地震荷载作用下悬索桥隧道式锚碇边坡稳定性分析

摘要

大跨度悬索桥因自身的优势在高山峡谷地区道路建设中得到了越来越广泛的运用，隧道式锚碇作为悬索桥的一种重要锚固形式，具有受力合理、工程造价低、环境破坏小等特点。悬索桥正常使用期间隧道锚边坡的稳定性问题，特别是地震作用下锚碇边坡稳定性对桥梁结构功能发挥具有极为重要的影响。本文依托四川雅安至康定高速工程泸定大渡河悬索桥隧道锚工程，对不同地震荷载情况下隧道式锚碇边坡稳定性进行了深入分析。
　　本研究主要内容包括：⑴基于隧道锚边坡工程地质条件，运用MIDAS-GTS软件建立了包含隧道式锚碇、下穿公路隧道、主墩以及山体的三维地质模型，通过FLAC3D有限差分软件模拟分析了在成桥状态1倍设计缆力作用下泸定大渡河悬索桥隧道式锚碇边坡的稳定性，边坡浅表层安全系数为2.45，失稳模式为边坡表层局部将沿着岩土界面（含砾粘土与下伏岩体接触面）向临空面发生滑移;深部岩体的安全系数为3.75，沿锚碇周围局部岩体发生破坏。⑵通过三维数值模拟，分析了50年超越概率10％地震作用下（E1地震），泸定大渡河悬索桥隧道式锚碇边坡的稳定性，通过点安全系数指标分析表明，边坡整体较为稳定，但表层含砾粘土稳定性较差，存在失稳可能。⑶模拟分析了50年超越概率2％地震作用下（E2地震），泸定大渡河悬索桥隧道式锚碇边坡的稳定性，边坡整体稳定性相对较差，表层含砾粘土将沿着其与下伏岩体接触面向临空面发生滑移。⑷基于弹性理论Mindlin解和极限平衡理论，采用拟静力法简化地震力，计算了隧道式锚碇在E1、E2地震作用下的稳定性，得出在E1、E2地震作用下，锚碇边坡浅表层的稳定系数分别为1.13和1.06，边坡稳定性理论分析结果与三维数值模拟结果基本一致。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 选题意义

1．2 国内外研究现状分析

1．2．1 隧道式锚碇

1．2．2 隧道锚边坡稳定性

1．2．3 锚碇抗滑移稳定性

1．2．4 岩体与锚体力学传递机制

1．2．5 地震作用下隧道锚的动力响应

1．2．6 地震作用下三维边坡稳定性分析

1．3 主要研究内容

1．4 技术路线

第2章 隧道锚边坡工程地质条件

2．1 工程概况

2．2 工程地质条件

2．2．1 概述

2．2．2 自然斜坡描述

第3章 静力条件下隧道锚边坡稳定性

3．1 概述

3．2 数值模拟分析

3．2．1 计算模型

3．2．2 计算方法

3．2．3 参数选取

3．2．4 计算工况

3．3 计算结果与分析

3．3．1 原始自然边坡

3．3．2 静力条件下成桥状态(1倍缆力)

第4章 地震波E1作用下隧道锚边坡稳定性

4．1 概述

4．2 坡体位移场与应力场

4．3 潜在滑面及稳定性

4．4 坡体典型特征点时程分析

第5章 地震波E2作用下隧道锚边坡稳定性

5．1 概述

5．2 坡体位移场与应力场

5．3 潜在滑面及稳定性

5．4 坡体典型特征点时程分析

第6章 地震作用下隧道锚边坡稳定性理论分析

6．1 概述

6．2 基本原理

6．3 计算方法

6．4 综合比较分析

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参加科研工作