长江漫滩区深大异形基坑施工对紧邻特大型桥梁影响及变形控制研究

随着地下空间资源的开发利用,越来越多深基坑呈现出开挖深、规模大、形状不规则等特点,其支护结构设计复杂,施工难度大,具有明显的空间效应。笔者等以南京地铁某基坑工程为例,分析基坑施工对邻近桥梁的影响。其场区位于长江下游漫滩相二元结构地层分布地段,上部软土层厚度大,下部承压含水层地下水位高、水量丰富,地质条件复杂,该基坑为典型的深大异形基坑,距离某大桥的双曲拱引桥仅为7.2 m,由于之前桥梁已遭受其他地下工程施工产生的较大变形,所以后续工程对其影响变形控制要求极高。为此,该车站基坑支护结构设计基于地下空间实际功能采用设置分隔墙分区开挖及MJS超深工法墙综合变形控制方案。笔者等通过有限元数值模拟计算,开展复杂环境下基坑开挖引起的围护结构及桥梁桩基的变形预测分析,计算结果显示,该深大狭长异形基坑开挖对邻近桥梁沉降变形影响显著,通过设置分隔墙分区开挖及MJS工法墙进行变形控制,能够较好地控制基坑的空间效应,减少“长边效应”、“异形效应”等对桥梁沉降变形的影响。通过现场基坑开挖过程实际监测结果,验证这一综合变形控制方案的可行性。该研究成果对于类似复杂地质条件下深大狭长异形基坑的支护及施工设计具有很好的借鉴意义。

装配式全栓接超大跨拱桥建造精准控制理论与关键技术

乌江特大桥作为目前世界最大跨度上承式钢管混凝土拱桥,建设过程中受温差、风场环境、地形和环节多等因素的影响,在变形控制、施工稳定性、运输安装及体系转换耦合受力等方面面临着巨大的挑战,同时也提出了更高精度的施工控制要求。大桥采用拱-柱-梁全固结、全栓接无支座整体式受力体系的设计方案,给大桥建设带来了全新的挑战。基于此,本研究从柱梁制造线形计算方法、制造线形控制、高空安装毫米精度控制等方面全面攻关,提出了全过程最优原形成拱和拱上结构栓接精准控制理论,以及精细化的拱桥原形预拼制造技术、原形复位安装控制技术以及全固结栓接安装技术,减少高空作业时间,实现了大跨拱桥建造控制精度从厘米级到毫米级的突破,为大跨拱桥向工业化、装配化发展奠定了基础。

跨临港大道景观桥的结构设计与计算分析

异型拱桥因其姿态多变,在城市景观桥梁建设中应用较多。跨临港大道景观桥采用横向非对称、纵向偏态拱型式,主跨130 m,主梁为分体双箱弧形梁,中间以横梁联系。文章对其结构设计、施工控制和计算分析做全面介绍,总结了该类桥梁的结构特点和受力特性,并提出了改善其受力性能的方法,可为类似项目的设计提供有益的参考。

高地震区大岗山水电站拱坝设计

大岗山拱坝坝高210 m,地质条件复杂,地震烈度高,拱坝设计具有挑战性。根据大岗山水电站地形地质条件,采用数值分析方法及模型试验,对大岗山拱坝体形、坝体应力、基础处理、坝肩抗滑稳定、抗震设计、温控设计等进行研究分析,结合现场施工以及监测资料表明:大岗山拱坝设计安全可靠、技术可行、经济合理。大岗山拱坝设计经验对地震烈度高、地质条件复杂的高拱坝设计具有一定的参考价值。

千米深井软岩大巷围岩锚架充协同控制原理、技术及应用

针对煤矿千米深井高应力、软岩大巷围岩强时效大变形难题,以中煤新集口孜东矿软岩大巷为工程背景,根据井下实测数据与支护状况,分析了不同支护方式下巷道围岩大变形、支护构件破坏与失效特征。采用理论计算得出U型钢支架在均布载荷和不同类型集中载荷作用下的垂直反力、水平推力及弯矩,揭示了充填体对提高U型钢支架发挥其承载能力的作用机制;采用数值模拟分析对比了锚网喷、锚网喷+钢管混凝土及锚架充3种支护方式控制围岩变形与破坏的效果,阐明了千米深井软岩大巷锚架充协同控制原理。在引进与自主研发的基础上,形成了包括支护材料与构件、充填材料与系统、自动架棚机、单轨吊巷道锚杆支护平台的锚架充协同控制技术。基于上述研究成果,提出口孜东矿软岩大巷锚架充协同控制方案与参数,并进行了井下试验与推广应用。结果表明,锚架充协同控制技术能够有效控制千米深井软岩大巷围岩大变形,特别是强流变,保持巷道长期稳定。与原支护相比,巷道变形量降低90%以上,同时节约了巷道维护成本,为千米深井软岩大巷围岩控制提供了一条有效的途径。最后,对锚架充协同控制技术下一步研究工作进行了展望。

葵型拱桥落架过程仿真分析

本文以有限元法为理论基础,通过ANSYS软件建立子牙河桥的全桥结构仿真模型,结合子牙河桥的实际施工过程,采用桥梁施工控制方法中的正装迭代法对钢筋混凝土葵型拱桥满堂支架落架施工控制进行分析,按照桥梁落架的施工过程进行仿真分析计算,提出切实可行的落架方案,对施工过程进行理论指导,确保施工过程中桥梁的安全,降低施工难度,加快施工进度。

高速铁路拱承斜拉桥拱塔线形施工控制分析

研究目的:拱塔结构受力与变形复杂,施工控制则是确保成桥线形的关键。以沅江特大桥拱承斜拉桥为依托,建立全桥有限元模型,先采用试算法模拟拱塔竖转就位工况,在其基础上分析拱塔顶推和不顶推两种合龙施工方案下拱塔线形及受力结果。研究结论:(1)拱塔在转体施工中过转0.00743 rad能够平衡自重的影响,两种合龙方案线形迭代后,均能实现设计线形1 mm以内误差合龙;合龙后不顶推方案拱塔弯矩及最不利应力明显大于顶推方案;(2)两种方案下拱塔制造线形与设计线形横、竖向最大偏差分别为190.38 mm、162.49 mm和-36.74 mm、36.44 mm,顶推方案下制造线形更接近设计线形;(3)不顶推及顶推方案下,拱塔最大弯矩分别为-60420 kN·m、-44452 kN·m,拱塔上、下缘最不利应力分别为-94.5 MPa、-176.0 MPa和-114.0 MPa、-148.0 MPa,顶推方案拱塔基本处于受压状态,上、下缘应力相对均匀,受力更加合理;(4)本研究结果可为后续类似拱塔的施工与控制提供参考。

小湾水电站高拱坝设计与基础处理

小湾拱坝高达294.5m,总水推力为176520kN。拱坝应力水平高,最大主压应力按10MPa控制。工程位于强地震区,拱坝抗震设防要求高。通过可行性研究、初步设计以及国家"九五"科技攻关等一系列研究,逐步解决了小湾拱坝体形优化、坝踵防裂防渗、抗震、泄洪消能、坝基基础处理和坝肩抗力体地质缺陷处理等关键技术。

系杆拱桥典型架设方法的施工控制研究

为了研究不同架设方法的系杆拱桥的施工控制问题,以2座采用不同方法施工的系杆拱桥为背景,从施工方法的选择、控制原理分析以及成桥监控成果等方面进行研究比较。以成桥理想状态为目标,从理论模拟关键工况入手,结合现场施工过程的控制,对先拱后梁和先梁后拱2种施工方法的过程控制关键点进行对比分析。分析结果表明:要综合拱梁刚度分配特点和现场可操作性来选择合适的施工方案;拱梁线形和吊杆内力的偏差控制是保障系杆拱成桥受力合理性的目标节点,而不同的设计理念和施工方案决定了不同的控制侧重点。并基于现场控制过程对系杆拱的施工细节给出了建议。

系杆拱桥拱安装线形控制

在系杆拱桥施工中,拱的线形控制是其关键技术之一。根据控制测量原理及技术要求,运用三维坐标法及合理修正方式可以保证拱的安装线形符合设计要求。工程实践表明,这种控制方法合理可行,实施方便,数据精度满足要求,达到了监测监控线形的目的。

严寒强震区特高拱坝筑坝关键技术难题及应对措施

以分析严寒、强震区修建特高拱坝的关键技术为目标,针对QBT工程特高拱坝建基面选择、坝体应力控制及动力反应分析、坝肩变形稳定、坝体开裂控制、大坝整体抗灾能力等关键技术问题,采取了体形裕度设计、智能温控、综合抗震控制等应对措施。结果显示,多目标优取的拱坝体形,具有适应性强、抗震性能好、安全度充足、整体安全性高等特点。结果表明,结合智能温控措施,低热水泥及坝体全断面保温的采用可有效地降低温度应力,控制裂缝的产生,解决严寒地区工程工期短、浇筑量大、温控与浇筑强度需协调一致等系列控制工期的施工矛盾,保障建设期及运行期的工程安全运行。综合抗震措施的采用使坝体在设计地震作用下,整体性好,满足抗震设计要求。研究成果为今后在严寒强震区筑坝提供了更多有益的参考。

基于能量指标的结构形式最优控制设计

将结构形式视为变化的控制变量,按照结构在安全性和经济性、整体和局部等方面的要求,建立基于能量指标的结构形式最优控制模型。以柱体自由扭转时的最佳单连域横截面问题为例,说明了控制模型的理论求解方法,通过变分法得到的解析解与圣维南所给的一般性结论一致。又以高拱坝体型的静力、动力设计为例,说明了控制模型的数值求解。将拱坝结构的允许形式限定为抛物线、双曲线、椭圆、一般二次曲线、三心圆和对数螺旋线6种坝型分别进行计算,发现坝型为一般二次曲线时得到的控制体型在坝体体积和静力特征响应、动力特征响应上最小,相对于初始体型不仅大幅降低了应力,而且体现了较好的经济性,说明了基于能量响应的性能指标不仅有效而且具有综合的多目标特征。

钢管混凝土拱桥施工线形控制

在钢管混凝土组合拱桥施工过程中,为了保证钢管混凝土拱桥成桥后结构的线形和强度要求,根据控制测量原理及技术要求,采用控制结构的受力与变形的方法对拱肋线形进行控制.舟山市新城大桥的工程实践表明,该方法运用恰当,施工方便,数据精度满足工程要求.

横琴二桥主桥钢桁拱架设施工关键技术

珠海横琴二桥主桥为主跨400m的三跨连续中承式钢桁系杆拱桥,边跨钢桁梁采用架梁吊机悬臂法吊装,中跨钢桁拱采用斜拉扣挂悬臂法、先拱后梁法架设。施工中对结构体系进行多次转换,并在边、中支点设置了三向调位装置,以确保施工过程中结构受力满足要求;斜拉扣挂系统扣锚索张拉采用"等值法"控制索力,以确保索力的均匀性;中跨主拱合龙采用预偏位移补偿+顶落梁法,避免了复杂调索和整体大吨位移梁施工;刚性系杆合龙采用限位中支座法,避免了架设临时系杆,合龙方便快捷;采取了栓孔重合度控制、拱度控制、轴线偏差控制等线形控制措施,以确保拼装拱度和轴线满足要求。实践表明,该桥施工采取的关键技术有效解决了一系列施工难题、确保了大桥施工安全、缩短工期和节约成本。

招徕河RCC双曲拱坝施工大坝体型控制技术

阐述了适应于招徕河RCC双曲拱坝施工大坝体型控制技术应用软件的开发原理及基本参数,介绍了程序设计的主要内容,并对软件的使用效果进行了阐述。

提篮拱桥钢拱肋线型控制技术

钢拱肋作为提篮拱桥的主要受力结构,其线型控制是全桥建造的关键。依托厦门五缘大桥提篮拱桥,对其钢拱肋线型进行研究,采用线型拟合、无余量切割等技术,确保钢拱肋制作的质量。介绍了该桥钢拱肋线型控制技术和方法。

钢管混凝土拱桥的施工监控技术

钢管混凝土是由混凝土填入薄壁钢管而形成的一种组合材料。在桥梁结构上,钢管混凝土主要应用于拱桥。目前,大跨度钢管混凝土拱桥主要采用缆索吊装-斜拉扣定施工新技术,拱桥的线形通过实测每节钢管拱的标高及拱轴线位置,并借助扣索实施动态调整来保证。为此,介绍了钢管混凝土拱桥施工过程的监控技术,从而指导施工,以确保拱桥建成后满足设计要求。

基于SMA拉索的单索面拱桥桥面多维振动控制方法

首次提出了利用NiTi形状记忆合金伪弹性、高耗能、大阻尼、抗疲劳、耐腐蚀的特性来抑制单索面拱桥桥面横向扭转、纵飘和竖弯等多维振动方法.并利用Midas/Civil软件建立了安装NiTi形状记忆合金拉索前后的单索面拱桥的全桥有限元对比计算分析模型,进行了验证校核.研究结果表明:安装NiTi拉索可大幅度减小单索面拱桥纵向位移和横向扭转位移,并明显提高行车舒适度.

白莲崖水库碾压混凝土拱坝设计优化总结

白莲崖水库大坝为安徽省第一座百米级碾压混凝土双曲拱坝。因坝址处河谷较宽,坝顶轴线弧线较长,是目前国内弧高比最大的碾压混凝土拱坝。其两岸山体地形不对称,且受工程调度运用方式特殊性的影响,对拱坝体形设计提出了较高的要求。在拱坝体形设计中,通过对拱坝拱圈的曲率半径和拱坝对称性的优化调整,通过温度仿真计算合理确定坝体分缝及温度控制措施,使坝体应力更加趋于合理。根据原型观测成果分析,拱坝优化设计达到了预期的效果,满足安全运行的要求。

拱坝体型的静力自控制设计

将结构的形式视为可变控制量 ,考虑结构的整体稳定性、安全性和经济性的要求 ,建立了弹性静结构的形式自控制模型 ,并采用离散—优化方法进行数值求解 .以拱坝体型的静力自控制问题为例 ,对拱坝 6种体型优化分析表明 ,当拱坝体型为一般二次曲线时 。