润扬大桥锚碇基岩摩阻力试验研究

第23卷 第2期

岩石力学与工程学报 23(2)：256～260

2004年1月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Jan.，2003

2003年5月24日收到初稿，2003年6月5日收到修改稿。

润扬大桥锚碇基岩摩阻力试验研究

吉 林1 眭 峰1 王保田2

(1江苏省长江公路大桥建设指挥部 南京 210001) (2河海大学 南京 210098)

摘要 采用室内试验和现场剪切试验等手段研究了润扬大桥南北锚碇基底基岩-混凝土胶结面的强度，并根据试验研究成果及现场实际情况，综合分析多种影响因素，研究确定整个锚碇范围内基底摩阻力情况。 关键词 岩石力学，锚碇，基岩，摩阻力，接触面

分类号 TV 459+.2 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2003)02-0256-05

TESTING STUDY ON BASE RESISTANCE OF THE ANCHORS AT

RUNYANG YANGTZE BRIDGE

Ji Lin 1，Xu Feng 1，Wang Baotian 2

(1Construction Management Department of Yangtze River Highway Bridge ， Nanjing 210001 China )

(2 Hohai University ， Nanjing 210098 China )

Abstract The shear strength of the contacting surface between bedrock and anchor concrete is obtained through laboratory direct shear test and in-situ shear test at the South Suspension Bridge of Runyang Yangtze Bridge. The testing results show that there is significant cohesion on the contacting surface between full weathered rock and concrete because of the rough contacting surface. The shear strength indexes c and ϕ are the functions of roughness of contacting surface between concrete and weak or slight weathered rocks. The available shear strength indexes c and ϕ are suggested for the contacting surfaces between concrete and full to slight weathered rocks on the anchor base according to the testing results.

Key words rock and soil mechanics ，concrete anchor ，bed rock ，friction resistance ，contacting surface

1 概 述

国家重点工程润扬长江公路大桥跨越长江连通镇江与扬州。整座大桥由南汊悬索桥和北汊斜拉桥以及相连的高架桥和南北引桥组成。其中，南汊悬索桥主跨跨径达1 490 m ，其跨径为目前中国第1，世界第3。

南汊悬索桥南北锚碇分别需承受主缆的 6.664×105 kN 的拉力，采用坐落在基岩上的重力式基

础，其中，北锚碇基础基岩埋深为48 m ，南锚碇基

础基岩埋深为29 m 。悬索桥的受力特点决定了南北锚碇基础的稳定是悬索桥整体结构安全的关键。地质勘察资料及锚碇基坑开挖到基岩面后的现场编录表明，润扬大桥南汊悬索桥南北2个锚碇基岩面存 在明显的差异：北锚碇岩体风化程度差异大，有微风化、弱风化和强风化3种程度的花岗岩岩体露头，且分布面积差异较大，多条断层从建基面通过；南锚基底基岩面岩体主要是全风化花岗岩，局部有弱风化和强风化的花岗岩出露，岩体风化程度差异较

第23卷第2期吉林等. 润扬大桥锚碇基岩摩阻力试验研究• 257·小，有1条规模较大的断层从建基面通过。

关于基岩结构面性质及剪切强度，国内已作了一些有意义的研究工作，并取得了可喜的成果[1～4]。本文针对混凝土与基岩胶结面实际情况，进行锚碇基础摩阻力的现场和室内试验研究，根据试验研究成果及现场实际情况，综合分析多种影响因素，得到整个锚碇范围内的基岩与混凝土胶结面的整体抗剪强度参数值，用于验证锚碇设计的可靠性和分析锚碇的安全稳定性，可以在总体上把握锚碇的稳定性，为工程的安全可靠提供坚实的基础，为今后类似的工程设计提供参考。本项研究不仅对润扬长江大桥建设具有重大的现实指导意义，而且对其他大型土木地下工程设计甚至对岩体力学理论的发展具有重要参考价值。

2 润扬大桥锚碇基底摩阻力试验研究

2.1全风化花岗岩与混凝土接触面摩阻力室内试验

研究

为了研究南锚建基面全风化花岗岩与混凝土接触面摩阻力的现场与室内试验之间结果的差异，并了解整个建基面摩阻力的分布特征，在基坑开挖至建基面后于不同位置区域共取了14组岩样在室内进行了建基面全风化花岗岩与混凝土接触面摩阻力试验。全风化花岗岩岩样一般为灰绿色，手捏易碎，呈“砂土”状。根据岩样的原位干密度

d

ρ及含水量0

ω，采用重塑法制成试样14组，每组4个试样。混凝土试件按C25混凝土(与现场一致)规定的物料要求及配合比进行配合。试验采用应变控制式，在直剪仪上进行，试样和混凝土试件分别置于上、下剪切盒内，每组试样快剪试验轴向压力依次取150，300，450，600 kPa[5]。各组试样与混凝土接触面摩阻力试验结果见表1。

2.2强、弱风化花岗岩与混凝土接触面摩阻力室内

试验研究

北锚碇基坑实际开挖基岩面为强、弱、微风化花岗岩交错分布，强、弱风化花岗岩分布范围相对较大，岩基面起伏落差明显。为了更好地了解整个基坑基岩面花岗岩与混凝土胶结面抗剪强度参数，基坑开挖到建基面后，在不同位置分别取强、弱风化岩样进行试验。弱风化岩呈浅灰略带黄色，风化裂隙发育。强风化岩呈浅灰绿～墨绿色，风化裂隙极发育，许多矿物风化为粉末状，颗粒间结合力很小。岩体呈密实角砾土或软硬不等的碎块夹角砾土

表1 全风化岩与混凝土接触面摩阻力室内试验结果表

Table 1 Laboratory testing results of resistance on

contacting surface between concrete and full

weathered rocks

强度指标

试样编号

c/ kPa ϕ / (°) f = tanϕ

1 18.6

31.8 0.62

2 45.5

30.3 0.58

3 9.8

27.2

0.51

4 29.6

28.6 0.55

5 50.7

27.1 0.51

6 52.7

29.1 0.56

7 12.2

27.5 0.52

8 8.2

29.8

0.57

9 27.5

30.1 0.58

10 16.8 30.5 0.59

11 7.0

29.4

0.56

12 7.9

31.5

0.61

13 2.2

32.4

0.63

14 44.7 30.7 0.59 状，解除围压后即呈散体。

尽管岩石处于强风化或弱风化状态，接触面的

粗糙起伏仍对接触面的强度有影响，为反映实际情

况，更好地模拟现场实际，岩样与混凝土接触面做

成具有一定粗糙度，考虑基础面起伏的楔形效应，

共制样6组，每组12个试样。每组试样的混凝土

与风化花岗岩胶结面为同一种糙度，共6种糙度[6]。

试验采用平推形式的直剪试验，在RMT-150B

多功能全自动刚性岩石伺服试验机上完成，剪切过

程中采用位移控制模式，荷载施加按《水利水电工

程岩石试验规程》[7]进行。

根据试验后的剪切面观察，剪切发生在混凝土

与花岗岩胶结面，混凝土与风化花岗岩均有破损。

采用莫尔-库仑强度理论进行回归分析[8]，由最小二

乘法计算求得的抗剪断峰值、残余强度参数c，ϕ

值，结果见表2。

2.3不同粗糙度微风化花岗岩与混凝土胶结面抗

剪强度试验研究

该试验在北锚碇锚位取样5组，每组12个试样。

5组粗糙度JRC分别为0～2，2～4，10～12，14～

16，18～20。每组试样分别在RMT-150B多功能全

自动刚性岩石伺服试验机上进行平行直剪试验，并

根据所得强度参数值，做出强度参数与粗糙度JRC

的回归关系曲线，结果见表3。