深厚冲积层薄基岩条件下沿空留巷支护技术研究

为解决某矿16041工作面原支护方案沿空留巷变形大、破坏严重难题,提出了顶板采用“16#槽钢梁+注浆锚索”、采空区侧采用“36U型钢+注浆锚杆”不对称耦合支护优化方案,基于理论分析研究围岩结构破坏形式,通过单元荷载法计算了留巷顶板与采空区侧围岩应力,最后开展工业性应用,验证优化后方案的合理性。研究表明:优化后支护方案顶板和采空区侧计算单元面荷载分别为351.85 kPa和206.53 kPa;注浆锚索和注浆锚杆承载力分别为263.89 kN和199.08 kN,均小于注浆锚索(锚杆)极限承载力。根据对留巷数据监测,最大顶板下沉量为35.6 mm,较原支护方案减小了1.40倍;采空区侧最大移近量为29.6 mm,与较原支护方案减小了4.13倍;最大注浆锚索承载力为253 kN,与理论计算值误差为4.1%;最大注浆锚杆承载力为174 kN,与理论计算值误差为12.6%。位移量与支护承载力均在工程允许范围内,优化后方案支护效果良好。

古金赤水河大桥主桥总体设计

古金赤水河大桥主桥为(83.5+173.5+575+173.5+83.5)m半飘浮体系双塔双索面斜拉桥。主梁采用双边主梁断面钢-混组合梁,由工字钢主梁和混凝土桥面板组成,全宽43.8 m,设置裙板抑制主梁涡振。桥塔为下塔柱内收的A形塔,南、北塔塔高分别为217 m和261 m。由于山区超高桥塔塔墩景观效果欠佳,采用超高塔柱无塔墩方案,桥塔采用嵌岩群桩基础;针对山区桥梁养护不便的情况,索塔锚固采用耐候钢钢锚梁;针对剪力钉在拉拔力作用下承载能力降低问题,采用以开孔板连接件为主的钢-混结合构造实现锚梁牛腿壁板与塔壁连接。斜拉索采用公称直径15.20 mm、标准抗拉强度1860 MPa的钢绞线拉索,全桥共4×23对(184根),空间双索面扇形布置。由于斜拉索锚拉板+外置减振阻尼器景观效果不佳,选用全内置减振阻尼器方案。

乌龙江斜拉桥主塔钢锚梁定位测量技术

乌龙江斜拉桥主桥结构复杂,主塔钢锚梁的精密定位测量是斜拉桥的关键技术之一。针对其测量定位精度要求高、测量难度大的问题,分别介绍了几种适用于主桥钢锚梁精密定位方法。经过比选,最终采用全站仪三维坐标法进行钢锚梁精密定位,平面定位实施时通过加入主塔变形监测变化值进行修正,高程定位实施时通过高程差分来消除和减弱地球曲率及折光影响。该方法不仅满足精度要求,还可以全天候作业。实践证明,该方法安全、高效、经济、技术先进,具有显著的社会和经济效益。

基于改进NSGA-Ⅱ和IGA-BP神经网络的索梁锚固区结构优化研究

为实现大跨度斜拉桥索梁锚固区钢锚箱的结构优化,依托某大跨度斜拉桥索梁锚固区结构实际工程,提出了一种基于NSGA-Ⅱ算法与IGA-BP神经网络模型的结构参数优化方法。首先基于BP神经网络确定了钢锚箱响应数据预测的拓扑结构,采用自适应交叉变异改进的遗传算法对钢锚箱结构响应神经网络预测模型的权值阈值调参,得到满足拟合精度要求的IGA-BP神经网络预测模型。然后建立考虑结构平均应力和主要板件上峰值应力的数学优化模型,采用改进交叉、变异算子的NSGA-Ⅱ算法设计了钢锚箱结构参数优化流程。最后联合改进NSGA-Ⅱ算法和IGA-BP模型实现了钢锚箱结构参数的优化求解。结果表明:自适应遗传算法对BP神经网络权值与阈值调参的效果良好,相较于标准BP神经网络,IGA-BP神经网络的拟合精度和训练效率均更高;改进NSGA-Ⅱ算法可以实现对钢锚箱结构参数的寻优求解,根据Pareto协调最优解的结果,钢锚箱支撑板与承压板厚度有一定增加,加劲板和锚垫板厚度略微降低;优化后的结构上平均应力降幅约为2.7%,其中承压板应力峰值由200.9 MPa降低至178.1 MPa,降幅约为11.3%,支撑板应力峰值由199.6 MPa下降至179.5 MPa,降幅约为10.07%。优化后结构高应力区域峰值应力明显降低,中等应力区域分布较优化前更大,一定程度上改善了结构应力集中现象,验证了该方法的可行性。

钢螺杆锚桩压重联合静载试验钢梁设计与验证

为保证大吨位桩基静载试验安全实施,加载反力结构的合理设计至关重要。建立了加载反力平台钢梁的简化计算模型,分析不同受荷工况下钢梁的内力与变形发展规律,并对主、次钢梁截面尺寸进行优化设计。最后,针对实际静载试验项目对钢梁竖向位移、倾斜及锚桩抗拔力进行监测,验证钢梁计算模型的合理性。分析结果表明,钢梁在整个静载试验过程中的变形实测值均小于理论计算值;当施加的静载试验总反力超过堆载块和钢梁自重后,钢螺杆锚桩参与受荷,随着加载荷载的增大,其抗拔承载力的贡献逐渐增大;对于采用钢螺杆锚桩联合压重反力装置的静载试验,监测的各根钢梁竖向位移和倾斜总体一致,未出现明显偏心受力情况,表明该静载试验方法具有较高的安全性。

掘进巷道过大断层区支护技术

基于阜生煤矿1306运输顺槽掘进过DF7大断层期间围岩出现严重失稳现象,造成顶板支护难度大、破断率高、巷道掘进速度慢等问题,通过技术研究,对原顶板锚杆(索)支护进行合理优化,提出了“桁架锚索+梯形梁钢带+π型钢棚”联合支护技术。通过实际应用效果来看,大断层区支护优化后控制断层牵引导致围岩破碎、下沉现象,锚杆(索)失效率由原来的13%降低为4%,巷道过断层区掘进速度提高至4.8 m/d,取得了显著应用成效。

空间异型双塔斜拉桥设计关键问题研究

北海西村港跨海大桥为38.9+70+238+70+38.9=455.8m双塔混合梁斜拉桥,空间双索面布置。桥塔为四根塔柱的宝石型空间异形混凝土塔。由于桥塔及拉索在顺桥横桥方向均有较大角度变化,对设计和施工提出较高要求。本文主要阐述大倾角斜塔、钢锚箱、主梁等构件设计的关键问题,以资借鉴参考。

梁柱节点区钢筋锚固的研究分析

近年来,随着通用规范的相继发布,2022年9月22G101系列图集开始正式实施。作为建筑行业最重要的参考图集,其不仅在很大程度上节约了设计人员的工作量,同时也为工程质量守住了底线。但在实际的工程中,部分施工企业质量把控不严,施工人员技术欠缺,无法理解标准图集的构造要求,执行不了标准的质量控制点,从而为建筑结构埋下了极大的安全隐患。通过结合实际工程,梳理工程施工中常见的钢筋构造误区,按照国家规范和国标图集,详细解析框架结构梁柱节点的钢筋锚固构造要求。

大跨度自锚式悬索桥半封闭箱型加劲梁抗风性能试验研究

文章以一拟建大跨度自锚式悬索桥为工程背景,通过ANSYS有限元分析和节段模型风洞试验,研究了半封闭箱型钢-UHPC组合加劲梁的抗风性能。研究结果表明,半封闭箱型钢-UHPC组合加劲梁在-3°、0°及3°风攻角下,颤振临界风速均大幅高于颤振检验风速,颤振稳定性满足规范要求,且安全储备较大。加劲梁在5°、3°和-3°风攻角下发生了超过规范允许幅值的竖向涡激共振,在3°风攻角下发生了超过规范允许幅值的扭转涡激共振。对原加劲梁进行气动外形改良后,竖向涡激共振和扭转涡激共振均消失,同时颤振稳定性也明显改善。

公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式研究--以赣江公铁大桥西支主桥设计为例

以赣江公铁两用大桥西支主桥设计为例,研究一种适应上层8车道公路、下层对称双线铁路+4车道公路混合布置的主梁断面形式。提出带挑臂双索面箱桁组合断面、带挑臂单索面箱桁组合断面、矩形箱桁组合断面、矩形钢桁梁断面4种主梁断面方案,采用有限元软件分析各方案静动力性能及受力特点,综合考虑方案构造特点、技术指标、工程数量、公铁运营安全、景观效果等,确定该桥选用带挑臂双索面箱桁组合断面。该桥斜拉索最大索力16000 kN,锚固在下层钢箱梁两侧,通过有限元实体分析对锚拉板和钢锚箱式两种索梁锚固形式进行比选研究,钢锚箱形式受力合理、应力水平低、经济性好,设计采用钢锚箱形式。带挑臂双索面箱桁组合断面桥面空间布置合理、下层公铁行车干扰小、梁端竖向变形最小、经济性好,是一种适应公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式。

库区深水浅覆盖层大跨度钢栈桥施工技术

钢管桩锚固是钢栈桥施工关键,在山区河流河床为浅覆盖层甚至裸岩的状态下,利用振动锤直接插打的施工方式无法将钢管桩下沉到位。针对困难工况,新建乙赛黄河特大桥钢栈桥采用“浮箱法”工艺施工。栈桥采用组合式桁梁,具有更强的承载能力和更大的跨越能力,减少在水中设置钢支墩的数量;使用六七式标准舟节浮箱拼装成浮箱平台、配合150 t履带吊插打钢管桩,锚桩采用清水成孔、水下灌注混凝土成桩。介绍了浮箱平台的拼装、下水、锚定,履带吊上浮箱和钢管桩的接长和施打。施工实践证明在水文地质条件不良条件下“浮箱法”钢栈桥施工工艺安全可靠,操作方便,保证了大桥施工的顺利进行。

丹江口水库特大桥桥塔设计

丹江口水库特大桥为主跨760 m的双塔部分地锚式轻型组合梁斜拉桥,采用梁塔分离、梁台固结的结构体系。综合考虑当地人文特色及山水环境特征,桥塔采用下塔柱内收呈倒八字的H形混凝土结构,两岸桥塔高度分别为194.09 m、199.41 m,塔柱采用D形截面,上、下横梁为单箱单室矩形截面。0~13号、14~24号斜拉索分别采用混凝土齿块、钢锚梁锚固于塔端,桥塔下横梁不设置竖向支座,0号斜拉索提供竖向支承。利用有限元软件对桥塔各施工及运营工况进行计算,并对索塔锚固区钢锚梁局部进行精细化分析,计算结果表明桥塔及索塔锚固区钢锚梁各项力学指标均满足规范要求。

佛山同济大桥主桥总体设计

佛山同济大桥主桥采用(200+68+46)m混合梁斜拉桥,塔梁墩固结体系。桥塔采用“佛手”形状的钻石形钢筋混凝土结构,塔高125 m,塔柱采用空心箱形断面,外侧四角倒椭圆弧,基础采用整体式承台+∅2.5 m钻孔灌注桩基础。主梁采用PK断面混合梁,全宽38.6 m(含风嘴),中心线处梁高3.5 m,中跨为正交异性板钢箱梁,钢箱梁顶板U肋采用双面焊工艺,边跨为混凝土箱梁。斜拉索采用标准抗拉强度1860 MPa的高强度低松弛环氧涂层预应力钢绞线。斜拉索塔端采用整体式钢锚梁和混凝土齿块锚固;钢箱梁端采用锚箱式锚固,混凝土箱梁端采用箱外混凝土凸块锚固于风嘴处。边跨混凝土箱梁采用支架现浇施工,主跨钢箱梁采用桥面吊机悬臂拼装。经验算,桥梁结构受力满足规范要求。

武汉杨泗港长江大桥锚碇型钢锚固系统施工关键技术

武汉杨泗港长江大桥主桥为主跨1700 m的双层公路钢桁梁悬索桥,该桥重力式锚碇由地下连续墙、帽梁、内衬、锚碇混凝土组成,采用型钢锚固系统(由后锚梁和锚杆组成)。锚碇基坑开挖后进行锚碇混凝土及型钢锚固系统施工,锚碇混凝土竖向分14层(每层分3块)浇筑,后锚梁和锚杆在工厂内加工制造,分批次随锚碇混凝土分层安装,通过定位支架(由后端支架、中间支架、前端支架、连接杆组成)进行空间位置调整。在该桥型钢锚固系统施工中,通过设置具有足够强度、刚度及稳定性的宽翼缘型钢定位支架,减小了分层混凝土浇筑对已定位后锚梁及锚杆精度的影响;通过无棱镜空间定位法控制锚杆前端中心位置,确保了锚杆安装精度,提高了锚杆测量速度、效率及安全性;通过对构件进行及时限位,避免了施工振动造成的构件位置偏移,有效减少了重复调整次数;通过两次钻孔成孔工艺确保了精制螺栓成孔精度。该桥型钢锚固系统安装用时120 d,其锚杆纵向偏位在10 mm内、横向偏差在5 mm内、锚固点高程偏差在5 mm内,均满足设计要求。

钢锚梁力学性能研究及疲劳分析

以某大跨度混凝土斜拉桥为研究对象,采用ABAQUS/CAE建立混凝土斜拉桥索塔锚固区局部模型,在3种工况下进行受力分析,分别研究夏季地表温度偏高时塔壁节段、正常运营状态时钢锚梁结构和斜拉索断裂时钢锚梁结构的应力分布。通过FE-safe疲劳计算软件分析钢锚梁锚固结构的疲劳寿命。结果表明,采用一侧焊接、另一侧螺栓连接方式时,塔壁外侧升温工况下,索塔拉应力变化不明显;不平衡索力工况下,端部横隔板的应力变化较大;断索工况下,断索侧应力急剧下降,未断索侧应力略有增加。随荷载增加,结构的疲劳寿命呈指数形式降低。超载严重影响结构使用安全,桥梁运营期间应加强结构的疲劳损伤监测。

大跨度斜拉桥超宽幅箱梁双拉索钢锚箱结构行为研究

斜拉桥索梁锚固结构承受着巨大的动静力荷载,其安全性和耐久性是斜拉桥控制设计的关键点。以宜宾临港长江公铁两用大桥双拉索锚箱式索梁锚固结构(钢锚箱)为研究对象,取该桥塔最大索力处对应的钢锚箱进行1∶3缩尺模型试验,结合有限元计算结果进行对比验证,系统地研究钢锚箱的传力机理;对钢锚箱重要板件进行厚度参数敏感性分析,探讨其对索塔锚固区受力性能的影响。分析结果表明,在屈服荷载下,钢锚箱大部分结构受力情况良好,重要板件应力均处于屈服应力以下,证明结构安全可靠;钢锚箱内部锚腹板厚度对锚箱整体结构应力分布影响较大,随着锚腹板厚度增加,锚箱式锚固构造整体应力分布趋于均匀,峰值应力变小。

三软煤层综采工作面超前异型上架钢棚支护技术

针对嵩山矿2200工作面运输巷后期受采动影响剧烈,断面收缩非常明显,需多次翻修等问题,以嵩山矿2200工作面运输巷沿空留巷工程条件为背景,使用36U型钢棚替代Π型钢梁支护,再以打设锁梁锚索,在顶梁两侧各施工1根锚索(?21.6 mm×5.5 m),配合卡缆前盖进行加固顶梁,36U型钢棚支护配合锚索+锁梁锚索为主要研究点,通过现场典型工业性试验印证支护技术是否先进,支护参数是否合理,并可运用工业性试验的反馈信息进一步优化巷道支护参数,找到嵩山煤矿工作面超前段最优支护参数,以便全矿推广应用。研究减少了维修巷道工程量,减少了围岩松动圈的扩大,维修费用具体减少了385万元,减少了一个替棚茬口,为采煤工作面上、下三角区顶板的控制创造了条件。

G3铜陵长江公铁大桥桥塔设计

G3铜陵长江公铁大桥主桥为主跨988 m斜拉-悬索协作体系桥。江北、江南侧桥塔塔高分别为228.5、222.5 m,结构尺寸大,受力复杂,考虑桥塔受力、施工便捷性及主缆与斜拉索面协调布置等,确定采用C60混凝土门形桥塔。桥塔由上、下塔柱和上、下横梁组成,塔柱和下横梁为单箱单室截面,上横梁为开口槽形截面,索塔锚固区采用钢锚梁+混凝土齿块组合的索塔锚固结构,桥塔顶部主索鞍局部承压区采用间接钢筋网片加强并预留索鞍预埋件的布置空间。设计过程采用BIM技术优化局部设计细节,钢锚梁及钢牛腿等钢结构和混凝土结构外表面均采用防腐涂装体系进行耐久性设计。采用MIDAS Civil软件对桥塔整体受力进行分析,并对槽形断面上横梁基于经典理论、规范验算、实体有限元模型论证其结构安全性;基于ANSYS板壳有限元模型,研究不同板厚下钢锚梁锚下加劲板剪应力集中系数,以指导钢锚梁加劲板设计。桥塔塔柱采用支架法和爬模法施工,上、下横梁均采用支架法与塔柱异步施工。

某拱塔斜拉桥新型结构设计与分析

为分析景观拱塔的强度和稳定性、钢混结合段和地锚梁的受力特点。文中以某拱塔景观斜拉桥为依托,采用Midas空间杆系有限元模型和Ansys实体有限元模型进行分析。研究分析得出,拱塔在裸塔阶段的强度和稳定性有较高的安全储备;钢混结合段受力较小,确定相应的构造措施;地锚梁需要设置一定数量的凸榫来抵抗水平力。研究成果对今后类似工程提供一定的参考。

南昆线2×64m钢桁梁支座倾斜整治方案探讨

针对南昆线木浪河大桥4号墩摇轴固定支座下底板倾斜问题,分析比较施工整治方案,选取最优支座锚栓置换方案,经实际应用实施支座下底板倾斜的病害得到良好的整治。