懸索橋隧道式錨碇承載機(jī)理研究及工程應(yīng)用

與重力式錨碇比較，隧道式錨碇因具有環(huán)境擾動(dòng)小和性價(jià)比高的優(yōu)勢(shì)，而備受關(guān)注。麗香鐵路金沙江大橋是我國(guó)擬建的首座鐵路懸索橋，兩岸均采用隧道式錨碇，由于鐵路具有重載的特點(diǎn)，其主纜拉力遠(yuǎn)大于一般的公路橋梁，以往有關(guān)公路懸索橋的研究成果在鐵路中的應(yīng)用受到了一定限制，隧道式錨碇與圍巖的相互作用機(jī)理尚不十分明確，隧道式錨碇還未形成較為完備的定量設(shè)計(jì)方法。本文以麗香鐵路金沙江特大橋隧道式錨碇為研究對(duì)象，采用理論計(jì)算、數(shù)值分析、模型試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法，對(duì)鐵路懸索橋隧道式錨碇的承載機(jī)理及計(jì)算方法開(kāi)展了研究。采用模型試驗(yàn)方法揭示了隧道錨的變形影響區(qū)特征，建立了錨碇體荷載傳遞曲線函數(shù)關(guān)系，推到了錨碇體與圍巖界面剪應(yīng)力的計(jì)算公式；通過(guò)超載試驗(yàn)揭示三種不同接觸面下隧道錨的破壞模式；基于ABAQUS建立巖體的彈脆塑性損傷本構(gòu)，同時(shí)考慮巖體的張拉-剪切復(fù)合破壞機(jī)制，較好地模擬巖石體破裂后的力學(xué)行為；為研究巖體真實(shí)的破裂過(guò)程提供了基礎(chǔ)；通過(guò)損傷數(shù)值分析方法模擬隧道錨加載破裂全過(guò)程，分析圍巖性質(zhì)、錨碇體與圍巖接觸面強(qiáng)度、錨碇體擴(kuò)展角、軸向長(zhǎng)度及斷面直徑對(duì)隧道錨承載性能的影響；根據(jù)極限平衡理論，提出隧道錨極限承載力計(jì)算方法及設(shè)計(jì)計(jì)算流程，為鐵路懸索橋隧道錨的合理設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。該研究成果對(duì)于促進(jìn)隧道式錨碇在鐵路工程中的應(yīng)用，提升設(shè)計(jì)技術(shù)水平，具有理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 2100433B

隨著祖國(guó)西部高速公路、鐵路建設(shè)，懸索橋以其跨越能力強(qiáng)、環(huán)境擾動(dòng)小的特點(diǎn)備受關(guān)注。在山區(qū)若能因地制宜，有效地利用巖體承載，采用隧道式錨碇對(duì)保護(hù)自然環(huán)境、避免大規(guī)模開(kāi)挖、節(jié)約投資等方面意義重大。然而，由于隧道式錨碇對(duì)地質(zhì)條件的要求較為苛刻，實(shí)際應(yīng)用不多。人們對(duì)錨碇與圍巖相互作用機(jī)理尚不十分明確，隧道錨的設(shè)計(jì)也未形成體系。本項(xiàng)研究結(jié)合我國(guó)擬建的首座鐵路懸索橋金沙江大橋，采用模型試驗(yàn)的方法揭示隧道錨的荷載傳遞規(guī)律、變形分布特征；通過(guò)超載試驗(yàn)揭示三種不同接觸面下隧道錨的破壞模式；基于ABAQUS建立巖體的彈脆塑性損傷本構(gòu)；通過(guò)損傷數(shù)值分析方法分析隧道錨破裂機(jī)制及隧道錨承載性能影響因素；根據(jù)極限平衡理論，提出隧道錨極限承載力計(jì)算方法及設(shè)計(jì)計(jì)算流程，為鐵路懸索橋隧道錨的合理設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。該研究成果對(duì)于促進(jìn)隧道式錨碇在鐵路工程中的應(yīng)用，提升設(shè)計(jì)技術(shù)水平，具有理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

懸索橋錨碇體系是一種運(yùn)用于大型懸索橋、連接主纜索與錨碇砼臺(tái)墩之間、將來(lái)自主纜索的荷載傳遞至錨碇砼臺(tái)墩的結(jié)構(gòu)。

擠擴(kuò)支盤(pán)樁是一種變截面樁，借助專(zhuān)用擠擴(kuò)設(shè)備使樁的幾處截面直徑擴(kuò)大，增加樁一土接觸面積，從而提高樁的承載力。擠擴(kuò)支盤(pán)樁是對(duì)普通鉆孔灌注樁的優(yōu)化，其樁一土接觸面積增大數(shù)倍，多支點(diǎn)端阻力也增加數(shù)倍，還具有對(duì)各類(lèi)土層適應(yīng)性好、工期短、經(jīng)濟(jì)效益顯著、無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)勢(shì)。

《擠擴(kuò)支盤(pán)樁承載機(jī)理與應(yīng)用研究》介紹擠擴(kuò)支盤(pán)樁承載機(jī)理與應(yīng)用研究，主要內(nèi)容包括：擠擴(kuò)支盤(pán)樁的荷載傳遞特性、樁側(cè)摩阻力及樁端阻力特性的試驗(yàn)研究過(guò)程；擠擴(kuò)支盤(pán)樁的成樁理論及破壞機(jī)理分析；適應(yīng)支盤(pán)樁特點(diǎn)的荷載傳遞函數(shù)和極限承載力計(jì)算公式的建立；擠擴(kuò)支盤(pán)樁的工程運(yùn)用與經(jīng)濟(jì)效益分析。

《擠擴(kuò)支盤(pán)樁承載機(jī)理與應(yīng)用研究》可供巖土工程設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)人員使用，也可供科研院所相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員和相關(guān)專(zhuān)業(yè)大學(xué)師生學(xué)習(xí)參考。

內(nèi)容簡(jiǎn)介

結(jié)合國(guó)家科技支撐計(jì)劃，采用理論分析、現(xiàn)場(chǎng)試樁試驗(yàn)研究、室內(nèi)模型試驗(yàn)研究、數(shù)值模擬等相結(jié)合的方法對(duì)大跨度橋梁深長(zhǎng)嵌巖樁進(jìn)行了一系列的研究?！洞笾睆缴铋L(zhǎng)嵌巖樁承載機(jī)理研究與應(yīng)用》系統(tǒng)介紹了大直徑深長(zhǎng)嵌巖樁的荷載傳遞機(jī)理，以及巖石特性和尺寸效應(yīng)對(duì)嵌巖段側(cè)摩阻力和端阻力的影響因素研究，通過(guò)室內(nèi)模型和原位試驗(yàn)研究了孔壁粗糙度和沉渣厚度對(duì)承載力的影響，建立了大直徑深長(zhǎng)嵌巖樁的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，并應(yīng)用于工程實(shí)例。2100433B