宜萬(wàn)線野人民河大橋橋基位置的確定

宜萬(wàn)線野人民河大橋橋基位置的確定

1兩岸自然穩(wěn)定坡角野三河大橋位于湖北省建始縣以東約60公里處。野三河大橋位于中山區(qū)。野三河峽谷是一個(gè)深潭山谷，河道狹窄，兩岸陡峭。宜昌海岸帶的平均坡度約為65。山坡上的植被相對(duì)發(fā)達(dá)，線路位于海岸帶的中間。萬(wàn)州路的平均坡度約為89。這條線路位于路板頂部，兩岸的路板高度約為140米。河谷兩岸裸露巖層為三疊系嘉陵江組白云質(zhì)灰?guī)r,岸壁中下部巖溶較發(fā)育,岸壁中下部均可見(jiàn)小的溶洞.兩岸受構(gòu)造影響,巖層產(chǎn)狀略有不同.宜昌岸的巖層產(chǎn)狀320°∠18°,巖體較為破碎,主要發(fā)育兩組節(jié)理,產(chǎn)狀為135°∠60°及85°∠18°,兩組節(jié)理的平均間距均約0.5m,節(jié)理面粗糙,無(wú)充填;萬(wàn)州岸巖層產(chǎn)狀為300°∠10°,主要發(fā)育一組節(jié)理,產(chǎn)狀為188°∠69°,節(jié)理間距1.0m,節(jié)理面粗糙,無(wú)充填,巖體較為完整,巖層較厚,巖體質(zhì)量比宜昌岸好.根據(jù)大量調(diào)查統(tǒng)計(jì)和理論分析,和經(jīng)過(guò)相關(guān)研究得到的結(jié)論,得到道路巖石邊坡自然穩(wěn)定坡角經(jīng)驗(yàn)公式,由此計(jì)算出的兩岸自然穩(wěn)定坡角如表1.經(jīng)驗(yàn)公式如下:α=rh[14.7ln(rwRlgD)+13],α=rh[14.7ln(rwRlgD)+13],其中:α為自然穩(wěn)定坡角;R為HT75型回彈儀測(cè)得的回彈值,該值野外實(shí)測(cè)可得;rw為地下水折減系數(shù),該值根據(jù)野外調(diào)查資料查表可得;rh為高度折減系數(shù),該值根據(jù)野外調(diào)查資料查表可得;巖體塊度D=∏i=1ndi????√；D=∏i=1ndi；該值根據(jù)野外節(jié)理實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算得出,cm;d為野外所測(cè)巖體節(jié)理間距,cm;n為野外所測(cè)的節(jié)理組數(shù).2岸坡巖體強(qiáng)度分析建立邊坡有限元分析模型時(shí),為消除邊界影響,邊坡需作適當(dāng)?shù)难诱?為此邊坡后緣向后延伸約250m,坡腳向外延伸約150m,左右兩側(cè)斷面水平方向約束,底面垂直方向約束.橋基參數(shù):按照初測(cè)設(shè)計(jì)要求,取橋基長(zhǎng)16.97m,寬14.14m,荷載41975kN.材料參數(shù):根據(jù)試驗(yàn)資料,取白云質(zhì)灰?guī)r彈性模量E=4×104MPa,萬(wàn)州岸巖體泊松比μ=0.22,宜昌岸巖體泊松比μ=0.24,巖體容重γ=25kN/m3.地下水、地震等因素對(duì)岸坡影響很小,不考慮其影響.由于巖溶發(fā)育區(qū)遠(yuǎn)離橋基位置,巖溶對(duì)橋基穩(wěn)定性影響極小,因此不考慮巖溶的影響.首先不考慮巖體自重的影響,對(duì)不同埋深h(相對(duì)于線路標(biāo)高)和不同橋基外側(cè)距岸坡邊緣距離S下的岸坡巖體應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬,橋基位置及岸坡示意圖如圖1所示.取出基底中心位置岸坡巖體附加最大主應(yīng)力σmax,繪出σmax與S的關(guān)系曲線圖,分析岸坡對(duì)橋基底部巖體應(yīng)力的影響范圍,獲得基底巖體應(yīng)力趨于穩(wěn)定時(shí)基礎(chǔ)外側(cè)距岸坡邊緣的距離Ss.并算出自然穩(wěn)定坡角形成的坡面(圖1中虛線)在不同埋深下距自然坡面的距離(圖1中的S0)如表2.由于宜昌岸邊坡為折線型邊坡,因此S0值差別較大.為安全計(jì),通過(guò)Ss和S0比較取大者為原則,定出各個(gè)埋深下橋基設(shè)置位置.然后考慮巖體自重,對(duì)不同橋基位置的岸坡巖體應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬,用強(qiáng)度理論進(jìn)行岸坡巖體強(qiáng)度判別,分析橋基荷載作用下岸坡巖體是否滿足強(qiáng)度要求.2.1岸坡對(duì)巖體up的影響圖2表示埋深10m時(shí)兩岸基底中心位置巖體σmax隨S的變化曲線.從圖中可以看出,當(dāng)萬(wàn)州岸橋基外側(cè)距岸坡邊緣水平距離大于20m后,基底中心位置巖體σmax變化很小,說(shuō)明隨著橋基位置向坡內(nèi)移進(jìn),岸坡對(duì)橋基附近巖體應(yīng)力的影響已經(jīng)基本消除.而此埋深下萬(wàn)州岸S0值為24m,因此萬(wàn)州岸橋基在埋深10m時(shí),應(yīng)距岸坡邊緣24m.宜昌岸橋基外側(cè)距岸坡邊緣水平距離約25m后,基底中心位置巖體σmax便趨于穩(wěn)定.說(shuō)明橋基距岸坡邊緣距離大于25m后,岸坡對(duì)橋基附近巖體應(yīng)力的影響已經(jīng)基本消除.而埋深10m時(shí)宜昌岸S0值為22m,因此宜昌岸橋基在埋深10m時(shí),應(yīng)距岸坡邊緣25m.2.2基底中心位置巖體圖3表示埋深20m時(shí)兩岸基底中心位置巖體σmax隨S的變化曲線.從圖3中可以看出,當(dāng)萬(wàn)州岸橋基距岸坡邊緣水平距離大于20m后,基底中心位置巖體σmax基本保持穩(wěn)定,岸坡對(duì)橋基附近應(yīng)力的影響已經(jīng)基本消除.埋深20m時(shí)萬(wàn)州岸S0取值22m,因此萬(wàn)州岸橋基在埋深20m時(shí),應(yīng)距岸坡邊緣22m.宜昌岸橋基距岸坡邊緣水平距離20m后,基底中心位置巖體σmax趨于穩(wěn)定.此時(shí)宜昌岸S0取值5m.比較兩者的大小,可知宜昌岸橋基在埋深20m時(shí),應(yīng)距岸坡邊緣20m.2.3至岸坡邊緣垂直距離圖4表示埋深30m時(shí)兩岸基底中心位置巖體σmax隨S的變化曲線.從圖4中可以看出,當(dāng)萬(wàn)州岸橋基外側(cè)距岸坡邊緣水平距離大于15m后,基底中心位置巖體σmax基本保持穩(wěn)定,岸坡對(duì)橋基附近應(yīng)力的影響已經(jīng)基本消除.此埋深下S0取值為19m.因此萬(wàn)州岸橋基在埋深30m時(shí),應(yīng)距岸坡邊緣19m.宜昌岸橋基外側(cè)距岸坡邊緣水平距離20m時(shí),基底中心位置巖體σmax趨于穩(wěn)定.宜昌岸埋深30m時(shí)S0取值為8m.因此宜昌岸橋基在埋深30m時(shí),應(yīng)距岸坡邊緣20m.2.4兩岸橋基位置確定橋基設(shè)置后,岸坡巖體在橋基荷載作用下,其應(yīng)力值的增加必然帶來(lái)巖體的強(qiáng)度校核問(wèn)題.此處主要應(yīng)用Mohr強(qiáng)度準(zhǔn)則對(duì)岸坡進(jìn)行巖體強(qiáng)度分析,分析在各個(gè)橋位下岸坡巖體是否滿足強(qiáng)度要求.通過(guò)分析可知,萬(wàn)州岸岸坡在3個(gè)不同基礎(chǔ)位置下巖體均滿足強(qiáng)度要求,岸坡是穩(wěn)定的.宜昌岸岸坡在3個(gè)不同基礎(chǔ)位置上,橋基底部均有少量巖體處于塑性區(qū),但這不影響岸坡的整體穩(wěn)定性,橋基設(shè)在這些位置是合理的,但需對(duì)基底巖體作適當(dāng)?shù)募庸烫幚?通過(guò)巖體強(qiáng)度分析,兩岸的3個(gè)基礎(chǔ)位置均是合理的.考慮到增加橋跨長(zhǎng)度與增加橋基埋深所造成的建設(shè)費(fèi)用變化,確定兩岸橋基位置為:萬(wàn)州岸埋深10m,距岸坡邊緣24m;宜昌岸埋深10m,距岸坡邊緣25m.3兩岸橋基位置確定通過(guò)經(jīng)