锚锭沉井基础施工过程动态模拟与安全性能评估

锚锭沉井基础施工过程动态模拟与安全性能评估随着我国经济的发展,大型和特大型悬索桥越来越多的出现在城市交通基础设施当中。

锚锭作为悬索桥的基本组成部分和承载单位,其力学性能以及施工过程的安全监控是目前国内外研究的重点和热点。

由于沉井下沉会造成周围土体的扰动和沉降,因此沉井施工过程中不仅要对沉井自身的力学特征和应力应变分布进行分析,还要考虑其下沉对周围相近建筑物的影响,施工的动态过程和安全性能均需要做进一步的评估。

本文以重庆市江津中渡长江大桥锚碇沉井基础的施工为依托工程,利用有限差分法原理,对沉井基础的施工过程进行动态模拟,并针对不同防护措施的防护效果进行评估,主要结论如下:(1)沉井下沉过程中基底土的开挖以及沉井的自重下沉,对地基土而言是卸载-加载的不断循环。

初始阶段最大垂直应力和最大水平应力分别为0.999MPa和0.252MPa,应力比值与土体泊松比接近,应力随重力增加而递增。

整个计算过程中,未出现明显的应力集中区(带),表明计算模型和计算过程是合理。

(2)沉井侧壁的应力分布在整个下沉过程中规律特征明显,初期侧摩阻力较小,垂直应力受重力场控制,由上至下逐步增加;但随着下沉的持续,侧壁摩阻力不断增大,沉井侧壁上反映出的垂直应力最大区域由下部转移至中部,表明在沉井结构下部重力向基底土的传递被削弱,中部形成的相对高应力区则是沉井上部结构自重引起的;沉井结构水平应力等值线自始自终都呈现较均匀的分布状态,表明沉井在自重下沉过程中,不会出现明显的倾斜,有利于工程的开展。

(3)沉井施工下沉过程中,紧邻沉井侧壁周围的地基土变形受沉井的影响最大。

采用高压旋喷桩方案时,紧邻沉井侧壁的最大沉降为132.62mm;采用钻孔灌
注桩方案时,紧邻沉井侧壁的地基土最大沉降为95.16mm;无防护措施时,紧邻沉井侧壁的地基土最大沉降超过200.00mm。

从施工安全的角度出发,建议选用钻孔灌注隔离桩方案。