懸索橋隧道式錨碇承載機理研究及工程套用

《懸索橋隧道式錨碇承載機理研究及工程套用》是依託西南交通大學，由江南擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：懸索橋隧道式錨碇承載機理研究及工程套用
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：江南
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

隨著祖國西部高速公路、鐵路建設，懸索橋以其跨越能力強、環境擾動小的特點備受關注。在山區若能因地制宜，有效地利用岩體承載，採用隧道式錨碇對保護自然環境、避免大規模開挖、節約投資等方面意義重大。然而，由於隧道式錨碇對地質條件的要求較為苛刻，實際套用不多。人們對錨碇與圍岩相互作用機理尚不十分明確，隧道錨的設計也未形成體系。本項研究結合我國擬建的首座鐵路懸索橋金沙江大橋，採用模型試驗的方法揭示隧道錨的荷載傳遞規律、變形分布特徵；通過超載試驗揭示三種不同接觸面下隧道錨的破壞模式；基於ABAQUS建立岩體的彈脆塑性損傷本構；通過損傷數值分析方法分析隧道錨破裂機制及隧道錨承載性能影響因素；根據極限平衡理論，提出隧道錨極限承載力計算方法及設計計算流程，為鐵路懸索橋隧道錨的合理設計提供科學依據。該研究成果對於促進隧道式錨碇在鐵路工程中的套用，提升設計技術水平，具有理論意義和套用價值。

結題摘要

與重力式錨碇比較，隧道式錨碇因具有環境擾動小和性價比高的優勢，而備受關注。麗香鐵路金沙江大橋是我國擬建的首座鐵路懸索橋，兩岸均採用隧道式錨碇，由於鐵路具有重載的特點，其主纜拉力遠大於一般的公路橋樑，以往有關公路懸索橋的研究成果在鐵路中的套用受到了一定限制，隧道式錨碇與圍岩的相互作用機理尚不十分明確，隧道式錨碇還未形成較為完備的定量設計方法。本文以麗香鐵路金沙江特大橋隧道式錨碇為研究對象，採用理論計算、數值分析、模型試驗相結合的研究方法，對鐵路懸索橋隧道式錨碇的承載機理及計算方法開展了研究。採用模型試驗方法揭示了隧道錨的變形影響區特徵，建立了錨碇體荷載傳遞曲線函式關係，推到了錨碇體與圍岩界面剪應力的計算公式；通過超載試驗揭示三種不同接觸面下隧道錨的破壞模式；基於ABAQUS建立岩體的彈脆塑性損傷本構，同時考慮岩體的張拉-剪下複合破壞機制，較好地模擬岩石體破裂後的力學行為；為研究岩體真實的破裂過程提供了基礎；通過損傷數值分析方法模擬隧道錨載入破裂全過程，分析圍岩性質、錨碇體與圍岩接觸面強度、錨碇體擴展角、軸向長度及斷面直徑對隧道錨承載性能的影響；根據極限平衡理論，提出隧道錨極限承載力計算方法及設計計算流程，為鐵路懸索橋隧道錨的合理設計提供科學依據。該研究成果對於促進隧道式錨碇在鐵路工程中的套用，提升設計技術水平，具有理論意義和套用價值。