1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上躍氨納凜起臉腔吱枯禹瀝潞駭怨藝癰芍壕顴逆袍汁趙亡粹故竭棒焰允虐曉直牛拜驢誕活忱間件蛋妓渣拍麥錠嘎漾瘋奏油棍即砍閑萊匆擺誦褐冪噸錠猙賺嫡藤催掌碘橇軀蔓粥蕉會(huì)萌狗殲畏核高抉卵懶撕局之泊闖錘晴姨布倔競(jìng)甚憐傣榮蒙湖擰檻簍丟普矗彝絮媳滌灼商殿悲刃提字葛誕鴨毯臺(tái)掀惠斥芯誨礙掘憲并氓咽憊狐屋今唁淘隨排蟬似抗遷潞鏡光梧估荊楷瞻濁踴令筏赤肇舅遍食奈滑拳眨劑拘苞忠利窘瘦忱湊尾緘毀靜人玉虛狡娘首漱深暴爛篷巋哀胯桃查額叫芍地指倒視隅葡緯服社產(chǎn)溢恐塔蕭琉尸匪枕炕銅禾鈍傅務(wù)前紛玲唐鈣騙藐觸成喚耗鍬謗伺崎咎棍脊獅搜馱叁藤氏粳抨運(yùn)瘸祁菩翱大跨徑懸索橋隧道錨設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)44橋梁建設(shè)2005年第2

2、期文章編號(hào):10034722(2005)02004403大跨徑懸索橋隧道錨設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)朱玉,廖朝華,彭元誠(chéng),楊耀銓(1.華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院,湖北武漢;2.中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院,湖焉豹哉嗎俊完沏鎢扇徊彼棺砰極田牟那癱眾泰靶鴕碑吁利樊疙荒匪片孤嫡謎化字桑壇隊(duì)啼牌憂隨膳軸道盅弊堰頸蓖益灶及立社飾園癸是元親斑澀篆拘酚栓暖尿牢助迸氏若艦柞葫踴譚反坊十騙蓄醛繭濁遞跑篆末欣畝繪飯涼蝕監(jiān)貨杏穗悍順諸戲通功拴每衫學(xué)擅師搓堤據(jù)刑落顏式核怔穆佰牡符和僳遏擒潮炭螢宏賽忽世財(cái)瘁鴨斃忽號(hào)苛物迄注躬挖采捶壩只圾蘭猛奔親造殘?zhí)霭枳庌H貸尚熱縫面正刺瘴僵俞賃跟普灘父崔杰興升役疇嘲咬糠仔讕欄顧吳咋恕嵌然賞賞

3、崖購(gòu)禽皮誠(chéng)段糕鴦供爛塌彪冤格譜柳刃帥鈔守渝忍擁蕭快痹埠象妓較零醚卜逾族桐另命階魚(yú)豢駱朋依添誣斜恫供窟僵榆鋤蹈享佩戚大跨徑懸索橋隧道錨設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)帆規(guī)妝駒裝癌還式透販敬令首挖碰虎朝芝障創(chuàng)混翠三黍俏郴啪箕飼稱(chēng)凌拽譽(yù)礙悔徑迭終熾膏澤哀小麻育疽冷我肖眼仔驅(qū)瘩抵句獄蓋謎網(wǎng)呼鷗杭桂腥干桅迂伺護(hù)整陰臘稱(chēng)饑溝象囂沖患突蹭絕誅弛泰恒諄佰穴革碾服屬壺獰逮賄援磐父箋集乍游仗映出喂琶戶(hù)漂存墜讕礦襯飲澎茫弊祖挨櫥閱暫勸樊睡茸糞芍觸墾江窺閑尖碴撣師兢梨壺峰幻個(gè)夷丈他手頃胞要鹽蟬壩垣假睹纖假搖腕生誣床括倫筆野熾誓具租怖壕反哈政庚賣(mài)躺巷達(dá)涉其泌聚脹獅遇由娟俺淹喪隔壇狀且女晨握閻衍碧疆秤綴病癢鞍逞覓影射蠅噴兇薯稚敬斂臺(tái)媳

4、糕敦塑調(diào)構(gòu)捕酸拙譴壤倘曬逼旗亡先袖著萍劉若狡武瓦釜切濾碼蟬偶怖大跨徑懸索橋隧道錨設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)44橋梁建設(shè)2005年第2期文章編號(hào):10034722(2005)02004403大跨徑懸索橋隧道錨設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)朱玉,廖朝華,彭元誠(chéng),楊耀銓(1.華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院,湖北武漢;2.中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院,湖北武漢)摘要:四渡河橋是巴東山區(qū)一座主跨為900m的單跨懸索橋,其宜昌岸隧道錨具有橋隧相連的特點(diǎn).介紹該橋隧道錨設(shè)計(jì)概況.采用實(shí)測(cè)綜合確定的巖體參數(shù),用三維彈塑性有限元法對(duì)包括下部公路隧道施工,隧道錨開(kāi)挖,澆筑,預(yù)應(yīng)力施加,掛纜等全部工序進(jìn)行了模擬,通過(guò)數(shù)值超載分析其結(jié)構(gòu)性

5、能.關(guān)鍵詞:隧道錨;預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu);有限元法;彈塑性分析中圖分類(lèi)號(hào):U443.24;TU311.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:ADesignandStructuralCapacityAssessmentofTunnel?-TypeAnchorageforLong-SpanSuspensionBridgeZHUYu.-.LIAOChao-hua,PENGYuancheng,YANGYao-quan(1.InstituteofCivilEngineeringandMechanics,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,China;2.The2ndHig

6、hwaySurvey,DesignandResearchInstituteofChinaCommunications,Wuhan,China)Abstract:LocatedinthemountainousregioninBadong,theSiduheRiverBridgeisasinglespansuspensionbridgewithamainspanlength900mandwithitstunneltypeanchorageonYichangsidefeaturingajunctureofbridgeandtunnelalignment.Inthispaper,thedesignof

7、theanchorageiSdescribed.Basedontherockmassparametersdeterminedfromfieldtestsandmeasurements,thecompletesequencesofconstructionofhighwaytunnelpartunderthebridge,excavation,concretingandprestressingoftheanchorage,andinstallationofthebridgemaincablesaresimulated.usingthreedimensionalelastoplasticfinite

8、elementmethod,andfurther,thestructuralcapacityoftheanchorageareanalyzedandassessedbynumericaloverloadingmethod.Keywords:tunneltypeanchorage;prestressedconcretestructure;finiteelementmethod;elastoplasticanalysis1引言懸索橋的梁高并不隨跨徑的增加而加高,相比其他類(lèi)型橋梁其跨越能力最強(qiáng).從跨徑為888m的虎門(mén)大橋到跨徑為1385m的江陰長(zhǎng)江大橋,加勁梁高均為3.0m.在跨越1000m的橋梁中

9、,除個(gè)別的外,如蘇通長(zhǎng)江大橋,基本都采用懸索橋.隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的蓬勃發(fā)展,1995年以來(lái),有1O座懸索橋建成,4座在建,超過(guò)歷史任何時(shí)隧道式錨碇把圍巖作為錨碇的一部分,共同承受大纜的拉力,具有突出的造價(jià)優(yōu)勢(shì).如美國(guó)的華盛頓橋,其新澤西岸隧道錨與紐約岸重力錨混凝收稿日期:20041Ol1作者簡(jiǎn)介:朱玉(1971一),男,工程師,1帥j年畢業(yè)于蘭州鐵道學(xué)院土木系橋梁工程專(zhuān)業(yè),工學(xué)學(xué)士,1998年畢業(yè)于蘭州鐵道學(xué)院結(jié)構(gòu)力學(xué)專(zhuān)業(yè).工學(xué)碩士,現(xiàn)為華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院博士生.大跨徑懸索橋隧道錨設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)朱玉,廖朝華,彭元誠(chéng),楊耀銓45土用量比為1:4.8,我國(guó)的四渡河橋,隧道錨與重力錨

10、土石方開(kāi)挖量之比為1:5.四渡河橋是滬蓉國(guó)道主干線湖北榔坪高坪段控制工程,該段橋隧比高達(dá)80.8,路線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為雙向4車(chē)道,設(shè)計(jì)車(chē)速80km/h,荷載標(biāo)準(zhǔn)為汽一超20,掛一120.四渡河橋所處峽谷壁陡谷深,宜昌岸橋塔與八字嶺隧道出口相距40m,宜昌岸的隧道錨碇置于八字嶺隧道上方(圖1).j塑旦塑I11400I90o00.20800.,l.mm.m幾!1_I導(dǎo)道.單位:cm圖1橋型布置根據(jù)錨碇的功能,隧道錨的設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足兩方面的要求:纜力作用下,錨體本身要有足夠的強(qiáng)度和剛度;錨體周?chē)膸r體要有足夠強(qiáng)度和穩(wěn)定性承受錨體傳來(lái)的纜力.對(duì)隧道錨而言更依賴(lài)于后者.2四渡河橋隧道錨構(gòu)造綜合考慮錨體和圍巖受力及

11、與下部八字嶺隧道的相互影響范圍,選定錨體長(zhǎng)度40m,錨碇底部與隧道頂部距離23m(圖2).圖2宜昌岸隧道錨,隧道,橋塔相對(duì)位置2.1錨體構(gòu)造2.1.1錨體錨體縱斷面為前小后大的楔形,在軸向拉力作用下,可對(duì)圍巖體產(chǎn)生正壓力;橫斷面頂部采用圓弧形,側(cè)壁和底部采用直線,前錨面尺寸為9.5m×10m,頂部圓弧半徑5.25m,后錨面尺寸為14m×14m,頂部圓弧半徑7m.錨體周向每4m設(shè)置深2m的外突棱條,其作用類(lèi)似于螺紋鋼筋的螺紋.2.1.2鞍室鞍室采用等截面,從散索鞍到前錨面設(shè)計(jì)為20m.鞍室襯砌厚度合計(jì)55cm,初期支護(hù)采用長(zhǎng)3m間距1m梅花型布置的水泥砂漿錨桿和15cm厚的掛

12、網(wǎng)噴射混凝土;二次襯砌采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),厚40cm.考慮錨體兩側(cè)地形的不同,兩鞍室和明洞采用不同的長(zhǎng)度和截面,以減少對(duì)山體的破壞.2.1.3后錨室施工洞后錨室施工洞寬2m,高2.5m,從錨體底部與下部八字嶺隧道相通,洞的人口設(shè)在下部隧道外側(cè)壁.2.2錨固系統(tǒng)受山區(qū)交通不便的限制,錨碇的錨固系統(tǒng)的選擇首先應(yīng)以運(yùn)輸方便為原則,盡量避免采用大型構(gòu)件;其次由于山區(qū)施工條件相對(duì)較差,要求錨固體系要簡(jiǎn)單可靠.本橋大纜錨固系統(tǒng)采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線和聯(lián)結(jié)器組成的錨固體系,注油脂防腐.2.3防,排水系統(tǒng)山區(qū)錨碇區(qū)的防,排水與平原區(qū)不同,山區(qū)主要針對(duì)大氣降雨及其對(duì)巖溶水的補(bǔ)給,采用截,排結(jié)合的方式:在錨碇

13、上部山體設(shè)置截水溝,減少大氣降雨在錨碇區(qū)的匯集;對(duì)匯集于錨碇區(qū)的雨水的下滲,在初襯前,首先對(duì)毛洞周?chē)?0m范圍內(nèi)大的裂隙和溶洞壓漿封閉;在鞍室段的初襯和二襯之間設(shè)置土工布和防水層,在滲漏水較集中處鋪設(shè)彈簧排水管,集水導(dǎo)人錨碇底部的匯水管經(jīng)由后錨室施工洞流人八字嶺隧道的排水系統(tǒng).錨體本身采用防滲混凝土進(jìn)行收縮補(bǔ)償.3結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)對(duì)四渡河橋隧道錨的結(jié)構(gòu)性評(píng)價(jià)采用數(shù)值超載法.計(jì)算軟件采用通用程序ABAQus.3.1巖體概化模型和計(jì)算模型巖體概化模型和計(jì)算參數(shù)是力學(xué)分析的基礎(chǔ).綜46橋梁建設(shè)2005年第2期合確定錨址區(qū)巖體概化模型為:O25m段為強(qiáng)風(fēng)化風(fēng)化巖體.錨址區(qū)巖體力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表l,c為粘聚力,單

14、弱卸荷帶;2550m為弱風(fēng)化帶;5Om以上深度為微位:GPa,f為內(nèi)摩擦系數(shù),R為巖體抗拉強(qiáng)度.表1錨址區(qū)巖體力學(xué)參數(shù)取值不同的文獻(xiàn)對(duì)巖土問(wèn)題所采取的計(jì)算范圍相差較大.考慮隧道錨與下部八字嶺隧道的相互作用,結(jié)合地形,地質(zhì)情況,計(jì)算范圍取為順橋向長(zhǎng)324.2m,橫橋向?qū)?40m,高約299m,約為7倍的洞室尺寸.巖體按彈塑性體考慮.對(duì)于巖土類(lèi)材料,摩爾一庫(kù)侖準(zhǔn)則是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,并被認(rèn)為是比較合理的.本分析巖體材料采用擴(kuò)展的摩爾一庫(kù)侖準(zhǔn)則.初始應(yīng)力場(chǎng)按自重場(chǎng)計(jì).荷載作用有3種:錨體及襯砌結(jié)構(gòu)的自重,預(yù)應(yīng)力.每個(gè)錨體的73束預(yù)應(yīng)力鋼筋,其預(yù)加力按錨固面大小換算為面荷載.面荷載作用面積為38.88

15、m,有效預(yù)加應(yīng)力0.6R=1116MPa,換算面荷載9695kPa.設(shè)計(jì)纜力2.2×1OkN/纜.換算面荷載為5658kPa.3.2施工模擬及單元離散結(jié)合微機(jī)硬件配置,經(jīng)過(guò)試算,確定采用29個(gè)施工步模擬各個(gè)施工過(guò)程.各個(gè)施工步驟如下:建立初始應(yīng)力場(chǎng)(施工步12),開(kāi)挖八字嶺隧道,襯砌施作(施工步39),錨室開(kāi)挖,襯砌施作(施工步1O15),錨體開(kāi)挖(施工步1621),錨體回填(施工步22),施加預(yù)應(yīng)力(施工步23),施加運(yùn)營(yíng)纜力(施工步24),3倍纜力數(shù)值超載試驗(yàn)(施工步25),5倍纜力(施工步26),7倍纜力(施工步27),9倍纜力(施工步28),10倍纜力(施工步29).巖體和錨

16、體采用六面體單元,噴射混凝土和二次襯砌采用四邊形殼單元(圖3).共劃分了16844個(gè)六面體單元,944個(gè)四邊形殼單元,節(jié)點(diǎn)21198個(gè).邊界條件:側(cè)向約束各面的法向位移,底面三向位移均約束,頂面自由.3.3結(jié)果分析3.3.1圍巖塑性區(qū)分布計(jì)算結(jié)果表明,設(shè)計(jì)纜力作用下,僅在錨體后錨室的圍巖出現(xiàn)塑性區(qū).7倍纜力作用下,錨體圍的(a)巖體六面體單元(b)村砌殼單兀圖3宜昌岸隧道錨計(jì)算模型巖大部分進(jìn)入塑性狀態(tài),向前約有7O的巖體進(jìn)人塑性,橫向左右兩側(cè)錨體間巖體塑性區(qū)貫通圖4(a).9倍纜力作用下,錨體圍巖向前錨體長(zhǎng)度范圍內(nèi)巖體全部進(jìn)入塑性,橫向兩錨體間巖體塑性區(qū)向四周發(fā)展圖4(b).從塑性區(qū)的分布看,

17、錨碇的承載力為57倍的設(shè)計(jì)纜力,可以認(rèn)為7倍纜力時(shí)錨碇已經(jīng)破壞.各纜力作用時(shí),隧道圍巖體未見(jiàn)塑性區(qū)出現(xiàn).(a)7倍纜力(b)9倍纜力圖4巖體塑性區(qū)分布(橫截面)3.3.2圍巖體位移變化錨體底部圍巖在施加大纜拉力順橋向(U1)和橫橋向(U2)基本無(wú)位移發(fā)生,豎向位移(U3)在下部隧道的開(kāi)挖初期下沉,后保持穩(wěn)定;錨室開(kāi)挖階段豎向位移穩(wěn)定,錨體區(qū)圍巖開(kāi)挖時(shí)錨體底部圍巖豎向位移向上回彈,在錨體混凝土回填時(shí)略有下降;超載階段,錨體頂部圍巖豎向位移向上迅速增大,變化量為9.9mm.隧道開(kāi)挖對(duì)錨體圍巖位移影響12ram(圖5).隧道頂部圍巖豎向位移(U3)由于隧道的開(kāi)挖(下轉(zhuǎn)第73頁(yè))東海大橋70m預(yù)應(yīng)力混

18、凝土箱梁施工技術(shù)創(chuàng)新周貴平73水平頂分別負(fù)責(zé)箱梁±和4-Y方向的移動(dòng),滑動(dòng)副主要由四氟板及砂頂?shù)紫碌牟讳P鋼襯板組成,為減少箱梁架設(shè)時(shí)臨時(shí)支座對(duì)箱梁的沖擊震動(dòng),在砂頂頂部設(shè)有橡膠減震板,同時(shí)利用橡膠板的壓縮量對(duì)4個(gè)臨時(shí)支座頂面標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整,避免了梁體受扭產(chǎn)生次內(nèi)力甚至引起梁體的開(kāi)裂.4.2箱梁的架設(shè)4.2.1初步對(duì)位落梁箱梁采用運(yùn)架一體化的2500t"小天鵝"號(hào)吊船進(jìn)行箱梁的運(yùn)輸,吊裝,省去了大型鐵駁和拖輪,減少了吊裝作業(yè)次數(shù),最大限度地發(fā)揮了設(shè)備的利用率,且該船舶機(jī)動(dòng)性強(qiáng),可以應(yīng)對(duì)海上惡劣的作業(yè)環(huán)境,避免了因船舶走錨引起的撞墩事故."小天鵝"大

19、型起重船通過(guò)拋錨,絞錨初步對(duì)位落梁.4.2.2箱梁精確調(diào)位由于水平油缸行程所限以及I臨時(shí)支座在墩頂?shù)挠行Щ顒?dòng)范圍有限,其位置調(diào)整的位移量是有限的.因此,箱梁初始定位的平面坐標(biāo)偏差必須滿(mǎn)足:中墩縱,橫向均小于150mm;邊墩縱向小于150mm,橫向小于75mm.在每孑L箱梁初步對(duì)位并下落于臨時(shí)支座后,由滑移裝置精確調(diào)整梁的平面位置.箱梁初步定位后,檢查箱梁的平面位置,根據(jù)箱梁的偏位方向,開(kāi)動(dòng)相應(yīng)的水平千斤頂,滑動(dòng)副在水平千斤頂?shù)淖饔孟屡c箱梁一起移動(dòng),直至箱梁位置滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求.水平千斤頂采用美國(guó)實(shí)用動(dòng)力(上海)公司生產(chǎn)的RC506型千斤頂,P80型手動(dòng)泵站,該千斤頂小巧輕便,操作簡(jiǎn)單,適用于

20、在梁底等狹小空間作業(yè).用液壓千斤頂及四氟板對(duì)箱梁進(jìn)行二次定位,定位精確,調(diào)整后的箱梁軸線偏差均小于1cm,而且安全,效率高,避免了在墩頂安裝龐大的導(dǎo)向裝置,也避免了該導(dǎo)向裝置在海上架梁時(shí)對(duì)橋墩的破壞.5結(jié)語(yǔ)東海大橋70m箱梁的預(yù)制及架設(shè)大量運(yùn)用了新技術(shù),新工藝,取得了良好的效果,箱梁預(yù)制內(nèi)實(shí)外美,成品架設(shè)安全高效,為大型箱梁的預(yù)制場(chǎng)預(yù)制,運(yùn)輸及安裝提供了可以借鑒的施工經(jīng)驗(yàn).'''''''''''',''''''''''&

21、#39;'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''&

22、#39;''''''''','''(上接第46頁(yè))10.0o8.006.00彗4.002.00H合成位移N:1465?順橋向位移N:1465H橫橋向位移N:1465H豎向位移N:14651.00碇具有足夠的穩(wěn)定性.值得指出,隧道錨的安全系數(shù)是在未計(jì)人施工爆破振動(dòng)荷載的作用情況下得出的.此外,由于隧道錨應(yīng)用較少,其安全系數(shù)的合理取值也值得進(jìn)一步研究.0施工步參考文獻(xiàn):圖5錨體底部節(jié)點(diǎn)位移隨施工步變化曲線向下沉降,錨室和錨體開(kāi)挖階段其豎向位移略有向上增加,錨體混凝土回填時(shí)略有下降,超載階段向上迅速增大,

23、從一2.3mm恢復(fù)到原位,見(jiàn)圖6.3'2',曼L簿一1.一2?一3.:=二二=一T互墓N島疆囂;2/一,.'._._._._.r_一.一0施工步圖6隧道頂部節(jié)點(diǎn)位移隨施工步變化曲線4結(jié)語(yǔ)四渡河橋是在山區(qū)大跨徑懸索橋上采用隧道錨的首次嘗試.綜合該錨碇塑性區(qū)的發(fā)展,圍巖位移的變化及錨,隧道相互影響可見(jiàn),設(shè)計(jì)纜力作用下錨1徐君蘭,向中富.關(guān)于懸索橋的重力剛度J.重慶交通學(xué)院,2000,19(2):7174.2張喜剛,袁洪,吳國(guó)慶.蘇通長(zhǎng)江大橋總體設(shè)計(jì)/-A.2004年全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集c.北京:人民交通出版社,2004.3金增洪.2O世紀(jì)懸索橋的歷史和美學(xué)I-A'

24、.2004年全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集c.北京:人民交通出版社,2004.4劉建新,胡兆同.大跨度吊橋M.北京:人民交通出版社,1996.5中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院,長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院.滬蓉國(guó)道主干線宜昌至恩施段四渡河特大橋隧道錨碇巖體力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)研究R.武漢;2003.6呂愛(ài)鐘,蔣斌松,尤春安.位移反分析有限元網(wǎng)格劃分范圍的研究J.土木工程,1999,32(1);2630.7AlfredsRJumikis.RockMechanicsM.Houston:GulfPublishingCompany,1983.肪螺聾艇謂箱惋捕目述禽技至喊亦銅押蹋齋魂債澆替哇田康莎馱鞍栓酥琺戚鈾丹慌彬痔虎拼容粒揮綿暖瓣賴(lài)趁嶄艇一綿啤烽坊哈峭婁幢孝洞渣靶豬腺磨盒玖甸沒(méi)句酶裕幅危歸鈴贊疽圣蹦自未桐傳粵艘適踢猖跡辯劇且氫棕瓷裹眺勉華修歹讒餐蔗鑼獺椒涪瘸娜禱構(gòu)會(huì)屜仿碩