润扬大桥悬索桥北锚碇基础接触应力仿真分析

针对润扬大桥悬索桥北锚碇基础的浇筑施工、运行过程，基于大型有限元分析软件Marc进行二次开发，建立了锚碇基础和土体共同作用的三维有限元仿真计算模型。考虑锚碇基础浇筑过程中地下水位改变引起基底水压力的变化对锚碇基础接触应力分布的影响，对锚碇体浇筑到运行的全过程进行了仿真数值计算，揭示了岩层地基上悬索桥重力式嵌岩锚碇基础接触应力在施工到运行过程中的变化规律。工程实例数值计算结果表明，在不同施工浇筑阶段，尽管锚碇基础不同部位的接触应力呈现出不同的变化特征，北锚碇基础在施工到运行全过程中基础接触应力总体满足设计要求。     

某南锚碇沉井基础数值模拟分析

以即将开工的某大桥南锚碇沉井为研究对象,利用PLAXIS 3D有限元软件对其进行施工和使用过程中的应力、位移模拟分析,为该沉井的设计提供参考.将模拟结果与南京长江四桥北锚碇沉井的实测结果进行对比,验证模拟结果的可靠性.模拟结果表明:该沉井施工运营阶段最大竖向位移为35.66cm,最大水平位移为25.28cm,整个沉井在填充内腔、浇筑顶板和锚碇过程中会出现明显倾斜,应对沉井后部土体进行加固处理;整个沉井除混凝土最大主拉应力已超过C30混凝土的轴心抗拉强度设计值之外,其余应力指标均满足设计要求.     

软土地基上大型沉井基础安全监控模型

为了提高软土地基上大型沉井基础稳定性评价和安全监控的有效性,以江阴长江公路大桥北锚碇沉井基础为对象,在研究影响其稳定和安全运营主要因素的基础上,探讨了监控系统的主要结构,并从基础位移监控、基础抗滑稳定监控和地基土稳定监控3个方面建立了散索鞍水平位移监控模型、沉井前侧地基土水平向反力监控模型和基底反力监控模型.在综合现场观测数据和数值模拟结果的基础上,探讨了监控模型中原因量的主要构成及其与监控效应量之间函数关系的确定方法,并给出了江阴长江公路大桥北锚碇沉井基础主要控稳模型——散索鞍水平位移监控模型在通车运营期的具体函数表达式.研究结果表明,基础变位是软土地基上大型沉井基础的主要控稳因素,通过安全监控模型对其进行控制能为建筑物的安全运营提供保障.     

大桥隧道锚碇三维粘弹塑性数值模拟

为了解某大桥隧道锚碇及围岩体在张拉荷载下的变形状态及时效特性,采用三维显式有限差分软件FLAC3D对该大桥隧道锚碇系统进行三维粘弹塑性数值模拟.根据地质资料以及混凝土锚碇结构尺寸,建立隧道锚碇的三维计算模型,对岩体与锚碇之间的相互作用以及锚碇结构在长期荷载作用下的破坏模式进行研究,分析了由于施工开挖引起的锚碇和隧道围岩的位移及其应力变化.分析结果表明:当考虑岩体的流变力学特性后,在设计荷载作用下,锚碇和隧道围岩的变形均有所增加;与弹塑性计算结果比较,施加荷栽后经流变分析得到的隧道顶拱和底板的切向应力有所降低,拉应力的量值及拉应力区的范围减小,塑性区体积进一步扩大.     

悬索桥锚碇基础的计算与安全监控技术进展

综述了悬索桥在国内外发展现状与前景,对锚碇系统进行了详细的讨论.从锚碇系统的设计计算与工程措施、监控技术等方面阐述我国在悬索桥锚碇系统建设与监控的现状,并对锚碇设计计算与安全监控等涉及的主要问题作了讨论.由于悬索桥锚碇基础的运营期安全监控工作在我国刚刚兴起,对相关课题的研究有一定借鉴意义.     

普立特大桥隧道式锚碇围岩系统的变形规律及破坏机制

针对普立特大桥普立岸隧道式锚碇围岩系统的变形规律及破坏机制问题,采用有限差分法对其进行三维弹塑性模拟,分析了随着荷载的增加系统的塑性区、位移及应力的发展情况.数值结果表明:1设计缆力时,锚碇-围岩系统的位移均维持在mm级;继续加载,锚碇和周围岩体的位移形成的驼峰逐渐明显;至极限状态时,根据锚碇围岩的位移矢量图可勾勒出围岩的破坏范围,其中锚碇上、下部围岩的破坏范围分别为锚碇后锚面宽度的1.1倍和0.5倍;2系统在设计缆力下具有足够的安全稳定性,加载至8倍缆力时,锚碇的环向和径向的围岩塑性区均达到贯通,加载至极限状态时,锚碇周围岩体的塑性区分布形态呈倒塞体状;3根据监测点的位移变化、锚碇围岩塑性区分布及应力扩展情况得到,系统的破坏由锚碇带动周边部分岩体发生整体拉-剪破坏.     

锚碇沉井基础稳定性的规范算法与有限元方法的对比

锚碇基础的稳定性在悬索桥建设中占有至关重要的地位。通过规范的相应公式计算了某锚碇沉井基础的抗滑、抗倾覆稳定性安全系数;通过Midas/GTS软件建立了锚碇沉井基础的三维非线性有限元计算模型,并基于有限元分析结果建立了相应的抗滑、抗倾覆稳定安全系数的计算公式,对该锚碇沉井基础的抗滑、抗倾覆稳定安全系数进行了计算。通过对比分析,指出了目前规范计算中存在的缺陷。     

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．     

特大基坑工程冻结法施工力学数值模拟

某跨江大桥北锚碇圆柱形基坑工程规模为迄今中国最大的,直径65 m,深47 m.开挖初步设计方案之一为地层冻结帷幕法.在已有工作的基础上对冻结法施工力学进行了三维非线性大变形有限元模拟,介绍了模拟方法和结果.采用了"预应力方法"、"生死单元方法"计算了基坑冻结开挖和衬砌的分步应力场和变形场.弹塑性有限元模拟和及其分析表明,某大桥北锚碇特大基坑工程冻结法施工开挖的初步设计方案是可行的.冻结壁厚度5.5 m、平均温度-12℃、砼衬砌厚度2 m、短段开挖步长高度2～3 m等主要设计参数能满足基坑工程安全稳定和变形控制要求.     

广东虎门大桥东锚碇岩体稳定性分析

阐述了锚碇区工程岩体的基本特征，并按国家岩体质量标准对工程岩体质量进行分，东锚碇体在虎门大桥主缆拉力作用下的稳定性分析分为物理模拟拔试验以及计算模型分析两部分，分析结果表明：在不考虑地地震力作用的情况下，锚碇岩体稳定系数大于２；随着地震加速度的增加，岩体稳定性急剧下降。     

泰州大桥悬索桥南锚碇基础的变形及超载安全度分析

 锚碇作为悬索桥的主要承力结构物,其变形是影响悬索桥安全的重要因素。针对泰州大桥悬索桥的南锚碇基础,建立了三维的地层-结构模型,应用大型数值软件Flac3D和超载分析法,假定锚碇的超载为大缆拉力按比例增加,研究了锚碇基础的变形随大缆拉力超载系数的变化规律。结果表明,在大缆拉力为设计载荷,即大缆拉力超载系数λ=1时,数值模拟计算结果与现场实测结果接近;在超载情况下,当λ<3.5时,锚碇基础最大变形随大缆拉力超载系数基本呈线性增加;当λ>3.5时,锚碇基础变形随大缆超载系数呈非线性增加;而当λ=3.81时,锚碇基础的水平位移达到极限值。因此,综合考虑锚碇基础的土体塑性区分布和变形控制要求,得到了泰州大桥悬索桥南锚碇基础的超载安全度为3.81的结论,可为泰州大桥工程的稳定性评价提供参考依据。     

大跨悬索桥地震响应控制的阻尼器最优布置方法

从地震位移控制的原理出发,根据大跨悬索桥结构地震响应的特点,建立了其地震位移控制效果的3种评估函数,提出了一种基于罚函数和一阶优化原理的阻尼器最优布置方法.以主跨1 490 m的润扬悬索桥为研究对象,基于ANSYS建立了该桥的空间有限元计算模型,采用Combin14单元对阻尼器进行模拟,用以研究大跨悬索桥地震位移控制的阻尼器空间最优布置,并给出了该桥在给定地震输入下阻尼器的最优布置.研究结果表明,对于大跨悬索桥而言,只要阻尼器数目及参数选取合理,按合理方式设置均能有效地控制结构的地震位移响应及减小大多数关键截面的地震力,但采用不同控制效果评估函数得到的阻尼器最优布置方案略有差别.     

悬索桥隧道式复合锚碇承载力计算方法

根据现场原位试验结果,分析了悬索桥隧道式复合锚碇系统(隧道式锚碇 预应力锚索)的可能破坏形态及其发生破坏的条件.采用极限理论,建立了锚碇系统的平衡方程.根据实际施工和设计特征,将锚碇-围岩接触面概化处理为4种力学模型,以节理力学理论和试验成果为基础,给出了相应的破坏准则.讨论了承载力简化计算公式中各分项系数的意义和取值方法,并用算例进行了验证.为设计工程师提供了对隧道式复合锚碇的一个整体设计思路和简化计算方法.     

深基坑降水的双层结构模型及有限元计算

基于不同水文地质层水流运动特征的差异,考虑到土层降水-固结过程中渗透系数和贮水系数随土层物理力学参数的非线性变化,对基坑降水过程中的地下水流计算,提出了可同时求出各分层地下水位的双层结构数学模型及有限元计算方法．润扬长江公路大桥南锚基坑工程降水计算表明．双层结构模型为深基坑降水与沉降的非线性耦合计算,基坑土体变形预测、控制,工程施工和设计提供了新的计算分析途经．     

河流冲刷下桥梁桩基稳定性三维仿真

传统方法在进行桥梁桩基稳定性仿真分析时,受到桥梁桩基数据采集维度的限制,导致桥梁桩基稳定性分析结果的可信度较低。为此,引入三维分析方法对河流冲刷下桥梁桩基稳定性进行研究。构建稳定性计算指标与判断标准,搭建桥梁桩基三维本构、桥梁桩基环境和三维河流冲刷环境子模型,组建成桥梁桩基稳定性计算数字模型。计算河流冲刷力,并以此作为模型的输入量,实现桥梁桩基稳定性分析。将设计的稳定性分析方法应用到实际工程项目中,设计对比实验验证不同河流冲刷条件下桥梁桩基的稳定性分析结果。结果表明,本文方法的可信度远远高于其他方法,稳定性更高。     

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。     

深基坑坑壁土压力模式与支护结构安全分析

润扬长江公路大桥北锚碇深基坑工程采用地下连续墙作为围护结构.施工过程土压力沿坑深变化有直线递增、波状递增、附加荷载作用等分布模式.对不同土压力分布模式下支护结构内力进行分析得出:直线递增(三角形)荷载作用下,整个墙身上部弯矩较小,下部则较大;波状递增土压力形式作用下,整个墙体挠曲多变,并且在中上部就有较突出的弯矩作用;附加荷载土压力模式作用下,墙身上部弯矩异常突出.该分析结果对支护结构的可靠性设计具有重要意义.     

润扬悬索桥扁平钢箱梁局部应力的测试与分析

为了计算钢箱梁的局部应力并与现场实测进行对比分析,基于子模型法提出了大跨悬索桥扁平钢箱梁应力分析的数值计算方法.以润扬悬索桥为例,建立全桥的整体结构尺度模型,并通过成桥试验验证了该模型的准确性.选取跨中钢箱梁建立局部构件尺度的精细模型.在局部模型的切割边界,应用子模型法衔接两尺度模型进行钢箱梁局部应力的数值计算,并与成桥静载试验的测试结果进行了对比分析.在此基础之上,系统地总结了大跨悬索桥钢箱梁结构在车辆荷载作用下的工作行为和受力性能.结果表明,钢箱梁顶板U形肋存在较大的应力变化幅值,应作为结构健康监测与疲劳状态评估的重点构件.     

基于监测信息的悬索桥地基基础安全性评估

为利用监测信息自动对桥梁地基基础的安全性进行评估,在介绍润扬大桥地基基础监测系统的基础上,基于层次分析法的基本原理,提出了润扬大桥南汊悬索桥地基基础安全性评估的层次结构与体系,并在力学机理分析的基础上以百分制形式定量给出各个因子的评分标准.应用表明,由于本方法将专家确定权值与利用现场监测信息计算各个因素分值相结合,便于实际应用,多次评估结果能够准确地反映了桥梁基础的安全状况.