公路科技（2014-3） 印刷.FIT)

江 西 公 路 科 技 JIANGXI GONGLU KEJI 季 刊 3/2014 渊 总 第 50 期 冤 2003 年 7 月 创 刊 编 辑 委 员 会 名 单 主 任 委 员 院 胡 钊 芳 副 主 任 委 员 院 任 东 红 朱 隆 亮 易 宗 发 雷 茂 锦 聂 复 生 刘 仁 达 委 员 院 渊 以 姓 氏 笔 画 为 序 冤 主 万 保 安 车 宇 琳 王 伟 王 继 东 龙 华 春 邝 宏 柱 刘 勇 刘 维 文 刘 福 明 江 祥 林 余 力 克 余 为 干 吴 克 海 吴 国 荣 吴 铭 汉 宋 固 全 李 柏 殿 李 国 峰 杨 金 保 陈 水 生 陈 国 垣 邹 国 平 何 耀 忠 张 诚 张 伟 进 陶 久 选 夏 太 胜 涂 尚 华 徐 重 财 栾 建 平 黄 国 标 谌 润 水 曹 耐 尔 梅 国 雄 彭 德 清 程 海 根 谢 洪 阳 谭 生 光 廖 宜 勤 糜 向 荣 编 院 吴 伟 明 编 辑 院 丁 静 陈 龙 邦 主 主 编 管 院 江 西 省 科 学 技 术 协 会 办 院 江 西 省 公 路 学 会 辑 院 叶 江 西 公 路 科 技 曳 编 辑 部 出 版 发 行 院 叶 江 西 公 路 科 技 曳 编 辑 部 地 址 院 南 昌 市 红 谷 中 大 道 1358 号 9 楼 邮 编 院 330038 电 话 院 0791-86243286 传 真 院 0791-86243286 网 址 院 www.jxglxh.org.cn jxglkj@sina.com E-mail 院 jxglxh@jxjt.gov.cn 刊 印 号 院 赣 内 资 字 第 085 号 刷 院 江 西 地 勘 局 测 绘 大 队 印 刷 厂 出 版 日 期 院 2014 年 9 月 30 日 目 次 桥 梁 工 程 斜 拉 桥 索 梁 钢 锚 箱 接 触 非 线 性 分 析 及 在 ANSYS 中 的 应 用 刘 昊 尧 胡 峰 强 (2) 大 直 径 变 截 面 挖 孔 空 心 桩 设 计 与 施 工 梁 祥 尧 龚 惠 云 (6) 现 行 工 程 质 量 评 定 标 准 在 复 工 高 速 公 路 上 适 用 性 分 析 与 建 议 温 瀚 尧 侯 恒 军 尧 彭 明 (11) 基 于 不 同 车 辆 模 型 多 车 激 励 公 路 简 支 梁 车 桥 耦 合 振 动 响 应 分 析 陈 霞 尧 李 孟 廷 (14) 施 工 阶 段 的 梁 拱 组 合 体 系 桥 结 构 仿 真 验 算 易 为 (19) 对 桥 梁 技 术 状 况 评 定 标 准 的 思 考 倪 致 力 (22) 鹰 瑞 高 速 D 段 溶 洞 区 钻 孔 桩 施 工 技 术 浅 析 王 磊 尧 王 恩 (25) 某 变 截 面 连 续 梁 主 桥 静 动 载 试 验 的 实 践 徐 嘉 尧 刘 绵 甄 (30) 拱 背 套 拱 法 加 固 文 物 古 桥 关 键 技 术 刘 辉 尧 陈 亿 胜 尧 杨 灿 (33) 软 弱 围 岩 隧 道 开 挖 数 值 模 拟 分 析 黄 俊 (37) 隧 道 防 坍 塌 施 工 管 理 措 施 熊 燕 尧 熊 娜 (40) 穿 心 千 斤 顶 整 体 卸 落 贝 雷 梁 支 架 施 工 技 术 探 讨 邓 鳞 河 尧 刘 东 杰 尧 万 云 彬 尧 彭 爱 红 (43) 某 钢 混 组 合 简 支 梁 桥 施 工 技 术 探 讨 邓 华 尧 周 振 华 (46) 道 路 工 程 阿 尔 及 利 亚 高 速 公 路 前 期 工 作 流 程 及 特 点 山 区 高 速 公 路 长 大 下 坡 交 通 安 全 保 障 研 究 余 锐 尧 陶 伟 尧 初 立 平 尧 吴 义 林 (49) 况 小 根 尧 金 加 华 尧 廖 碧 海 尧 周 睿 (53) 就 地 冷 再 生 技 术 在 养 护 工 程 中 的 应 用 蔡 浔 泉 尧 于 华 东 尧 刘 娟 (56) 厂 拌 冷 再 生 混 合 料 柔 性 上 基 层 配 比 设 计 及 性 能 浅 析 吴 革 森 尧 谭 炯 (59) 定 向 非 开 挖 顶 管 技 术 在 昌 樟 高 速 改 扩 建 项 目 的 应 用 廖 庆 华 尧 廖 宏 斌 (63) 浅 谈 SMA 改 性 沥 青 路 面 施 工 技 术 袁 小 平 尧 祝 华 生 (66) 水 泥 混 凝 土 路 面 施 工 控 制 祝 华 生 尧 袁 小 平 (68) 高 速 公 路 加 宽 改 造 工 程 路 基 拼 接 施 工 工 艺 吴 松 涛 尧 马 琼 丽 (71) 乳 化 沥 青 稀 浆 封 层 技 术 在 公 路 工 程 中 的 应 用 浅 析 马 琼 丽 (73) 纤 维 封 层 技 术 在 公 路 养 护 中 的 应 用 分 析 柳 小 田 (76) 交 通 工 程 公 路 混 凝 土 桥 梁 火 灾 受 损 检 测 与 评 估 杨 先 来 尧 胡 新 玉 (79) 试 论 城 镇 化 对 高 速 公 路 建 设 规 划 的 影 响 龚 惠 云 尧 梁 祥 (81) 三 维 激 光 扫 描 的 公 路 隧 道 点 云 数 据 拼 接 技 术 应 用 研 究 许 凯 泉 尧 雷 袁 欧 忆 (85) 新 农 村 公 路 建 设 养 护 现 存 问 题 及 对 策 探 讨 邓 长 春 尧 甘 四 维 (89) 浅 谈 江 西 省 高 速 公 路 信 息 化 建 设 中 的 企 业 服 务 总 线 与 数 据 交 换 平 台 设 计 石 明 尧 陈 婕 (92) 基 于 探 地 雷 达 的 隧 道 物 理 模 型 三 维 成 像 方 法 董 娜 尧 梁 国 卿 (97) 挂 篮 悬 臂 施 工 测 量 控 制 方 法 吴 乐 辉 尧 张 翼 (101) 浅 谈 检 测 在 公 路 工 程 质 量 控 制 中 的 应 用 吴 晓 萍 尧 徐 余 清 (103) 综 合 浅 谈 公 路 工 程 投 标 报 价 编 制 策 略 与 技 巧 刘 燕 华 尧 吕 雪 梅 (105) 售 后 服 务 顾 问 情 境 教 学 法 实 践 吴 映 辉 (108) 论 内 河 航 道 护 岸 工 程 施 工 质 量 控 制 傅 知 拾 (112) 赣 江 下 游 象 湖 滩 河 段 整 治 模 型 试 验 研 究 黄 定 军 (115) 跨 河 缆 线 施 工 通 航 安 全 分 析 李 燕 玲 (118) 封 面 照 片 封 二 尧 封 三 尧 封 底 照 片 尧 文 字 江 西 省 公 路 学 会 秘 书 处 供 稿 江 西 省 公 路 学 会 秘 书 处 供 稿

斜 拉 桥 索 梁 钢 锚 箱 接 触 非 线 性 分 析 及 在 ANSYS 中 的 应 用 刘 昊 1 袁 胡 峰 强 2 渊 1. 江 西 交 通 咨 询 公 司 袁 江 西 南 昌 330008 冤 渊 2. 南 昌 大 学 袁 江 西 南 昌 330031 冤 摘 要 院 斜 拉 索 与 钢 箱 梁 之 间 锚 固 区 的 结 构 复 杂 袁 对 索 梁 锚 固 区 采 取 合 理 可 靠 的 计 算 模 拟 是 设 计 计 算 难 点 遥 通 过 对 索 梁 锚 固 区 钢 锚 箱 进 行 有 限 元 计 算 袁 研 究 锚 垫 板 和 承 压 板 间 接 触 参 数 变 化 以 及 锚 垫 板 分 别 采 用 实 体 单 元 和 板 单 元 模 拟 对 钢 锚 箱 结 构 受 力 的 影 响 袁 并 和 等 效 板 厚 法 计 算 结 果 进 行 对 比 遥 结 果 表 明 院 接 触 刚 度 因 子 取 值 大 小 对 钢 锚 箱 的 应 力 有 很 大 影 响 曰 锚 垫 板 采 用 实 体 单 元 模 拟 更 符 合 实 际 受 力 情 况 曰 非 线 性 接 触 单 元 法 的 计 算 结 果 能 够 更 准 确 的 反 映 承 压 板 和 锚 垫 板 的 连 接 以 及 承 压 板 附 近 板 件 的 应 力 情 况 袁 而 等 效 板 厚 法 计 算 结 果 偏 保 守 遥 关 键 词 院 桥 梁 工 程 曰 斜 拉 桥 曰 索 梁 钢 锚 箱 曰 接 触 分 析 曰 锚 垫 板 曰 承 压 板 0 前 言 在 斜 拉 桥 结 构 中 袁 斜 拉 索 与 钢 箱 梁 之 间 锚 固 区 的 结 构 十 分 复 杂 袁 局 部 应 力 大 袁 斜 拉 索 巨 大 的 索 力 是 通 过 索 梁 锚 固 结 构 分 散 到 主 梁 的 截 面 上 的 遥 索 梁 锚 固 区 在 斜 拉 桥 的 设 计 中 非 常 重 要 袁 它 的 安 全 性 是 整 体 结 构 安 全 可 靠 的 前 提 遥 目 前 袁 大 跨 度 的 钢 箱 梁 斜 拉 桥 的 索 梁 锚 固 结 构 主 要 有 四 种 院 锚 箱 式 尧 销 铰 式 尧 锚 管 式 和 锚 拉 板 式 遥 在 大 跨 度 斜 拉 桥 的 设 计 中 袁 由 于 国 内 外 的 设 计 规 范 并 没 有 提 出 详 细 的 设 计 说 明 袁 所 以 设 计 者 在 对 斜 拉 桥 索 梁 锚 固 区 设 计 时 缺 乏 依 据 袁 设 计 者 一 般 都 要 利 用 有 限 元 理 论 和 模 型 进 行 研 究 袁 得 出 锚 固 区 的 受 力 情 况 袁 对 承 载 安 全 性 做 出 评 价 遥 在 钢 锚 箱 结 构 中 袁 锚 箱 底 部 的 锚 垫 板 和 承 压 板 之 间 袁 并 非 完 全 是 块 整 体 袁 而 是 一 种 紧 压 密 贴 的 关 系 遥 如 果 只 是 把 锚 垫 板 和 承 压 板 的 厚 度 相 加 等 效 成 一 块 板 袁 这 与 实 际 情 况 相 差 很 大 袁 计 算 所 得 的 应 力 值 不 真 实 遥 目 前 对 钢 锚 箱 承 压 板 和 锚 垫 板 的 受 力 情 况 可 以 采 用 3 种 不 同 方 法 分 析 院 第 1 种 是 不 考 虑 锚 垫 板 作 用 袁 直 接 将 索 力 加 载 在 承 压 板 上 曰 第 2 种 是 采 用 等 效 板 厚 法 曰 第 3 种 是 采 用 非 线 性 接 触 单 元 算 法 遥 采 用 第 1 种 方 法 对 锚 箱 的 受 力 情 况 进 行 模 拟 袁 其 结 果 偏 于 保 守 遥 在 承 受 更 大 索 力 的 情 况 袁 这 种 模 拟 方 法 往 往 就 不 能 满 足 工 程 要 求 了 遥 在 有 限 元 建 模 时 对 于 锚 垫 板 和 承 压 板 之 间 的 传 力 方 式 应 该 进 行 特 殊 处 理 袁 往 往 采 用 等 效 板 厚 法 和 非 线 性 接 触 单 元 法 遥 有 关 索 梁 锚 固 区 结 构 的 力 学 特 性 袁 许 多 学 者 对 其 进 行 了 受 力 和 试 验 研 究 遥 日 本 远 藤 武 夫 等 对 斜 拉 桥 拉 索 锚 固 区 进 行 了 构 造 和 疲 劳 特 征 研 究 遥 李 小 珍 等 结 合 工 程 实 例 袁 对 索 梁 锚 固 区 进 行 了 静 载 尧 疲 劳 试 验 和 理 论 分 析 遥 丁 雪 松 等 分 析 锚 固 结 构 的 传 力 机 理 和 应 力 集 中 现 象 袁 提 出 了 合 理 传 递 索 力 和 减 小 应 力 集 中 现 象 的 构 造 措 施 遥 颜 海 等 研 究 了 锚 垫 板 和 承 压 板 的 模 拟 方 法 和 应 力 分 布 袁 对 非 线 性 接 触 法 和 等 效 板 厚 法 进 行 了 比 较 遥 刘 庆 宽 等 结 合 南 京 长 江 二 桥 南 汊 斜 拉 桥 钢 箱 梁 的 索 梁 锚 固 部 分 应 力 状 态 和 传 力 途 径 袁 进 行 了 分 析 和 研 究 遥 任 伟 平 等 人 结 合 湛 江 [10] 海 湾 大 桥 研 究 了 锚 拉 板 式 结 构 遥 在 吴 冲 等 采 用 非 线 性 接 触 法 分 析 上 海 长 江 大 桥 索 梁 锚 固 区 遥 本 文 以 长 江 上 某 大 型 混 合 梁 斜 拉 桥 为 工 程 背 景 袁 基 于 ANSYS 通 用 软 件 采 用 等 效 板 厚 法 和 接 触 非 线 性 方 法 对 索 梁 钢 锚 箱 有 限 元 仿 真 计 算 袁 对 锚 固 板 和 承 压 板 局 部 受 力 影 响 进 行 分 析 与 研 究 遥 1 ANSYS 接 触 分 析 方 法 和 参 数 设 置 由 于 锚 垫 板 和 承 压 板 在 索 力 的 作 用 下 是 紧 压 密 贴 在 一 起 袁 因 此 采 用 非 线 性 接 触 的 方 法 模 拟 两 者 作 者 简 介 院 刘 昊 渊 1988- 冤, 男 袁 江 西 吉 安 人 袁 南 昌 大 学 研 究 生 毕 业 袁 助 事 工 程 师 袁 主 要 从 事 桥 梁 施 工 与 研 究 工 作 遥 窑 2 窑

之 间 的 连 接 关 系 袁 这 种 方 法 能 更 加 真 实 的 反 映 锚 箱 特 别 是 承 压 板 附 近 的 应 力 分 布 情 况 遥 承 压 板 和 锚 垫 板 的 接 触 可 以 模 拟 成 刚 体 和 柔 体 的 面 与 面 接 触 袁 承 压 板 和 锚 垫 板 使 用 Conta173 和 Targ170 接 触 单 元 来 模 拟 两 块 板 的 接 触 遥 根 据 厚 度 的 不 同 可 划 分 承 压 板 和 锚 垫 板 分 别 是 柔 性 面 和 刚 性 面 袁 相 应 在 接 触 模 拟 中 作 为 接 触 面 和 目 标 面 遥 对 于 目 标 单 元 Targe170, 只 需 要 设 置 两 个 实 常 数 R1 和 R2 袁 而 且 只 有 在 直 接 生 成 法 建 立 目 标 单 元 时 袁 才 需 要 考 虑 R1 和 R2 的 设 置 遥 本 文 建 模 时 是 采 用 网 格 划 分 的 方 法 生 成 目 标 单 元 袁 可 以 不 需 要 设 置 R1 和 R2 遥 对 于 接 触 单 元 Conta173 袁 有 9 个 实 常 数 和 多 个 单 元 关 键 字 来 控 制 面 与 面 接 触 单 元 的 接 触 行 为 遥 现 对 Conta173 单 元 的 关 键 字 设 置 以 及 各 个 实 常 数 的 取 值 进 行 分 析 遥 对 于 多 数 的 接 触 问 题 袁 ANSYS 程 序 缺 省 的 关 键 字 是 合 适 的 袁 在 某 些 情 况 下 袁 有 些 关 键 字 需 要 改 变 缺 省 值 袁 来 控 制 面 与 面 的 接 触 条 件 袁 本 文 研 究 的 钢 锚 箱 和 锚 垫 板 接 触 问 题 也 需 要 改 变 一 些 关 键 参 数 的 设 置 遥 对 于 面 与 面 的 接 触 问 题 袁 为 了 实 现 接 触 面 法 向 没 有 穿 透 袁 ANSYS 有 限 元 程 序 采 用 默 认 的 增 广 的 拉 格 朗 日 算 法 遥 网 格 划 分 后 由 于 数 值 舍 入 产 生 的 误 差 会 使 两 个 面 之 间 产 生 很 小 的 初 始 渗 透 或 缝 隙 遥 而 研 究 的 承 压 板 与 锚 垫 板 的 真 实 情 况 是 紧 贴 在 一 起 的 袁 需 消 除 初 始 穿 透 或 间 隙 对 计 算 结 果 造 成 的 误 差 遥 考 虑 壳 单 元 和 梁 单 元 的 厚 度 影 响 遥 接 触 表 面 有 不 同 标 准 接 触 行 为 如 粗 糙 接 触 袁 绑 定 接 触 袁 不 分 离 接 触 遥 在 真 实 的 锚 箱 结 构 中 袁 锚 垫 板 与 承 压 板 是 紧 压 密 贴 在 一 起 的 袁 两 块 板 接 触 之 后 不 发 生 滑 动 袁 摩 擦 力 可 以 看 做 是 无 限 大 的 遥 因 此 袁 可 以 选 择 粗 糙 接 触 来 实 现 承 压 板 和 锚 垫 板 的 这 种 接 触 行 为 遥 接 触 单 元 Conta173 有 10 个 实 常 数 袁 R1 和 R2 是 定 义 目 标 面 单 元 的 几 何 形 状 袁 其 余 8 个 是 用 来 控 制 接 触 行 为 的 袁 FKN 是 定 义 法 向 接 触 刚 度 因 子 袁 FKT 是 定 义 切 向 接 触 刚 度 因 子 袁 FTOLN 是 定 义 最 大 容 许 穿 透 因 子 袁 ICONT 是 定 义 初 始 靠 近 因 子 袁 PINB 是 定 义 野 Pinball 冶 区 域 袁 PMIN 和 PMAX 是 定 义 初 始 穿 透 的 容 许 范 围 袁 TAUMAR 是 指 定 最 大 的 接 触 摩 擦 遥 对 于 实 常 数 FKN 尧 FTOLN 尧 ICONT 尧 PINB 尧 PMAX 尧 PMIN 和 FKT 袁 ANSYS 程 序 把 负 值 作 为 绝 对 值 袁 把 正 数 作 为 比 例 因 子 遥 ANSYS 把 附 属 单 元 的 厚 度 作 为 参 考 值 用 于 FTOLN 尧 ICONT 尧 PINB 尧 PMAX 和 PMIN 袁 例 如 FTOLN= 0.1 表 示 最 大 容 许 穿 透 因 子 0.1 伊 附 属 单 元 的 厚 度 袁 而 FTOLN=-0.1 表 示 实 际 最 大 容 许 穿 透 值 为 0.1 单 元 遥 ICONT 尧 PMIN 和 PMAX 3 个 实 常 数 都 是 用 来 控 制 初 始 接 触 条 件 的 袁 由 于 前 面 对 关 键 参 数 KEYOPT 渊 9 冤 进 行 了 设 置 袁 消 除 了 初 始 间 隙 或 穿 透 带 来 的 影 响 袁 保 证 了 接 触 面 是 刚 好 接 触 的 袁 所 以 这 3 个 实 常 数 不 需 要 特 别 设 置 袁 由 ANSYS 自 动 控 制 遥 ANSYS 程 序 通 过 pinball 区 域 检 查 接 触 状 态 袁 对 于 3-D 单 元 袁 pinball 是 接 触 面 节 点 为 中 心 的 球 袁 当 目 标 面 节 点 在 球 半 径 内 袁 将 被 认 为 接 触 状 态 是 闭 合 的 遥 pinball 缺 省 时 袁 程 序 会 根 据 变 形 体 厚 度 自 动 生 成 pinball 的 值 遥 Pinball 区 域 通 常 是 用 来 检 测 凸 形 区 域 的 刚 性 面 袁 以 免 有 伪 接 触 产 生 袁 但 本 文 研 究 的 问 题 中 袁 锚 垫 板 是 接 触 行 为 中 的 刚 性 面 袁 表 面 是 平 整 的 袁 pinball 取 缺 省 值 是 可 行 的 遥 由 于 前 面 对 承 压 板 和 锚 垫 板 之 间 的 接 触 行 为 选 定 为 粗 糙 接 触 袁 两 块 板 之 间 的 摩 擦 力 是 无 限 大 的 袁 两 块 板 不 会 发 生 相 对 滑 动 袁 所 以 最 大 的 接 触 摩 擦 TAUMAR 和 切 向 接 触 刚 度 因 子 FKT 在 此 不 考 虑 遥 ANSYS 程 序 TAUMAR 的 缺 省 值 为 1 伊 10 20 袁 FKT 的 缺 省 值 为 1.0 遥 采 用 增 广 的 拉 格 朗 日 算 法 时 袁 需 要 使 用 两 个 实 常 数 FKN 和 FTLON 遥 最 大 容 许 穿 透 因 子 FTLON 不 能 设 置 太 小 袁 以 免 引 起 收 敛 困 难 袁 这 里 取 它 的 缺 省 值 0.1(ANSYS 算 出 的 最 大 容 许 穿 透 值 为 0.0121m) 袁 再 通 过 对 接 触 刚 度 因 子 的 设 置 达 到 减 小 穿 透 的 目 的 遥 ANSYS 程 序 会 根 据 设 置 的 接 触 刚 度 因 子 FKN 算 出 对 应 的 接 触 刚 度 值 袁 接 触 刚 度 的 大 小 决 定 了 两 个 面 之 间 穿 透 值 的 大 小 遥 理 论 上 接 触 刚 度 的 取 值 应 该 越 大 越 好 袁 接 触 刚 度 的 取 值 太 大 会 造 成 收 敛 困 难, 取 值 太 小 会 造 成 两 个 接 触 面 之 间 穿 透 过 大 袁 对 计 算 结 果 会 造 成 误 差 袁 接 触 刚 度 是 影 响 计 算 精 度 和 收 敛 性 的 重 要 参 数 袁 所 以 在 接 触 问 题 的 分 析 中 袁 确 定 一 个 合 适 的 接 触 刚 度 是 很 有 必 要 的 遥 接 触 刚 度 因 子 FKN 的 取 值 一 般 在 0.1~10 之 间 袁 但 可 以 超 出 这 个 范 围 遥 如 果 不 设 置 FKN 的 值 袁 ANSYS 程 序 会 根 据 变 形 体 单 元 的 材 料 特 性 来 估 计 一 个 缺 省 的 接 触 刚 度 值 遥 2 工 程 背 景 主 桥 采 用 双 塔 双 索 面 混 合 梁 设 计 袁 主 桥 主 跨 长 度 为 818m 遥 拉 索 与 钢 箱 梁 锚 固 区 采 用 锚 箱 连 接 方 式 袁 锚 箱 安 装 在 主 梁 外 腹 板 外 侧 袁 并 与 其 焊 接 成 一 体 遥 斜 拉 索 拉 力 通 过 锚 箱 的 两 个 锚 固 板 以 剪 应 力 的 方 式 传 递 给 主 梁 外 腹 板 袁 为 了 使 锚 固 处 的 应 力 合 理 分 散 到 主 梁 上 袁 对 主 梁 外 腹 板 和 承 压 板 都 设 置 了 专 门 的 补 强 板 遥 承 压 板 及 其 垫 板 采 用 了 不 同 的 板 厚 袁 窑 3 窑

使 承 压 板 的 压 弯 距 较 小 袁 并 将 承 压 板 做 成 四 边 支 承 的 构 造 遥 根 据 索 力 大 小 的 不 同 袁 全 桥 的 锚 箱 构 造 分 成 了 M1 耀 M7 共 7 种 类 型 遥 本 文 将 以 M1 型 钢 锚 箱 为 例 袁 钢 锚 箱 结 构 的 具 体 构 造 如 图 1 所 示 遥 锚 固 板 N1 锚 固 板 外 侧 加 劲 肋 N5 图 2 索 梁 锚 固 区 有 限 元 模 型 及 局 部 放 大 模 型 4 非 线 性 接 触 分 析 和 比 较 锚 垫 板 N4 钢 锚 箱 加 劲 侧 板 N6 承 压 板 N3 锚 固 板 N2 锚 固 板 外 侧 加 劲 肋 N5' 图 1 钢 锚 箱 构 造 3 有 限 元 模 型 建 立 本 文 采 用 ANSYS 有 限 元 软 件 对 钢 锚 箱 建 立 有 限 元 模 型 进 行 应 力 分 析 袁 钢 锚 箱 主 要 由 锚 垫 板 袁 承 压 板 以 及 两 块 锚 固 板 组 成 袁 锚 固 板 上 下 各 有 3 条 加 劲 肋 袁 锚 固 板 之 间 设 有 一 块 大 的 加 劲 板 袁 在 锚 箱 内 侧 与 箱 梁 腹 板 连 接 的 位 置 设 有 小 加 劲 肋 板 遥 M1 型 钢 锚 箱 均 采 用 Q345q 钢 材 制 作 袁 构 件 厚 度 分 布 范 围 为 8mm~48mm 遥 弹 性 模 量 为 2.1E5Mpa 袁 泊 松 比 0.3 袁 抗 拉 强 度 与 钢 板 厚 度 有 关 袁 按 相 应 厚 度 范 围 取 值 遥 在 建 立 钢 锚 箱 有 限 元 模 型 时 袁 考 虑 到 要 减 小 边 界 效 应 对 锚 固 区 受 力 的 影 响 袁 取 锚 固 区 附 近 13.75m 长 的 梁 段 作 为 研 究 对 象 袁 并 对 承 压 板 和 锚 垫 板 的 接 触 问 题 进 行 有 限 元 仿 真 模 拟 袁 其 中 锚 垫 板 分 别 采 用 板 单 元 shell63 和 实 体 单 元 solid45 进 行 模 拟 计 算 比 较 袁 其 他 板 件 均 采 用 板 单 元 shell63 模 拟 遥 边 界 条 件 模 拟 采 用 沿 钢 箱 梁 纵 向 对 称 截 面 所 有 节 点 全 部 固 结 袁 钢 箱 梁 横 桥 向 剖 面 所 有 节 点 也 全 部 固 结 遥 荷 载 加 载 通 过 直 接 将 索 力 沿 拉 索 方 向 袁 以 面 力 的 形 式 均 匀 施 加 在 锚 垫 板 方 式 模 拟 遥 图 2 为 索 梁 锚 固 区 结 构 有 限 元 模 型 和 局 部 放 大 图 遥 窑 4 窑 4.1 接 触 刚 度 因 子 取 值 分 析 对 于 接 触 刚 度 因 子 FKN 的 取 值 袁 一 般 原 则 是 从 小 取 到 大 袁 取 比 较 小 的 值 保 证 计 算 的 收 敛 性 袁 再 逐 步 加 大 袁 获 得 理 想 的 穿 透 值 袁 得 到 比 较 准 确 的 计 算 结 果 遥 在 有 限 元 模 型 的 计 算 过 程 中 袁 先 给 FKN 赋 予 一 个 比 较 小 的 初 始 值 0.1 袁 其 余 实 常 数 使 用 缺 省 值 袁 逐 步 增 大 FKN 袁 计 算 得 出 承 压 板 和 锚 垫 板 之 间 的 最 大 穿 透 值 袁 以 及 两 块 板 的 最 大 Von Mises 应 力 袁 锚 垫 板 采 用 solid45 单 元 模 拟 袁 结 果 见 表 1 遥 接 触 刚 度 因 子 的 取 值 对 钢 锚 箱 及 钢 箱 梁 整 体 各 板 件 最 大 应 力 的 影 响 情 况 袁 见 表 2 遥 表 2 表 1 接 触 刚 度 因 子 FKN 最 大 穿 透 值 渊 m 冤 承 压 板 和 锚 垫 板 的 最 大 应 力 值 渊 MPa 冤 不 同 接 触 刚 度 因 子 对 应 最 大 穿 透 值 及 最 大 应 力 0.1 1.16 伊 10-2 181 1 2.09 伊 10-3 128 50 100 8.27 伊 4.03 伊 10-5 10-5 120 120 不 同 接 触 刚 度 因 子 变 化 对 应 的 结 构 各 板 件 最 大 应 力 渊 单 位 院 MPa 冤 板 件 名 称 接 触 刚 度 因 子 FKN 0.1 1 10 50 100 承 压 板 181 128 120 120 120 锚 固 板 197 179 167 167 166 锚 固 板 外 侧 加 劲 肋 110 96.2 89.8 90.4 90.6 锚 箱 加 劲 侧 板 130 132 138 139 139 锚 箱 内 侧 加 劲 肋 282 244 224 223 223 箱 梁 外 腹 板 188 187 187 187 187 腹 板 内 侧 斜 加 劲 板 80.6 76.8 78.9 78.8 78.9 横 隔 板 117 117 117 117 117 小 横 隔 板 221 221 220 220 220 顶 板 纵 向 加 劲 肋 34.2 33.8 33.7 33.7 33.7 腹 板 内 侧 水 平 加 劲 肋 75.8 75.8 74 72.2 72.1 上 U 肋 63.5 63.4 63.4 63.4 63.4 下 U 肋 133 133 132 132 132 10 3.63 伊 10-4 120

表 1 和 表 2 结 果 表 明 袁 不 同 的 接 触 刚 度 因 子 对 钢 锚 箱 最 大 应 力 有 明 显 影 响 袁 对 其 他 钢 箱 梁 构 件 的 最 大 应 力 值 影 响 甚 小 遥 从 表 中 还 可 以 看 出 袁 当 接 触 刚 度 因 子 FKN 取 值 跃 10 时 袁 虽 然 两 块 板 的 最 大 穿 透 值 还 在 减 小 袁 但 是 承 压 板 和 锚 垫 板 的 最 大 应 力 值 不 再 发 生 变 化 袁 钢 锚 箱 其 他 板 件 的 最 大 应 力 也 不 再 有 明 显 的 变 化 袁 所 以 接 触 刚 度 因 子 取 10 是 合 适 的 袁 此 时 两 块 板 的 最 大 穿 透 值 为 3.63 伊 10-4 m 袁 最 大 应 力 为 120MPa 遥 以 上 分 析 可 知 袁 对 于 承 压 板 和 锚 垫 板 接 触 单 元 的 实 常 数 FKN 取 10 时 袁 承 压 板 和 锚 垫 板 之 间 的 最 大 穿 透 值 以 及 两 块 板 的 最 大 应 力 值 比 较 理 想 袁 其 它 实 常 数 可 以 取 缺 省 值 遥 4.2 锚 垫 板 模 拟 计 算 板 和 实 体 单 元 锚 垫 板 模 拟 单 元 的 不 同 会 对 结 构 各 板 件 的 应 力 造 成 一 定 的 影 响 袁 现 分 别 采 用 shell63 和 solid45 单 元 对 锚 垫 板 进 行 模 拟 袁 锚 垫 板 和 承 压 板 之 间 采 用 接 触 单 元 法 袁 并 分 别 采 用 Rough 接 触 行 为 和 No Sep. 接 触 行 为 计 算 袁 计 算 最 大 应 力 结 果 袁 见 表 3 所 示 遥 表 3 锚 垫 板 采 用 不 同 单 元 模 拟 计 算 的 最 大 应 力 比 较 板 件 名 称 shell63 单 元 模 拟 锚 垫 板 (MPa) Rough No Sep. 底 板 U 肋 65.9 65.8 底 板 U 肋 136 135 solid45 单 元 模 拟 锚 垫 板 (MPa) Rough 63.4 132 No Sep. 承 压 板 204 171 120 116 锚 固 板 222 209 167 160 锚 固 板 外 侧 加 劲 肋 122 118 89.8 90.4 锚 箱 加 劲 侧 板 236 212 138 137 锚 箱 内 侧 加 劲 肋 428 334 224 205 箱 梁 外 腹 板 199 191 187 187 腹 板 内 侧 斜 加 劲 板 111 95 78.9 72.2 横 隔 板 119 119 117 117 小 横 隔 板 225 225 220 220 顶 板 纵 向 加 劲 肋 34.9 35.1 33.7 33.6 腹 板 内 侧 水 平 加 劲 肋 104 89 74 71.1 63.5 132 从 表 3 可 以 看 出 袁 采 用 solid45 单 元 模 拟 锚 垫 板 时 Rough 接 触 行 为 和 No Sep. 接 触 行 为 的 应 力 计 算 结 果 很 接 近 袁 而 采 用 shell63 单 元 模 拟 锚 垫 板 时 袁 Rough 接 触 行 为 和 No Sep. 接 触 行 为 的 计 算 结 果 相 差 比 较 大 遥 两 种 单 元 模 拟 锚 垫 板 所 得 的 应 力 结 果 在 靠 近 承 压 板 的 区 域 各 板 件 的 最 大 应 力 相 差 较 大 袁 钢 箱 梁 内 部 的 板 件 只 有 斜 加 劲 板 和 水 平 加 劲 肋 的 最 大 应 力 相 差 比 较 大 袁 采 用 shell63 单 元 模 拟 锚 垫 板 时 袁 钢 锚 箱 内 侧 加 劲 肋 的 最 大 应 力 达 到 428MPa 袁 超 过 了 材 料 的 屈 服 强 度 遥 分 别 表 明 袁 在 实 际 结 构 中 袁 钢 锚 箱 的 锚 垫 板 和 承 压 板 厚 度 分 别 为 100mm 和 48mm 袁 锚 垫 板 厚 度 是 承 压 板 2 倍 多 遥 采 用 壳 单 元 模 拟 锚 垫 板 时 袁 很 难 准 确 的 反 映 承 压 板 和 锚 垫 板 之 间 的 传 力 袁 承 压 板 附 近 局 部 应 力 计 算 结 果 存 在 失 真 现 象 遥 为 了 能 真 实 反 映 承 压 板 和 锚 垫 板 的 厚 度 差 别 以 及 两 块 板 之 间 的 复 杂 传 力 关 系 袁 锚 垫 板 均 采 用 实 体 单 元 solid45 模 拟 遥 4.3 等 效 板 厚 法 和 接 触 单 元 法 的 计 算 结 果 比 较 等 效 板 厚 法 是 一 种 将 钢 锚 箱 锚 垫 板 和 承 压 板 统 一 考 虑 的 传 统 计 算 方 法 袁 在 初 步 设 计 中 应 用 较 多 遥 本 文 将 钢 锚 箱 锚 垫 板 和 承 压 板 分 别 采 用 等 效 板 厚 法 和 接 触 单 元 法 进 行 计 算 袁 并 对 最 大 应 力 结 果 比 较 遥 其 中 接 触 单 元 法 中 锚 垫 板 和 承 压 板 分 别 采 用 实 体 单 元 和 板 单 元 模 拟 遥 两 种 不 同 方 法 的 应 力 计 算 结 果 见 表 4 所 示 遥 从 表 4 可 知 袁 两 种 不 同 模 拟 方 式 对 钢 锚 箱 的 承 压 板 尧 锚 固 板 尧 锚 固 板 外 侧 加 劲 肋 尧 钢 锚 箱 加 劲 侧 板 以 及 钢 锚 箱 内 侧 加 劲 肋 的 应 力 结 果 影 响 较 明 显 袁 而 其 余 板 件 的 最 大 应 力 相 差 不 大 袁 这 说 明 等 效 板 厚 法 对 承 压 板 及 其 周 围 板 件 的 局 部 应 力 计 算 偏 于 保 守 袁 但 是 对 于 钢 箱 梁 整 体 的 应 力 影 响 不 明 显 遥 分 析 原 因 主 要 两 者 计 算 方 法 模 拟 承 压 板 的 弯 曲 变 形 情 况 有 很 大 区 别 遥 等 效 板 厚 法 模 拟 会 造 成 承 压 板 产 生 大 的 弯 曲 变 形 袁 接 触 单 元 法 计 算 时 由 于 锚 垫 板 加 入 抗 弯 袁 承 压 板 的 变 形 减 小 遥 表 4 等 效 板 厚 法 和 接 触 单 元 法 最 大 应 力 计 算 结 果 比 较 板 件 名 称 等 效 板 厚 法 计 算 各 板 件 最 大 应 力 渊 MPa 冤 接 触 单 元 法 计 算 各 板 件 最 大 应 力 渊 MPa 冤 承 压 板 182 120 锚 固 板 195 167 锚 固 板 外 侧 加 劲 肋 154 89.8 钢 锚 箱 加 劲 侧 板 212 138 钢 锚 箱 内 侧 加 劲 肋 301 224 钢 箱 梁 腹 板 198 187 腹 板 内 侧 斜 加 劲 板 89.2 78.9 横 隔 板 123 117 小 横 隔 板 230 220 顶 板 纵 向 加 劲 肋 35.9 33.7 腹 板 内 侧 水 平 加 劲 肋 81.1 74 顶 板 U 肋 67.8 63.4 底 板 U 肋 140 132 渊 下 转 第 10 页 冤 窑 5 窑

大 直 径 变 截 面 挖 孔 空 心 桩 设 计 与 施 工 梁 祥 1 袁 龚 惠 云 2 (1. 江 西 九 洲 建 设 设 计 有 限 公 司 袁 江 西 南 昌 330002) (2. 江 西 省 高 速 公 路 联 网 管 理 中 心 宜 春 分 中 心 袁 江 西 宜 春 336000) 摘 要 院 在 岩 溶 区 修 建 桥 梁 时 袁 在 其 主 要 受 力 范 围 内 袁 由 于 受 到 上 部 恒 载 以 及 动 载 的 作 用 袁 可 能 导 致 溶 洞 坍 塌 袁 引 起 地 层 的 变 形 袁 对 桥 梁 的 安 全 尧 稳 定 造 成 不 利 影 响 遥 文 章 结 合 工 程 实 例 袁 对 大 直 径 变 截 面 挖 孔 空 心 桩 用 于 岩 溶 发 育 地 区 的 设 计 计 算 及 施 工 工 艺 进 行 相 应 的 介 绍 和 探 讨 遥 关 键 词 院 桥 梁 工 程 曰 岩 溶 区 曰 大 直 径 变 截 面 挖 孔 空 心 桩 曰 设 计 计 算 曰 施 工 工 艺 0 前 言 岩 溶 地 区 的 桥 梁 基 础 袁 特 别 是 桥 梁 钻 孔 灌 注 桩 基 础 经 过 岩 溶 发 育 区 时 存 在 严 重 的 地 质 病 害 遥 岩 溶 对 桩 基 的 承 载 能 力 产 生 重 大 影 响 袁 如 桩 周 板 顶 厚 度 不 够 遥 在 桥 梁 荷 载 作 用 下 袁 压 碎 顶 板 袁 桩 基 承 载 能 力 损 失 袁 从 而 引 起 桥 梁 结 构 的 破 坏 遥 目 前 袁 位 于 岩 溶 区 的 建 设 项 目 日 益 增 多 袁 桩 基 持 力 层 岩 溶 地 质 隐 患 问 题 也 越 来 越 引 起 建 设 尧 勘 察 尧 设 计 尧 施 工 和 监 理 等 各 部 门 的 重 视 曰 进 行 这 方 面 的 研 究 对 新 建 项 目 桩 基 隐 患 的 处 理 具 有 重 要 的 指 导 意 义 遥 本 文 结 合 深 圳 大 桥 大 直 径 变 截 面 挖 孔 空 心 桩 情 况 袁 提 出 对 于 岩 溶 发 育 地 区 的 桥 梁 基 础 袁 需 认 真 选 择 合 理 的 基 础 形 式 设 计 方 案 及 施 工 过 程 中 采 用 合 理 的 施 工 方 法 来 保 证 基 础 工 程 的 顺 利 完 工 遥 1 工 程 背 景 深 圳 大 桥 处 于 江 西 省 吉 安 市 井 冈 山 经 济 技 术 开 发 区 深 圳 产 业 园 深 圳 大 道 上 袁 该 桥 分 左 尧 右 两 幅 设 计 袁 全 长 为 933.08m 遥 桥 梁 单 幅 横 断 面 布 置 为 院 2.5 m 渊 人 行 道 冤 +2.5 m 渊 非 机 动 车 道 冤 +11.5 m 渊 机 动 车 道 冤 +0.5 m 渊 防 撞 墙 冤 =17m 袁 左 尧 右 两 幅 桥 中 间 间 隔 2m 遥 桥 面 横 坡 院 机 动 车 道 1.5% 袁 非 机 动 车 道 1.5% 袁 人 行 道 1.5% 遥 大 桥 上 部 结 构 主 梁 采 用 35m 尧 40m 尧 50m T 梁 组 合 结 构 曰 下 部 结 构 桥 墩 采 用 桩 接 柱 接 盖 梁 形 式 袁 桥 台 采 用 轻 型 桥 台 袁 桩 基 接 台 帽 形 式 遥 在 大 桥 两 侧 人 行 道 下 预 留 D350 的 过 桥 给 水 管 和 电 力 电 讯 管 线 的 设 置 空 间 ( 横 断 面 布 置 见 图 1 所 示 ) 遥 据 工 程 地 质 调 绘 及 钻 探 成 果 袁 桥 址 区 表 层 分 布 冲 洪 积 粉 质 粘 土 曰 下 覆 基 岩 为 二 叠 系 下 统 栖 霞 组 灰 岩 遥 桥 址 区 岩 土 层 自 上 而 下 分 别 如 下 院 第 淤 1 层 院 杂 填 土 ml ml al 渊 Q 4 冤 第 淤 2 层 院 植 表 土 渊 Q 4 冤 尧 第 于 层 院 粉 质 粘 土 渊 Q 4 冤 尧 第 盂 1 层 院 中 风 化 灰 岩 渊 P 1q 冤 尧 第 盂 2 层 院 微 风 化 灰 岩 渊 P 1q 冤 遥 大 桥 沿 线 路 前 进 方 向 上 跨 三 条 铁 路 线 袁 分 别 为 井 吉 线 袁 京 九 线 和 新 建 的 吉 安 南 疏 解 线 遥 深 圳 大 桥 桩 基 在 施 工 过 程 中 发 现 的 以 下 问 题 院 淤 根 据 地 质 勘 探 和 管 波 资 料 显 示 袁 1 号 尧 2 号 尧 3 号 桥 墩 桩 基 处 岩 溶 渊 洞 冤 较 发 育 袁 地 勘 钻 孔 进 尺 深 度 最 深 者 已 达 80m 以 上 袁 但 仍 未 存 在 满 足 桩 基 设 计 要 求 的 岩 层 厚 度 遥 于 0 # 尧 1 # 尧 7 # 和 8 # 墩 台 离 吉 井 铁 路 尧 京 九 铁 路 较 近 袁 尤 其 是 1 # 桥 墩 处 于 岩 溶 发 育 区 袁 桩 基 钻 孔 施 工 对 铁 路 路 基 稳 定 有 可 能 存 在 较 大 影 响 遥 为 解 决 以 上 几 个 问 题 袁 经 业 主 尧 设 计 尧 监 理 和 施 工 单 位 协 商 讨 论 袁 提 出 0 # 尧 1 # 尧 7 # 和 8 # 墩 台 均 采 用 大 直 径 变 截 面 挖 孔 空 心 桩 方 案 袁 其 余 桩 基 维 持 原 常 规 钻 孔 灌 注 桩 方 案 不 变 遥 图 1 横 断 面 布 置 图 ( 单 位 院 mm 冤 作 者 简 介 院 梁 祥 渊 1983- 冤 袁 男 袁 江 西 兴 国 人 袁 华 东 交 通 大 学 工 程 硕 士 袁 工 程 师 袁 主 要 从 事 路 桥 设 计 与 施 工 工 作 遥 窑 6 窑

2 空 心 桩 设 计 及 计 算 大 直 径 变 截 面 挖 孔 空 心 桩 桩 长 16m 袁 每 4m 为 一 节 段 袁 从 上 而 下 桩 直 径 分 别 为 14m 尧 13m 尧 12m 尧 11m 袁 桩 身 内 部 挖 空 ( 空 心 桩 尺 寸 见 图 2 所 示 ) 遥 桩 基 础 底 标 高 落 在 粉 质 粘 土 层 上 袁 不 进 入 岩 层 袁 不 扰 动 岩 溶 发 育 区 遥 此 方 案 简 介 及 特 点 如 下 院 淤 此 方 案 为 挖 孔 桩 袁 基 础 底 标 高 落 在 粉 质 粘 土 层 上 袁 不 进 入 岩 层 袁 不 扰 动 岩 溶 发 育 区 袁 结 合 有 效 的 施 工 防 护 措 施 袁 对 铁 路 路 基 稳 定 性 基 本 无 影 响 遥 于 以 波 形 钢 作 为 大 直 径 挖 孔 桩 的 护 筒 遥 钢 护 筒 作 为 变 截 面 的 组 成 部 分 遥 盂 桩 身 及 桩 底 采 用 填 塞 素 混 凝 土 及 压 浆 处 理 袁 提 高 桩 的 承 载 力 遥 桩 底 标 高 以 下 10m 内 要 求 无 溶 洞 存 在 袁 若 有 袁 需 压 浆 处 理 遥 轻 自 重 遥 榆 桩 直 径 过 大 袁 可 将 桩 中 挖 空 袁 变 为 空 心 桩 遥 减 虞 分 层 次 挖 孔 法 袁 施 工 简 单 遥 愚 大 直 径 变 截 面 挖 孔 桩 方 案 承 载 力 由 桩 端 抗 力 及 桩 侧 摩 阻 力 组 成 袁 具 有 扩 大 基 础 及 摩 擦 桩 的 双 重 特 点 遥 图 2 2600 盖 梁 墩 柱 14000 5850 2300 5850 C30 砼 空 心 桩 基 础 1000 伊 1000 倒 角 500 600 11800 600 10800 9800 3 伊 500 11000 3 伊 500 空 心 桩 尺 寸 图 ( 单 位 院 mm 冤 波 形 钢 2.1 应 力 计 算 2.1.1 竖 向 力 引 起 的 基 底 应 力 滓 竖 向 (1) 竖 向 力 G 计 算 淤 空 心 桩 自 重 G 1 =1285 伊 25=32125 KN 于 桥 梁 墩 柱 及 盖 梁 自 重 墩 柱 院 G 2 =3.14 伊 1.15 伊 1.15 伊 6 伊 25 伊 2=1246 KN 盖 梁 院 G 3 =88.1 伊 25=2203 KN 盂 上 部 梁 体 自 重 G 4 =8 伊 3920=31360 KN 故 竖 向 力 合 力 为 院 G=G 1 +G 2 +G 3 +G 4 =66934 KN (2) 桩 侧 摩 阻 力 F 计 算 F=Uhq k 第 一 层 院 F 1 =3.14 伊 14 伊 4 伊 35=6154 KN 第 二 层 院 F 2 =3.14 伊 13 伊 4 伊 35=5715 KN 第 三 层 院 F 3 =3.14 伊 12 伊 4 伊 35=5275 KN 第 四 层 院 F 4 =3.14 伊 11 伊 4 伊 35=4836 KN 故 桩 侧 摩 阻 力 合 力 为 F=21980 KN (3) 圆 环 基 底 反 力 R 计 算 根 据 叶 公 路 桥 涵 地 基 与 基 础 设 计 规 范 曳 (JTG D63-2007) 第 第 5.3.3 条 q r =m 0 姿 咱 咱 f a0 暂 +k 2 酌 2(h-3) 暂 第 一 层 院 q r1 =200+1.5 伊 16 伊 (4-3)=224 KN/m 2 第 二 层 院 q r2 =200+1.5 伊 16 伊 (8-3)=320 KN/m 2 第 三 层 院 q r3 =200+1.5 伊 16 伊 (12-3)=416 KN/m 2 第 四 层 院 q r4 =200+1.5 伊 16 伊 (16-3)=512 KN/m 2 故 每 个 圆 环 的 基 底 反 力 为 院 第 一 层 院 R 2 =(3.14 伊 7 伊 7-3.14 伊 6.5 伊 6.5) 伊 224=4748 KN 第 二 层 院 R 3 =(3.14 伊 6.5 伊 6.5-3.14 伊 6 伊 6) 伊 320=6280 KN 第 三 层 院 R 4 =(3.14 伊 6 伊 6-3.14 伊 5.5 伊 5.5) 伊 416=7511 KN 故 圆 环 基 底 反 力 合 力 为 院 R=R 2 +R 3 +R 4 =18539 KN (4) 竖 向 力 引 起 的 基 底 反 力 滓 竖 向 移 N=G-F-R=26415 KN 滓 竖 向 = 移 N/A=26415/(3.14 伊 5.5 伊 5.5)=278 KN/m 2 2.1.2 水 平 力 引 起 的 基 底 应 力 滓 水 平 桩 身 平 均 直 径 d=12.5m, 桩 长 l=16m 袁 墩 柱 及 盖 梁 总 高 h 1 =8.2m 遥 (1) 制 动 力 院 T 1 =0.1 伊 (10.5 伊 100+360) 伊 2.68=378 KN ( 四 车 道 ) (2) 温 度 力 院 T 2 =0.04 伊 8 伊 4470( 上 部 结 构 组 合 域 的 窑 7 窑

支 座 反 力 )=1430 KN 故 水 平 力 H= T 1 +T 2 =1808 KN 根 据 规 范 院 刚 性 桩 在 水 平 力 作 用 下 基 底 反 力 计 算 公 式 院 滓 水 平 = 依 3dH/A 茁 A=( 茁 b 1 h 3 +18dW 0 )/ 咱 2 茁 (3 姿 -h) 暂 式 中 院 d 要 水 平 力 作 用 面 基 础 直 径 或 宽 度 曰 H 要 基 础 顶 面 以 上 所 有 水 平 力 之 和 曰 b 1 要 基 础 的 计 算 宽 度,b 1 =kk f (d+1) 曰 k 要 平 行 于 水 平 力 作 用 方 向 的 桩 间 相 互 影 响 系 数 曰 对 单 排 桩 袁 k=1.0 曰 k f 要 桩 形 状 换 算 系 数 袁 视 水 平 力 作 用 面 而 定 袁 圆 形 或 圆 端 截 面 k f =0.9 曰 茁 要 深 度 h 处 基 础 侧 面 的 地 基 系 数 与 基 础 底 面 土 的 地 基 系 数 之 比 曰 对 本 次 计 算 袁 由 规 范 查 的 茁 =1/2 曰 姿 要 地 面 或 局 部 冲 刷 线 以 上 所 有 水 平 力 和 竖 直 力 对 基 础 底 面 重 心 所 有 总 弯 矩 与 水 平 合 力 之 比 曰 仅 有 水 平 力 作 用 时 袁 姿 = h 1 +l=8.2+16=24.2m W 0 要 基 础 底 面 的 边 缘 弹 性 抵 抗 矩 袁 W 0 = 仔 d 3 / 32=191.65 因 此 袁 b 1 =kk f (d+1)=0.9 伊 渊 12.5+1 冤 =12.15m h=16, 代 入 数 据 得 A=1201.49 滓 水 平 = 依 3dH/A 茁 = 依 113 KN/m 2 2.1.3 弯 矩 引 起 的 基 底 应 力 滓 弯 矩 根 据 规 范 院 刚 性 桩 在 偏 心 弯 矩 作 用 下 基 底 反 力 计 算 公 式 院 滓 弯 矩 = 依 dm/b B=( 茁 b 1 h 3 /18)+dW 0 式 中 院 d 要 水 平 力 作 用 面 基 础 直 径 或 宽 度 曰 M 要 基 础 底 面 处 竖 向 偏 心 弯 矩 标 准 值 曰 M=H 伊 h 1 =1808 伊 8.2= 14826 KN 窑 m b 1 要 要 基 础 的 计 算 宽 度 袁 b 1 =kk f (d+1) 曰 k 要 平 行 于 水 平 力 作 用 方 向 的 桩 间 相 互 影 响 系 数 曰 对 单 排 桩 袁 k=1.0 曰 k f 要 桩 形 状 换 算 系 数 袁 视 水 平 力 作 用 面 而 定 袁 圆 形 或 圆 端 截 面 k f =0.9 曰 茁 要 深 度 h 处 基 础 侧 面 的 地 基 系 数 与 基 础 底 面 土 的 地 基 系 数 之 比 曰 对 本 次 计 算 袁 由 规 范 查 的 茁 =1/2 曰 W 0 要 基 础 底 面 的 边 缘 弹 性 抵 抗 矩 袁 W 0 = 仔 d 3 / 32=191.65 因 此 袁 b 1 =kk f (d+1)=0.9 伊 渊 12.5+1 冤 =12.15m h=16, 代 入 数 据 得 院 B=3778 滓 弯 矩 = 依 dm/b= 依 49 KN/m 2 2.1.4 空 心 桩 的 基 底 应 力 移 滓 空 心 桩 的 基 底 应 力 应 由 水 平 力 尧 竖 向 力 尧 弯 矩 三 者 共 同 作 用 形 成 袁 故 院 移 滓 min=278-113-49=116 KN/m 2 移 滓 max=278+113+49=440 KN/m 2 而 空 心 桩 基 底 的 容 许 承 载 力 : 咱 滓 暂 =200+1.5 伊 16 伊 (16-3)=512 KN/m 2 移 滓 约 咱 滓 暂 袁 故 应 力 满 足 要 求 遥 2.2 沉 降 S 计 算 利 用 分 层 总 和 法 计 算 沉 降 S 袁 结 构 简 图 见 图 3 遥 14000 11000 图 3 沉 降 计 算 简 图 渊 单 位 院 mm 冤 求 出 第 一 拐 点 弹 性 阶 段 和 第 二 拐 点 极 限 摩 阻 阶 段 下 对 应 的 沉 降 S 数 值 袁 汇 总 见 表 1 院 表 1 特 征 拐 点 沉 降 值 桩 基 数 据 汇 总 N 渊 KN) S 渊 m 冤 开 始 0 0 弹 性 阶 段 21991 3.17E-05 极 限 摩 阻 阶 段 398666 4.27E-02 利 用 表 1 拐 点 数 值 绘 制 空 心 桩 桩 顶 竖 向 力 N 与 沉 降 S 的 N-S 曲 线 图 ( 见 图 4) 袁 当 设 计 竖 向 力 为 40547KN 时 袁 对 应 的 沉 降 S=0.00213m=2.13mm 遥 故 沉 降 满 足 要 求 遥 窑 8 窑

图 4 空 心 桩 N-S 曲 线 3 空 心 桩 施 工 工 艺 流 程 3.1 挖 孔 空 心 桩 施 工 主 要 流 程 淤 场 地 平 整 寅 于 测 量 放 线 寅 盂 桩 身 开 挖 寅 榆 护 壁 混 凝 土 施 工 寅 虞 波 纹 钢 板 安 装 寅 愚 波 纹 钢 和 护 壁 之 间 回 填 素 混 凝 土 寅 舆 重 复 盂 尧 榆 尧 虞 尧 愚 步 骤 寅 余 桩 身 混 凝 土 浇 筑 遥 3.2 挖 孔 桩 主 要 工 艺 控 制 措 施 3.2.1 场 地 平 整 孔 桩 开 挖 前 需 要 对 场 地 进 行 平 整, 清 除 淤 泥 尧 杂 物 袁 桩 位 标 高 高 出 原 地 面 标 高 30cm 袁 防 止 地 面 水 侵 入 孔 内 遥 3.2.2 测 量 放 线 场 地 平 整 好 以 后, 利 用 全 站 仪 测 量 放 点, 用 石 灰 将 桩 基 开 挖 面 放 出 袁 挖 孔 桩 第 一 层 的 线 形 控 制 非 常 重 要 袁 直 接 影 响 下 一 层 土 方 开 挖 准 确 性 袁 所 以 开 挖 过 程 中 应 经 常 检 查 开 挖 线 形 袁 避 免 欠 挖 尧 超 挖 遥 除 此 之 外 袁 挖 孔 桩 标 高 控 制 也 是 非 常 重 要 遥 因 此 每 挖 一 个 台 阶 渊 4m 一 个 台 阶 冤 需 要 重 新 放 桩 中 心 点 袁 复 核 上 一 台 阶 开 挖 位 置 准 确 性 遥 3.2.3 桩 身 开 挖 因 桩 身 孔 直 径 足 够 大, 为 确 保 施 工 进 度, 可 将 120 型 小 挖 机 吊 入 桩 内 开 挖, 人 工 配 合 修 整 开 挖 面 边 坡, 挖 土 顺 序 为 先 挖 中 间 后 挖 周 边 袁 孔 内 挖 出 的 土 装 入 吊 桶 内, 采 用 25T 吊 机 将 碴 土 垂 直 运 输 到 地 面 后 用 自 卸 车 运 输 至 指 定 弃 土 场 袁 防 止 污 染 环 境 遥 每 开 挖 1m~4m 深 渊 靠 近 铁 路 处 一 次 开 挖 1m 尧 远 离 铁 路 处 一 次 开 挖 4m 冤 后 立 即 进 行 护 壁 钢 筋 的 安 装 和 混 凝 土 浇 筑, 待 混 凝 土 达 到 强 度 后 再 进 行 下 部 开 挖 遥 若 在 基 坑 开 挖 时 遇 到 地 下 水 袁 可 在 基 坑 中 心 挖 4 个 集 水 坑 并 及 时 抽 水 袁 避 免 水 对 基 坑 的 浸 泡 袁 防 止 基 坑 坍 塌 遥 3.2.4 混 凝 土 护 壁 根 据 施 工 现 场 实 际 情 况 袁 对 于 靠 近 铁 路 的 1 # 墩 左 尧 右 幅 尧 7 # 墩 右 幅 尧 8 # 墩 左 幅 袁 为 确 保 铁 路 行 车 安 全 袁 采 用 开 挖 1m 后 立 即 支 护 的 形 式 袁 护 壁 采 用 C30 钢 筋 混 凝 土 袁 护 壁 厚 度 为 30cm 袁 钢 筋 采 用 囟 16 钢 筋 袁 箍 筋 采 用 囟 10 盘 条 钢 筋 袁 按 20cm 伊 20cm 网 格 状 布 置 遥 因 为 桩 的 直 径 大 无 法 采 用 钢 筋 笼 直 接 吊 装 入 孔 的 形 式 袁 护 壁 钢 筋 采 用 直 接 在 桩 基 内 绑 扎 成 型 袁 钢 筋 采 用 U 形 卡 固 定 在 坑 壁 上 袁 按 梅 花 状 布 置 袁 护 壁 模 板 采 用 定 制 钢 模 袁 用 角 钢 支 撑 袁 也 可 在 模 板 安 装 好 后 袁 直 接 在 模 板 后 堆 土 的 方 法 防 止 模 板 因 受 力 而 变 形 遥 在 远 离 铁 路 的 桩 基 袁 考 虑 地 质 条 件 好 袁 且 无 水 袁 可 一 次 开 挖 4m 后 安 装 波 纹 钢 然 后 在 坑 壁 和 波 纹 钢 之 间 回 填 混 凝 土 作 为 护 壁 袁 这 样 可 节 省 一 道 工 序 遥 3.2.5 波 纹 钢 安 装 ( 见 图 5 所 示 ) 波 纹 管 采 用 分 块 波 纹 板 搭 接 而 成 尧 波 纹 板 采 用 高 强 螺 栓 紧 固 定 袁 密 封 胶 密 封 袁 波 纹 管 拼 装 成 形 后 内 外 喷 涂 乳 化 沥 青 两 遍 遥 波 纹 钢 原 计 划 方 案 采 用 在 岸 上 拼 装 成 形 后 整 体 吊 装 入 孔 袁 考 虑 到 拼 装 好 后 波 纹 钢 重 约 8T 渊 还 未 考 虑 波 纹 钢 管 防 变 形 支 撑 的 重 量 冤 袁 而 25T 吊 机 在 吊 装 9m 的 条 件 下 仅 能 吊 装 1T 袁 因 此 至 少 需 要 采 用 50T 吊 机 吊 装 袁 这 将 大 大 增 加 工 程 成 本 袁 因 此 在 多 次 比 选 下 采 用 了 在 挖 孔 桩 成 形 后 将 波 纹 钢 管 分 片 吊 装 入 孔 进 行 安 装 的 方 法 袁 因 后 背 安 装 时 工 作 面 很 小 袁 因 此 在 吊 装 入 孔 前 先 在 波 纹 钢 后 部 涂 乳 化 沥 青 袁 一 节 安 装 完 成 后 再 涂 内 部 沥 青 遥 吊 装 入 孔 选 用 25T 吊 机 袁 因 为 波 纹 钢 除 了 起 到 增 加 摩 擦 力 的 作 用 外 袁 还 起 到 护 壁 的 作 用 袁 因 此 在 安 装 前 需 要 对 钢 板 进 行 拉 伸 及 抗 冲 击 试 验 袁 对 于 连 接 螺 栓 也 需 要 对 其 抗 剪 性 进 行 检 测 遥 图 5 波 纹 钢 安 装 3.2.6 桩 身 混 凝 土 浇 筑 ( 见 图 6 所 示 ) 挖 孔 达 到 设 计 孔 深 度 后 袁 利 用 人 工 将 基 底 修 理 平 整 袁 并 清 理 孔 底 松 散 的 土 块 袁 施 工 完 成 后 浇 筑 垫 层 混 凝 土 袁 然 后 桩 身 混 凝 土 浇 筑 袁 先 绑 扎 底 板 钢 筋 后 浇 筑 底 板 混 凝 土 袁 后 根 据 桩 的 设 计 台 阶 分 节 段 浇 筑 桩 身 袁 最 后 浇 窑 9 窑

筑 顶 板 混 凝 土 遥 为 了 保 证 桩 的 整 体 性 在 浇 筑 混 凝 土 前 需 要 对 下 一 层 混 凝 土 表 面 凿 毛 处 理 袁 桩 身 内 模 亦 采 用 波 纹 钢 袁 采 用 钢 管 支 架 支 撑 遥 充 分 利 用 了 溶 洞 上 覆 盖 层 的 承 载 能 力 袁 又 避 开 了 桩 基 强 行 穿 越 溶 洞 的 施 工 病 害 袁 确 保 了 铁 路 运 营 安 全 遥 经 设 计 计 算 袁 成 桥 运 营 后 空 心 桩 桩 底 最 大 应 力 为 440KPa, 小 于 桩 底 土 层 的 最 大 承 载 能 力 512KPa 曰 沉 降 仅 为 2.13mm 袁 两 者 均 满 足 要 求 遥 施 工 时 采 用 分 层 挖 孔 法 袁 边 挖 边 用 波 形 钢 围 护 袁 既 施 工 简 单 袁 又 避 免 了 由 于 塌 孔 带 来 的 危 害 遥 本 工 程 的 成 功 实 施 袁 可 供 类 似 地 质 条 件 下 的 桩 基 设 计 和 施 工 参 考 遥 4 结 语 图 6 桩 身 混 凝 土 浇 筑 深 圳 大 桥 大 直 径 变 截 面 挖 孔 空 心 桩 的 实 践 袁 解 决 了 岩 溶 发 育 地 区 无 法 实 施 钻 孔 灌 注 桩 的 难 题 遥 既 参 考 文 献 院 [1] 蒋 俊 袁 隆 威. 岩 溶 地 质 勘 察 方 法 及 应 用 [J]. 国 土 资 源 导 刊 袁 2008. 渊 3 冤 院 39 耀 42. [2] 张 峰 袁 丁 小 满. 管 波 探 测 法 在 桩 位 岩 溶 探 测 中 的 应 用 效 果 [J]. 建 材 与 装 饰.2007 渊 8 冤 院 264 耀 265. [3] 朱 米 毛. 岩 溶 地 基 钻 孔 灌 注 桩 基 设 计 处 理 [J]. 地 基 基 础 袁 1994.(1):32 耀 35. [4] JTG D63-2007. 公 路 桥 涵 地 基 与 基 础 设 计 规 范 [S]. [5] JT/T 784-2010. 组 合 结 构 桥 梁 用 波 纹 钢 腹 板 [S]. [6] 李 祝 龙. 公 路 钢 波 纹 管 涵 洞 设 计 与 施 工 技 术 [Z]. 北 京 院 人 民 交 通 出 版 社 袁 2007. 渊 上 接 第 5 页 冤 5 结 语 渊 1 冤 对 钢 锚 箱 承 压 板 和 锚 垫 板 采 用 接 触 单 元 法 模 拟 时 袁 应 合 理 设 置 接 触 单 元 Conta173 关 键 参 数 KEYOPT 和 实 常 数 来 实 现 承 压 板 与 锚 垫 板 的 实 际 接 触 关 系 遥 设 置 关 键 参 数 的 时 候 要 注 意 选 择 合 适 的 计 算 方 法 袁 特 别 是 接 触 单 元 Conta173 的 实 常 数 接 触 刚 度 因 子 FKN 对 钢 锚 箱 的 应 力 有 很 大 影 响 袁 应 对 接 触 刚 度 因 子 FKN 影 响 进 行 参 数 分 析 遥 渊 2 冤 钢 锚 箱 实 际 结 构 中 锚 垫 板 的 厚 度 远 大 于 承 压 板 的 厚 度 袁 采 用 实 体 单 元 模 拟 锚 垫 板 更 加 符 合 实 际 情 况 遥 渊 3 冤 对 承 压 板 和 锚 垫 板 的 连 接 分 别 采 用 了 等 效 板 厚 法 和 非 线 性 接 触 单 元 法 进 行 计 算 袁 锚 垫 板 只 是 改 善 了 承 压 板 及 承 压 板 周 围 的 局 部 应 力 袁 对 整 体 的 应 力 影 响 不 大 遥 非 线 性 接 触 单 元 法 的 计 算 结 果 能 够 更 准 确 的 反 映 承 压 板 和 锚 垫 板 的 连 接 以 及 承 压 板 附 近 板 件 的 应 力 情 况 袁 而 等 效 板 厚 法 计 算 结 果 偏 保 守 遥 参 考 文 献 院 [1] 刘 士 林, 梁 智 涛, 侯 金 龙 等. 斜 拉 桥 [M]. 北 京 : 人 民 交 通 出 窑 10窑 版 社,2007, 1-52-450. [2] 刘 腾 喜, 罗 松 南. 斜 拉 桥 拉 索 锚 区 箱 梁 的 空 间 应 力 分 析 [J]. 湖 南 大 学 学 报 袁 1995 袁 23(4):42-45. [3] 远 藤 武 夫, 松 本 毅, 豚 原 弘 光. 大 规 模 斜 张 桥 定 着 构 造 的 疲 劳 [A]. 日 本 土 木 学 会 论 文 集 [C]. 东 京 : 日 本 土 木 学 会,1995. 319-330. [4] 李 小 珍 袁 蔡 婧 袁 强 士 中 袁 大 跨 度 钢 箱 梁 斜 拉 桥 索 梁 锚 固 结 构 型 式 的 比 较 研 究 [J]. 土 木 工 程 学 袁 2004 袁 37(3):73-79. [5] 李 小 珍 袁 蔡 婧 袁 强 士 中 袁 刘 庆 宽. 南 京 长 江 二 桥 南 汊 桥 索 梁 锚 固 结 构 疲 劳 试 验 研 究 [J]. 工 程 力 学 袁 2005 袁 22(l):223-234. [4] 李 小 珍 袁 蔡 婧 袁 强 士 中. 大 跨 度 钢 箱 梁 斜 拉 桥 索 梁 锚 固 结 构 型 式 的 比 较 研 究 [J]. 土 木 工 程 学 袁 2004 袁 37(3):73-79. [5] 李 小 珍 袁 蔡 婧 袁 强 士 中 袁 刘 庆 宽. 南 京 长 江 二 桥 南 汊 桥 索 梁 锚 固 结 构 疲 劳 试 验 研 究 [J]. 工 程 力 学 袁 2005 袁 22(l):223-234. [6] 熊 刚, 丁 雪 松 袁 谢 斌. 大 跨 度 钢 箱 梁 斜 拉 桥 索 梁 锚 固 结 构 的 发 展 与 应 用 [J]. 预 应 力 技 术 2009(01). [7] 颜 海 袁 范 立 础. 大 跨 度 斜 拉 桥 索 梁 锚 固 中 的 非 线 性 触 问 题 [J]. 中 国 公 路 学 报 袁 2004 袁 17(2):46-49. [8] 刘 庆 宽 等. 斜 拉 桥 锚 箱 式 索 梁 锚 固 区 应 力 分 析 [J]. 桥 梁 建 设 袁 2001(05). [9] 任 伟 平 袁 强 士 中 袁 李 小 珍 等. 斜 拉 桥 锚 拉 板 式 索 梁 锚 固 结 构 传 力 机 理 及 疲 劳 可 靠 性 研 究 [J]. 土 木 工 程 学 报 袁 2006(10). [10] 吴 冲 袁 韦 杰 鼎 袁 曾 明 根 等. 上 海 长 江 大 桥 斜 拉 桥 索 梁 锚 固 区 静 力 试 验 研 究 [A]. 桥 梁 建 设,2007(6).

现 行 工 程 质 量 评 定 标 准 在 复 工 高 速 公 路 上 适 用 性 分 析 与 建 议 温 瀚 1 袁 侯 恒 军 2 袁 彭 明 2 渊 1. 江 西 通 威 公 路 建 设 集 团 有 限 公 司 袁 江 西 赣 州 341000 冤 渊 2. 江 西 省 交 通 运 输 技 术 创 新 中 心 袁 江 西 南 昌 330038 冤 摘 要 院 对 已 建 工 程 质 量 进 行 评 定 袁 是 复 工 公 路 项 目 的 关 键 遥 不 仅 关 系 着 复 工 后 处 治 措 施 的 采 用 袁 同 时 也 关 系 项 目 的 整 体 交 工 验 收 的 最 终 评 定 遥 然 而 袁 对 此 项 工 作 的 研 究 目 前 国 内 尚 处 于 空 白 阶 段 遥 文 章 基 于 桥 梁 技 术 状 况 评 定 的 对 比 分 析 袁 考 虑 到 复 工 项 目 已 建 桥 梁 工 程 区 别 于 新 建 工 程 的 复 杂 特 性 袁 对 其 质 量 评 定 给 出 思 路 与 建 议 遥 关 键 词 院 高 速 公 路 曰 工 程 复 工 曰 质 量 评 定 曰 适 用 性 曰 分 析 0 前 言 截 止 到 2013 年 底 袁 全 国 高 速 公 路 里 程 达 10.44 万 公 里 遥 但 高 速 公 路 建 设 投 资 规 模 巨 大 袁 资 金 投 入 不 足 将 会 致 使 其 野 断 炊 冶 停 建 袁 如 2008 年 的 金 融 危 机 就 促 使 湖 南 尧 云 南 尧 陕 西 尧 江 西 尧 安 徽 等 省 多 条 高 速 公 路 停 工 达 数 年 之 久 遥 我 国 目 前 涌 现 出 越 来 越 多 的 BOT 项 目 袁 且 部 分 停 工 后 继 续 复 工 的 公 路 工 程 建 设 项 目 不 断 涌 现 袁 相 关 建 设 市 场 在 逐 渐 扩 大 遥 但 高 速 公 路 复 工 项 目 与 新 建 项 目 存 在 较 大 差 异 袁 复 建 工 程 项 目 的 特 点 更 为 复 杂 遥 由 于 复 建 工 程 的 复 杂 特 点 袁 在 复 建 施 工 过 程 中 将 会 遇 到 的 各 类 结 构 物 的 病 害 或 质 量 缺 陷 检 测 尧 修 复 等 存 在 一 系 列 重 大 技 术 难 题 袁 相 关 处 治 技 术 的 可 靠 性 评 判 尚 无 依 据 袁 无 法 精 准 确 定 经 处 治 建 设 后 的 工 程 项 目 服 役 效 能 是 否 满 足 规 范 要 求 袁 同 时 袁 这 也 使 得 项 目 交 竣 工 验 收 无 法 按 常 规 建 设 工 程 项 目 开 展 遥 鉴 于 此 袁 本 文 以 萍 洪 高 速 公 路 复 建 工 程 为 工 程 依 托 袁 以 桥 梁 单 位 工 程 为 例 探 析 质 量 评 定 的 相 关 技 术 问 题 袁 相 关 结 论 与 建 议 可 为 工 程 技 术 人 员 或 科 研 工 作 者 提 供 参 考 遥 1 依 托 项 目 简 介 萍 洪 高 速 公 路 位 于 江 西 省 萍 乡 市 境 内 袁 是 江 西 省 地 方 加 密 高 速 公 路 之 一 袁 是 国 家 高 速 公 路 网 中 沪 昆 高 速 和 泉 南 高 速 公 路 的 重 要 联 络 线 袁 为 上 栗 ( 洪 口 界 ) 耀 莲 花 高 速 路 段 之 一 袁 是 江 西 通 往 湖 南 的 又 一 出 省 通 道 遥 路 线 起 于 萍 乡 市 国 家 经 济 开 发 区 叶 家 坳 村 与 320 国 道 相 接 袁 经 安 源 区 青 山 镇 尧 上 栗 县 长 平 乡 尧 上 栗 镇 尧 金 山 镇 袁 终 点 位 于 穿 越 赣 湘 交 界 金 山 镇 洪 口 界 袁 与 湖 南 省 长 沙 至 浏 阳 高 速 公 路 相 接 袁 路 线 全 长 约 33.796km 遥 本 项 目 于 2006 年 10 月 26 日 正 式 开 工 建 设 袁 因 故 于 2007 年 10 月 全 线 停 工 遥 2012 年 12 月 14 日 袁 江 西 省 交 通 运 输 厅 萍 乡 至 洪 口 界 高 速 公 路 建 设 项 目 办 公 室 成 立 袁 接 手 萍 洪 高 速 公 路 建 设 工 作 遥 2 存 在 的 主 要 问 题 高 速 公 路 桥 梁 复 工 项 目 已 建 工 程 质 量 评 定 不 同 于 新 建 工 程 袁 其 质 量 评 价 难 度 大 尧 评 价 机 制 较 复 杂 袁 且 无 既 定 的 范 例 供 参 考 遥 其 难 度 与 复 杂 性 是 复 工 项 目 本 身 的 特 点 曰 在 复 工 建 设 过 程 中 袁 项 目 建 设 各 相 关 方 认 识 到 萍 洪 高 速 公 路 是 一 个 前 所 未 有 的 袁 错 综 复 杂 的 项 目 袁 该 项 目 的 主 要 特 点 如 下 院 2.1 停 工 时 间 长 萍 洪 高 速 公 路 停 工 时 间 长 达 6 年 之 久 袁 由 于 业 主 原 因 突 然 停 工 袁 导 致 停 工 状 态 无 序 袁 未 对 已 建 工 程 进 行 任 何 有 效 的 保 护 遥 其 病 害 或 质 量 缺 陷 明 显 多 于 新 建 工 程 袁 甚 至 存 在 已 建 分 部 分 项 工 程 施 工 资 料 尧 监 理 资 料 和 检 测 资 料 全 部 缺 失 袁 部 分 隐 蔽 工 程 施 工 质 量 无 法 考 证 等 现 象 遥 2.2 停 工 界 面 不 合 理 由 于 无 序 停 工 状 态 袁 且 经 过 长 时 间 停 工 袁 沿 线 作 者 简 介 院 温 瀚 渊 1972- 冤, 男 袁 江 西 赣 州 人 袁 大 学 本 科 袁 工 程 管 理 专 业 袁 工 程 师 袁 主 要 从 事 公 路 工 程 施 工 尧 项 目 建 设 管 理 工 作 遥 窑 11窑

对 高 速 公 路 的 人 为 和 自 然 地 破 坏 袁 导 致 路 基 尧 桥 梁 尧 隧 道 尧 涵 洞 等 处 于 不 同 的 界 面 上 袁 且 有 的 桩 基 已 挖 孔 未 灌 注 袁 墩 柱 上 挂 着 模 板 袁 承 台 处 于 水 中 而 未 进 行 墩 柱 施 工 袁 隧 道 二 衬 未 施 工 袁 钢 拱 架 未 落 地 等 不 合 理 的 停 工 界 面 遥 2.3 质 量 评 价 难 度 大 由 于 已 建 工 程 复 工 前 袁 部 分 质 检 资 料 缺 失 袁 或 者 对 已 建 工 程 的 隐 蔽 工 程 施 工 质 量 存 在 无 法 考 证 遥 已 建 工 程 的 混 凝 土 工 程 由 于 目 前 的 检 测 手 段 的 局 限 性 袁 导 致 对 混 凝 土 质 量 判 定 的 科 学 性 存 在 一 定 技 术 难 度 遥 长 时 间 停 工 导 致 的 外 露 钢 筋 的 锈 蚀 以 及 结 合 面 混 凝 土 的 老 化 等 等 遥 2.4 修 复 工 程 量 大 全 线 33KM 袁 路 基 尧 桥 梁 尧 隧 道 等 处 于 不 同 的 施 工 状 态 袁 因 此 袁 复 工 的 修 复 工 程 量 大 袁 且 部 分 项 目 修 复 难 度 较 大 遥 为 了 更 好 地 对 已 建 工 程 进 行 质 量 检 测 袁 评 价 袁 项 目 设 计 方 与 施 工 方 制 定 有 大 量 针 对 性 的 修 复 方 案 袁 并 采 取 多 种 措 施 验 证 修 复 技 术 方 案 的 可 行 性 袁 这 为 开 展 科 学 研 究 提 供 了 大 量 的 样 本 遥 3 评 估 方 法 的 理 论 依 据 分 析 3.1 公 路 桥 梁 技 术 状 况 评 定 标 准 对 比 3.1.1 对 比 的 必 要 性 目 前 袁 国 内 现 行 的 三 大 桥 梁 技 术 状 况 评 定 规 范 是 院 渊 JTG H11-2004 冤 叶 公 路 桥 涵 养 护 规 范 曳 尧 渊 CJJ99-2003 冤 叶 城 市 桥 梁 养 护 技 术 规 范 曳 和 渊 JTG/T H21-2011 冤 叶 公 路 桥 梁 技 术 状 况 评 定 标 准 曳 遥 三 大 规 范 中 袁 叶 公 路 桥 涵 养 护 规 范 曳 目 前 使 用 范 围 最 广 袁 叶 城 市 桥 梁 养 护 技 术 规 范 曳 应 用 范 围 最 小 遥 叶 公 路 桥 梁 技 术 状 况 评 定 标 准 曳 袁 渊 以 下 简 称 叶 标 准 曳 袁 虽 实 施 年 份 较 短 袁 但 却 是 目 前 为 止 国 内 桥 梁 技 术 状 况 评 定 最 为 完 善 的 规 范 遥 只 有 科 学 的 评 判 公 路 桥 梁 复 工 项 目 已 建 工 程 的 现 状 袁 才 能 决 定 哪 些 分 项 工 程 需 要 病 害 处 治 袁 哪 些 需 要 重 建 遥 要 掌 握 复 工 桥 梁 已 建 工 程 的 现 状 袁 需 要 以 分 析 病 害 为 前 提 袁 并 对 已 建 工 程 各 项 性 能 作 考 察 遥 而 只 有 全 面 了 解 桥 梁 的 各 项 技 术 状 况 才 能 对 各 项 性 能 的 准 确 考 察 成 为 可 能 遥 3.1.2 对 比 结 论 通 过 比 较 得 出 院 这 三 种 规 范 推 荐 的 评 估 方 法 的 理 论 依 据 主 要 是 袁 桥 梁 构 件 缺 损 状 况 指 数 法 尧 常 规 综 合 评 估 法 尧 层 次 分 析 法 曰 桥 梁 评 定 普 遍 延 续 了 层 次 分 析 的 思 想 袁 桥 梁 评 定 的 过 程 符 合 循 序 渐 进 尧 由 低 到 高 的 过 程 曰 对 于 大 桥 的 技 术 状 况 评 定 袁 为 提 高 评 估 精 度 常 将 多 种 方 法 相 结 合 遥 3.2 叶 标 准 曳 的 演 变 与 发 展 窑 12窑 通 过 质 量 检 验 评 定 工 作 来 评 价 工 程 质 量 的 好 坏 袁 是 每 一 项 公 路 建 设 项 目 都 不 可 或 缺 的 工 作 遥 公 路 工 程 质 量 检 验 评 定 包 括 工 程 质 量 检 验 尧 工 程 质 量 评 分 和 工 程 质 量 鉴 定 等 三 个 步 骤 袁 从 分 项 工 程 开 始 逐 级 评 定 袁 最 后 得 出 合 同 段 或 建 设 项 目 的 质 量 等 级 遥 3.2.1 98 版 的 特 点 淤 在 确 定 分 项 工 程 各 检 验 项 目 时 袁 采 用 数 理 统 计 方 法 来 进 行 数 据 处 理 袁 且 考 虑 了 各 检 验 项 目 的 主 次 ( 即 权 重 ) 袁 基 本 上 能 客 观 地 反 映 出 被 评 定 分 项 工 程 质 量 的 实 际 情 况 遥 于 检 测 样 本 少 袁 不 符 合 数 理 统 计 思 想 遥 在 分 项 工 程 检 验 评 分 时 袁 样 本 的 个 数 太 少 遥 然 而 袁 少 量 的 样 本 并 不 能 代 表 或 不 能 真 实 反 映 母 体 的 质 量 情 况 遥 盂 在 质 量 评 价 过 程 中 袁 数 理 统 计 方 法 存 在 缺 陷 遥 数 理 统 计 方 法 仅 是 质 量 检 验 评 定 的 一 种 手 段 尧 工 具 和 方 法 遥 虽 其 可 以 为 质 量 评 定 提 供 大 量 的 数 据 袁 使 评 定 专 家 做 到 心 里 有 数 袁 但 是 评 定 什 么 样 的 等 级 袁 以 及 判 断 工 程 质 量 的 好 坏 袁 统 计 方 法 却 无 能 为 力 遥 因 此 在 进 行 质 量 检 验 评 定 时 袁 其 手 段 和 方 法 应 采 用 更 切 合 工 程 实 际 的 数 学 方 法 袁 如 基 于 样 本 估 计 的 可 靠 度 分 析 等 遥 榆 外 观 鉴 定 采 用 专 家 评 定 袁 这 种 方 法 存 在 主 观 因 素 较 强 的 问 题 遥 虞 外 观 鉴 定 的 扣 分 值 存 在 模 糊 性 袁 且 扣 分 操 作 性 不 强 遥 98 叶 标 准 曳 中 只 给 出 一 个 范 围 袁 这 就 给 扣 分 尺 度 的 掌 握 带 来 了 困 难 袁 使 得 外 观 鉴 定 在 实 际 操 作 中 避 免 不 了 人 为 因 素 遥 3.2.2 04 版 的 特 点 较 之 98 版 袁 04 版 叶 标 准 曳 有 了 较 大 的 改 进 袁 如 适 当 增 加 了 检 测 样 本 袁 使 检 验 的 可 靠 性 更 符 合 数 理 统 计 观 点 曰 对 工 程 质 量 等 级 评 定 只 设 立 野 合 格 冶 和 野 不 合 格 冶 袁 不 再 设 定 野 优 良 冶 等 级 等 遥 但 它 仍 存 在 一 些 问 题 院 淤 工 程 划 分 不 明 确 遥 每 个 工 程 在 施 工 准 备 阶 段 都 应 根 据 评 定 标 准 附 录 A 进 行 工 程 项 目 的 划 分 遥 但 附 录 A 的 项 目 划 分 的 规 定 过 于 笼 统 袁 在 实 际 工 作 中 遇 到 一 些 项 目 的 划 分 难 以 确 定 遥 于 分 项 工 程 非 关 键 检 查 项 目 没 有 规 定 偏 差 极 值 问 题 遥 这 会 导 致 在 实 际 应 用 中 出 现 某 一 分 项 工 程 按 标 准 评 定 结 果 可 能 是 合 格 袁 但 因 非 关 键 检 查 项 目 的 不 合 格 点 的 偏 差 超 过 允 许 范 围 袁 最 终 影 响 了 工 程 结 构 和 使 用 功 能 以 及 下 一 道 工 序 的 质 量 遥 盂 分 项 工 程 合 格 率 下 限 问 题 遥 04 叶 标 准 曳 规 定 袁 关 键 项 目 的 合 格 率 不 低 于 90% 袁 且 检 测 值 不 得 超 过 规 定 极 值 袁 否 则 必 须 返 工 处 理 遥 但 是 对 于 大 部 分 实

测 项 目 并 没 有 规 定 检 测 项 目 合 格 率 的 下 限 值 袁 这 样 可 能 会 出 现 某 一 个 检 查 项 目 合 格 率 很 低 袁 但 实 测 项 目 评 分 和 等 级 却 比 较 高 的 现 象 遥 榆 叶 公 路 工 程 质 量 检 验 评 定 标 准 曳 和 叶 公 路 工 程 竣 工 验 收 办 法 曳 对 工 程 项 目 的 质 量 评 定 存 在 着 不 同 的 计 算 方 法 院 前 者 采 取 单 位 工 程 优 良 率 袁 后 者 采 取 建 设 项 目 评 分 法 遥 3.3 对 比 分 析 通 过 分 析 可 以 得 出 袁 现 行 的 04 叶 标 准 曳 虽 然 有 了 较 大 的 改 进 袁 但 是 仍 然 没 能 克 服 扣 分 标 准 细 化 袁 外 观 鉴 定 扣 分 主 观 性 大 袁 工 程 划 分 不 明 确 等 问 题 袁 也 没 有 处 理 分 项 工 程 合 格 率 下 限 等 可 能 导 致 的 某 检 查 项 目 合 格 率 与 最 终 评 定 等 级 不 匹 配 等 问 题 遥 更 为 重 要 的 袁 运 用 该 标 准 进 行 工 程 质 量 评 定 须 有 完 备 的 施 工 质 量 保 证 资 料 遥 然 而 袁 复 工 高 速 公 路 建 设 项 目 往 往 存 在 一 定 程 度 的 无 序 施 工 阶 段 袁 该 阶 段 施 工 保 证 资 料 必 然 缺 失 袁 该 情 况 无 法 按 现 有 评 定 标 准 的 技 术 流 程 实 施 质 量 评 定 遥 4 复 工 桥 梁 工 程 适 用 性 分 析 与 建 议 鉴 于 复 工 高 速 公 路 项 目 已 建 桥 梁 工 程 质 量 评 定 的 难 度 尧 复 杂 性 和 无 参 照 性 袁 通 过 以 上 对 比 分 析 袁 在 借 鉴 其 评 定 思 路 的 基 础 上 又 针 对 它 们 存 在 的 缺 陷 提 出 以 下 思 路 与 建 议 院 总 体 上 袁 在 质 量 评 价 过 程 中 仍 遵 循 常 规 综 合 评 估 法 尧 层 次 分 析 法 等 方 法 的 合 理 应 用 袁 但 须 注 意 处 理 以 下 问 题 院 渊 1 冤 对 桥 梁 病 害 先 分 等 袁 再 评 估 遥 此 处 需 要 建 立 评 价 指 标 体 系 袁 并 正 确 评 价 桥 梁 已 建 工 程 的 野 天 生 缺 陷 冶 袁 即 对 那 些 推 倒 重 建 浪 费 袁 但 即 使 处 理 过 病 害 后 仍 无 法 使 其 完 全 符 合 使 用 要 求 的 项 目 的 处 理 遥 渊 2 冤 解 决 前 期 施 工 保 证 资 料 缺 失 的 情 况 下 进 行 质 量 评 定 的 问 题 遥 鉴 于 这 类 问 题 在 桥 梁 复 工 项 目 中 存 在 的 普 遍 性 袁 不 能 照 本 宣 科 的 按 照 现 行 标 准 进 行 扣 分 遥 可 以 采 取 有 损 和 无 损 检 测 技 术 对 已 建 工 程 的 质 量 进 行 合 理 的 评 价 袁 这 时 还 须 对 实 测 项 目 各 项 目 权 重 进 行 合 理 调 配 遥 渊 3 冤 针 对 叶 标 准 曳 中 对 分 项 工 程 非 关 键 检 测 项 目 没 有 规 定 偏 差 极 值 问 题 袁 建 议 采 用 其 它 相 关 规 定 渊 如 叶 市 政 道 路 工 程 质 量 检 验 评 定 标 准 渊 CJJ1-90) 曳 冤 袁 限 定 不 合 格 点 的 最 大 偏 差 应 在 允 许 偏 差 的 一 定 倍 数 内 渊 比 如 1.5 倍 冤 袁 或 者 规 定 允 许 偏 差 极 值 并 纳 入 规 范 遥 渊 4 冤 针 对 分 项 工 程 合 格 率 下 限 问 题 袁 建 议 为 各 分 项 工 程 实 测 项 目 设 定 合 格 率 下 限 袁 比 如 规 定 非 关 键 项 目 合 格 率 不 得 低 于 70% 袁 否 则 该 分 项 工 程 不 合 格 遥 渊 5 冤 处 理 定 性 指 标 评 分 问 题 袁 以 解 决 基 本 要 求 检 查 的 可 操 作 性 不 强 袁 质 量 保 证 资 料 和 外 观 扣 分 人 为 因 素 大 的 问 题 遥 建 议 解 决 方 法 一 是 完 善 叶 标 准 曳 袁 使 其 扣 分 制 进 一 步 细 化 曰 二 是 引 入 模 糊 数 学 方 法 以 减 少 扣 分 的 人 为 因 素 袁 为 此 可 采 用 层 次 分 析 法 尧 环 比 评 分 法 等 遥 渊 6 冤 解 决 分 项 工 程 权 重 赋 值 笼 统 问 题 遥 分 项 工 程 和 分 部 工 程 区 分 为 一 般 工 程 和 主 要 工 程 袁 分 别 给 以 1 和 2 的 权 值 遥 这 种 评 分 方 法 操 作 简 单 袁 思 路 直 观 清 晰 遥 但 每 个 桥 的 工 程 实 际 情 况 各 不 相 同 袁 相 同 分 项 尧 分 部 工 程 对 不 同 桥 型 的 影 响 程 度 也 不 同 袁 因 此 上 述 方 法 不 能 真 实 尧 准 确 的 反 映 各 量 化 的 质 量 特 征 指 标 对 工 程 整 体 质 量 贡 献 的 大 小 遥 建 议 考 虑 专 家 对 工 程 的 认 识 和 其 自 身 的 经 验 尧 权 威 性 来 给 出 各 分 项 尧 分 部 工 程 的 权 重, 并 同 时 考 虑 各 位 专 家 在 本 专 业 领 域 的 权 威 性, 给 出 专 家 的 权 重 遥 对 专 家 权 重 的 确 定 上 述 已 提 及 袁 对 分 项 尧 分 部 工 程 权 重 的 确 定 可 通 过 确 立 隶 属 度 函 数 的 模 糊 数 学 方 法 得 以 解 决 遥 渊 7 冤 针 对 工 程 划 分 不 明 确 问 题 袁 可 以 借 鉴 叶 建 筑 工 程 的 质 量 检 验 评 定 标 准 曳 的 划 分 方 法 遥 渊 8 冤 评 定 标 准 与 验 收 办 法 应 统 一 遥 参 考 文 献 院 [1] 徐 祖 恩. 桥 梁 工 程 质 量 评 定 方 法 研 究 [D]. 长 安 大 学 硕 士 学 位 论 文.2003,10. [2] 蒋 慧. 公 路 工 程 项 目 质 量 评 价 体 系 研 究 [D]. 中 南 林 业 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文.2006,6. [3] 交 通 部.CJJ99-2003. 城 市 桥 梁 养 护 技 术 规 范 [S]. 北 京 : 人 民 交 通 出 版 社,2003. [4] 交 通 部.JTG H11-2004. 公 路 桥 涵 养 护 规 范 [S]. 北 京 院 人 民 交 通 出 版 社,2004. [5] 交 通 部.JTG/T H21-2011. 公 路 桥 梁 技 术 状 况 评 定 标 准 [S]. 北 京 院 人 民 交 通 出 版 社,2011. [6] 交 通 部.JTJ071-1998. 公 路 工 程 质 量 检 验 评 定 标 准 [S]. 北 京 院 人 民 交 通 出 版 社,1998. [7] 交 通 部.JTGF80/1-2004. 公 路 桥 梁 技 术 状 况 评 定 标 准 [S]. 北 京 院 人 民 交 通 出 版 社,2005. [8] 建 设 部.CJJ1-1990. 市 政 道 路 工 程 质 量 检 验 评 定 标 准 [S]. 北 京 院 中 国 建 筑 工 业 出 版 社,1991. [9] 建 设 部.GB50301-2001. 建 筑 工 程 质 量 检 验 评 定 标 准 [S]. 北 京 院 中 国 建 筑 工 业 出 版 社,2001. 窑 13窑

基 于 不 同 车 辆 模 型 多 车 激 励 公 路 简 支 梁 车 桥 耦 合 振 动 响 应 分 析 陈 霞 1 袁 李 孟 廷 2 渊 1. 江 西 省 天 驰 高 速 科 技 发 展 有 限 公 司 袁 江 西 南 昌 330103 冤 (2. 华 东 交 通 大 学 土 木 建 筑 学 院 袁 江 西 南 昌 330013 冤 摘 要 院 依 据 D'Alembert 原 理 和 欧 拉 - 贝 努 利 梁 假 设 袁 考 虑 车 辆 系 统 的 动 力 特 性 袁 分 别 采 用 四 分 之 一 车 辆 模 型 和 二 分 之 一 车 辆 模 型 建 立 了 公 路 简 支 梁 桥 在 多 个 车 辆 荷 载 作 用 下 的 振 动 偏 微 分 方 程 袁 通 过 运 用 模 态 叠 加 的 离 散 化 方 法 袁 将 偏 微 分 方 程 转 化 为 变 系 数 常 微 分 方 程 遥 采 用 Runge-Kutta 方 法 求 解 时 变 系 统 的 振 动 响 应 并 使 用 Matlab 语 言 编 写 了 求 解 分 析 程 序 袁 分 析 了 不 同 车 辆 模 型 情 况 下 多 车 激 励 简 支 梁 桥 车 桥 耦 合 振 动 响 应 及 车 辆 模 型 对 冲 击 系 数 的 影 响 遥 关 键 词 院 交 通 工 程 曰 车 桥 耦 合 振 动 曰 Runge-kutta 法 曰 车 辆 模 型 曰 冲 击 系 数 0 前 言 有 关 研 究 表 明 袁 现 行 规 范 关 于 桥 梁 结 构 冲 击 系 数 的 取 值 在 有 些 情 况 是 偏 不 安 全 的 遥 铁 路 桥 梁 的 车 桥 耦 合 振 动 一 直 是 研 究 者 们 的 热 点 研 究 课 题 袁 而 针 对 公 路 桥 梁 却 很 少 有 系 统 的 车 桥 耦 合 振 动 研 究 遥 在 简 支 梁 车 桥 耦 合 振 动 的 理 论 分 析 中 袁 已 有 的 研 究 更 多 的 是 针 对 单 个 车 辆 通 过 桥 梁 时 车 桥 相 互 作 用, 采 用 的 是 基 于 移 动 弹 簧 - 质 量 - 阻 尼 振 动 系 统 而 建 立 的 简 单 车 辆 模 型 单 车 系 统 袁 运 用 迭 代 方 法 进 行 车 桥 耦 合 方 程 的 求 解 袁 该 方 法 能 够 快 捷 尧 有 效 的 对 单 车 通 过 简 支 梁 情 况 下 的 车 桥 耦 合 振 动 进 行 研 [2-9] [10-13] 究 遥 黄 东 洲 将 车 辆 和 桥 梁 模 拟 为 空 间 结 构 袁 路 面 竖 向 的 不 平 顺 假 设 为 一 平 稳 各 态 历 经 的 随 机 过 程 袁 研 究 了 多 梁 式 简 支 梁 桥 的 车 辆 振 动 问 题 袁 通 过 汽 车 横 向 加 载 模 型 袁 分 析 了 多 车 并 列 行 驶 时 的 桥 梁 冲 击 情 况 袁 但 对 于 简 支 梁 纵 向 多 车 激 励 作 用 下 的 振 动 响 应 及 不 同 车 辆 模 型 对 车 桥 耦 合 振 动 响 应 的 影 [14] 响 还 有 待 研 究 遥 文 献 采 用 D 爷 Alembert 原 理 和 欧 拉 - 贝 努 利 梁 假 设 袁 建 立 了 公 路 简 支 梁 桥 在 多 个 车 辆 荷 载 作 用 下 的 振 动 模 型 袁 分 析 了 车 辆 间 距 尧 车 辆 载 重 对 简 支 梁 冲 击 系 数 的 影 响 遥 本 文 采 用 欧 拉 - 伯 努 利 简 支 梁 模 型 袁 考 虑 车 辆 的 动 力 特 性 袁 采 用 四 分 之 一 车 辆 及 二 分 之 一 车 辆 模 型 袁 推 导 了 多 车 激 励 简 支 梁 桥 车 桥 耦 合 振 动 偏 微 分 方 程 组 袁 采 用 Matlab 平 台 编 制 了 基 于 Runge-Kutta 法 的 计 算 程 序 遥 分 析 了 车 辆 模 型 对 多 车 激 励 车 桥 耦 合 振 动 响 应 和 车 辆 模 型 多 轴 因 素 对 于 桥 梁 冲 击 系 数 的 影 响 遥 1 车 桥 耦 合 振 动 模 型 图 1 为 四 分 之 一 车 模 型 多 车 激 励 车 桥 耦 合 振 动 系 统 袁 图 2 为 二 分 之 一 车 模 型 多 车 激 励 车 桥 耦 合 振 动 系 统 袁 取 桥 梁 未 变 形 前 的 中 心 线 为 x 轴 袁 以 竖 向 向 上 为 y 轴 建 立 整 体 坐 标 系 袁 y(x,t) 代 表 桥 梁 中 心 线 动 挠 度 袁 车 辆 系 统 中 设 有 N 辆 车 遥 图 1 四 分 之 一 车 多 车 车 桥 耦 合 振 动 模 型 作 者 简 介 院 陈 霞 渊 1987- 冤 袁 女 袁 江 西 乐 安 人 袁 华 东 交 通 大 学 本 科 毕 业 袁 助 理 工 程 师 袁 从 事 结 构 分 析 与 试 验 检 测 工 作 遥 窑 14窑

化 简 为 院 根 据 振 型 正 交 性 及 Dirac 函 数 特 性 袁 渊 4 冤 式 可 以 渊 5 冤 图 2 二 分 之 一 车 多 车 车 桥 耦 合 振 动 模 型 模 型 的 建 立 思 路 是 院 将 车 辆 系 和 桥 梁 系 以 二 者 接 触 的 桥 面 为 界 袁 划 分 了 车 辆 和 桥 梁 两 个 独 立 的 子 系 统 袁 分 别 推 导 各 自 的 振 动 方 程 组 袁 然 后 两 个 系 统 通 过 车 辆 轮 胎 和 桥 面 接 触 点 处 的 位 移 协 调 以 及 二 者 作 用 力 与 反 作 用 力 的 关 系 相 互 联 系 建 立 耦 合 方 程 组 遥 1.1 桥 梁 系 统 桥 梁 的 截 面 抗 弯 刚 度 为 EI 尧 单 位 长 度 梁 的 质 量 为 m 袁 各 车 辆 以 速 度 v j 通 过 袁 桥 梁 受 移 动 荷 载 激 励 的 振 动 偏 微 分 方 程 如 下 院 渊 1 冤 式 中 院 N 要 汽 车 数 量 曰 c 要 桥 梁 阻 尼 曰 啄 要 Dirac 函 数 曰 P j (t) 要 第 j 辆 车 对 桥 梁 的 作 用 力 遥 采 用 广 义 坐 标 离 散 方 法 求 解 上 述 方 程 袁 广 义 坐 标 桥 梁 的 振 型 坐 标 袁 由 于 桥 梁 的 振 动 主 要 由 若 干 阶 低 阶 振 型 组 成 袁 因 此 取 桥 梁 的 前 n 阶 进 行 计 算 遥 几 何 坐 标 和 振 型 坐 标 二 者 的 变 换 关 系 如 下 院 渊 2 冤 式 中 qi(t) 为 振 型 坐 标 袁 为 时 间 的 函 数 曰 渍 i(x) 为 主 振 型 函 数 遥 将 渊 2 冤 式 代 入 渊 1 冤 式 有 院 渊 3 冤 对 渊 3 冤 式 两 边 每 一 项 同 乘 以 第 n 个 振 型 函 数 渍 n (x) 袁 并 沿 着 梁 的 全 长 积 分 得 院 渊 4 冤 式 中 院 mb=ml 棕 nl 要 要 全 桥 质 量 曰 要 要 桥 梁 的 第 n 阶 圆 频 率 曰 孜 n= c 要 阻 尼 比 曰 2m 棕 n 渍 n(v j t) 1.2 车 辆 系 统 要 要 第 j 辆 车 车 轮 所 在 桥 梁 位 置 处 的 第 n 个 振 型 函 数 值 遥 四 分 之 一 车 辆 模 型 袁 第 j 辆 车 的 振 动 方 程 中 所 耦 合 的 桥 梁 位 移 采 用 广 义 振 型 坐 标 离 散 后 有 院 渊 6 冤 渊 7 冤 二 分 之 一 车 辆 模 型 袁 第 辆 车 的 振 动 方 程 中 所 耦 合 的 桥 梁 位 移 采 用 广 义 振 型 坐 标 离 散 后 有 院 式 渊 6 冤 尧 渊 7 冤 尧 渊 8 冤 尧 渊 9 冤 尧 渊 10 冤 尧 渊 11 冤 中 车 辆 模 型 中 的 参 数 规 定 如 下 院 第 一 个 脚 标 表 示 车 辆 的 编 号 袁 第 二 个 脚 标 为 车 辆 模 型 的 各 个 参 数 遥 渊 8 冤 渊 9 冤 渊 10 冤 渊 11 冤 四 分 之 一 车 辆 参 数 具 体 表 示 如 下 院 y j1 代 表 第 j 辆 车 车 体 质 量 m j1 的 竖 向 绝 对 位 移 袁 从 m j1 渊 车 体 质 量 冤 的 平 衡 位 置 算 起 袁 k j1 代 表 第 j 辆 车 车 体 刚 度 系 数 袁 c j1 代 表 第 j 辆 车 车 体 阻 尼 系 数 曰 y j2 代 表 第 N 辆 车 车 辆 结 构 中 质 量 m j2 渊 悬 架 与 轮 胎 质 量 之 和 冤 的 竖 向 绝 对 位 移 袁 窑 15窑

从 m j2 的 静 平 衡 位 置 算 起 袁 k j2 代 表 第 j 辆 车 悬 架 与 轮 胎 刚 度 系 数 袁 c j2 代 表 第 j 辆 车 悬 架 与 轮 胎 阻 尼 系 数 曰 v j 为 第 j 辆 车 在 桥 梁 上 的 行 驶 速 度 遥 二 分 之 一 车 辆 参 数 具 体 表 示 如 下 院 车 辆 模 型 车 身 质 量 为 m jhb 曰 车 辆 模 型 车 身 转 动 惯 量 为 I jhb 曰 桥 梁 在 车 辆 前 尧 后 轮 接 触 处 的 竖 向 振 动 位 移 分 别 为 z jof 尧 z jor 曰 车 辆 前 尧 后 悬 架 与 轮 胎 质 量 之 和 分 别 为 m jwf 尧 m jwr 曰 车 辆 前 尧 后 悬 架 钢 板 弹 簧 刚 度 分 别 为 k jsf 尧 k jsr 曰 车 辆 前 悬 架 阻 尼 系 数 为 c jsf 尧 后 悬 架 阻 尼 系 数 为 c jsr 曰 车 辆 前 尧 后 轮 胎 的 等 效 刚 度 分 别 为 k jtf 尧 k jtr 尧 曰 车 辆 前 轮 胎 的 阻 尼 系 数 为 c jtf 尧 后 轮 胎 的 阻 尼 系 数 分 别 为 c jtr 曰 车 辆 前 轴 到 车 辆 重 心 的 距 离 为 a 尧 后 轴 到 车 辆 重 心 的 距 离 为 b 曰 车 辆 系 的 广 义 坐 标 为 z j1 尧 z j2 尧 z j3 尧 z j4 尧 z jb 尧 兹 bi 遥 1.3 车 桥 耦 合 振 动 方 程 的 建 立 由 于 在 推 导 车 辆 系 和 桥 梁 系 的 振 动 方 程 组 中 已 经 引 入 了 车 辆 轮 胎 和 桥 面 接 触 点 处 的 位 移 协 调 条 件 袁 因 此 仅 需 考 虑 车 辆 轮 胎 和 桥 面 接 触 点 处 袁 二 者 作 用 力 与 反 作 用 力 的 关 系 来 建 立 车 桥 耦 合 方 程 组 遥 力 有 院 力 有 院 对 于 四 分 之 一 车 桥 模 型 袁 第 辆 车 对 桥 梁 的 作 用 渊 12 冤 对 于 二 分 之 一 车 桥 模 型 袁 第 辆 车 对 桥 梁 的 作 用 渊 13 冤 渊 14 冤 渊 15 冤 对 于 四 分 之 一 车 桥 系 统 袁 将 渊 12 冤 式 代 入 渊 5 冤 式 并 且 联 立 式 (5) 尧 (6) 尧 (7) 式 曰 对 于 二 分 之 一 车 桥 系 统 将 (13) 尧 (14) 尧 (15) 式 代 入 (5) 式 并 且 联 立 (8) 尧 (9) 尧 (10) 尧 (11) 式 可 写 成 矩 阵 形 式 院 式 中 院 {y} 要 要 广 义 位 移 列 向 量 曰 {M} 要 要 广 义 质 量 矩 阵 曰 {C} 要 要 广 义 阻 尼 矩 阵 曰 {K} 要 要 广 义 刚 度 矩 阵 曰 {F} 要 要 广 义 荷 载 列 向 量 曰 窑 16窑 渊 9 冤 均 为 时 变 函 数 矩 阵 遥 对 于 四 分 之 一 车 桥 系 统 广 义 位 移 列 向 量 {y} 为 院 对 于 二 分 之 一 车 桥 系 统 广 义 位 移 列 向 量 为 院 渊 16 冤 渊 17 冤 2 多 车 激 励 车 桥 耦 合 振 动 数 值 算 法 与 程 序 设 计 本 文 采 用 runge-kutta 数 值 算 法 通 过 MATLAB 语 言 编 制 相 关 程 序 进 行 多 车 车 桥 耦 合 振 动 方 程 组 的 求 解 遥 多 车 激 励 车 桥 耦 合 振 动 微 分 方 程 组 袁 为 二 阶 时 变 系 数 微 分 方 程 组 袁 其 形 式 如 下 院 引 入 状 态 变 量, 代 入 到 渊 18 冤 式 并 联 立 化 简 院 渊 18 冤 渊 19 冤 采 用 Runge-kutta 数 值 算 法 求 解 渊 19 冤 式 袁 使 用 MATLAB 语 言 编 写 了 计 算 程 序 遥 3 算 例 分 析 为 了 分 析 在 多 车 激 励 作 用 下 车 辆 模 型 的 选 取 对 车 桥 耦 合 振 动 响 应 的 影 响 袁 采 用 文 献 和 文 献 [14] 中 简 支 梁 计 算 模 型 参 数 及 基 于 同 一 车 辆 的 四 分 之 一 车 辆 模 型 和 二 分 之 一 车 辆 模 型 参 数 如 表 1 尧 表 2 尧 表 3 所 示 遥 质 量 渊 kg 冤 表 2 表 3 表 1 前 轮 Mwf=480 前 轮 后 轮 Mwr=945 后 轮 车 身 Mhb=32025 前 悬 架 转 动 惯 量 I hb=82615.65 后 悬 架 桥 梁 主 要 计 算 参 数 单 位 长 度 质 量 渊 m 冤 截 面 抗 弯 刚 度 渊 EI 冤 跨 度 渊 L 冤 阻 尼 渊 c 冤 1.2 伊 10 4 kg/m 1.275 伊 10 11 N 窑 m 2 40m 0 质 量 渊 kg 冤 四 分 之 一 车 辆 模 型 主 要 计 算 参 数 二 分 之 一 车 辆 模 型 主 要 计 算 参 数 刚 度 渊 N/m 冤 Kft=9.5 伊 105 Ktr=1.9 伊 106 Ksf=1.7 伊 105 K sr=4.8 伊 105 前 轮 后 轮 前 悬 架 后 悬 架 阻 尼 渊 N 窑 s/m 冤 Ctf=0 Ctr=0 Csf=0.7 伊 103 C tr=1.4 伊 104 阻 尼 渊 N 窑 s/m 冤 车 体 M 悬 架 c 1 =2.1 伊 10 4 1 =32025 悬 架 K1=6.5 伊 10 5 悬 架 与 轮 胎 M 2 =1425 轮 胎 刚 度 渊 N/m 冤 K2=2.85 伊 10 6 轮 胎 c 2 =0 车 轴 距 离 质 心 的 距 离 渊 m 冤 前 轮 后 轮 a=2.6524 b=0.9726

3.1 不 同 车 辆 模 型 简 支 梁 多 车 车 桥 耦 合 振 动 响 应 分 别 采 用 工 况 一 渊 四 分 之 一 车 辆 车 桥 系 统 冤 和 工 况 二 渊 二 分 之 一 车 辆 车 桥 系 统 冤 袁 车 辆 数 目 均 选 择 为 两 车 袁 车 速 均 为 10m/s 且 两 车 间 距 为 5m 遥 图 3 中 为 桥 梁 跨 中 动 态 响 应 曲 线 袁 图 3 中 横 坐 标 表 示 第 一 个 车 辆 前 轮 距 离 进 桥 端 的 距 离 袁 纵 坐 标 为 桥 梁 跨 中 位 置 的 动 力 位 移 响 应 遥 由 图 可 知 袁 四 分 之 一 车 辆 模 型 系 统 中 桥 梁 跨 中 最 大 动 位 移 为 6.765mm 袁 出 现 的 位 置 为 第 一 辆 车 行 驶 到 距 离 桥 梁 头 进 桥 端 23.38m 位 置 曰 二 分 之 一 车 辆 模 型 系 统 中 桥 梁 跨 中 最 大 动 位 移 为 6.678mm 袁 出 现 的 位 置 为 第 一 辆 车 行 驶 到 距 离 桥 梁 头 进 桥 端 24.50m 位 置 遥 由 结 果 对 比 可 知 袁 工 况 二 相 对 于 工 况 一 桥 梁 跨 中 最 大 动 位 移 要 降 低 1.29% 袁 因 此 袁 在 车 速 及 车 辆 间 距 一 定 的 情 况 下 袁 车 辆 模 型 的 多 轴 因 素 对 桥 梁 的 激 励 作 用 略 有 抑 制 作 用 遥 四 冲 击 系 数 计 算 结 果 曲 线 袁 由 曲 线 对 比 可 知 袁 四 分 之 一 车 桥 系 统 工 况 和 二 分 之 一 车 桥 系 统 桥 梁 冲 击 系 数 随 车 辆 间 距 和 车 速 的 变 化 曲 线 具 有 很 好 的 相 关 性 袁 二 者 变 化 趋 势 一 致 袁 二 分 之 一 车 辆 车 桥 系 统 桥 梁 冲 击 系 数 相 对 四 分 之 一 车 桥 系 统 桥 梁 冲 击 系 数 而 言 要 小 袁 因 此 袁 车 辆 模 型 的 多 轴 因 素 对 桥 梁 的 激 励 作 用 有 有 抑 制 作 用 袁 随 着 车 辆 间 距 和 车 速 的 变 化 多 轴 因 素 对 桥 梁 的 激 励 抑 制 效 果 是 波 动 变 化 的 遥 由 图 5 可 知 当 车 辆 间 距 为 15m 时 袁 二 分 之 一 车 桥 系 统 冲 击 系 数 相 对 于 四 分 之 一 车 桥 系 统 最 大 减 少 5.92% 曰 由 图 6 可 知 当 车 速 为 30m/s 时 袁 二 分 之 一 车 桥 系 统 冲 击 系 数 相 对 于 四 分 之 一 车 桥 系 统 最 大 减 少 4.97% 袁 因 此 袁 多 轴 因 素 对 桥 梁 的 激 励 抑 制 效 应 不 是 很 明 显 遥 图 4 工 况 一 和 工 况 二 冲 击 系 数 的 影 响 曲 线 图 3 跨 中 位 移 动 态 响 应 3.2 车 辆 模 型 对 多 车 激 励 车 桥 耦 合 系 统 冲 击 系 数 的 影 响 为 了 研 究 车 辆 模 型 对 简 支 梁 多 车 车 桥 系 统 冲 击 系 数 的 影 响 袁 将 程 序 中 N 取 值 为 2 袁 即 考 虑 在 两 车 激 励 情 况 下 遥 设 置 四 种 不 同 工 况 袁 其 中 工 况 一 院 采 用 四 分 之 一 车 辆 模 型 袁 考 虑 两 车 车 速 均 为 25m/s 且 车 辆 间 距 从 5m 以 1m 为 增 量 步 长 增 加 至 15m 通 过 桥 梁 遥 工 况 二 院 采 用 二 分 之 一 车 辆 模 型 袁 考 虑 两 车 车 速 均 为 25m/s 且 车 辆 间 距 从 5m 以 1m 为 增 量 步 长 增 加 至 15m 通 过 桥 梁 遥 工 况 三 院 采 用 四 分 之 一 车 辆 模 型 袁 考 虑 两 车 间 距 均 为 10m 且 车 速 从 10m/s 以 5m/s 为 增 量 步 长 增 加 至 40m/s 通 过 桥 梁 遥 工 况 四 院 采 用 二 分 之 一 车 辆 模 型 袁 考 虑 两 车 间 距 均 为 10m 且 车 速 从 10m/s 以 5m/s 为 增 量 步 长 增 加 至 40m/s 通 过 桥 梁 遥 图 4 为 工 况 一 和 工 况 冲 击 系 数 计 算 结 果 曲 线 袁 图 5 为 工 况 三 和 工 况 图 5 4 结 语 工 况 三 和 工 况 四 冲 击 系 数 的 影 响 曲 线 渊 1 冤 本 文 根 据 欧 拉 - 伯 努 利 梁 假 设 袁 采 用 四 分 之 一 车 辆 和 二 分 之 一 车 辆 模 型 袁 推 导 了 简 支 梁 多 车 激 励 车 桥 耦 合 振 动 一 般 方 程 遥 采 用 模 态 分 析 的 离 散 化 方 法 袁 将 复 杂 的 偏 微 分 方 程 转 化 为 变 系 数 的 常 微 分 方 程 袁 同 时 袁 采 用 MATLAB 语 言 编 制 了 基 于 Runge- 窑 17窑

Kutta 数 值 方 法 的 振 动 微 分 方 程 求 解 程 序 袁 并 通 过 算 例 对 比 两 种 不 同 车 辆 模 型 多 车 激 励 作 用 下 桥 梁 的 动 力 响 应 遥 渊 2 冤 四 分 之 一 车 桥 系 统 工 况 和 二 分 之 一 车 桥 系 统 桥 梁 冲 击 系 数 随 车 辆 间 距 和 车 速 的 变 化 曲 线 具 有 很 好 的 相 关 性 袁 二 者 变 化 趋 势 一 致 遥 渊 3 冤 二 分 之 一 车 辆 车 桥 系 统 桥 梁 冲 击 系 数 相 对 四 分 之 一 车 桥 系 统 桥 梁 冲 击 系 数 而 言 要 小 袁 因 此 袁 车 辆 模 型 的 多 轴 因 素 对 桥 梁 的 激 励 作 用 具 有 抑 制 作 用 袁 随 着 车 辆 间 距 和 车 速 的 变 化 多 轴 因 素 对 桥 梁 的 激 励 抑 制 效 果 是 波 动 变 化 的 遥 渊 4 冤 分 析 结 果 表 明 多 轴 因 素 对 桥 梁 的 激 励 抑 制 效 应 不 是 很 明 显 袁 因 此 袁 在 研 究 车 桥 耦 合 振 动 问 题 时 采 用 车 轴 较 少 的 车 辆 模 型 对 于 计 算 的 结 果 影 响 不 大 袁 计 算 结 果 也 是 相 对 保 守 的 遥 渊 5 冤 应 该 指 出 的 是 院 虽 然 本 文 以 简 支 梁 为 算 例 袁 但 本 文 的 计 算 方 法 可 以 使 用 在 各 种 公 路 桥 梁 袁 在 初 步 计 算 中 采 用 车 轴 较 少 的 车 辆 模 型 可 以 满 足 计 算 要 求 袁 但 是 车 轴 较 多 的 精 细 模 型 对 于 深 入 研 究 是 有 意 义 的 遥 参 考 文 献 院 [1] 丁 南 宏 袁 林 丽 霞 袁 孙 迎 秋 援 公 路 连 拱 桥 在 单 车 荷 载 下 振 动 的 理 论 和 实 验 研 究 咱 D 暂 援 兰 州 交 通 大 学 学 报 袁 2005 袁 24( 3) : 28-32 援 [2] 李 军 强 袁 刘 宏 昭 袁 何 钦 象 袁 等 援 车 - 桥 系 统 耦 合 振 动 响 应 的 简 便 计 算 [D]. 应 用 力 学 学 报 袁 2004 袁 21( 2) 院 66 原 69 援 [3] 桂 水 荣 袁 陈 水 生 袁 许 士 强 援 移 动 荷 载 下 简 支 梁 桥 3 种 车 桥 耦 合 模 型 研 究 [D]. 华 东 交 通 大 学 学 报 袁 2007 袁 24(1) 院 35-39. [4] 桂 水 荣 袁 陈 水 生 袁 潘 登 援 多 片 梁 组 成 的 简 支 梁 桥 车 桥 耦 合 振 动 响 应 研 究 [D]. 华 东 交 通 大 学 学 报 袁 2008 袁 28(4) 院 173-177. [5] HENCHI K 袁 FAFARDM 袁 TALBOTM 袁 et al 援 AnEfficient Algo 鄄 rithm for Dynamic Analysis of Bridges under Moving Vehi 鄄 cles Using acoupled Modal and PhysicalComponents Ap 鄄 proach[j]. Journal of Sound andvibration 袁 1998 袁 212 (4) 院 663-683 援 [6] BRADYSP 袁 O'BRIENEJ 援 Effect of Vehicle Velocity onthe Dynamic Amplification of Two Vehicles Crossing asimply Supported Bridge [J] 援 Journal of BridgeEngineering 袁 2006 袁 11 (2) 院 250-256 [7] 谭 国 金 袁 刘 寒 冰 袁 程 永 春 袁 等 援 基 于 车 - 桥 耦 合 振 动 的 简 支 梁 桥 冲 击 效 应 [D]. 吉 林 大 学 学 报 : 工 学 版 袁 2011 袁 41 (1) 院 62-67 援 [8] 易 晋 生 袁 顾 安 邦 袁 王 小 松 援 基 于 MATLAB 的 公 路 桥 梁 车 桥 耦 合 数 值 计 算 方 法 [D]. 重 庆 交 通 大 学 学 报 袁 2012 袁 31(6) 院 1101-1104. [9] 肖 祥 袁 张 谢 东 袁 任 伟 新 援 基 于 桥 梁 变 形 后 构 形 车 辆 一 柔 性 桥 梁 竖 向 藕 合 模 型 [J]. 振 动 与 冲 击 袁 2013,32(3) 院 157-162. [10] Huang, D. Z., Wang, T. L., and Shahawy, M. (1993), "Im 鄄 pact studies of multigirder concrete Bridges", ASCE, J. Struct. Eng., Vol. 119, No. 8, pp. 2387-2402. [11] Dongzhou Huang 援 IMPACT BEHAVIOR OF CONCRETE BRIDGE DECK ON GIRDERS DUE TO MOVING VEHI 鄄 CLES[J] 援 Structures Congress 2013, ASCE 2013,689-698 [12] Wang. T.L., Huang. D.Z. and Shahawy. M. In:Dynamic Be 鄄 havior of Continuous and Cantilever Thin -Walled Box Bridges.Journal of the Bridge Engineering,ASCE,Vol.1, No.2,1996. [13] Huang.D.Z.Wang.T.L.and shahawy.m.in:impact Analysis of Continuous Multigirder Bridges Due to Moving vehicles. The Journal of STRUCTURAL Engineering,ASCE,118,No. 12,December,1992. [14] ` 陈 水 生 袁 李 孟 廷 袁 桂 水 荣 援 多 车 激 励 公 路 简 支 梁 车 桥 耦 合 振 动 响 应 分 析 [D]. 武 汉 理 工 大 学 学 报 袁 2014 袁 36 (3) :101-106 援 新 中 国 首 条 运 河 引 江 济 汉 2014 年 9 月 26 日 袁 引 江 济 汉 工 程 正 式 通 水 通 航 袁 这 条 新 中 国 成 立 以 来 国 内 开 凿 的 第 一 条 运 河 袁 全 长 67 公 里 袁 围 绕 江 汉 平 原 袁 形 成 一 个 810 公 里 的 千 吨 级 黄 金 航 道 圈 遥 长 江 上 游 的 大 型 船 舶 可 在 此 中 转 分 流 袁 绕 开 九 曲 回 肠 的 长 江 荆 江 段 袁 经 江 汉 运 河 进 入 汉 江 袁 上 可 到 襄 阳 袁 下 可 达 武 汉 袁 有 效 缓 解 长 江 航 道 的 压 力 遥 国 务 院 南 水 北 调 工 程 建 设 委 员 会 办 公 室 党 组 书 记 尧 主 任 鄂 竟 平 袁 湖 北 省 委 书 记 李 鸿 忠 尧 省 长 王 国 生 等 出 席 通 水 通 航 活 动 遥 湖 北 省 交 通 运 输 厅 厅 长 尤 习 贵 说 袁 引 江 济 汉 工 程 是 一 条 名 副 其 实 的 野 黄 金 水 道 冶 袁 工 程 连 接 了 长 江 尧 汉 江 两 大 经 济 带 遥 江 汉 运 河 缩 短 两 江 之 间 的 绕 道 航 程 近 700 公 里 袁 跨 荆 州 尧 荆 门 尧 潜 江 三 市 袁 长 江 之 水 在 荆 州 引 向 汉 江 袁 在 潜 江 段 与 汉 江 连 通 袁 再 流 经 天 门 尧 汉 川 等 地 袁 到 达 武 汉 的 两 江 交 汇 口 袁 与 荆 州 至 武 汉 的 长 江 江 段 并 联 成 环 遥 窑 18窑

施 工 阶 段 的 梁 拱 组 合 体 系 桥 结 构 仿 真 验 算 易 为 渊 宜 春 市 交 通 工 程 质 量 监 督 站 袁 江 西 宜 春 336000 冤 摘 要 院 运 用 MIDAS Civil 软 件 袁 对 结 构 和 受 力 复 杂 的 梁 拱 组 合 体 系 桥 梁 袁 在 设 计 过 程 中 进 行 结 构 验 算 袁 以 解 决 结 构 可 靠 度 分 析 袁 具 有 很 强 的 实 用 性 遥 文 章 针 对 某 大 桥 在 设 计 时, 以 施 工 阶 段 的 结 构 验 算 为 例 进 行 仿 真 模 拟 袁 对 建 模 和 分 析 时 的 一 些 关 键 问 题 给 出 了 建 议, 以 供 同 类 问 题 参 考 遥 关 键 词 院 桥 梁 工 程 曰 梁 拱 组 合 曰 施 工 阶 段 曰 结 构 仿 真 曰 验 算 0 前 言 某 大 桥 设 计 主 桥 为 预 应 力 混 凝 土 变 截 面 梁 斜 靠 拱 组 合 体 系 袁 结 构 跨 径 较 大 袁 形 式 新 颖 袁 受 力 复 杂 袁 施 工 要 求 高 遥 因 此 袁 运 用 MIDAS Civil 软 件 按 设 计 的 结 构 型 式 和 荷 载 标 准 袁 对 施 工 阶 段 主 体 结 构 的 安 全 性 尧 可 靠 性 进 行 分 析 袁 以 确 保 结 构 的 最 终 线 形 和 受 力 状 态 满 足 要 求 遥 1 大 桥 模 型 的 建 立 1.1 桥 梁 结 构 设 计 主 桥 为 梁 拱 组 合 体 系 袁 跨 径 为 30m+80m+30m 袁 其 中 80m 中 跨 与 系 杆 拱 共 同 承 载 遥 箱 梁 采 用 单 箱 六 室 结 构 袁 梁 体 两 端 及 跨 中 梁 高 1.8m 袁 主 墩 墩 顶 梁 高 3.8m 袁 其 间 梁 高 变 化 采 用 抛 物 线 变 化 袁 边 跨 采 用 1.5 次 抛 物 线 袁 中 跨 采 用 4 次 抛 物 线 遥 拱 肋 布 置 于 中 跨 80m 范 围 内 袁 为 钢 筋 混 凝 土 斜 靠 拱 袁 向 内 倾 斜 遥 桥 左 右 两 侧 拱 高 不 同 袁 矢 跨 均 为 80m 袁 采 用 二 次 抛 物 线 与 直 线 拟 合 拱 轴 线 袁 高 拱 矢 高 为 19.688m 袁 低 拱 矢 高 为 15.75m 袁 拱 轴 断 面 为 1.5m 伊 1.2m 矩 形 遥 主 墩 墩 身 采 用 Y 型 圆 弧 双 柱 的 混 凝 土 结 构 遥 承 台 为 实 体 普 通 钢 筋 混 凝 土 哑 铃 型 构 造 袁 高 2.5m 遥 基 础 采 用 桩 基 础 遥 1.2 结 构 计 算 模 型 验 算 采 用 MIDAS Civil 空 间 有 限 元 软 件 进 行 建 模 计 算 院 淤 大 桥 施 工 阶 段 分 析 ( 单 梁 法 ) 全 桥 共 有 493 个 节 点 袁 394 个 单 元 遥 用 于 主 桥 施 工 阶 段 各 构 件 的 计 算 遥 于 大 桥 施 工 阶 段 分 析 ( 梁 格 法 ) 全 桥 共 有 752 个 节 点 袁 883 个 单 元 遥 用 于 主 桥 施 工 阶 段 各 构 件 的 计 算 袁 与 单 梁 法 建 模 相 校 核 遥 1.3 建 模 单 元 类 型 的 选 取 主 梁 尧 主 墩 尧 横 梁 尧 风 撑 及 拱 轴 采 用 空 间 梁 单 元 曰 墩 梁 间 的 支 座 考 虑 为 节 点 弹 性 连 接 模 拟 曰 拱 梁 结 合 处 及 横 梁 与 主 梁 连 接 处 考 虑 刚 域 效 应 曰 吊 杆 采 用 索 单 元 建 立 模 型 遥 1.4 边 界 条 件 的 确 定 由 于 主 墩 基 础 采 用 承 台 袁 群 桩 基 础 袁 且 主 梁 结 构 为 墩 梁 分 离 袁 故 直 接 简 化 为 考 虑 墩 底 固 接 于 承 台 顶 面 曰 主 拱 与 主 梁 连 接 点 考 虑 为 节 点 固 结 曰 风 撑 与 拱 轴 连 接 考 虑 为 固 结 遥 模 型 见 图 1 尧 图 2 尧 图 3 所 示 遥 图 1 主 桥 结 构 模 型 图 作 者 简 介 院 易 为 渊 1976 原 冤 男 袁 江 西 安 福 人 袁 湖 南 工 业 大 学 本 科 毕 业 袁 工 程 师 袁 站 长 袁 主 要 从 事 公 路 桥 梁 建 设 与 管 理 工 作 遥 窑 19窑

舆 预 应 力 棍 凝 土 及 钢 筋 混 凝 土 姿 越 26KN/m 3 袁 沥 1.5 加 载 方 式 图 2 图 3 单 梁 结 构 模 型 图 梁 格 结 构 模 型 图 淤 汽 车 及 人 群 荷 载 采 用 车 道 方 式 加 载 袁 其 中 汽 车 荷 载 分 为 居 中 布 置 及 偏 载 布 置 两 种 布 置 方 式 曰 于 二 期 恒 载 采 用 单 元 荷 载 进 行 加 载 曰 盂 结 构 自 重 在 单 元 安 装 后 即 作 用 曰 榆 预 应 力 荷 载 通 过 安 装 钢 绞 线 袁 张 拉 加 载 曰 虞 吊 杆 张 拉 力 通 过 安 装 吊 杆 袁 采 用 体 外 力 选 项 进 行 加 载 遥 1.6 计 算 参 数 的 选 取 1.6.1 结 构 用 材 及 计 算 参 数 的 选 取 淤 混 凝 土 院 上 部 结 构 箱 梁 及 拱 肋 采 用 C50 混 凝 土 袁 墩 身 采 用 C40 混 凝 土 袁 承 台 采 用 C30 混 凝 土 曰 筋 曰 于 普 通 钢 筋 院 普 通 钢 筋 采 用 R235 尧 HRB335 钢 盂 预 应 力 钢 绞 线 院 主 梁 为 双 向 预 应 力 结 构 袁 主 桥 的 吊 杆 为 预 应 力 钢 绞 线 袁 采 用 的 钢 束 皆 为 高 强 低 松 驰 预 应 力 钢 绞 线 袁 单 根 钢 绞 线 公 称 直 径 为 15.2mm 袁 标 准 强 度 为 1860MPa 袁 弹 性 模 量 为 1 援 95x105MPa 袁 张 拉 控 制 应 力 1395MPa 曰 榆 钢 材 院 风 撑 钢 材 采 用 Q345B 钢 材 袁 应 符 合 GB 辕 T1591-94 的 要 求 袁 并 且 30mm( 含 30mm) 厚 度 以 下 钢 材 屈 服 强 度 跃 345MPa 袁 抗 拉 强 度 跃 500MPa 曰 虞 支 座 院 主 墩 采 用 GPZ25000 袁 边 墩 采 用 GPZ2000 盆 式 橡 胶 支 座 曰 愚 吊 索 院 吊 杆 采 用 PE-JS15.2 防 护 钢 绞 线 拉 索 袁 规 格 为 15 要 8 型 遥 钢 绞 线 标 准 强 度 为 1860MPa 曰 窑 20窑 青 混 凝 土 院 姿 越 23KN 辕 m 3 曰 余 预 埋 波 纹 管 道 滋 越 0 援 3 袁 k 越 0 援 0066 袁 张 拉 控 制 应 力 院 1395MPa 遥 1.6.2 主 要 参 数 计 算 淤 二 期 荷 载 根 据 图 纸 中 栏 杆 及 防 撞 护 栏 的 构 造 尺 寸 院 栏 杆 院 12KN 辕 m ( 单 侧 ) 曰 防 撞 护 栏 院 9KN 辕 m ( 单 侧 ) 曰 桥 面 铺 装 院 34 援 5KN 辕 m( 全 幅 ) 遥 根 据 桥 面 布 置 情 况 的 不 同 ( 中 跨 设 有 防 撞 护 栏 和 栏 杆 袁 边 跨 仅 设 置 栏 杆 ) 院 对 于 单 粱 法 模 型 院 二 期 荷 载 在 中 跨 按 照 76 援 5KN 辕 m 加 载 袁 在 边 跨 按 照 58 援 5KN 辕 m 加 载 遥 对 于 梁 格 法 模 型 院 二 期 荷 载 在 主 纵 梁 按 照 9 援 66 KN 辕 m 加 载 袁 在 中 纵 梁 按 照 9 援 43KN 辕 m 加 载 袁 在 边 纵 梁 中 跨 按 照 24KN 辕 m 加 载 袁 在 边 纵 梁 边 跨 按 照 15KN 辕 m 加 载 遥 于 温 度 荷 载 整 体 温 差 院 初 步 计 划 成 桥 基 准 温 度 为 15 益 袁 故 整 体 温 度 荷 载 为 整 体 升 温 25 益 袁 降 温 20 益 遥 梯 度 温 差 院 温 度 梯 度 依 据 叶 公 路 桥 涵 设 计 通 用 规 范 曳 第 4 援 3 援 10 援 3 条 袁 取 Tl=14 益 袁 T2=5 援 5 益 袁 由 于 梁 高 最 小 跨 中 部 位 为 1.8m 袁 跃 400mm 袁 故 A=300mm 遥 按 照 正 温 差 A=400mm 袁 T1=14 益 袁 T2=5 援 5 益 曰 负 温 差 A= 400mm 袁 T1=-7 益 袁 T2=-2.75 益 遥 盂 基 础 沉 降 取 1 # 尧 2 # 尧 3 # 尧 4 # 桥 墩 基 础 沉 降 向 下 2cm 袁 取 最 不 利 组 合 遥 1.6.3 活 载 设 计 荷 载 院 城 市 A 级 曰 计 算 行 车 速 度 院 40km 辕 h 曰 人 群 荷 载 院 3x1.75 越 5.25 KN 辕 m( 单 侧 ) 遥 1.6.4 预 应 力 尧 吊 杆 布 置 依 据 施 工 图 设 计 < 主 桥 箱 梁 刚 束 布 置 图 > 主 桥 纵 向 钢 束 采 用 15.2 要 12 尧 15.2 要 9 尧 15.2 要 7 三 种 型 号 钢 绞 线 袁 支 点 横 梁 钢 束 采 用 15.2 要 15 钢 绞 线 遥 吊 杆 横 梁 采 用 15.2 一 5 钢 绞 线 遥 2 施 工 阶 段 主 桥 分 析 验 算 根 据 施 工 流 程 袁 主 桥 施 工 过 程 分 为 以 下 7 个 工 况 院 淤 主 桥 下 部 构 造 的 施 工 曰 于 满 堂 支 架 现 浇 主 梁 及 横 梁 曰 盂 满 堂 支 架 现 浇 拱 轴 袁 安 装 风 撑 曰 榆 安 装 吊 杆 袁 张 拉 吊 杆 ( 施 加 初 张 力 ) 袁 张 拉 主 梁 钢 绞 线 袁 拆 除 满 堂 支 架 曰 虞 进 行 桥 面 施 工 袁 施 加 二 期 荷 载 曰 愚 对 吊 杆 进 行 补 张 袁 调 索 使 吊 杆 索 力 达 到 成 桥 张 拉 力 曰 舆 计 算 3000d 收 缩 徐 变 的 效 果 遥 ( 计 算 结 果 以 单 梁 法 为