宜万线野人民河大桥桥基位置的确定.docxVIP

宜万线野人民河大桥桥基位置的确定 1 两岸自然稳定坡角 野三河大桥位于湖北省建始县以东约60公里处。野三河大桥位于中山区。野三河峡谷是一个深潭山谷，河道狭窄，两岸陡峭。宜昌海岸带的平均坡度约为65。山坡上的植被相对发达，线路位于海岸带的中间。万州路的平均坡度约为89。这条线路位于路板顶部，两岸的路板高度约为140米。 河谷两岸裸露岩层为三叠系嘉陵江组白云质灰岩,岸壁中下部岩溶较发育,岸壁中下部均可见小的溶洞.两岸受构造影响,岩层产状略有不同.宜昌岸的岩层产状320°∠18°,岩体较为破碎,主要发育两组节理,产状为135°∠60°及85°∠18°,两组节理的平均间距均约0.5 m,节理面粗糙,无充填;万州岸岩层产状为300°∠10°,主要发育一组节理,产状为188°∠69°,节理间距1.0 m,节理面粗糙,无充填,岩体较为完整,岩层较厚,岩体质量比宜昌岸好.根据大量调查统计和理论分析,和经过相关研究得到的结论,得到道路岩石边坡自然稳定坡角经验公式,由此计算出的两岸自然稳定坡角如表1.经验公式如下: α=rh[14.7ln(rwRlgD)+13],α=rh[14.7ln(rwRlgD)+13], 其中:α为自然稳定坡角;R为HT75型回弹仪测得的回弹值,该值野外实测可得;rw为地下水折减系数,该值根据野外调查资料查表可得;rh为高度折减系数,该值根据野外调查资料查表可得;岩体块度D=∏i=1ndi????√；D=∏i=1ndi；该值根据野外节理实测数据计算得出,cm;d为野外所测岩体节理间距,cm;n为野外所测的节理组数. 2 岸坡岩体强度分析 建立边坡有限元分析模型时,为消除边界影响,边坡需作适当的延展,为此边坡后缘向后延伸约250 m,坡脚向外延伸约150 m,左右两侧断面水平方向约束,底面垂直方向约束. 桥基参数:按照初测设计要求,取桥基长16.97 m,宽14.14 m,荷载41 975 kN. 材料参数:根据试验资料,取白云质灰岩弹性模量E=4×104MPa,万州岸岩体泊松比μ=0.22,宜昌岸岩体泊松比μ=0.24,岩体容重γ=25 kN/m3. 地下水、地震等因素对岸坡影响很小,不考虑其影响.由于岩溶发育区远离桥基位置,岩溶对桥基稳定性影响极小,因此不考虑岩溶的影响. 首先不考虑岩体自重的影响,对不同埋深h(相对于线路标高)和不同桥基外侧距岸坡边缘距离S下的岸坡岩体应力状态进行数值模拟,桥基位置及岸坡示意图如图1所示. 取出基底中心位置岸坡岩体附加最大主应力σmax,绘出σmax与S的关系曲线图,分析岸坡对桥基底部岩体应力的影响范围,获得基底岩体应力趋于稳定时基础外侧距岸坡边缘的距离Ss.并算出自然稳定坡角形成的坡面(图1中虚线)在不同埋深下距自然坡面的距离(图1中的S0)如表2.由于宜昌岸边坡为折线型边坡,因此S0值差别较大.为安全计,通过Ss和S0比较取大者为原则,定出各个埋深下桥基设置位置.然后考虑岩体自重,对不同桥基位置的岸坡岩体应力状态进行数值模拟,用强度理论进行岸坡岩体强度判别,分析桥基荷载作用下岸坡岩体是否满足强度要求. 2.1 岸坡对岩体up的影响 图2表示埋深10 m时两岸基底中心位置岩体σmax随S的变化曲线.从图中可以看出,当万州岸桥基外侧距岸坡边缘水平距离大于20 m后,基底中心位置岩体σmax变化很小,说明随着桥基位置向坡内移进,岸坡对桥基附近岩体应力的影响已经基本消除.而此埋深下万州岸S0值为24 m,因此万州岸桥基在埋深10 m时,应距岸坡边缘24 m.宜昌岸桥基外侧距岸坡边缘水平距离约25 m后,基底中心位置岩体σmax便趋于稳定.说明桥基距岸坡边缘距离大于25 m后,岸坡对桥基附近岩体应力的影响已经基本消除.而埋深10 m时宜昌岸S0值为22 m,因此宜昌岸桥基在埋深10 m时,应距岸坡边缘25 m. 2.2 基底中心位置岩体 图3表示埋深20 m时两岸基底中心位置岩体σmax随S的变化曲线.从图3中可以看出,当万州岸桥基距岸坡边缘水平距离大于20 m后,基底中心位置岩体σmax基本保持稳定,岸坡对桥基附近应力的影响已经基本消除.埋深20 m时万州岸S0取值22 m,因此万州岸桥基在埋深20 m时,应距岸坡边缘22 m.宜昌岸桥基距岸坡边缘水平距离20 m后,基底中心位置岩体σmax趋于稳定.此时宜昌岸S0取值5 m.比较两者的大小,可知宜昌岸桥基在埋深20 m时,应距岸坡边缘20 m. 2.3 至岸坡边缘垂直距离 图4表示埋深30 m时两岸基底中心位置岩体σmax随S的变化曲线.从图4中可以看出,当万州岸桥基外侧距岸坡边缘水平距离大于15 m后,基底中心位置岩体σmax基本保持稳定,岸坡对桥基附近应力的影响已经基本消除.此埋深下S0取值为19 m.因此万州岸桥基在埋深30 m时,