地基空洞對(duì)框架式地道橋結(jié)構(gòu)的影響

地基空洞對(duì)框架式地道橋構(gòu)造的影響l2月LOFCHANGSHARAILWAYUNIVERSITYNo4Dec.99{)04—0006-06道橋構(gòu)造的影響摘要:建立了地道橋與地基空洞的靜力,動(dòng)力模型,并進(jìn)行非線性有限元計(jì)算.考察空洞對(duì)框架式地道橋受力狀況的影響,分析了由地基空洞引發(fā)的框架式地道橋裂設(shè)計(jì),施工和裂縫防治提供了參考和根據(jù).空洞;靜動(dòng)力分析StaticandDynamicAnalysisoftheInfluenceofeinFoundationuponFrametypeTunnelBridgeXIAODan.WENYu—songCollegeofCivilandArchitecturalEngineeringaHChinaAbstractThroughthestaticanddynamiccalculationononehand,thispaperanalygestheinfluenceofheholeinfoundationuponframetypetunnelbridgeandclarifiestheformationmechanisftheofframetypetunnelbridgecausedbythefoundationsholeOntheotherhandthispapvidessomeusefulreferencefortheframetypetunnelbridgesdesign,constructionandthepventionorrepairofthecrack.ywordstunnelbridgeholeinfoundationstaticanddynamicanalysis隨著我國交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展,為滿足鐵路與公路高速,安全行車的規(guī)定,鐵路,公道口被大量地改為立體交叉,其形式多采用以頂入法施工的框架式地道橋.在現(xiàn)有用頂入法對(duì)地道橋進(jìn)行施工,能夠最大程度地避免對(duì)鐵路線的干擾,從而達(dá)成既確又節(jié)省工程造價(jià)的目的.在頂進(jìn)橋體時(shí),其端部土體應(yīng)隨頂隨挖.頂進(jìn)方向的誤差救方法對(duì)其予以糾正,地道橋底部地基仍將無法避免地產(chǎn)生空洞.地基空洞的存在,地道橋的受力狀況,成為影響此后地道橋運(yùn)行安全的隱患.在實(shí)際工程中,許多正架式地道橋都存在著不同大小的地基空洞,其中部分地道橋在通過數(shù)年的使用后,生出現(xiàn)呈"八"形的自底板向頂板擴(kuò)展的裂縫.現(xiàn)在,有關(guān)地基空洞對(duì)地道橋安全運(yùn)行少.在此,作者采用大型有限元分析軟件ANSYS對(duì)帶空洞地基上的框架式地力,動(dòng)力非線性有限元分析,研究地基局部空洞對(duì)框架式地道橋構(gòu)造的影響及其邊縫的產(chǎn)生機(jī)理,為框架式地道橋的設(shè)計(jì),施工和裂縫防治提供參考和根據(jù).首先對(duì)該地道橋涉及其o在受拉達(dá)成一定的強(qiáng)度后發(fā)生開裂的現(xiàn)象,而特殊的開裂,壓碎性能之外要的是,該單元可定義非線元,能較好地模擬出地道橋在列車靜載,動(dòng)arKinematicHard地基采用塊體單元(so皿45),該單元同時(shí)合用于線彈性材料和彈塑性模型.根據(jù)地物理力學(xué)性質(zhì),采用彈塑性的非線性有限元法,地基材料的本構(gòu)模式采用uckerPragerDsincosANSYS支持剛體一柔體的面一面接觸單元,能較好地模擬有滑動(dòng)和摩擦的地道土體之間的互相作用.采用接觸單元TARGE170和CONTA173分別模擬地道橋的體的接觸面.計(jì)算模型的邊界范疇按下列原則進(jìn)行擬定,模型所取地層的范疇是:水平方向上地.2.5,3.0m等多種寬度,建立地基有空洞計(jì)算模型.力分析基空洞對(duì)地道橋構(gòu)造應(yīng)力的影響根據(jù)《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》(1Bl0oo2.1—99,下列簡(jiǎn)稱《橋規(guī)》)有關(guān)橋涵設(shè)定,就地道橋受最不利荷載組合狀況對(duì)上述計(jì)算模型進(jìn)行靜載計(jì)算.2主應(yīng)故未作考察.t—tEF10H922A479839E4F365H647I8A324840FH623I5B0070E應(yīng)力方向FH535I3變化.計(jì)算表明,地道橋底部地基空洞對(duì)地道橋頂板的主應(yīng)力分布影響不大,而對(duì)邊墻及響:底板及邊墻在空洞兩側(cè)出現(xiàn)了明顯的應(yīng)力集中(見寬常使用荷載作用下地道橋底板第2主應(yīng)力(0"2)與不同寬度空洞關(guān)系對(duì)應(yīng)裹增大.道橋靜力模型受地基空洞影響分析型的計(jì)算成果可知:化是造成地道橋產(chǎn)生"八"形裂縫重.2)由地道橋空洞引發(fā)的地道橋底板及邊墻第2主應(yīng)力()的變化是地道橋產(chǎn)生"八"形裂縫的直接因素.即使在地基有,無空洞的狀況下,地道橋頂板底面和底板頂面第大拉應(yīng)力)均已超出混凝土的極限抗拉強(qiáng)度(地道橋普通由C25號(hào)混凝土澆注而成,其極限抗拉強(qiáng)度為2.02MPa).但由于在框架式地道橋的設(shè)計(jì)計(jì)算中,普通只考慮框單位寬度的受力狀況,使得地道橋橫截面方向的配筋較為保守,縱截面方向的配筋弱;裂縫寬度與使用荷載作用下的鋼筋應(yīng)力大小有直接關(guān)系,鋼筋應(yīng)力愈大,則裂框架縱向裂縫的擴(kuò)展能力.地道橋底板和邊墻的第2主應(yīng)力(:)即使未達(dá)成混凝土的抗拉極限強(qiáng)度,但考慮到橋在使用年限內(nèi)將承受列車多次重復(fù)荷載作用,致使昆凝土承受重復(fù)應(yīng)力,且隨著數(shù)的增加,其內(nèi)部損傷不停增加,以致混凝土承裁能力下降,因此必須對(duì)地道橋進(jìn)驗(yàn)算.抗拉疲勞破壞理論橋梁的疲勞破壞普通采用Miner線性累積損傷理論,認(rèn)為橋梁的疲勞承載力與應(yīng)一對(duì)于混凝土的抗拉疲勞.s—J7v曲線,采用Tepfers等給出的混凝土在等幅重復(fù)拉式中,S=,R=;其中:一,面為疲勞應(yīng)力上,下限,為混凝土靜載軸心抗拉強(qiáng)度.道橋混凝土疲勞壽命的影響計(jì)算多種狀況下地道橋底板混凝土的疲勞損傷道橋底板混凝土的疲勞壽命有著很大影響.隨著空洞的增大,其疲勞壽命急劇下降.是說,在地基無空洞或空洞較小的狀況下,地道橋底板混凝土不會(huì)因疲勞而產(chǎn)生裂縫,若大小超出一定限制,地道橋在長(zhǎng)久列車往復(fù)荷載的沖擊下,其底板混凝土將產(chǎn)生由受列車荷載的沖擊作用,地道橋底板裂縫繼續(xù)向邊墻擴(kuò)展.受地道橋底板裂縫的影邊墻,并呈"八"形向頂板延伸.慮地道橋縱向受力的,成為影響地道橋使用縫產(chǎn)生后,水分將會(huì)順縫流入,使鋼筋銹蝕,首先,鋼筋因銹蝕而強(qiáng)度變低,延伸;另首先,鋼筋因銹蝕土破裂,剝落,加重鋼筋使用壽命.B894E62404FH0864結(jié)論發(fā)的地道橋第2主應(yīng)力激增將造;空洞愈大,裂縫出現(xiàn)愈早.2)在地道橋構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí),特別在對(duì)軟弱地基上地道橋進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),必須考慮地基空不利狀況對(duì)地道橋受力狀況的影響,并有針對(duì)性地加強(qiáng)地道橋縱向的布筋以提高,克制道橋頂進(jìn)施工時(shí),必須嚴(yán)格控制其方向,經(jīng)常對(duì)橋體的軸線和標(biāo)高進(jìn)行觀察,害.