巨型混凝土箱涵底板摩擦式旋转移位工程研究

摘要

位于莱州市玉泰街黄河灌渠主干渠中的箱涵桥，座落在300mm厚的人工夯填砂砾石地基上。C25垫层与地基之间铺设有一层300g/m2土工布，箱涵底板南北向中心处设有40mm-30mm-20mm宽的V形横向通长伸缩缝，将箱涵底板分成对等两大单元而不是整体底板。箱涵底板施工完毕后，发现箱涵底板中心北端往西偏离5°，南端往东偏离5°，如果旋转移动至渠道中心重叠的话，箱涵两端最远点分别往东往西各水平弧形移位2310mm。本文针对分体箱涵底板摩擦式旋转移位工程，研究了采用油缸直接顶推钢筋混凝土箱涵底板剪切与砂砾地基层间结合面的摩擦理论，分析计算箱涵底板与地基土之间的工程摩擦系数和抗剪强度，设计经济适用的临时钢筋混凝土反力墙结构，巧妙利用V形伸缩缝的横向断开条件研制协同装置，以达到约束分体箱涵底板同步旋转位移目的;同时，利用监测仪器监测和采集箱涵底板旋转过程中底板位移变化、反力墙位移变化、反力墙背面土体墙受压变形以及整个过程中协同装置自身产生的变形以及两块底板之间产生的相对位移信息，详细分析了箱涵底板和反力墙的应力与应变关系。
　　经工程研究表明，平面摩擦式位移技术与现有移位技术比较，能够节省大量的托盘、轨道、中间滚轴、减摩垫等施工辅助结构的设置和消耗性投入，大幅降低工程造价，缩短工期，施工工艺简单便捷。平面摩擦式移位技术的工程研究和应用成功，丰富和发展了我国既有建筑物移位技术。对贯彻建设资源节约型和环境友好型和谐城市具有现实的社会效益和经济价值。
　　平面摩擦式移位技术主要用于:
　　(1)既有建筑物原定位功能丧失，通过移位（含水平移位、旋转移位等）改正“失态”以维持继续正常使用或为适应新规划将“占位”的既有建筑物移位至指定区域以避免不必要的拆除;
　　(2)该技术可以扩展到不是板式基础结构但经过改造形成整体性较好的近似板式基础的体量不是太大、移动距离不太远的需要“挪位”的建构筑物。
　　(3)不适宜应用在巨重荷载、高层建筑或移位距离过长的建构筑物中。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究课题来源

1．2 研究背景和意义

1．2．1 研究背景

1．2．2 研究目的

1．2．3 研究成果应用

1．2．4 研究的理论意义与实用价值

1．3 国内外研究与应用现状综述

1．3．1 国外研究与应用现状

1．3．2 国内研究与应用现状

1．4 本文主要研究内容

1．4．1 学术构想与基本思路

1．4．2 拟采取的研究方法

1．4．3 技术路线

1．4．4 可行性分析

1．5 研究目标与创新点

1．5．1 研究目标

1．5．2 研究的创新点

第2章 分体箱涵底板摩擦移位工程概况

2．1 工程介绍

2．2 工程地区水文地质条件

2．2．1 工程地区自然气候

2．2．2 工程地区地质构造

2．2．3 工程地区水文地质

2．2．4 工程地区场地土评价

2．2．5 土层承载力

2．2．6 地震

2．2．7 结论

2．3 工程施工特点

2．4 本章小结

第3章 分体箱涵底板移位的理论分析与计算

3．1 建立分体箱涵底板移位模型

3．1．1 钢筋混凝土模型

3．1．2 Mohr-Coulomb弹塑性模型

3．1．2 Mohr-Coulomb塑性模型

3．1．3 Drucker-Prager模型

3．1．4 分体箱涵底板-垫层-地基三维模型

3．2 力学分析

3．2．1 主要参数

3．2．2 箱涵底板与砂砾垫层的抗剪强度

3．2．3 推力计算

3．2．4 推力分力计算

3．2．5 推力对底板伸缩缝的影响

3．3 顶推仪器的研制

3．3．1 液压控制装置及原理

3．3．2 液压系统

3．4 反力墙设计

3．4．1 反力墙面积

3．4．2 反力墙配筋设计

3．4．3 反力墙有限元分析

3．5 协同装置设计

3．5．1 设计参数

3．5．2 协同装置三维模型

3．5．3 装置承载力设计

3．6 本章小结

第4章 分体箱涵底板移位理论的工程应用

4．1 施工方法与技术

4．1．1 施工方法

4．1．2 技术难题

4．2 施工监测

4．2．1 监测原理

4．2．2 监测点布置

4．2．3 监测数据记录及分析

4．3 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献