悬索桥隧道锚设计

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悬索桥隧道锚施工

悬索桥隧道锚施工
隧道式锚碇将主缆中的拉力直接传递给周围山体的基岩, 因而要求桥位处必须有良好的地质条件。但因其传力机理不 明确, 受力条件要求、开挖施工要求高等,隧道锚的施工难度 较大,是悬索桥施工的重点和难点之一。
1、隧道锚简 述
隧道式锚碇由锚室结构、锚 体结构及散索鞍支墩结构组成。
1、隧道锚简 复合述式锚碇:隧道式锚碇的锚体后方增加一定数量岩锚的隧道式锚
在洞身开挖完成后进行挂防水 板,施工二次衬砌。
2、隧道锚施工
出渣运渣方式: 选用100型小型反铲挖掘机,有轨运输方式出渣,设置20t绞车、 6.0m3自卸运渣车。
2、隧道锚施工
炮 眼 钻 设
2、隧道锚施工
钢 拱 架 安 装
2、隧道锚施工
锚 杆 施 作
2、隧道锚施工
喷 射 混 凝 土 施 工
1010.75
1016.88
B A
1040.52
右锚洞
BBCZK10
F
1032.76
1041.09
1029.72
水流方向
破石
1032.32
BBCZK11
BBCZK13
1069.50
1063.53
BBCZK12 BBCZK12
1063.68
1064.19
1057.03
BBCZK14
1050.41
1056.13
1032.46
1022.87
1028.35
边坡顶缘线
1039.46 C
坡脚线 BBCZK09
1032.42
1022.87 1022.87
桥轴线
1029.65 BCZK16 1025.74
3676.7 3
1039.26 BCZK11 4700

自锚式悬索桥边跨及主跨锚碇构造设计

自锚式悬索桥边跨及主跨锚碇构造设计

自锚式悬索桥边跨及主跨锚碇构造设计摘要:某自锚式悬索桥为边跨地锚,主跨自锚的受力形式,而边跨、主跨锚碇是桥梁结构的关键构件。

针对锚碇的受力复杂、传力不明确特点和构造要求,采用简化计算和有限元软件计算相结合的进行分析方法,确保结构安全。

关键词:自锚式悬索桥;锚碇;结构设计1工程实例某自锚式悬索桥,采用了独特的锚固形式:主跨自锚,边跨地锚。

该桥采用独特的缆索体系:主塔位于道路中线上,边跨缆索过主塔直接锚固在地锚上,且无吊杆;主跨缆索过主塔分别向外自锚在另一端主梁两侧,吊杆自主梁外侧与缆索相连,形成空间缆索。

主跨157米,辅跨86.4米,主塔布置在横桥向中间,主跨主缆的上下节点位置的空间差异和吊杆的斜向拉力作用下,主跨主缆呈三维空间线形。

边跨主缆的上下节点位置在同一平面内,且无吊杆。

由于边缆角度较大,在边跨锚固端产生了较大的上拔力,为克服该力将边跨锚碇设计为重力式锚碇。

主跨将主缆直接锚固在主梁上,从而取消了庞大的地锚,设计成自锚式悬索桥。

主跨岸锚固位置为两岸的平台上,主缆直接锚固于加劲梁内,下设支墩支撑主梁,主缆和吊杆呈空间索面散开。

边跨地锚和主跨自锚是本工程的关键点之一。

2、边跨锚碇2.1边跨锚碇构造主桥边跨为克服主缆产生的上拔力,设计为钢筋混凝土重力式锚碇,锚碇顶部兼作混凝土桥面梁,锚碇通过钢—混凝土过渡段与钢箱梁相连。

将主缆拉力传传递给锚碇。

在锚碇中设置钢绞线,以接长张拉杆实现预应力钢绞线与主缆索股的过渡连接。

边跨锚碇及边跨锚碇体单元模型2.2边跨锚碇设计边跨锚碇为重力式锚碇,设计较为成熟,其受力也比主跨自锚明确,这种锚固方式很难精确计算出锚固区域的受力情况,只有根据锚体实际的受力模式,应用空间有限元对结构进行受力分析,并根据分析结果调整锚碇尺寸,使结构受力更加合理。

在本次设计中采用体单元对整个锚碇作简单的有限元分析,明确锚下应力的传递和扩散。

通过把体单元的应力转换为截面的内力,输出控制截面的内力数据,然后按规范进行承载力计算,并根据内力进行预应力及普通钢筋的配置。

悬索桥隧道锚预应力锚固系统安装技术

悬索桥隧道锚预应力锚固系统安装技术

悬索桥隧道锚预应力锚固系统安装技术摘要赤水河红军大桥主桥为1200m双塔单跨吊钢桁梁悬索桥。

四川岸锚碇采用隧道式锚碇,隧道锚锚固系统的预应力锚具和管道定位施工相当重要,直接决定了悬索桥主缆在运营过程中的受力和运营健康。

本文针对现场实践过程中总结出的锚固系统安装技术进行详细阐述,为以后类似桥梁提供一定的参考。

关键词悬索桥隧道锚预应力钢束锚固系统一、工程概况赤水河红军大桥横跨川黔两省,其主桥设计为1200m的双塔单跨吊钢桁梁悬索桥。

四川岸锚碇采用隧道式锚碇,是关键受力结构,也是本桥控制工期的关键施工项目之一。

隧道锚总轴线长度为78.35m,其中前锚室轴线长度43.35m,锚塞体轴线长度32m,后锚室轴线长度3.0m。

隧洞口单洞断面尺寸为10m×9.5m,拱顶半径5m;洞底单洞断面尺寸为17×27m,拱顶半径8.5m。

每个锚洞共计预应力钢束103束,钢束分两种型号,15-13型预应力束37束,15-27型预应力束66束,预应力束起初沿索股发散方向布置,按30m半径圆弧收敛,最后与主缆合力线平行锚固于后锚面。

前后锚面均为与主缆合力线垂直的平面。

隧道锚主缆散索长度33.2m,锚固基准面距前锚面长度1.8m。

前锚面位于x=35.0m处,后锚面位于x=67.0m处,x以理论IP点(桩号K96+008,高程704.4m)为原点,x方向重合于主缆合力线,与前、后锚面垂直。

二、前后锚碇模板定位1、后锚面模板的定位后锚面位于x=67.0m处,扣除25cm初期支护层厚度后,后锚面斜长26.5m,横向宽16.5m,斜面与水平线的夹角为54°,主缆合力线与水平线的夹角为36 °。

由于后锚面与后锚垫板定位精度关系很大,因此不容忽视。

从放样坐标计算出发,为减少累计误差,以理论IP点来推算每一层模板的X坐标,砼边线Y坐标不变,计算简图及公式如下:图1 后锚面模板坐标定位示意图△hi=704.4-67×sin(36°)-Z Pi(其中Z Pi为后锚面任意点的实测标高)由实测高程计算其后锚面对应坐标的通用公式:X Pi=96008+67×cos(36°)-△hi×tan(36°)通过实测标高,推算出X坐标,直至将模板实测高程与X对应为止,其误差按现行《桥涵施工技术规范》之规定处理。

悬索桥锚碇建设工程方案

悬索桥锚碇建设工程方案

悬索桥锚碇建设工程方案一、工程概况悬索桥是一种由高大的桥塔支撑桥面、桥塔与桥面之间用悬索连接的桥梁结构,因此该类型的桥梁需要一种独特的锚碇系统来支撑整个桥梁。

悬索桥的锚碇建设工程对于整个桥梁的稳定性和安全性具有至关重要的作用。

本文将针对悬索桥锚碇建设工程进行详细的方案概述。

二、工程目标1. 确保悬索桥锚碇系统的稳定性和安全性。

2. 保证悬索桥锚碇系统的可持续性和经济性。

3. 完成悬索桥锚碇建设工程的施工进度和质量。

三、工程计划1. 实地勘察:首先需要对悬索桥锚碇建设地点进行详细的地质勘察、地形测量和环境评估,以确定最佳的锚碇位置和设计方案。

2. 结构设计:根据实地勘察结果,确定悬索桥锚碇系统的结构设计方案,包括主梁、桥塔、悬索、锚碇等部分的尺寸、材料和连接方式。

3. 材料采购:根据结构设计方案,采购符合设计要求的各种材料,包括钢筋、混凝土、钢结构等。

4. 施工准备:制定详细的施工计划和安全方案,组织施工人员进行专业技能培训,准备所需的施工机械和设备。

5. 施工过程:根据工程计划,组织施工人员进行锚碇建设工程的各个阶段施工,包括钢筋绑扎、混凝土浇筑、钢结构安装等。

6. 完工验收:完成悬索桥锚碇建设工程后,进行全面的工程验收,检查工程质量和安全情况,确保符合相关标准和规范。

四、施工技术1. 地基处理:根据地质勘察结果,对锚碇位置的地基进行必要的处理,包括挖掘、打桩、灌浆等,以提高地基的承载能力和稳定性。

2. 锚碇固定:根据悬索桥锚碇的设计方案,采用钢筋混凝土锚碇或者钢制锚碇等方式进行固定,确保锚碇系统与地基的牢固连接。

3. 悬索连接:根据桥面设计方案,采用专业的悬索制作和连接技术,将悬索与锚碇系统和桥面完美连接,确保悬索系统的稳定性和安全性。

4. 施工工艺:针对悬索桥锚碇建设工程的需要,采用先进的施工工艺和技术,包括模板搭建、混凝土浇筑、钢结构焊接等。

五、安全防护1. 施工安全:在进行悬索桥锚碇建设工程时,制定严格的施工安全管理制度,确保施工人员的安全和健康。

悬索桥锚碇施工方案

悬索桥锚碇施工方案

悬索桥锚碇施工方案1. 引言悬索桥是一种重要的工程结构,由于其独特的结构形式和特殊的工程要求,对于悬索桥的锚碇施工方案的设计和实施具有重要意义。

本文将介绍悬索桥锚碇施工方案的设计思路和实施步骤,并对一些常见问题进行了讨论。

2. 设计思路2.1 锚碇点的选址在设计悬索桥锚碇施工方案时,首先需要确定准确的锚碇点。

选址时需要考虑以下因素: - 土壤和地质条件:选择坚固、稳定的地质环境作为锚碇点,以确保悬索桥的安全性。

- 水流和风力条件:选择对悬索桥结构产生较小影响的水流和风力条件,以降低结构振动和水域交通对悬索桥的干扰。

- 施工便利性:选址时需要考虑施工设备和材料的运输、安装和维修便利性。

2.2 锚碇体系设计悬索桥的锚碇体系是支撑桥梁主力索和锚碇索的关键结构,需要满足以下要求:- 承受主力索的拉力:锚碇体系需要具有足够的抗拉能力,以承受主力索产生的巨大拉力。

- 良好的刚度和稳定性:锚碇体系需要具有足够的刚度和稳定性,以保证悬索桥的整体稳定性和刚度。

- 安全性:锚碇体系需要经过详细的结构计算和安全评估,以确保其在使用寿命内不发生破坏或失效。

2.3 施工过程控制悬索桥锚碇施工过程需要精确控制施工进度和施工质量,以保证悬索桥的安全性和可靠性。

以下是一些常见的施工过程控制措施: - 材料检验:对于锚碇体系所使用的材料,需要进行严格的质量检验,确保其符合设计要求和相关标准。

- 施工设备和工艺:选择合适的施工设备和工艺,以保证施工过程的顺利进行。

- 质量控制和验收:定期进行质量检查和验收,确保施工质量符合设计要求。

3. 施工步骤3.1 地基处理在锚碇点选定后,需要进行地基处理工作,以提供坚固的基础支撑。

主要包括以下步骤: 1. 清理地表杂物,并清除表层土壤。

2. 进行地质勘察和地基测试,评估地质状况。

3. 对地基进行加固处理,包括灌注桩、地基加固钢板等。

3.2 锚碇体系制造和安装锚碇体系的制造和安装是悬索桥锚碇施工的关键步骤,需要经过详细的设计和计算。

铁路悬索桥隧道式锚碇设计计算方法研究

铁路悬索桥隧道式锚碇设计计算方法研究

铁路悬索桥隧道式锚碇设计计算方法研究本文旨在研究铁路悬索桥隧道式锚碇的设计计算方法,以提高其在软岩地区建造的稳定性和安全性。

一、引言
悬索桥是一种大跨度桥梁结构,其隧道式锚碇是悬索桥的重要结构之一。

在荷载作用下,隧道锚的工作性能直接关系到整个桥梁结构的稳定和安全。

随着我国铁路交通的不断发展,大跨度悬索桥在铁路建设中的应用越来越广泛。

然而,在软岩地区建造隧道锚存在着稳定性和安全性问题。

因此,研究铁路悬索桥隧道式锚碇的设计计算方法具有重要的实际意义。

二、隧道式锚碇受力机理
隧道式锚碇是一种将锚碇埋设在隧道内的结构形式。

其主要优点是可以减少对地表的占用,同时能够更好地适应地形条件。

隧道式锚碇的受力机理主要包括锚碇与地基的摩擦力和锚碇本身的抗拉强度。

在荷载作用下,锚碇受到的拉力通过锚碇与地基的摩擦力传递到地基中,从而保证桥梁的稳定和安全。

三、软岩地区隧道式锚碇设计计算方法
在软岩地区建造隧道锚存在着稳定性和安全性问题。

因此,在设计计算过程中需要充分考虑地基的稳定性和锚碇的抗拉强度。

首先,需要对地基进行详细的地质勘探,了解地基的岩性、强度和稳定性。

然后,根据地质条件和桥梁设计要求,计算隧道式锚碇的尺寸和所需拉力。

最后,通过仿真分析和模型试验等方式,验证隧道式锚碇的稳定性和安全性。

四、结论
铁路悬索桥隧道式锚碇的设计计算方法需要考虑地基的稳定性和锚碇的抗拉强度。

课程论文——悬索桥隧道锚设计研究进展

课程论文——悬索桥隧道锚设计研究进展

悬索桥隧道锚设计研究进展摘要:隧道锚目前在一些大型悬索桥锚垫方案中得到了应用和推广,但工程实例仍很少,对隧道锚的研究资料也不多。

本文介绍了近年来隧道锚设计的一些研究进展,总结了在隧道锚设计时的平硐试验研究、建立岩体地质概化模型以及确定岩体力学参数的一些方法,并提出在最终确定隧道锚设计参数时需要进一步研究的问题。

关键词:隧道锚;平硐试验;概化模型;岩体力学参数0引言悬索桥是一种历史悠久的桥型,且为目前公认跨越能力最强的一种桥型[1]。

近年来,悬索桥在我国发展很快,在目前已建成的主跨前20位的悬索桥中,我国就占了10座,见表1。

表1世界悬索桥主跨排名(前20位)排名名称地点主跨(m)建成年份1明石海峡大桥日本,神户-淡路岛19911998 2西堠门大桥中国,浙江册子岛-金塘岛16502009 3大贝尔特桥丹麦,西兰岛-斯普奥岛16241998 4李舜臣大桥韩国,全罗南道光阳-丽水15452012 5润扬长江大桥中国,江苏镇江-扬州14902005 6南京长江第四大桥中国,江苏南京14182012 7亨伯桥英国,京士顿-巴顿14101981 8江阴长江大桥中国,江苏江阴-靖江13851999 9青马大桥中国香港,青衣岛-马湾13771997 10韦拉札诺海峡大桥美国,史泰登岛-布鲁克林12981964 11金门大桥美国,旧金山-马林县12801937 11阳逻长江大桥中国,湖北武汉12802007 13高地海岸大桥瑞典,海讷桑德-克拉姆福什12101997 14麦基纳克大桥美国,麦基诺城-圣伊尼亚斯11581957 15矮寨大桥中国,湖南吉首11462012 16黄埔大桥中国,广东广州11082008 17南备赞濑户大桥日本,香川县坂出市-三子岛11001989 18法提赫·穆罕默德大桥土耳其,伊斯坦布尔10901988 19坝陵河大桥中国,贵州关岭10882009 20泰州长江大桥中国,江苏泰州-扬中10802012虽然有资料表明斜拉桥的跨径可以达到1000~1500m,且首座主跨过千米的公路斜拉桥—苏通长江大桥(主跨1088m)也于2008年建成通车,但与之相比,悬索桥在充分发挥材料性能和加劲梁的高跨比两方面具有显著的优势,是跨越海峡及大的江河峡谷的理想选择,具有很好的发展前景。

中、小跨径人行悬索桥桩锚锚碇设计

中、小跨径人行悬索桥桩锚锚碇设计

中、小跨径人行悬索桥桩锚锚碇设计摘要:人行悬索桥中采用桩锚锚碇的案例很少,但是当受地形、地貌以及地质条件限制时,桩锚锚碇在中、小跨径人行悬索桥中也具有一定的优势。

本文讨论中、小跨径人行悬索桥可以采用的锚碇形式以及各种锚碇形式的优缺点,通过实际案例分析桩锚锚碇的可行性,为类似桥梁设计提供参考。

关键词:人行悬索桥;锚碇;桩锚;基础;桥梁设计1概述随着经济的飞速发展,我国旅游资源开发展也在如火如荼的进行中,很多风景名胜区中均处于深山峡谷之中,为吸引游客,景区会巧妙利用景区中的山川河流,打造各式各样的旅游观光项目,比如溜索、缆车、高空自行车、索道桥、人行悬索桥等跨越河流、深山、峡谷,其中人行悬索桥尤为吸引游客,比如采用了玻璃桥面、格栅桥面的人行悬索桥给人以通透、刺激的体验,颇受广大游客的青睐。

自张家界景区云天渡人行悬索桥成功运营以来,国内掀起了一波修建人行悬索桥浪潮。

随着我国科技发展,新技术、新材料、新工艺、新设备在人行悬索桥中得到了大量应用,使得人行悬索桥的发展已经较为成熟。

桥梁造型、结构形式也有很多类型,而且修建人行悬索桥会遇到各式各样的地形、地貌及地质条件,若地质条件较好,可采用隧道锚、岩锚;若场地开阔,可以选择重力式锚碇。

但是在山坡陡峭、地质条件差的地区,采用尺寸较小的桩锚锚碇更加经济、适用。

2中、小跨径人行悬索桥可选锚碇及各自优缺点中、小跨径人行悬索桥可以采用的锚碇形式有重力式锚碇、隧道式锚碇和岩锚,桩锚。

(1)重力式锚碇通过设置基础或直接将锚体设置在地基上,完全靠自重或以自重为主来平衡主缆拉力的锚碇为重力锚。

主缆拉力通过锚固系统传给锚体,再通过锚体经基础或直接传给地基,通过锚体或基础与地基接触面之间的摩阻力,以及锚前岩土水平抗力来平衡主缆拉力的水平分力。

重力锚从受力机理上可分为完全重力锚和重力嵌岩锚。

当从适用性来讲,重力锚几乎使用于所有场合。

重力式锚碇结构简单、刚度大、施工简便、受力明确,能承受较大的垂直荷载和水平荷载。

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悬索桥隧道锚设计朱玉廖朝华彭元诚(中交第二公路勘察设计研究院有限公司 430056)摘要:隧道锚具有环境扰动小、性价比高的特点,是悬索桥较理想的锚碇形式,但受地质条件、人们对岩体性质的认识水平等条件的限制,目前在大跨径悬索桥中应用不多,相关文献也不多见。

本文结合进行我国首座采用隧道锚的大跨径悬索桥—四渡河特大桥隧道锚的设计及取得的成果,系统介绍了悬索桥隧道锚锚址的基本特点、锚体尺寸拟定、锚固系统选择以及数值分析、模型试验应注意的问题,便于隧道锚的进一步应用。

关键字:悬索桥隧道锚尺寸拟定锚固系统选择岩体力学参数初始应力场数值分析模型试验1、引言近年来,随着我国西部大开发政策和可持续发展战略的实施,高速公路迅速在祖国西部的崇山峻岭中延伸,环境扰动小的结构型式倍受关注。

悬索桥具有跨越能力强和加劲梁高基本不随跨径增加而增高的特点,可有效避免高墩而达到跨越深谷的目的,是符合这种理念的理想桥型。

锚碇作为悬索桥的四大部分之一,其土方量占悬索桥总开挖量的绝大部分,是最大限度减少环境扰动的关键所在。

隧道锚可有效减少开挖量和混凝土用量,是理想的锚碇型式,如美国的华盛顿桥[1],其新泽西岸隧道锚与纽约岸重力锚混凝土用量比1:4.8,我国四渡河桥[2]宜昌岸隧道锚与恩施重力锚混凝土用量比1:4,土石方开挖量之比1:5。

因而,隧道锚的使用对有效保护自然环境、避免大规模开挖、节约投资方面具有重要意义。

由于隧道锚把岩体作为锚体的一部分共同承受大缆拉力,因而不但对地质条件要求较高,而且要求设计者对岩体性能要有深入的认识。

它不仅涉及岩体的开挖问题(这在隧道工程中经常遇到),更主要的是需要确定开挖后岩体的二次承受巨大的大缆荷载问题,这在其它岩土工程中是很少见的。

隧道锚的应用较少,相关的文献尚不多见,从目前的文献看,隧道锚的应用尚处于起步阶段[1~6]。

四渡河特大桥(图1)沪蓉国道主干线湖北榔坪~高坪段的一座特大桥,其宜昌岸采用隧道锚。

该桥2004年6月完成施工图设计,预计2007年12月建成。

本文结合隧道锚的设计和有关研究,系统介绍了隧道锚设计的相关问题。

2、隧道锚的组成及其功能隧道锚主体部分主要包括:鞍室、混凝土锚体、系统锚杆、锚固系统、后锚室、散鞍基础等(见图2)。

此外还有门洞、步梯、防、排水构造,检修通道等附属设施,不参与结构的受力。

隧道锚主体部分的主要功能如下:1). 鞍室。

鞍室的主要功能是容纳大缆的散鞍,并有足够的长度便于大缆散开锚固,同时提供进行锚碇锚固系统、大缆散鞍等防护、维护的空间。

根据具体情况,鞍室截面可采用等截面或变截面。

由于隧道锚的鞍室一般均需开挖山体,故需要采取初期开挖支护措施和以后保持开挖后山体稳定长期支护构造(二次衬砌)。

四渡河桥隧道锚鞍室从散索鞍到前锚面设计为20m。

鞍室衬砌厚度合计55cm,初期支护采用长3m间距1m梅花型布置的水泥砂浆锚杆和15cm厚的挂网喷射混凝土;二次衬砌采用现浇钢筋混凝土结构,厚40cm。

考虑锚体两侧地形的不同,两鞍室和明洞采用不同的长度和截面,减少对山体的破坏。

2).锚体。

锚体的主要功能是容纳锚碇的锚固系统、传递大缆拉力到岩体,是隧道锚的主要结构。

根据锚体的功能,锚体设计应考虑对锚碇锚固系统的保护作用,自身要有足够的强度承受缆力和锚固系统的压力。

四渡河桥隧道锚锚体纵断面为前小后大的楔形,在轴向拉力作用下,可对围岩体产生正压力;横断面顶部采用园弧形,侧壁和底部采用直线,前锚面尺寸为9.5×10m、顶部园弧半径5.25m,后锚面尺寸为14×14m、顶部园弧半径7m。

锚体混凝土采用防渗和收缩补偿混凝土,渗混凝土微膨胀率采用0.015%,抗渗等级W8。

两端混凝土标号为C40,中间为C30,满足对锚固系统的防护和不同部位的结构受力需要。

3).系统锚杆。

系统锚杆的主要作用是作为开挖的初期支护、加强锚体、岩体间的连接、提高锚洞周围开挖扰动带的强度,同时利用锚杆孔完成对锚体围岩的灌浆。

其设置应根据锚洞围岩整体结构连续性状况及锚洞围岩普遍存在的松弛圈厚度范围,并结合隧道锚力学分析的结果综合确定。

四渡河桥最终的锚杆布置为:岩溶发育、裂隙密集岩段杆间距布置为80×80cm,长7.5m,锚体区围岩锚杆植入岩体7m,浇入锚体0.5m。

其余区段锚杆间距改为120×120cm,长4.5m。

锚体区围岩锚杆植入岩体4m,浇入锚体0.5m。

锚杆直径32mm,锚杆钻孔孔径100mm,孔深与锚杆长度一致。

4). 锚固系统。

锚固系统一般由索股锚固拉杆和预应力钢束锚固构造(有的也采用型钢等型式,现在已很少使用)组成。

这里所说的锚固系统主要是预应力钢束锚固构造,其主要功能是把大缆拉力传递给锚体。

根据着力点的不同可分为前锚式和后锚式。

四渡河桥隧道锚的预应力钢束采用环氧涂层钢绞线、可换式无粘结预应力体系。

5). 后锚室。

后锚室的主要功能是提供进行锚碇锚固系统防护、维护的空间。

有的隧道锚不设后锚室或者虽有后锚室但在锚碇修建完成后进行了回填封堵,这对锚体可换式无粘结预应力体系是不可行的。

四渡河桥隧道锚后锚室深2.2m,横截面与锚体横截面相同。

6). 散鞍基础。

直接承受由大缆作用于散鞍的压力,并传递到地基。

四渡河桥隧道锚的散鞍基础采用C30混凝土。

此外,由于隧道锚属地下结构,应重视防、排水措施及除湿系统的设置。

3、隧道锚的锚址特点隧道锚把岩体作为锚体的一部分共同承受大缆拉力,因而从宏观上看,即所谓从概念设计的角度而言,适合建造隧道锚的锚址地质条件应具有以下特点。

1). 锚址区的地质条件应是区域稳定的。

锚址区不应有滑坡、崩塌、倾倒体及层间滑动等区域性地质灾害存在,不应有深大断裂带通过。

2). 锚址区的岩体应具有较强的整体性。

锚址区的岩体不应存在较多的裂隙、层理等地质构造,这些构造降低了岩体的整体性,对控制隧道锚的变位极为不利。

3). 锚址区的岩体应具有较高的强度。

由于隧道锚的承载能力与岩体的强度密切相关,故要求锚址区的岩体应具有较高的强度以达到隧道锚的承载要求。

4、实用锚体尺寸拟定方法锚体尺寸的拟定是隧道锚设计的主要环节,如何快速、合理的拟订隧道锚锚体尺寸对设计者而言是最为关心的,也是隧道锚的设计关键问题之一。

锚体尺寸拟定可分为两方面,即截面设计和锚体长度拟定,相比而言锚体长度拟定较为困难。

对于锚体截面设计主要应考虑三个方面:1).锚体截面要足够大以满足大缆散索后锚固空间的需要。

2). 锚体截面不能太大以至于使左右锚体的距离过近,使锚体间围岩扰动严重,强度降低太多。

2). 锚体截面的外轮廓要利于岩体开挖阶段的稳定,可借鉴常规的隧道断面。

只要综合考虑这些因素就不难拟定锚体的横截面。

对于相对困难的锚体长度拟定问题,作者据四渡河桥隧道锚设计时所做的研究工作,建议了一个近似估算公式[7],即其中,Lm为锚体长度;P为大缆拉力;K为锚碇安全系数;C为参数,建议在0.10~0.12之间取值;Up为锚体截面的周长;[τ]为岩体容许抗剪强度,偏安全计可取无正压力时的岩体抗剪强度,即粘聚力。

此公式系根据锚体周围剪应力分布特点及最大剪应力准则得到,推导中引入了以下假定,现予以明确,供使用者选择:1).锚体截面近似按等截面。

考虑到两缆间距有限,锚体的张角不能太大,忽略张角的影响偏安全。

2).略去锚体的自重。

考虑隧道锚的本质是依靠岩体对锚体的锚固作用,而不是依靠锚体自身的重量锚固大缆,此假定也是偏安全的。

若要考虑锚体重量的影响,可以在大缆拉力P中扣除之。

3).引入10%假定。

即认为当锚固段的锚体轴力降到大缆拉力P的10%以下时,其后的锚体长度对锚固作用贡献不大,可以略去不计。

下图分别为四渡河桥隧道锚锚体周围剪应力分布(图3水平轴距离以后锚面为0计,沿指向前锚面方向增大)及锚体后锚面布置图(图4)。

图3. 四渡河桥隧道锚锚体周围剪应力分布图4. 四渡河桥隧道锚锚体后锚面(单位:cm)5、锚固系统选择据锚固系统采用结构材料的不同,可分为无预加力的预埋型钢式和有预加力的预应力钢束锚固型式。

锚碇型钢型式的锚固系统现在已很少使用,预应力钢束锚固型式已成为主要的型式。

从锚固系统着力点位置的不同又可分为前锚式和后锚式。

多项研究及四渡河桥隧道锚锚体周围剪应力分布规律均表明剪应力的最大值出现锚固体着力点附近[8-11],从力学分析的角度看,采用后锚式锚固系统明显优于前锚式锚固系统。

其主要原因是,一般而言,越是靠近岩体深部,岩体的强度越高,相应的承载能力越高,故相同的锚体长度,锚固系统的着力点放置在锚体后锚面附近有利于提高隧道锚的承载力。

此外,考虑到后期维护和长期使用的需要,锚固系统采用无粘结预应力钢束还具有可换性的优势。

具体选用时还需结合施工条件、施工方法综合考虑。

四渡河桥隧道锚采用后锚式无粘结钢绞线形式锚固系统,且具有单根可换性。

图5. 四渡河桥隧道锚可换式锚体预应力体系构造图(单位:mm)6、数值分析应注意的问题数值分析已是桥梁结构设计的主要分析手段,目前主要方法为有限元法,相应的商业软件比较多。

无论方法和软件均相对成熟,这已为桥梁设计工作者所普遍认同和接受。

对于岩土领域的数值分析,采用连续体快速拉格朗日分析法(Fast Lagrangian Analysis of Continua)已比较广泛,相应的商业软件以FLAC系列(2D、3D)最为著名。

对于隧道锚的数值分析,采用两种方法均可。

对于隧道锚的数值分析过程除需建立初始应力场外与桥梁上部结构的计算类似,已为大家所熟知,不再赘述。

这里对涉及岩土方面需要注意的加以重点说明。

众所周知,数值分析结果可靠性来自于输入参数的可靠性。

对于桥梁上部结构而言,材料参数相对精确,而对于岩土类天然材料而言,其参数的可靠性却难以控制,这一点类似于旧桥的承载力评定,却远远比旧桥的承载力评定困难的多。

对于旧桥的承载力评定,一般有相关的设计、竣工资料可查,无资料可查时也可通过荷载实验进一步推测、评定,毕竟原有结构是人工修建,其材料、质量是经过控制的。

对于岩土类天然材料,其材料都是自然形成的,经历了复杂的物理、化学过程,其内部的应力状态、材质的均匀性、层理的发育程度均是难以探明和预计的,这些应引起设计者的足够重视,主要表现在:1).岩体力学参数的取值。

由于岩体工程特性复杂,几乎随处都在变化。

室内岩石试验是人们掌握岩石力学性质最基本的手段之一,但室内测定的岩石力学参数直接用于评价岩体力学参数与实际相差甚远,多结合现场测定的岩体力学参数综合评价。

现场原位试验确定的岩体参数又具有明显的尺寸效应。

事实上,人们对岩体的实际构成本身都很不清楚,希望通过试验能够准确的进行模拟并获得可靠数据是没有根据的[12]。

人们不得不对试验数据参照工程经验进行修正,尽管修正带有任意性。

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