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悬索桥浅埋式重力锚碇基础的承载特性研究

陈浩  
【摘要】:随着悬索桥的应用愈加广泛,重力式锚碇也在不断发展,其面临的地质条件愈加复杂。当锚碇基础底部的岩层较深时,基础深埋会在基坑支护、降水排水等方面遇到困难,同时在工程造价、施工工期等方面劣势较大,此时基础浅埋是一个更好的选择。本文结合宜昌伍家岗长江大桥南岸锚碇工程,采用理论分析、现场试验和数值模拟等方法,对悬索桥浅埋式重力锚碇的变位特性、稳定性和地基承载力进行了研究。主要内容和结论如下:(1)本文将重力式锚碇分为深埋式和浅埋式,区别之处在于深埋式锚碇基础基底坐落于岩石地基,浅埋式锚碇基础基底坐落于非岩地基且岩石地基埋深较深。总结浅埋式重力锚碇在成本与工期、强度与变位、模型分析三个方面的特点。在此基础上,总结出浅埋式重力锚碇应以变位控制为主,强度控制为辅。总结不均匀土层条件下锚碇的竖向沉降计算方法和水平位移计算方法。计算锚碇的抗滑移安全系数和抗倾覆安全系数,其抗滑移安全系数远小于抗倾覆安全系数,表明锚碇浅埋更容易产生滑移破坏。(2)基于平板载荷试验和水平直剪试验,研究伍家岗长江大桥南岸锚碇的竖向承载力和水平承载力。通过平板载荷试验,对比未注浆原状土和注浆后加固土的地基承载力容许值,结果表明注浆后地基能满足承载力要求。基于水平直剪试验结果,得到注浆后锚碇基底混凝土与加固土的抗剪切摩擦系数,且最不利工况下抗滑动安全系数仍满足规范要求,结果表明南岸锚碇地基水平承载力满足要求,不会发生滑移破坏。(3)对比南岸锚碇在地基未注浆状态下全过程数值模拟和地基注浆状态下全过程数值模拟计算结果,结果表明注浆有效地改善了地基的最大沉降,同时也减小了锚碇运营期的水平位移增量。对浅埋式重力锚碇的承载特性影响因素展开敏感性分析,结果表明,圆形基础相比于矩形基础的抗滑性安全系数提高约2.4%~6.9%,在抗滑移稳定性方面略好;坑底注浆条件下锚碇施工期和运营期地基最大沉降量最小;地基加固可以有效减小锚碇在施工期和运营期的地基最大沉降和最大水平变位增量,而且随着加固土体参数的提高,减小效果更加明显,这对整个悬索桥的安全正常使用具有非常积极的作用。


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