常泰长江大桥组合索塔锚固结构钢-混传剪构造足尺模型试验研究

常泰长江大桥索塔锚固结构采用钢箱-核芯混凝土组合结构,为研究该新型组合索塔锚固结构钢-混传剪构造的受力特性,进行钢-混传剪构造足尺模型试验研究。制作2个锚固结构足尺节段试验模型,通过压剪试验研究锚固结构的荷载~滑移曲线及应力、应变分布等受力特性,并通过有限元模型分析锚固结构的传力机理和各组件的内力分配比例,推导剪力钉剪力计算方法。结果表明:在2.14倍单索最大索力荷载作用下,锚固结构保持弹性状态,钢壁板未产生明显滑移,钢-混界面最大滑移不超过0.25 mm,该锚固结构中钢-混传剪构造至少具有2.14倍的安全系数;荷载作用下,剪力钉剪力从上至下逐渐增大,锚腹板附近底部3排剪力钉剪力较大,钢-混传剪构造至少存在剪力钉和界面摩擦力2种传剪机制,钢-混传剪构造的承载能力显著提高;钢-混传剪构造受力过程分为粘结力传力阶段和局部滑移阶段,剪力钉剪力分布不仅与沿剪切方向长度分布有关,也与荷载的大小线性相关。

可滑动钢锚箱组合索塔锚固结构力学性能试验研究

佛山富龙西江特大桥4~26号斜拉索塔上锚固采用可滑动钢锚箱组合索塔锚固结构,为掌握这种新型索塔锚固结构的力学性能,开展1∶2缩尺模型试验,对滑动副的工作性能、钢锚箱和混凝土塔柱应力状态、钢锚箱与混凝土塔柱间竖向相对滑移量、斜拉索索力传递路径及混凝土塔壁裂缝的发展规律进行研究。结果表明:镜面不锈钢与双组份石墨烯改性氟碳漆涂层组成的滑动副摩擦系数为0.055,适合作为可滑动钢锚箱的滑动副;钢锚箱侧拉板在斜拉索索力作用下处于拉、弯、剪复合受力状态,最大应力为150 MPa,应力水平较低,混凝土塔柱顺桥向最大拉应力仅为0.57 MPa,即使不设预应力也无开裂风险;钢锚箱与混凝土塔柱间的竖向相对滑移量很小,二者间连接可靠,能够很好地共同承受竖向索力;滑动端锁定前,竖向索力几乎全部由钢锚箱的固定端通过剪力连接件传递给混凝土塔柱,水平索力几乎全部由钢锚箱承担,滑动端锁定后,斜拉索索力增量由钢锚箱与混凝土塔柱共同承担;加载至2.5倍标准组合索力过程中,结构依次出现竖向裂缝和水平裂缝,所有裂缝宽度均较小,最大宽度仅0.2 mm。

重庆大溪河特大桥主桥设计

重庆大溪河特大桥主桥为(92+168+650+168+92)m双塔双索面组合梁斜拉桥,采用半飘浮体系,塔梁之间设置竖向支承、横向限位和纵向阻尼,有利于降低梁端位移和桥塔内力。桥塔采用神女造型的钻石形桥塔,钢筋混凝土空心塔柱。主梁采用双边工字形钢-混组合梁,桥面板采用预应力混凝土和超高性能混凝土(UHPC)预制板,板间湿接缝采用UHPC填筑。边跨采用“压重+结构调整+竖向锚索”的配重方式,防止运营阶段过渡墩及辅助墩支座出现负反力。斜拉索索面呈扇形布置,共208根,为抑制斜拉索风雨激振,斜拉索外护套上设置双螺旋线,在索梁锚固端和索塔锚固端设置内、外阻尼器。索梁锚固采用外置钢锚管形式的钢锚梁,塔上斜拉索分别锚固在上中塔柱连接段隔板及塔壁、上塔柱的钢锚梁上。辅助墩和过渡墩均采用花瓶形空心墩,桥塔和桥墩基础采用整体式承台+群桩基础。主梁采用导流板+下中央稳定板的组合气动措施,风洞试验结果表明:该气动措施能有效控制主梁的涡激振动振幅在安全范围。

常泰长江大桥主航道桥索塔锚固构造研究

常泰长江大桥主航道桥为(142+490+1176+490+142)m公铁合建双塔斜拉桥,采用钢-混混合结构空间钻石型桥塔,索塔锚固区采用钢箱-核芯混凝土组合结构,S4~S39号斜拉索锚固于核芯混凝土上。为实现索塔锚固区斜拉索竖向分力的有效传递,提出方案A(钢齿块+剪力钉)、方案B[钢齿块(加肋)+剪力钉]、方案C(混凝土齿块)、方案D(钢锚箱+PBL剪力键)以及方案E(钢锚箱+承压板+剪力钉)共5种索塔锚固构造方案,从结构受力及施工工艺对5种方案进行比选,并采用模型试验及有限元分析对所选锚固构造方案进行验证。结果表明:方案E剪力钉受力分布均匀,剪力大小适中,且施工便捷,对于S7~S39号斜拉索,推荐采用方案E;对于斜拉索竖向角度较大的S4~S6号斜拉索,钢锚箱在构造和张拉空间上存在冲突,推荐采用方案C。方案E模型试验和有限元分析表明:结构应力、剪力钉受力及钢锚箱构造各板件应力均有安全储备,锚固构造处于线弹性状态,能满足规范及使用要求。

G3铜陵长江公铁大桥江北侧锚碇复合型地下连续墙设计

G3铜陵长江公铁大桥主桥为主跨988 m的斜拉-悬索协作体系桥。江北侧锚碇设计时对沉井基础和地下连续墙基础进行比选,综合考虑开挖范围、工程造价、施工工期等,最终采用基底深置的地下连续墙基础,以下伏基岩弱胶结泥质砂岩作为基础持力层,基础高49.5 m,地下连续墙墙底嵌入中等胶结泥质砂岩,地下连续墙高55.5 m。为减小锚碇基础的开挖量,采用大悬臂外挑锚块结构结合CFG桩复合地基加固技术的新型复合型地下连续墙基础,地下连续墙基础直径缩小至60 m,节省了工程造价。锚碇基础施工中基坑分层开挖,同时进行内衬砌施工。采用PLAIXS 3D软件对锚碇施工阶段及运营阶段进行有限元模拟分析,基坑开挖时地下连续墙结构受力安全,锚碇基础地基承载力、地基沉降结果均满足规范要求。

锚固类结构抗爆性能研究进展

在分析国内外大量文献资料基础上,综合评述锚固类结构抗爆性能的研究进展,指出国内外具有共性的问题:(1)对复合锚固类结构抗爆性能的研究还很欠缺;(2)特殊型式的复合锚固类结构具有良好的开发应用前景,应深入研究;(3)对新型锚固类结构抗爆性能的研究还需进一步加强;(4)对试验研究及应用成果,还未能提升到系统、严密、公认的理论阐释程度。

混凝土墙体与钢梁连接的穿筋预埋件性能试验研究

为了研究用于混凝土墙体与钢梁之间铰接连接的穿筋预埋件性能,根据实际受力情况,采用4个大尺寸试件,分别对预埋件在无轴拉力和有轴拉力的情况下进行了受单向弯剪作用和反复循环弯剪作用的试验,讨论了预埋件的受力变形过程与特点、破坏机理、极限承载力等,并对该类预埋件的设计提出了建议.

岩石中新型复合锚固类结构抗爆性能现场试验研究——宏观效应与量测结果分析

为了研究新型复合锚固类结构是否能有效提高岩石洞室的抗爆性能,进行岩石中新型复合锚固类结构与单一锚固类结构的抗爆效应现场对比试验。试验结果表明:新型复合锚固类结构洞室的临界破坏荷载是单一锚固结构洞室的143%;就破坏程度而言,单一锚固结构洞室是新型复合锚固结构洞室的2.5倍;在爆炸荷载较低条件下,单一锚固结构的振动加速度是新型复合锚固结构的1.6～12.3倍;新型复合锚固结构的平均位移值是一般锚固结构的65%;应力波作用于新型复合锚固结构的时间是一般锚固结构的2.5～5.0倍;一般锚固结构的锚杆应变峰值是新型锚固结构的2.0～4.0倍,最大达到6.9倍;一般锚固类结构拱顶表面应变峰值是新型锚固结构的2倍。新型复合锚固结构的弱化效应吸能非常显著,用于岩石类介质洞室的抗爆加固是完全可行的,并具有显著的技术经济效益。

新型锚固类结构抗爆性能数值分析

采用LS-DYNA有限元软件,对分别使用单一锚固结构和新型复合锚固类结构加固的洞室在抗爆炸荷载作用下的性能进行了数值模拟。分析了在爆炸条件下应力波传播及爆坑形成过程、爆炸近区围岩中的压力波和复合锚固结构构造措施断裂缝形成过程,与试验结果的可靠性相互验证,并对其作用机理得出一些初步认识。结果表明:两个模型的计算爆坑大小与试验结果基本吻合;复合锚固构造措施段使得锚固区外的介质内出现了局部自由面,当爆炸应力波经过自由面时产生反射拉伸波在此处产生了裂缝;复合锚固结构洞室拱顶垂直向振动加速度峰值比单一锚固结构洞室的约小23.7%;单一锚固结构洞室比复合锚固结构洞室更容易出现结构性的冲切破坏和拉伸剥落破坏。

优化复合锚固结构与单一锚固结构抗爆性能对比试验研究

优化复合锚固结构是由土钉和在土钉端部系统而规律地设置的一定长度的经特殊处理的空孔段群组成。空孔群在围岩介质中造成一个弱化区,弱化区介于支护结构与围岩介质之间,将原有的二介质系统(支护结构和围岩),改变为三介质系统(支护结构、弱化区和围岩)。爆炸条件下,优先由弱化区产生变形、破碎、压实或压密,同时大量吸收爆炸能,使支护结构的危机得以转移至弱化区而本身不受损。优化复合锚固结构对比单一锚固结构具有优异的抗动静载性能。因此进行对比试验,研究优化复合锚固结构及单一锚固结构的抗爆性能。试验结果表明,在支护结构产生临界破坏前后,单一锚固结构的质点加速度量值是优化复合锚固结构的2.22倍以上,前者的动应变量值是后者的5.30～4.50倍以上。在临界破坏条件下,优化复合锚固结构的抗力是单一锚固结构的5.10倍以上,在极限破坏状条件下,前者是后者的4.13～3.40倍以上。

钢锚箱嵌固型索塔锚固结构受力机理分析

为提高钢锚箱型组合索塔锚固区传力可靠性,提出了一种将钢锚箱端部嵌固在索塔锚固区的新型结构;基于混合有限元模型,比较分析了该新型结构与现有内置型、外露型钢锚箱索塔锚固区的钢锚箱钢材利用率、塔壁混凝土应力以及钢-混凝土结合面受力机理;进一步探讨了嵌固端侧板厚度、连接件布置方式对钢锚箱嵌固型索塔锚固区受力机理的影响。结果表明:钢锚箱嵌固型索塔锚固结构具有较高的钢材利用率;端塔壁外侧混凝土主拉应力较内置型降低约1.5 MPa且外包钢板;钢锚箱与混凝土塔壁结合面连接件作用单方向均匀剪力;侧板厚度、连接件布置方式对连接件剪力影响较大;该新型构造传力可靠性高,可用于更大跨径斜拉桥拉索塔端锚固结构。

赤壁长江公路大桥主桥主梁设计

赤壁长江公路大桥主桥为跨度布置(90+240+720+240+90)m的双塔双索面斜拉桥,桥面全宽36.5m。主梁采用结构刚度大、抗风稳定性好、桥面铺装耐久性好的结合梁。对比双边工字钢、双边箱、开口箱及PK箱4种截面形式钢主梁的截面特性,最终采用受力满足要求且预应力施加效率较高的双边箱截面钢主梁。钢主梁底板既变宽又变厚。钢主梁连接采用栓焊混合的方式,其顶板采用焊接、腹板和底板采用栓接。混凝土桥面板标准段厚度采用26cm。边跨采用加厚桥面板的方式进行压重,边跨桥面板厚度采用59cm,桥面板厚度过渡位置设在次边跨距离辅助墩22m处。索梁锚固采用锚拉板形式,为提高主梁截面宽度利用率,将锚拉板布置于钢主梁外腹板正上方。

鄂东长江公路大桥索塔锚固区节段模型试验研究

以鄂东长江公路大桥索塔锚固区为研究对象,采用1:1足尺模型试验与有限元分析相结合的方法,研究钢锚箱与混凝土组合结构索塔在不同索力状态下的受力特性和混凝土的抗裂性能,模型试验最大荷载为1.6倍设计组合索力。研究结果表明:试验荷载为1.0倍设计组合索力时,塔壁裂缝位于边跨侧索导管口上方,最大宽度为0.15 mm,小于设计允许裂缝宽度,钢锚箱上测点最大应力为94.6 MPa,个别部位存在应力集中现象,但钢结构整体处于结构弹性范围内;试验荷载为1.6倍设计组合索力时,塔壁最大裂缝宽度扩展至0.27 mm,组合结构能继续承载,说明结构有足够的安全度。

微型桩-锚组合抗滑新结构支挡效果的数值分析

针对微型桩加固滑坡时抗弯强度不足的缺陷,在类叉形微型桩组合结构的基础上引入预应力锚索,提出了一种微型桩-锚组合抗滑新结构。为验证其加固效果,基于斜坡应力状态变化理论,利用有限差分软件FLAC3D,分析了某边坡处于临滑状态时有无微型桩-锚结构加固的变形位移及应力分布特征。结果表明:1滑动状态下,坡体下部位移、应力水平大于上部,判断为牵引式滑坡;2新结构在布设位置产生较大局部应力集中,形成了一个结构-土空间骨架结构,在复合体系作用下滑坡体位移及中下部应力集中得到有效控制,尤其是在坡脚附近,主应力差、剪应变增量明显减小;3预应力锚索可以有效改善结构的整体受荷能力并减小桩身弯矩峰值;4该新结构轻型、环保、抗弯承载力高,可较好地满足边坡病害快速治理工程的需要。

优化与非优化复合锚固结构抗爆性能对比试验研究

优化复合锚固结构与非优化复合锚固结构均由土钉和在土钉端部设置的一定长度的经特殊处理的空孔段群即弱化孔群组成,二者的惟一差异是弱化孔长度不同,前者是优化的,后者是据经验确定的。为比较二者的抗爆性能,进行了对比试验研究。试验结果表明,非优化复合锚固结构的拱顶动应变峰值是优化复合锚固结构的2.1倍以上,非优化复合锚固结构的质点加速度峰值是优化复合锚固结构的2倍(拱顶)～5倍(底板),并与宏观结果相吻合,优化复合锚固结构的临界破坏抗力是非优化者的2.1倍以上,极限破坏条件下,拱顶下凸大变形尺度和面层脱落范围,优化复合锚固结构仅为非优化复合锚固结构的25%和33%。

钢锚梁式钢—混组合索塔锚固体系设计与分析

某斜拉桥主桥是一座跨径布置为(130m+300m+130m)的双塔双索面预应力混凝土梁斜拉桥,索塔采用倒Y型,斜拉索在桥塔端采用新型空间索面钢锚梁式钢-混组合索塔锚固体系进行锚固。该型锚固体系将锚箱焊在钢锚梁两侧,同时采用钢牛腿替换传统的混凝土牛腿结构,提高了施工速度,改善了结构受力。介绍了该种锚固体系的特点,并采用有限元方法对改型索塔锚固体系的受力情况进行了分析,可为该类型索塔锚固体系设计提供参考。

透水混凝土导渗-锚固护坡性能试验与分析研究

为预防降雨引起的滑坡,研究具有导渗、锚固功能的护坡结构。采用多孔透水混凝土作为锚固胶结材料,试验测试导渗-锚固的渗透系数、握裹力、土层接触面的黏抗剪切强度等参数,数值分析该护坡结构作用边坡的渗流场、局部土体抗剪强度与边坡稳定性。研究表明,该结构可以有效发挥导渗、锚固的作用,孔隙率18%时,综合效果较好。在降雨时,浸润线的上升与岩土劣化均较为缓慢,有利于边坡稳定;降水中止后,又能快速恢复原态。因此,该导渗锚固护坡结构具有优良的防灾性能。

斜拉桥组合索塔锚固区开孔板连接结合部模型试验研究

为研究斜拉桥组合索塔锚固区开孔板连接结合部的受力性能,以在建的石首长江公路大桥组合索塔锚固区开孔板连接结合部为对象,开展了1∶2缩尺模型试验,分析了索塔锚固区开孔板连接结合部的应力分布、裂缝形式及破坏形态等,试验结果表明:采用开孔板连接的结合部的极限承载力较高,大于2倍设计荷载值,最终破坏形态为混凝土塔壁内表面的开裂与剥落。在2.5倍设计荷载作用下钢板最大正应力小于钢材的屈服强度,说明开孔板连接受力性能良好,结构安全可靠,适用性较好。此外,开孔板连接结合部抗裂性能良好,具有较好的耐久性。

公轨共用大跨斜拉桥索塔锚固区节段试验研究

以上海长江大桥索塔锚固区为研究对象,采用1∶2.5缩尺模型试验与有限元数值分析相结合的方法,研究钢锚箱与混凝土组合结构索塔在不同索力状态下的受力特性和混凝土塔壁的抗裂性能,模型试验最大试验荷载340 t,达到实际结构设计索力的1.7倍。研究结果表明:试验荷载与实际结构设计索力相同时,钢锚箱有应力集中现象,尽管个别测点的应力超过了材料的设计强度,但钢锚箱整体基本表现为弹性工作状态,塔壁混凝土在横桥向外侧中心部位出现开裂,最大裂缝宽度为0.12 mm;试验荷载为实际结构设计索力的1.7倍时,索塔结构能继续承载,塔壁混凝土的最大裂缝宽度为0.25 mm,表明钢锚箱与混凝土组合结构索塔有很大的超载潜力。

光启科学中心钢与混凝土组合结构钢筋节点深化设计技术

分析与研究钢管柱与混凝土结构交接节点钢筋施工。钢筋节点的深化设计降低了施工难度,减少了项目施工成本,确保工程质量的同时加快了施工进度。