普立特大桥隧道式锚碇围岩系统的变形规律及破坏机制

摘要/Abstract

摘要：

摘要：针对普立特大桥普立岸隧道式锚碇围岩系统的变形规律及破坏机制问题，采用有限差分法对其进行三维弹塑性模拟，分析了随着荷载的增加系统的塑性区、位移及应力的发展情况.数值结果表明：① 设计缆力时，锚碇围岩系统的位移均维持在mm级；继续加载，锚碇和周围岩体的位移形成的驼峰逐渐明显；至极限状态时，根据锚碇围岩的位移矢量图可勾勒出围岩的破坏范围，其中锚碇上、下部围岩的破坏范围分别为锚碇后锚面宽度的1.1倍和0.5倍；② 系统在设计缆力下具有足够的安全稳定性，加载至8倍缆力时，锚碇的环向和径向的围岩塑性区均达到贯通，加载至极限状态时，锚碇周围岩体的塑性区分布形态呈倒塞体状；③ 根据监测点的位移变化、锚碇围岩塑性区分布及应力扩展情况得到，系统的破坏由锚碇带动周边部分岩体发生整体拉剪破坏.

关键词: 隧道式锚碇围岩系统, 变形, 破坏机制, 有限差分法

Abstract:

Abstract： The deformation law and failure mechanism of anchorage-surrounding rock system were studied by the 3D elasto-plastic numerical simulation using the finite difference method (FDM). The development of plastic zone, displacement and stress were analyzed with the increasing load. It is shown that at the designed cable force, the displacement of the system is maintained in millimeters. The hump of displacement between the anchorage and surrounding rock become clear under the increasing load. At the limit state, according to the displacement vector graph, the failure area of rock can be sketched, in which the upperlower destruction of surrounding rock are respectively 1.1 times and 0.5 times of the width of the back face of anchorage. The system has enough safety stability under the designed cable force. At aloading of 8 times of the cable force, the hoop and radial plastic zones achieve breakthrough. At the ultimate state, the plastic zones appear to be at an antiplug state. According to the displacement of the monitoring point, the plastic zones of surrounding rock and stress extension, the tensileshear complex failure caused by anchorage in surrounding rock may be in a failure mode.
Key words：

Key words: tunnel-typed anchorage-surrounding rock system, finite difference method, failure area, failure mechanism, plastic zone

中图分类号:

TU 42

汤华，熊晓荣，邓琴，袁从华，吴振君. 普立特大桥隧道式锚碇围岩系统的变形规律及破坏机制[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2015, 49(07): 961-967.

TANG Hua,XIONG Xiaorong,DENG Qin,YUAN Conghua,WU Zhenjun. Deformation Law and Failure Mechanism of Anchorage-Surrounding Rock System of Puli Extra-large Bridge[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2015, 49(07): 961-967.

参考文献

［1］刘建新, 胡兆同. 大跨度吊桥［M］.北京：人民交通出版社. 1994.

［2］臧万军.带预应力锚索的复合式隧道锚试验研究［D］. 成都：西南交通大学土木工程学院，2005.

［3］Gimsing N J, Georgakis C T. Cable supported bridge concept and design［M］. New York: JohnWiley and Sons Ltd, 1997.

［4］黄东.山区公路悬索桥隧道锚碇作用机理及应用研究［D］. 重庆：重庆交通大学土木建筑学院, 2010

［5］朱玉.隧道锚设计体系中的关键问题研究与实践［D］.武汉：华中科技大学土木工程与力学学院，2005.

［6］肖本职，吴相超. 隧道式锚碇围岩稳定性研究现状及探讨［J］. 地下空间与工程学报，2006, 2(3)：495498.

XIAO Benzhi, WU Xiangchao. Present situation and discussion of the study on stability of tunneltype anchorage and surrounding rock ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2006, 2(3)：495498.

［7］胡波，曾钱帮，饶旦，等. 锚碇围岩系统在拉剪复合应力条件下的变形规律及破坏机制研究——以坝陵河特大岩锚悬索桥为例［J］. 岩石力学与工程学报, 2007, 26(4): 712719.

HU Bo, ZENG Qianbang, RAO dan, et al. Study on deformation law and failure mechanism of anchoragesurrounding rock system under tensileshear complex stress—taking superlarge suspension bridge on baling river for example ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2007, 26(4): 712719.

［8］胡波，赵海滨，王思敬，等. 隧道锚围岩拉拔模型试验研究及数值模拟［J］. 岩土力学, 2009, 30(6): 15751582.

HU Bo，ZHAO Haibin，WANG Sijing, et al. Pullout model test for tunnel anchorage and numerical analysis ［J］. Rock and Soil Mechanics, 2009, 30(6): 15751582.

［9］朱杰兵, 邬爱清, 黄正加,等. 四渡河特大悬索桥隧道锚模型拉拔试验研究［J］. 长江科学院院报, 2006,23(4): 5155.

ZHU Jiebing, WU Aiqing，HUANG Zhengjia. Pulling test of anchorage model of siduhe suspension bridge［J］. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2006,23(4): 5155.

［10］邬爱清，彭元诚，黄正加, 等. 超大跨度悬索桥隧道锚承载特性的岩石力学综合研究［J］. 岩石力学与工程学报, 2010, 29(3): 433441.

WU Aiqing, PENG Yuancheng, HUANG Zhengjia, et al. Rock mechanics comprehensive study of bearing capacity characteristics of tunnel anchorage for superlarge span suspension bridge［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2010, 29(3): 433441.

［11］赵海斌, 于新华, 彭运动, 等. 坝陵河大桥隧道锚围岩力学特性原位试验研究［J］. 河海大学学报：自然科学版, 2009, 37(6): 680684.

ZHAO Haibin, YU Xinhua，PENG Yundong, et al. In situ tests on mechanical properties of rock surrounding tunneltype anchors of Balinghe Bridge［J］. Journal of Hohai University: Natural Science, 2009, 37(6): 680684.

［12］朱玉，卫军，李昊，等. 大跨径悬索桥变位分析［J］. 岩石力学与工程学报, 2005, 24(19):35883593.

ZHU Yu, WEI Jun, LI Hao, et al. Analysis of displacement of tunneltype anchorage for largespan suspension bridge［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2005, 24(19):35883593.

［13］张利洁，黄正加，丁秀丽. 四渡河特大桥隧道锚锭三维弹塑性数值分析［J］. 岩石力学与工程学报, 2004, 23(Sup.2): 49714974.

ZHANG Lijie, HUANG Zhengjia, DING Xiuli. Numerical analysis with FLAC3D of a tunnel anchorage of Sidu River bridge［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2004, 23(Sup.2): 49714974.

［14］李昊. 基于ABAQUS平台的四渡河悬索桥隧道锚固系统数值仿真［D］.武汉：华中科技大学土木工程与力学学院，2005.

［15］孙振. 隧道式锚碇受力机理研究［D］. 成都：西南交通大学土木工程学院， 2005.

［16］陈育民，徐鼎平. FLAC/FLAC3D基础与工程实例［M］.北京：中国水利水电出版社， 2009.

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[1]	李建军, 朱文峰, 孙海涛, 李元辉, 王顺超. 异质滚合结构固化变形预测及曲面重构预补偿方法[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(7): 965-976.
[2]	杨其润, 李明广, 陈锦剑, 吴航. 同步实施的相邻基坑相互作用机理[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(6): 722-729.
[3]	吴灌伦, 施光林. 双并联机构耦合连续体机械臂的设计与实现[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(6): 809-817.
[4]	林张鹏, 余海东, 袁可. 基于高阶复合曲面单元的非均匀大薄板装配偏差计算模型[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(5): 584-593.
[5]	李泽垚, 周洁, 田万君, 裴万胜. 地铁变频荷载循环作用下饱和软黏土累积塑性变形[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(4): 454-463.
[6]	冯国辉, 徐兴, 侯世磊, 范润东, 杨开放, 管凌霄, 徐长节. 基于Kerr地基模型的基坑开挖引起下卧既有隧道受力变形[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(4): 474-485.
[7]	徐长节, 曾怡婷, 田威, 陈明. Pasternak地基降水对邻近管线影响的解析研究[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(6): 652-662.
[8]	陈拴, 吴怀娜, 陈仁朋, 沈水龙, 刘源. 上方长距离基坑开挖引起的共线隧道变形研究[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(6): 698-706.
[9]	白旭, 杨苏杰. 过冷度影响海水结冰形状与速度的相场模拟[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(5): 513-520.
[10]	袁心怡, 苏焱, 刘祖源. 基于高精度Boussinesq方程的三维浅水晃荡数值研究[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(5): 521-526.
[11]	肖朝昀, 李明广, 王大发, 陈锦剑. 降雨影响下残积土层中深基坑变形特性测试及分析[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(8): 873-880.
[12]	曲扬, 罗永峰, 朱钊辰, 黄青隆. 两维地震激励下格构拱动力响应简化评估方法[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(4): 387-396.
[13]	郑启宇，夏小和，李明广，张扬清. 深基坑降承压水对墙体变形和地表沉降的影响[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(10): 1094-1100.
[14]	宋晓龙，赵维，年廷凯，焦厚滨. 水合物分解条件下海底黏土质斜坡破坏实验模拟[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(1): 43-51.
[15]	李煜, 程广益, 李宗阳, 窦怡彬, 蒋君庭. 固体火箭发动机喷管两相流动下的热固耦合研究[J]. 空天防御, 2020, 3(1): 1-9.