悬索桥主缆拉力作用下重力锚稳定性研究

• 作 者: 王龙飞
• 出 处: 长安大学
• 发表日期: 2016年01期
• 关键词: 悬索桥 重力锚 平硐试验 静力分析 数值模拟 灵敏度分析

悬索桥的特点是构造简单,受力明确,而且具有跨径越大单位材料耗费越少的优点。因此,国内外已建或者在建的跨度较大的桥梁多数都是悬索桥。正是由于悬索桥跨度相对较大,作为悬索桥基础的重力锚对桥梁的稳定性以及正常运营具有非常重要的作用。重力锚在主缆拉力和自重作用下会产生水平位移、竖向沉降,同时在其自重作用下会对地基产生非常大的应力,这些位移和地基应力都会影响到重力锚的稳定性。本文以丽香高速公路虎跳峡特大桥为依托在丽江岸锚碇区平硐内进行现场载荷试验和直接剪切试验,然后根据试验结果并利用静力学理论和有限元软件对重力锚的稳定性展开分析,本文的主要研究工作有:(1)根据平板载荷试验和直接剪切试验规程,在重力锚锚碇区地基上进行现场试验,并采集锚碇区岩体试样进行室内试验,然后将室内外试验结果进行对比分析,得出锚碇区岩体的基本物理参数以及地基承载力的大小。(2)结合室内外试验结果和重力锚的设计资料,通过静力学的方法计算重力锚在主缆拉力作用下的抗滑动稳定性系数,抗倾覆稳定性系数以及基底应力的大小,并与规范要求的稳定性系数和地基承载力进行对比,由对比结果可知静力学分析时重力锚在主缆拉力作用下满足稳定性的要求。(3)运用有限元软件建立锚碇区重力锚模型,计算重力锚在主缆拉力作用下的水平位移,竖向沉降以及地基应力的大小。将有限元软件计算所得的结果与公路悬索桥设计规范进行对比,分析可知重力锚的位移以及地基应力均满足规范的要求。(4)分别对影响重力锚稳定性的岩体参数如:弹性模量、粘聚力、内摩擦角、泊松比和密度以及主缆拉力的大小、重力锚基础与地基之间的粘聚力进行有限元分析,运用灵敏度分析的方法对比重力锚稳定性对各个影响因素的灵敏度,为合理选择锚碇区的位置以及主缆拉力的设计和验算提供了理论依据和工程建议。