重庆官栈河大桥主桥主墩基础锁口钢管桩围堰加固

重庆官栈河大桥主桥为(62+110+62)m三跨连续刚构桥,主墩基础采用锁口钢管桩围堰施工。围堰施工正常水位+325.300 m,施工期控制水位+330.500 m。在该桥主墩围堰完成四周锁口钢管桩插打及前4道内支撑安装后,因极端天气原因,长寿湖水位上涨到+332.200 m,危及围堰安全。为解决钢管桩围堰的安全问题,提出采用水下施工内支撑的加固方案。待围堰内部水头与外部保持一致后,将已经插打的锁口钢管桩加高至标高+334.000 m,拆除已安装好的4道内支撑,重新安装6道内支撑。采用MIDAS Civil软件分别建立加固前、后钢管桩围堰结构有限元模型,分析钢管桩及内支撑的受力安全与稳定性。结果表明:施工控制水位+330.500 m下,围堰结构最大正应力由加固前的162.6 MPa下降到加固后的82.3 MPa,下降了49.3%;承载水位可从施工控制水位+330.500 m增加到目标控制水位+333.500 m,且强度和刚度等均留有一定储备。水下施工内支撑的加固方案可提升围堰的承载能力。该桥围堰加固后整体受力效果良好,已顺利完成承台浇筑施工。

岩土成层地基钻孔刚架抗滑桩计算的有限差分法

传统悬臂或锚拉式抗滑桩采用人工挖孔施工,施工效率低、工期长且安全风险问题尤为突出,目前正被严格限制使用并逐步淘汰,因此,在边坡治理工程中使用机械钻孔成桩替代人工挖孔工艺是未来的发展趋势。钻孔刚架式抗滑桩侧向刚度大、施工效率高、结构空间受力更加合理,更加符合城市轨道交通建设“小空间解决大高差”的理念。首先,考虑抗滑桩普遍存在于岩土成层地基的实际情况,以水平弹簧模拟前、后排桩与桩间土的荷载相互作用,根据Euler-Bernoulli梁理论及刚架桩受荷特点,以桩周线性土弹簧刚度反映不同地层的水平抗力差异,建立刚架桩挠曲平衡微分方程;然后,基于有限差分法结合桩顶、桩端共8个边界条件,编制Python有限差分迭代运算程序实现了前/后桩及桩间土的协同作用,以及对刚架桩内力与变形的求解;最后,依托深圳地铁某路堑高边坡钻孔刚架桩现场监测案例,对比发现,二者桩顶最大变形相差在10%以内,验证了所提方法对岩土成层地基中钻孔刚架抗滑桩的适用性,开发的有限差分迭代程序简单便捷,可直接应用于钻孔刚架式抗滑桩工程设计。

穿坡油气管道的框架桩防护结构分析方法

针对沿山坡走向铺设的埋地油气管道存在的抗震防护问题,提出了一种新型的框架型抗滑桩式管道防护结构。在采用拟静力法确定作用于结构地震滑坡推力的基础上,将位于滑面以上的结构受荷段作为底端固定的平面框架结构,采用超静定平面刚架结构模型分析;而位于滑面以下的嵌固段则为埋置于稳定地层的两单桩结构,采用侧向受荷的弹性地基梁模型分析,由此建立了框架型抗滑桩的内力及位移计算方法。实例分析表明:框架桩前、后桩及上、下横梁弯矩与剪力的理论计算值与数值模拟结果误差均在±20%以内,理论结果偏于保守;水平地震影响系数对结构内力影响显著,结构内力最大值随水平地震影响系数增加近似呈线性增大,而竖向地震影响系数影响较弱;结构最大内力与土体重度呈线性正相关性,与黏聚力和内摩擦角呈非线性负相关性,且随着土体抗剪强度参数的增大,前、后桩以及上、下横梁的内力分别趋于接近;前、后排桩与上、下横梁的最大内力分别与桩体抗弯刚度呈非线性正相关性与负相关性,而分别与桩体嵌固深度近似呈线性正相关性与负相关性;框架桩间距对结构内力影响显著,而前后桩排间距则对结构内力影响较小。

全埋刚架抗滑桩参数影响数值模拟研究

针对某实际边坡工程,依据混凝土用量相等原则,将原文献中得到的最优单排抗滑桩转化为全埋刚架桩,并采用有限元软件ABAQUS建立其三维有限元模型,并与最优单排抗滑桩进行对比分析。由于全埋刚架桩更具有抗滑优势,可提高边坡稳定性,考虑刚架桩桩底支承约束条件、后排桩长和连梁高度等参数的变化对边坡和桩身的影响,均设置5种工况进行数值模拟计算。结果表明:后排桩长增加,前后排桩弯矩差逐渐减小,分布趋于均匀,但存在一个最优长度;连梁刚度增加,有利于减小边坡和桩身位移,后排桩的最大负弯矩作用点的位置发生在连梁高度的1.34~1.35倍处,前排桩最大负弯矩发生的位置逐渐向连梁底部靠近。为充分发挥前后排桩材料属性,以及提高刚架桩的整体抗滑能力,建议桩底约束设置为后排桩桩底固定前排桩桩底铰支或两桩底端均铰支。

城际铁路单跨门式刚构设计研究

结合工程设计实例,通过调整刚构的墩高、桥墩壁厚及承台底边界条件来改变结构刚度,研究单跨门式刚构刚度对桥梁结构受力的影响。结果表明对于单跨门式刚构桥,桥墩刚度对于梁部受力影响较小;桥墩刚度越大,桥墩的恒载弯矩越大;承台底的边界条件对结构体系内力影响较大,应考虑桩土相互作用的影响;m值越大,墩顶恒载弯矩越大,主梁梁端恒载负弯矩绝对值越大,整体温度、梯度温度效应对应的弯矩也越大,应考虑不同m取值下结构内力差异,并按照最不利结果进行设计。

中马友谊大桥主桥深水基础临时结构设计及施工技术

援马尔代夫中马友谊大桥主桥为(100+2×180+140+100+60)m混合梁V形支腿连续刚构桥,主墩均采用高承台群桩基础。该桥主墩基础施工面临珊瑚礁地层、深海、长周期波涌浪、航空限高及31个月超短工期等不利条件,桩基础采用全栈桥+钻孔平台方案施工,承台采用有底单壁钢吊箱围堰方案施工。在深水基础临时结构设计时,采用高桩大跨栈桥,应用半刚构体系将栈桥跨度提高至46.4 m;通过试桩等效水平推力试验得到钢管桩在波流循环作用下礁灰岩地层承载力设计依据;研发一种带叠合底板的钢吊箱围堰,解决了素封底混凝土开裂失效的问题。施工时,通过钢管桩打入性分析验证了大直径钢管桩在礁灰岩地层中施沉的可行性;研发高精度海浪预报系统,寻找作业窗口,保证栈桥沉桩效率;应用大刚度导向架及高精度调位系统,控制钻孔平台钢护筒基础的施沉精度;采用平台装配式整体吊装工艺,提高了恶劣海况下的施工效率及安全性;采用水封+干封二次封底工艺,保证了钢吊箱的封底质量。主桥深水基础下部结构在14个月时间完成,达到施工安全和主体结构质量控制目标。

广佛肇高速公路北江大桥施工关键技术

广佛肇高速公路北江大桥主桥为(115+215+115)m连续刚构桥。主梁为单箱单室箱梁,顶板宽16.25 m,底板宽8.15 m,梁高4.2~12.8 m,设计采用C60混凝土。基础均采用钻孔灌注桩和分离式承台,主墩为双薄壁墩,过渡墩为花瓶墩。针对桥址处河床无覆盖层,且存在串珠状溶洞地质条件,主墩钻孔桩位处的溶洞采用钢护筒跟进、片石黏土回填及混凝土回填等方式组合处理。针对裸岩地质条件,33号主墩分离式承台采用连体式错位型钢板桩围堰配合旋挖钻铣槽法进行施工;32号过渡墩采用钢板桩打入强风化岩一定深度,对基底岩溶裂隙进行注浆处理后,并以岩石作为支撑结构进行施工。为减小混凝土箱梁开裂风险,通过多种参数配合比试验,研制低收缩、低徐变C60混凝土,大幅提升混凝土工作性能、力学性能及耐久性能,且经济效益明显。

深厚填土高边坡三排桩刚架支挡结构受力分析

针对深厚填土高边坡中单排悬臂桩、桩锚支护、双排桩、h型桩等支护结构存在的不足,分析探讨了三排桩刚架支挡结构。研究表明,三排桩刚架支挡结构用于支护深厚填土高边坡,可以同时起到“收坡”、“固脚”作用,既能节约用地,又可以有效发挥支挡作用。通过工程实例,分别采用位移法、MIDAS GTX NX有限元软件进行计算分析,对比结果表明,采用位移法简化方法可近似计算三排桩刚架支挡结构的弯矩。三排桩钢架支挡结构设计时应加强前排桩和连梁的截面刚度,保证节点位置刚性连接,刚架结构分级高度应大致均匀布置,且应尽量减少后排桩悬臂段高度。

库区公路K243滑坡形成机制及治理措施

依托澜沧江黄登水电站库区沿江公路K243滑坡工程实例,对新生工程滑坡和古滑坡的成因机制、变形破坏模式及治理措施进行研究,分析滑坡多工况组合条件下的稳定状态和剩余下滑力;运用GEO5软件建立滑坡模型,分析抗滑桩内力及位移变化,以及不同治理施工过程中的滑坡稳定性变化规律。研究结果表明:K243滑坡采用双排刚架抗滑桩、锚索桩板墙、填土反压及截排水等措施进行治理,效果显著;新生工程滑坡后排桩剪力和弯矩均大于前排桩,后排桩桩顶位移大于前排桩,而古滑坡前排桩的剪力及位移均大于后排桩;新生工程滑坡在不同施工过程中的稳定系数提高比例约为古滑坡的一倍。实践证明,K243滑坡治理是成功的,可为库区公路滑坡分析与治理提供参考。

降雨入渗对三维刚架桩边坡渗流稳定性的影响

开展降雨入渗对三维刚架桩边坡渗流稳定性影响的数值分析研究,考虑长时小雨及短时强降雨,从土体位移、坡体孔压及边坡稳定性演变角度,重点讨论降雨入渗条件下刚架桩边坡的合理桩间距,以期为雨水充沛的福建山区刚架桩边坡设计提供参考。结果表明:三维刚架桩边坡土体位移受降雨条件影响显著,随着降雨强度和持续时间的增加,土体水平位移和竖向位移依次增加;降雨条件下三维刚架桩边坡坡体内孔隙水压力分布具有明显的时空效应,短时强降雨条件下,坡顶孔压增幅最大,降雨强度的持续增加导致刚架桩边坡安全系数降幅也增大;桩间距对刚架桩边坡的渗流稳定性有显著影响,无降雨时边坡的安全系数随桩间距增大而减小;基于研究区降雨特点及暴雨频次呈现逐年递增现象,应将桩间距设为3倍桩宽,以充分发挥短时大雨情况下刚架桩的抗滑效果。

地裂隙地质条件下水中大直径桩基施工技术

自19世纪初叶至今,国内外桥梁建造高速发展,施工技术水平不断革新和提高,目前,国内外公路、铁路跨越河流进行基础深水施工的桥梁工程极为普遍,但同时具有深水、大流速、裸岩、河床倾斜等条件下进行基础施工的桥梁还不多见。本文以某特大桥为例,介绍了相关地质情况的桩基施工技术。

基于能量法分析大跨连续刚构桥高墩稳定性

通过平动约束、转动约束和平转动耦合约束来模拟基础对墩底的约束作用,成桥状态下采用平动约束和转动约束弹簧来模拟墩顶的边界约束,依据弹性稳定理论和能量法推导出不同状态下高墩临界荷载的计算公式。最后将有限元模型理论解和本文公式计算值进行对比,验证了公式的正确性和适用性。

深圳地铁3号线广深铁路桥梁桩基托换设计

研究目的:随国内城市和地铁建设发展,地铁与既有交通桥梁交叉干扰不可避免,发展地铁建设与保证既有交通桥梁安全问题的矛盾日趋明显。本文结合深圳地铁3号线红岭站～老街站区间隧道穿越广深高速铁路桥梁桩基托换工程,详细介绍铁路连续梁和连续刚构桥梁桩基托换主要设计难点、要点和施工监测及线形调整设计等,为在复杂施工环境和复杂地质条件下,进行既有铁路桥梁的桩基托换提供一定的借鉴参考。研究结论:根据桩基托换工程主要设计重、难点,采取针对性加强措施,在设计和施工过程中做好信息化管理和系统控制工作,可以保证桩基托换工程的顺利实施和托换桥梁的结构安全。

湘江特大桥双壁钢套箱围堰受力分析及优化处理

长湘高速公路湘江特大桥主桥为(115+195+115)m三跨预应力混凝土连续刚构桥,该桥58号、59号主墩承台采用无底双壁钢套箱围堰施工。为使围堰结构合理、施工安全,采用三维有限元软件ANSYS对该桥58号、59号主墩承台围堰进行结构分析,并结合施工现场的特点,对围堰结构进行优化处理。结果表明:围堰封底混凝土达到80%设计强度并进行堰内抽水时为最不利工况;增大环板厚度使围堰结构受力明显减小;围堰夹壁内填充混凝土较填充水可有效减少结构的最大应力和变形、提高结构的刚度和稳定性;围堰最可能的失效模式为钢围堰连同封底混凝土一起上浮,增加封底混凝土与桩护筒间的握裹力(采取围堰压重、堰壁内灌水等措施)有利于提高围堰抗浮稳定性。实践证明优化措施取得了良好的效果。

桩-土-结构相互作用对大跨度连续刚架钢桁拱桥地震响应影响研究

以广州新光大桥为例,研究软弱分层土、较软分层土、较硬分层土和岩石地基与群桩相互作用下大跨度连续刚架钢桁拱桥动力特性以及地震响应。研究表明在各种地震时程激励下,不同地基土对大跨度连续刚架钢桁拱桥拱肋以及V形刚架的内力和位移影响很大。随着地基土刚度的增加,在横桥向、顺桥向和竖向地震激励下,主拱肋和边拱肋上弦杆、V形刚架靠边跨斜腿轴力基本呈递减趋势,而V形刚架面内和面外弯矩随地基土刚度变化的规律性不强。

边(滑)坡治理中h型组合抗滑桩的分析方法及工程应用

h型组合抗滑桩是用横梁连接前后两排桩外形似h型的可抵抗大滑坡推力的支挡结构,分析了h型桩支挡边(滑)坡的作用机理,根据其受力特征,可以滑面为界将其分为上下两个部分计算分析,通过室内试验研究和理论分析,提出可按在滑坡推力作用下的横向弹性地基约束的平面刚架模型分析上半部分(受荷段)结构内力,其间考虑了桩排间的坡体压力作用,在此基础上可对下半部分(锚固段)直接按弹性地基梁理论计算,按所提出的方法设计计算的h型桩成功用于四川广巴高速公路一大型堆积体路堑边坡工程中,取得了良好的实际效果。

大型滑坡预应力锚索h型抗滑桩处置方法研究

大型滑坡灾害建议采用预应力锚索＋h型抗滑桩进行处置。在分析h型抗滑桩工程处置特点基础上,探讨了预应力锚索＋h型抗滑桩设计参数的取值原则,建议排距取3～5倍桩径,锚固深度取桩长的1/3～1/2,横梁刚度取桩基刚度的1.0～2.0倍,悬臂段取后排桩长的1/4,列距取桩径的2.5～3.5倍;通过分析预应力锚索＋h型抗滑桩受荷变形模式,提出采用平面刚架模型计算阻滑段内力,采用单桩设计理论计算锚固段内力,进而建立了预应力锚索＋h型抗滑桩内力简化计算方法,确定了相关参数计算方法。三凯高速王家寨滑坡工程实例分析表明本文所提出的预应力锚索＋h型抗滑桩内力简化计算方法能够满足工程建设要求,结果偏安全。

T形刚构桥承台大体积混凝土温度应力分析及试验研究

介绍了大体积混凝土温度场的计算方法和有限元模拟原理,根据实际情况确定了求解的边界条件。对某桥承台大体积混凝土施工过程的温度场进行了模拟分析,同时对温度进行了监测。根据模拟分析结果和监测数据,分析了承台大体积混凝土温度及温度应力的变化特点,结合分析结果和现场情况提出合理的降温措施有效地减小承台混凝土的温差,防止了温度裂缝的出现,确保承台的施工质量。

连续刚构桥的群桩基础计算模型研究

群桩基础是连续刚构最常用的基础形式之一,分析探讨了群桩基础的几种建模方法,给出了建模思路和参数取值。结合苏通大桥辅航道桥预应力混凝土连续刚构的工程需要,提出了考虑群桩基础与上部结构共同工作的计算模型,并将计算结果与不考虑桩基的模型计算结果进行了对比分析,计算方法对类似工程有直接参考价值。

考虑结构-水相互作用的连续刚构桥水平地震反应分析

以三水二桥为实例,采用结构有限元法对具有单肢薄壁墩的连续刚构桥进行水平地震反应分析,分析时考虑了桩-土相互作用和结构-水相互作用以及不同水深对结构地震反应的影响。计算结果表明:桩-土相互作用和结构-水相互作用对该种连续刚构桥的抗震是不利的;按反应谱法计算所得桥墩的横向内力较大,按时程分析法计算所得主梁内力和桥墩的纵向内力较大;连续刚构桥抗震设计时应采用反应谱法和时程分析法相结合进行分析,所得的成果和分析结论可供同类桥抗震分析参考。