基于模型试验的齿坎型重力锚抗滑机制

为了探究齿坎型重力式锚碇的承载特性与抗滑机制,依托贵州省牂牁江特大桥纳雍岸重力式锚碇工程,开展了相同试验条件下平底锚碇1/4埋深、齿坎锚碇1/4埋深、平底锚碇半埋深及齿坎锚碇半埋深四种工况的室内物理模型试验,并对各工况锚碇位移-荷载曲线、锚碇-地基接触应力、地基应变及地基宏观变形破坏特征进行分析。结果表明:四种工况锚碇模型的极限承载力分别为3P(平底1/4埋深)、4P(齿坎1/4埋深)、7P(平底半埋深)和8P(齿坎半埋深);同种型式锚碇模型增大埋深可以显著提升锚碇的承载能力,同等埋深条件下齿坎型重力式锚碇承载性能要优于平底重力式锚碇;齿坎构造能够充分调动地基联合承载;基于地基的宏观变形破坏特征将其变形破坏过程划分为无裂隙、裂隙初现、裂隙发展以及破坏四个阶段;对齿坎型重力式锚碇承力过程进行了力学分析,得出齿坎构造力学特性较好,对限制锚碇变位和提高锚碇承载能力作用明显。

五峰山长江大桥南锚碇倾斜基岩地质条件分析

五峰山长江大桥南锚碇位于五峰山山壑间,采用圆形扩大基础,外径90 m,场地内地形变化大,岩土层分布复杂,合理设置适应于地质条件的锚碇基础方案,对工程安全性、经济性意义重大。为了充分利用南锚碇场地内工程性能良好的微风化凝灰质砂岩地基,准确评价岩土体稳定性及对工程的适宜性,采用了露头调查、钻探、物探、原位测试及室内试验的综合勘察手段。基于地质成因分析及赤平投影方法,发现岩面、风化面总体产状具有一致性,倾角约18°,沿倾斜方向分布较稳定;通过进一步分析倾斜岩体及其风化面分布与锚碇基坑的相互作用关系,评价采用台阶式基础方案的可行性,并分析了其对岩石地基的利用优势,针对性提出了锚碇基坑的施工建议。经优化,考虑倾斜基岩工程地质条件的锚碇基础设计可减少约4万m3的微风化岩石开挖量,使工程兼具安全性与经济性。

泸定大渡河桥重力锚碇基础形式研究

第四纪冰期形成的冰碛土在中国西部广泛分布,其力学性质好,覆盖深厚。该文以泸定大渡河桥为依托,通过理论分析和数值模拟研究了将冰碛土作为重力锚基础的地基持力层时,不同基础形式对锚碇稳定性的影响,得出带齿坎的斜向扩大基础是一种既受力良好又经济的基础形式,可为西部建设类似工程提供借鉴。

独塔地锚回转缆悬索桥设计关键技术

济新高速黄河三峡大桥为独塔地锚回转缆悬索桥,主缆跨度布置(540+185)m,垂跨比1/16,桥塔采用门形钢筋混凝土塔,北岸采用覆表式重力锚、南岸采用扩大基础重力锚,加劲梁采用钢桁梁、正交异性钢桥面板的板桁结合体系。单跨简支加劲梁一端固定、一端自由,横向设置抗风支座+限位剪断装置的约束体系。通过比选,回转缆索鞍系统采用了三索鞍体系,采用L形双滑动副底座系统以满足双向压力作用。主缆采用近六边形斜向非对称的索股编排方式,解决了回转端和塔顶主缆弯曲平面方向存在90°的转角差、索股扭曲交叉不易整形入鞍的问题。加劲梁节点设置钢牛腿和吊索连接,解决了回转缆立面展布空间需求问题。主缆采用优化后的PPWS法架设,钢桁梁采用缆索吊安装。

西堠门公铁大桥金塘岛侧锚碇方案研究

研究目的:西堠门公铁大桥主桥采用主跨1 488 m斜拉-悬索协作体系桥方案。金塘岛侧锚碇位于低山丘陵区,基础持力层为弱透水性、承载力高的微风化英安岩。通过对锚碇方案、后锚室断面形式、施工通道形式等进行方案比选研究,选择经济合理的适用于硬质岩的锚碇结构形式,供今后类似工程参考。研究结论:(1)对重力式锚碇、隧道式锚碇、岩锚锚碇进行了比选,岩锚锚碇在结构受力特性、经济性、对环境影响等方面均优于其他锚碇形式,推荐采用岩锚锚碇;(2)对倾斜式、竖直式两种后锚室断面形式进行了比选,竖直式后锚室施工简便且质量容易保证,推荐采用竖直式后锚室;(3)对竖井、斜井两种施工通道形式进行了比选,斜井在施工期间无需升降设备,施工简便,推荐采用斜井形式;(4)本研究成果可为悬索桥岩锚锚碇设计提供参考或借鉴。

金仁桐高速公路桐梓河特大桥总体设计

贵州金仁桐高速公路桐梓河特大桥全长1422 m,为双向4车道高速公路桥,设计速度80 km/h。该桥主桥采用单跨965 m简支钢桁梁悬索桥,仁怀岸引桥为(48+80+48)m预应力混凝土连续刚构桥,桐梓岸引桥为两联(3×40)m预应力混凝土先简支后结构连续T梁桥,均分左、右两幅设置。主桥主缆跨度布置为(205+965+225)m,中跨主缆垂跨比为1/10。加劲梁采用两主桁钢桁梁,华伦式桁架,桁高7 m。每一吊点设置2根吊索,吊索标准间距15.0 m。桥塔采用门形混凝土塔,仁怀岸塔高208 m,采用嵌岩桩基础;桐梓岸塔高140 m,采用扩大基础。仁怀岸锚碇采用隧道锚,桐梓岸锚碇采用重力式嵌岩锚。

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。

川滇金沙江大桥重力式锚碇非闭合式拱形咬合桩基坑支护体系设计

沿江高速川滇金沙江大桥主桥为1060 m单跨双塔钢桁梁悬索桥,云南岸采用重力式锚碇(基础平面尺寸65.0 m×69.5 m,最大开挖深度约29.2 m)。受锚碇基坑坡面起伏影响,不同开挖面土压力差异巨大,各开挖面无法通过荷载环向效应实现轴向推力自平衡,故提出一种适应山区陡峭地形的非闭合式拱形咬合桩基坑支护体系(由拱形咬合桩、角点抗力桩、压梁及预应力系杆索组成)。该体系仅在东侧和北侧设置基坑支护结构,通过咬合桩拱形效应将坑外土压力转化为拱轴方向推力,最终由设置在西北、东北及东南侧的角点抗力桩及桩后被动土压力共同承担。为验证结构安全性,对基坑边坡稳定性、支护结构内力及抗力、支护结构刚度进行计算分析。结果表明:最不利工况下,基坑边坡稳定状态良好,支护体系抗力有较大富余,结构刚度满足要求。该基坑开挖历时35 d,开挖过程平稳顺利,现场实测支护结构最大水平位移40 mm,实测值与计算值变化趋势基本一致。理论与实践表明,该新型支护体系结构安全可靠,可为山区桥梁深基坑建设提供新思路。

黄河三峡大桥桥型方案比选

黄河三峡大桥为河南省济源至新安高速公路的控制性工程。综合考虑地形、地质和环保等方面,提出单跨跨径510 m的双塔悬索桥、主跨510 m独塔回转缆悬索桥(桥塔置于南岸、主缆在北岸锚碇处通过转索鞍回转锚固)及计算跨径435 m中承式钢管混凝土拱桥3个方案,并对受力性能、建设规模、环境影响、施工难度等进行比较。结果表明:3个方案静、动力性能均能满足规范要求,独塔回转缆悬索桥经济性不占优势,但施工难度最低、工期可控,且该方案在北岸仅设置覆表式重力锚,取消了桥塔,很好地解决了地质遗迹保护区环保要求高、构造物设置受限的问题,与隧道衔接性好,作为推荐方案。

大断面矩形顶管重力锚固基础力学特性分析

随着顶管断面尺寸的不断增大,顶管工程对顶推力的需求也在逐步增大。由于滨海软土具有承载力低且压缩性高的特点,因此传统后座墙式的反力结构无法提供安全稳定的顶推反力,其已经不适用于该类地区的顶管工程。为此针对滨海软土地区的顶管工程创新性地提出了一种新型反力结构——重力锚固基础。采用三维有限元分析软件对顶管施工过程中的重力锚固基础进行模拟,研究重力锚固基础的力学特性。结果表明:顶推反力将会造成基础底板的局部应力集中与非均匀变形;重力锚固基础利用基础底板、凸榫、锚杆和复合地基的组合结构有效抵消了顶推反力,控制了基础底板的位移与变形;重力锚固基础会因基础底板的向上翘曲变形而损失摩擦力,需使用锚杆控制翘曲变形。相关成果对新型重力锚固基础的设计有重要参考价值。

超大跨径悬索桥重力式锚碇稳定性数值分析

文中基于某在建大跨径悬索桥,介绍了超大跨径悬索桥重力式锚碇的数值分析计算、抗滑动稳定系数验算,为工程设计与建造打下坚实的基础。研究表明,文中研究项目锚碇的抗滑移稳定系数均大于规范限值2.0,满足国内规范的设计要求,同时满足欧洲桥规和日本桥规的稳定性设计要求。

悬索桥重力式锚碇原位摩阻系数试验的研究分析

随着我国桥梁建设的蓬勃发展,悬索桥作为大跨径桥梁的主要形式,在跨越大江、深谷等特殊地形中应用广泛。重力式锚碇是悬索桥的主要承重结构物,重力式锚碇接受主缆传来的荷载,起到了承受荷载、传递荷载的作用,是保证桥梁稳定及安全的关键部位。重力式锚碇的原位摩阻系数试验,通过分级加载,测试标准试验试块在不同正应力作用下的剪断力、剪切力,再与设计摩阻系数进行对比从而能够反映锚碇基底的抗滑性能。论文以在白帝城长江大桥重力式锚碇的摩阻系数试验为例,对摩阻系数试验方法、试验过程、试验数据分析以及试验注意事项等内容进行介绍。

棋盘洲长江公路大桥南锚碇防水设计与施工分析

棋盘洲长江公路大桥南锚碇位于黄石侧,南锚碇锚体采用较为轻盈的分幅式框架结构。该桥南锚碇采用结构自防水与卷材防水的防水设计,还采用了复合型整体室防水系统;除防水设计外,锚碇防水材料施工是锚碇防水施工的关键环节。基于此,文章结合棋盘洲长江公路大桥南锚碇(黄石侧)的防水工程项目,从南锚碇防水设计与施工两个方面,详细介绍了大跨悬索桥重力式锚碇防水的特点、防水设计、施工工艺及注意事项,以期为桥梁锚碇施工提供参考。

危岩带下锚碇高边坡稳定性研究

依托新田长江大桥上有危岩的岩质边坡重力锚碇基坑开挖工程,危岩处理后爆破振动速度需控制在1 cm/s。通过爆破振动场模拟分析,径向、切向、竖向振速数值计算值与现场实测值平均误差18.73%,优化后单响炸药量低于18 kg,危岩无破坏。综合非煤露天矿边坡和建筑边坡设计规范要求,考虑到临时边坡、爆破振动和边坡重要性等因素,锚碇边坡稳定性安全系数阈值设定为1.25;自重、爆破振动、降雨、地震各荷载组合工况下,三维边坡安全系数、最不利剖面二维边坡安全系数均大于规范值。

宁波庆丰大桥锚碇室内相似模型试验研究

根据相似理论,对宁波庆丰悬索桥重力式锚碇进行了室内相似模型试验研究.相似模型的几何相似常数为1∶100,重力相似常数为1∶1.325.试验表明,软土中锚碇自身和相邻土体的变位、土体中附加应力分布等随锚索力和时间的变化规律为在锚索力作用下,锚碇不仅向前水平位移,而且产生前端下沉、后端隆起的刚体转动,相应的基底应力前端增加,后端减小;锚碇前面表层土体出现隆起和向前水平位移,水平向附加应力增大;位移和附加应力随锚索力的增加而增大,随测点与锚碇距离增加而减小,但随时间发展均趋于稳定.此外,锚碇基础下部地基加固,锚碇基坑围护结构以及锚碇周围土体对提高锚碇稳定性具有显著作用.

悬索桥重力式锚碇结构变位规律研究

采用室内相似模型试验和数值模拟方法,对某悬索桥重力式锚碇变位问题进行了研究。相似模型的几何相似常数为1:100,体积力相似常数为1:1.325。数值模拟取相似模型试验条件,土体服从摩尔-库仑准则,锚碇和围护结构视作弹性体,选用模型试验相似材料实际参数。研究表明,软土中锚碇结构的变位随锚拉力变化的规律为:在锚拉力作用下,锚碇不仅向前水平位移,而且产生前端下沉、后端隆起的刚体转动,变位随锚拉力的增加呈非线性增大。锚碇基础下部地基加固、锚碇基坑围护结构以及锚碇周围土体对提高锚碇稳定性具有积极作用。

重力式锚碇水平极限承载力估值公式探讨

研究目的:当前基于摩擦设计的重力式锚碇的水平极限承载力估值偏保守,没有考虑锚碇结构与地基协同作用,联合承载的估值结果与实际偏差较大。本文利用平硐岩基摩擦试验、重力式锚碇基底深部位移监测和数值仿真试验等手段,探讨重力式锚碇与岩基的协同作用和联合承载机制。研究结论:(1)极限试验破坏形态揭示了重力式锚碇不是单纯的摩擦承载,而是锚-岩联合承载;(2)锚碇-岩基联合极限承载分为两个阶段和三个效应,初期为基底摩擦极限承载,摩擦效应;之后,前部齿坎夹持岩体剪切破坏极限承载,锚岩系统联合承载性能达到极限,夹持效应;基底上覆土重量对上述两部分都有提高,回填效应;(3)提出了考虑上述效应和联合承载机制的重力式锚碇水平极限承载力估算公式,经工程案例检验,公式极限估值9.6P与数值仿真确定的极限值8.0P接近,说明公式精度有保证,符合实际破坏模式;(4)该研究成果可用于新型重力式锚碇的设计和安全监控领域。

特大重力式锚碇的应用研究综述

锚碇是悬索桥的关键承力部位。根据对锚碇计算理论与工程实践的研究,首先阐述了特大重力式锚碇大体积混凝土温控技术的应用情况;其次,分析了软岩地基上锚碇基础土体蠕变、基坑支护以及齿坎效应对其变位及稳定性的影响;再者介绍了有限元法在锚碇结构应力分析及长期变位预测中的应用;最后指出了重力式锚碇的研究方向。

软岩地基悬索桥重力式锚碇齿坎效应的试验研究与数值分析

基于刚体计算模型,首先从理论上探讨座落在软岩地基上的悬索桥齿坎重力式锚碇的齿坎效应工作机制,得出如下结论:锚碇结构重心位置决定齿坎抗滑效应产生的方式和效果。其次,以赣州赣江大桥作为工程为例,通过现场模型试验分析不同应力水平下,锚碇各级齿坎的应力分布情况,进而研究齿坎的抗滑效应,并检验齿坎效应的上述理论成果。最后,利用FLAC3D对重力式锚碇的受力特性进行三维数值模拟,分别就有、无齿坎锚碇与软岩地基的共同作用情况,包括齿坎各接触面抗滑力分布情况进行计算分析,结果表明:齿坎的存在改变基底应力分布,减少锚碇的水平位移,大幅度地提高极限抗滑力,并最终改变锚碇破坏模式。研究表明,现场模型试验结果与数值计算分析结果是一致的。基于上述研究成果,讨论锚碇结构重心、齿坎高度、接触面以及地层参数等因素对锚碇结构齿坎效应的影响,并提出带齿坎的重力式锚碇结构的设计原则。

泰州大桥南锚碇沉井基础深度效应研究

重力式锚碇基础在计算中通常简化为浅基础,并不考虑深度效应的影响,较为不经济。泰州大桥南锚碇沉井埋置深度达42 m,为将深度效应考虑到锚碇稳定性计算中,故采用有限元法对泰州大桥南锚碇沉井基础的深度效应进行研究。通过计算对比不同埋置深度条件下锚碇基础在施工期及运营期内位移和转角的变化,可知深度效应对锚碇基础承载力的增强作用十分明显。