钢管混凝土拱桥拱座混凝土破裂原因分析

结合某铁路双线钢管混凝土拱桥的结构形式与施工过程,分析了浇筑中管过程中拱座混凝土破裂的原因,并采用有限元分析软件,探讨了结构的受力特性,提出了拱座破裂事故的处理方案。     

大宁河特大拱桥拱座–基岩长期稳定性研究

大宁河特大拱桥巫山端拱座建造在弱风化溶崩角砾岩基岩上,拱座–基岩的长期稳定性是桥梁安全运营的关键。依据弱风化溶崩角砾岩蠕变试验得到的幂函数形式蠕变方程,建立了三维拱座–基岩接触面有限元模型,通过数值仿真研究了桥梁长期运营过程中弱风化溶崩角砾岩基岩的应力特征、变形特征、拱座的应力分布变化规律、拱座–基岩接触面剪切应力分布及张开度变化等特性,研究成果表明：①基岩长期蠕变导致应力调整,拱座抗推桩会出现拉应力集中;②长期蠕变过程中拱座–基岩协调变形,接触面张开度很小,拱座–基岩接触面上顺桥向剪切应力也较小。研究成果对于拱座设计、拱座–基岩长期稳定评价具有指导意义。     

雅砻江孟底沟水电站拱坝拱座抗滑稳定研究

保证拱坝的拱座稳定是拱坝设计和建设的重要问题。孟底沟拱坝两岸抗力体内以断层及蚀变带为代表的各种结构面相对发育且类型复杂,这些结构面相互组合形成的可能滑移块体的稳定问题对孟底沟拱坝方案的成立构成了较大的威胁。本文以传统的刚体极限平衡法及新兴的刚体弹簧元法为主要数值分析方法,结合拱坝——基础整体地质力学模型试验,对孟底沟拱坝坝肩抗滑稳定进行了全面深入的计算分析与论证。通过综合数值分析和模型试验的结果对拱坝的拱座稳定性做出了综合评判,识别了坝肩岩体相对薄弱的部位,并对增强拱坝坝肩稳定的工程措施提出了合理建议。     

中承式拱桥钢骨混凝土组合结构拱座分析

以京雄永定河大桥为背景,研究了中承式拱桥的钢骨混凝土组合结构拱座的分析方法,采用实体单元模型和二维平面有限元模型结合的方法计算该桥拱座的受力状态。经验算该桥拱座结构受力较均匀,实体模型应力结果基本符合平截面假定,大桥拱座的设计符合规范要求,验证了本桥拱座方案设计的可靠性。     

热–水–力耦合作用下结晶岩渗透特性演化模型

在热力学框架下,采用细观力学方法,建立热–水–力(THM)耦合条件下低渗饱水结晶岩的各向异性损伤模型,考虑非等温条件下微裂纹水压力作用、法向刚度恢复以及滑动剪胀等细观力学机制对岩石宏观力学性能的影响。在此基础上,采用均匀化方法,建立各向异性损伤诱发的岩石有效渗透特性演化模型,指出损伤岩石有效渗透特性下限估计模型的局限性,进而给出可反映损伤演化过程中微裂纹连通性等细观结构特征的岩石有效渗透特性上限估计模型。采用三轴压缩过程中花岗岩的渗透率变化、高温热处理后花岗岩的单轴压缩性能、TSX巷道开挖产生的围岩损伤与渗透率变化等室内外试验成果对模型进行验证。     

裂隙岩体水–冰相变及低温温度场–渗流场–应力场耦合研究

 岩体冻融损伤涉及低温环境下温度场、渗流场和应力场的耦合问题。基于水–冰相变理论和能量守恒原理,得出冻结率表达式。运用双重孔隙介质模型理论,根据质量守恒定律、能量守恒定律及静力平衡原理,得出冻结条件下裂隙岩体的温度场–渗流场–应力场(THM)耦合控制方程。最后,通过1个含裂隙隧道低温THM耦合算例,将围岩当作岩块与裂隙介质组成的系统,采用等效热膨胀系数法对夹冰(含水)裂隙的冻胀效应进行模拟,并考虑冻结过程对岩体渗透系数的影响,研究低温THM耦合条件下的温度场、应力场及孔隙压力等的分布规律。     

渗流–应力–化学耦合作用下岩石裂隙渗透特性试验研究

 为研究渗流–应力–化学耦合作用下岩石裂隙渗透特性变化规律,设计3组试验工况,在改变渗透压以及化学溶液的条件下,分别测定每种工况下的渗出水流量、渗出水离子浓度值以及渗出水pH值变化情况,进而得出裂隙渗透特性变化情况。通过处理试验数据,总结分析各因素对裂隙渗透特性的影响,并建立裂隙开度变化率与渗出水中钙离子浓度值之间的关系式。试验结果表明,渗出水流量、裂隙开度总体趋势是随着时间逐渐减小的,最终趋于稳定状态;增大渗透压,稳定状态会被打破,裂隙的流量和开度都会增大,但最终趋于另一个稳定状态;化学溶液对岩体裂隙的侵蚀性大,对岩体渗透性的影响更明显。通过分析和提炼渗出水流量、裂隙开度、渗出水的离子浓度值以及渗出水的pH值等随时间变化的数据,及它们之间的内部关系,在理论上描述岩体裂隙在渗流–应力–化学耦合作用下的渗透特性,进一步揭示渗流–应力–化学耦合作用机制。     

巫溪大宁河特大桥台阶式拱座局部应力分析

为了更好地控制拱座结构尺寸设计,明确大跨度钢管混凝土拱桥台阶式拱座局部受力性能,以巫溪大宁河特大桥实际工程为例,采用大型通用有限元软件分别建立了拱桥的全桥模型和拱座实体模型,对全桥进行静力分析得到拱脚处最不利荷载组合,将其加载到拱座实体模型,进行局部应力分析。计算结果表明:拱座主要表现为压应力,满足标准规范要求;最大主拉应力位于拱肋下缘部位,达4.167MPa,超出了设计混凝土抗拉强度设计值;设计过程中可对应力较高区域配置加强钢筋,均匀分布拉应力,减小结构内部应力集中。     

某混凝土灌注桩支护基坑抗滑稳定性分析

基于极限平衡理论,数值模拟了混凝土灌注桩支护基坑抗滑稳定性问题.数值模拟结果表明,在所有计算工况下,滑弧的出口均通过开挖垂直面与基坑底板的交点.分析了灌注桩抗剪承载力对基坑抗滑稳定性的影响,数值模拟研究结果表明,当没有混凝土灌注桩支护时,基坑边坡是不安全的.随着混凝土灌注桩抗剪承载力的增加,基坑的安全系数增大.当考虑降...     

岩石地基拱座基底应力及稳定性计算

对于拱座基础置于完整且受力较好的岩石地基内,设计手册计算方法仅考虑拱座后背土压力时,未考虑拱座背面岩石地基可靠支撑作用,往往导致拱座基底应力计算结果偏大,基础尺寸设计过大,结构设计过于保守,造成工程浪费。根据刚性基础整体变形一致条件和温克尔假定,并通过有限元对比计算,得出岩石地基拱座基底应力及稳定性计算方法,其结论可为该类型的拱座基础的设计提供借鉴和参考。     

岩体闭合节理摩擦滑动模拟与力学行为研究

基于边界单元法的不连续位移法,引进摩擦节理单元来模拟岩体节理,认为节理摩擦过程中其上下表面间作用的应力满足摩尔-库伦准则。在此基础上,研究了节理不同闭合和滑动状态对应力和位移的影响。研究发现,当节理张开时,节理的存在导致节理两端产生非常强烈的应力奇异性;当节理闭合且有切向滑动时,节理两端的应力奇异性明显降低。     

非贯通节理的岩桥弱化力学模型研究

通过非贯通人工节理的直剪试验,对剪切过程中非贯通节理岩桥力学性质弱化的力学机制进行阐述,即在剪切荷载作用下岩桥内部微元发生张拉破坏导致岩桥力学性质弱化,并分析岩桥力学性质弱化区域的发展规律。在此基础上,假定岩桥微元强度服从Weibull分布,以岩桥微元的最小主应力作为岩桥微元强度随机分布变量,建立岩桥力学性质弱化模型,提出岩桥力学性质弱化度参数δ。再根据直剪试验结果,通过类比得到以剪切位移为变量的岩桥弱化力学模型,最后利用该力学模型分析非贯通节理岩桥的弱化度随参数m,u0的变化规律。分析结果表明,该模型能较好地反映剪切过程中岩桥的弱化破坏过程。     

矮寨大桥基础岩体稳定问题研究

由于各构筑物及其与高陡边坡紧邻,准确把握构筑物围岩的稳定性及其相互影响,是设计方案能否成立的关键。总结分析矮寨大桥基岩稳定的4个方面的关键问题,并介绍大桥基础岩体勘察所采用的多种手段、主要的地质缺陷、基岩稳定分析结果及施工期监测结果。开挖揭露的地质条件、稳定分析及监测结果表明,多种技术方法是全面认识岩体工程地质条件的必要手段。矮寨大桥基岩的稳定问题集中在两岸高陡边坡上,设计荷载并未引起岩体产生明显变形,各构筑物之间相互影响不明显。只要通过适当的加固措施保证边坡岩体的稳定,桥基岩体稳定性就可以得到保证。设计采用的塔梁分离式悬索桥结构,以及各构筑物的布置是可行的,研究成果支撑了结构设计上的创新。隧道锚因围岩“夹持效应”而产生强大的抗拔能力。由于国内外大型悬索桥采用隧道式锚碇不多,对隧道锚碇围岩的岩石力学问题研究还不够深入,其承载能力可能被严重低估。     

重庆菜园坝长江大桥稳定分析

重庆菜园坝长江大桥是一座钢箱系杆拱桥。以重庆菜园坝长江大桥为工程对象,根据设计资料,采用多种单元类型(包括梁单元、杆单元和壳单元等),建立了该桥完整的三维空间有限元模型,进行了菜园坝长江大桥恒载作用下成桥阶段的稳定分析,根据本桥的特点,对影响该桥稳定性的参数进行分析,给出各参数对大跨度拱桥稳定性的影响趋势,并针对主跨,计算出了非保向力对大跨度拱桥侧倾的影响;对以后同类桥型的工程设计有指导意义。     

钢管混凝土拱桥管节点有限元分析

钢管混凝土桁架拱桥中多采用主支管直接相贯焊接的节点构造型式。管节点连接处几何形状突变,应力集中明显,使节点成为整个结构的薄弱环节。基于此,采用ANSYS,选取四管桁架拱桥中的三种典型节点构造,利用圣维楠原理分别考虑弦杆与腹杆夹角、主支管管径比、主支管管壁厚比三个参数的影响,对节点进行局部受力分析,考察其对节点构件应力的影响。     

节理剪切试验及其表面形貌特征变化分析

 节理表面形貌是影响节理抗剪强度的重要因素之一。采用试验方法研究岩石节理表面形貌与其抗剪强度之间的关系;运用RYL–600岩石剪切流变仪对天然岩石节理在不同法向应力下进行剪切试验,得到不同法向应力下节理的抗剪强度曲线,并运用TALYSURF CLI 2000扫描仪将节理表面在每次剪切前后进行高精度激光扫描测试,得到岩石节理表面的三维扫描图。分析节理在不同法向应力作用下的抗剪强度与节理表面形貌变化的关系,计算岩石节理表面轮廓平均角的加权平均值 ,发现随着法向应力的增加,节理峰值抗剪强度增加,随着剪切次数增加, 呈减小趋势。说明节理的抗剪强度与法向应力和节理表面形貌特征参数 有关。     

节理剪切应力–位移本构模型及剪胀现象分析

 在法向与切向荷载的共同作用下,节理剪切应力–位移曲线宏观表现为峰前呈剪切硬化、峰后呈剪切软化现象：当微凸体爬坡效应占主导地位时,宏观表现为剪切硬化;当微凸体在剪切过程中磨损累积到一定程度时,宏观表现为剪切软化。剪胀硬化、磨损软化共同控制节理的剪切力学行为。在详细分析已有的剪切应力–位移本构模型的局限性的基础上,提出硬化–软化全剪切本构模型,采用单个函数反映节理剪切位移曲线的变化特征,其优点为：(1) 避免分段讨论剪切位移曲线特征、分段求取拟合参数的麻烦;(2) 在整个讨论区域内存在一个峰值且峰值处斜率为0;(3) 当剪切位移足够大时,强度趋于残余值,体现出节理面材料的力学特征。对不同类型的剪切位移曲线进行分析,该模型均表现出较强的适应性。同时分析现有的剪胀模型,其主要缺陷是不能反映初始剪缩现象与体现真正的剪胀起始点。在分析典型剪胀曲线基本特征的基础上,采用分段函数考虑剪胀特征,能较好地拟合剪胀曲线。     

大跨钢管混凝土拱桥施工过程中的稳定性分析

北方某钢管混凝土拱桥由于跨径较大,其稳定性是该桥施工过程中的关键问题之一。采用AN-SYS软件对该桥建立有限元模型,并用子空间迭代法对结构进行施工过程中的稳定性分析,得到了结构的稳定系数和振型。计算结果对该拱桥的施工监测、评估具有一定的参考价值。     

拱搭斜拉桥设计与分析

临沂市腾飞桥为45+55 m椭圆形拱塔双索面斜拉桥,结构轻盈,造型独特,景观效果较好。介绍了该桥的造型、设计分析方法和主要结果,可供今后对景观要求较高的城市桥梁设计参考。     

岩桥贯通机理的断裂力学分析

多裂纹间的岩桥贯通破坏是导致岩体失稳的重要原因之一。在裂纹分布已知的条件下,预知裂纹相互贯通的模式、机理及相应的外载条件,是预测和制止这类岩体失稳的前提。利用断裂力学中的裂纹尖端应力和应变场的极值分布情况,可以从根本上解决这一问题。当岩桥周围2条裂纹尖端拉应力、拉应变及剪应力极值方向能基本对应起来时,必然会导致2条裂纹的贯通,从而导致岩桥的贯通失稳。因此,这2个极值的性质决定了贯通破坏的性质。