软岩地区悬索桥隧道式锚碇受力机理及应用研究

发布时间：2020-02-09 22:52

【摘要】：隧道式锚碇是悬索桥的重要结构,隧道锚在荷载作用下,其工作性能直接关系到整个桥梁结构的稳定、安全。采用隧道式锚碇的国内大跨悬索桥数量不是很多。隧道式锚碇一般用于节理不发育、岩体强度高且基岩埋深浅的悬索桥。在软岩地区建造隧道锚存在稳定性安全问题,在长期汽车荷载作用下,易发生失稳破坏。重庆几江长江大桥是国内少见的在软岩地区建造悬索桥隧道锚的桥例。该锚碇采用型钢加劲复合式隧道锚,比传统设计增加了锚体周围围岩所受大缆力传递路径。型钢垂直嵌入锚体,伸入周围岩体与岩体形成整体结构参与受力。本文以几江长江大桥为工程背景,对隧道锚施工阶段及运营阶段进行了数值模拟分析,对各方案加强措施进行了对比分析,并对缩尺模型进行了现场试验。本文研究的主要内容及得出的结论如下:1、通过岩土数值模拟分析专用软件FLAC3D,建立了锚体、围岩之间相互作用的连续三维模型,进行了隧道锚开挖、荷载加载、超载等状态数值分析,通过分析锚体与围岩变形特点、应力分布特征以及可能的破坏情况,确定了锚碇极限承载能力和最大变位。2、提出了隧道锚结构形式优化和加强措施。进一步通过岩土数值模拟分析软件FLAC3D开展了隧道锚超载模拟,对比分析了初始方案和优化方案,得到了采用型钢加劲复合式隧道锚可显著提高锚体周围围岩的稳定安全系数。3、进行了天然状态下1: 10现场缩尺模型试验,得到了在不同荷载作用下围岩及锚体的瞬时变形、流变变形、强度特性以及破坏特征等结果。4、进行了饱和和天然两种状态下的1: 30缩尺模型试验的载荷及流变试验,得出了不同状态下锚体及围岩的变形、流变、强度、破坏特征结果,以及水对模型锚变形、强度的弱化程度研究结果。
【图文】：

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图１．３．２几江长江大桥北岸隧道式描碇（ｃｍ）逡逑隧道锚锚体长６０ｍ，锚体与水平面之间的夹角为３７°。锚体底部为方形，逡逑上部为半圆形，前锚面底部为ｌ0ｘ５ｍ的方形，顶部为直径１０ｍ的半圆，后锚逡逑面底部为１４ｘ７ｍ的方形，顶部为直径１４ｍ的半圆。锚体后锚面附近设４ｍ长、逡逑

构造图,隧道锚,刚架,构造图

图１．３．３隧道锚加劲刚架构造图（ｃｍ）逡逑为提高锚体与岩体之间抗剪强度，锚体四周采用型钢加劲。沿钢束合力中心逡逑线纵向每２ｍ设一榀钢支架，并使钢支架位于相邻两锚杆的中间位置，支架间用逡逑角钢联结确保空间定位准确。加劲工字钢的施工采用先钻孔，接着放入工字钢定逡逑位后，，再伸入注浆管进行注團，钻孔直径为６２0ｃｍ，深度为２．８ｍ。逡逑１．４本文主要研究内容逡逑悬索桥隧道锚大部分建造在岩体强度高、节理不发育且覆盖层浅的区域。目逡逑前国内建造在软质岩中的悬索桥隧道锚只有重庆鹅公岩长江大桥，几江桥北岸隧逡逑道锚固区虽与该桥有相似的岩性，但岩石承载力更低，岩性更差，隧道锚是几江逡逑大桥的关键核心构件，锚碇发生移动将严重影响大桥的稳定，甚至导致桥体发生逡逑破坏。因此，对几江长江大桥隧道锚的稳定性分析非常必要。逡逑拟通过岩土数值模拟分析专用ＦＬＡＣ３Ｄ软件，进行隧道式锚碇各构件应力行逡逑
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U448.25

【参考文献】