滑动可靠指标小。(2)建议《铁路路基支挡结构极限状态设计规范》在对分项系数统一时采用无斜底所对应的分项系数。

挡土墙抗滑稳定分析中分项系数的确定与对比

从可靠性原理出发，主要探讨了换算内摩擦角φ0的不同换算方法和土性参数的变异性对挡土墙抗滑稳定分析中分项系数的影响以及分项系数与安全系数、可靠指标的相互关系．此外，还对墙高和墙重的影响进行了简单探讨，并与现行规范的规定进行了对比．

关于公路路基设计规范中挡土墙倾覆稳定方程表达式的商榷

《公路路基设计规范》(JTG D30—2004)对挡土墙的设计首次提出了以荷载分项系数法为主的设计方法,即滑移和倾覆稳定采用分项系数法设计、地基承载力采用容许应力法设计。根据荷载分项系数法,相同的分项系数因荷载对挡土墙结构的不同作用效果必须取用不同的数值。但是,规范对倾覆稳定方程表达式表述含混,容易出错。根据分项系数的不同取值,对挡土墙倾覆稳定进行了大量计算,并与总安全系数法的计算结果进行比较,提出了倾覆稳定方程的修正表达式,供大家商榷。