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水下钻孔爆破对紧邻混凝土结构沉井动态影响研究
| 论文题名： | 水下钻孔爆破对紧邻混凝土结构沉井动态影响研究 |
| 关键词： | 混凝土沉井;爆破荷载;动态响应;数值模拟 |
| 摘要： | 武汉杨泗港长江大桥是目前世界上最大跨度的双层悬索桥，主跨1700 m，两个主塔墩均采用沉井基础。由于杨泗港长江大桥所处地质的特殊性，桥墩沉井持力层在硬质黏土之上。1号沉井尺寸为77×40×38 m，外壁厚2.3 m，受沉井内壁影响刃脚处黏土无法取出，因此沉井下沉施工中需要对沉井井壁正下方2.3 m宽的黏土采用爆破取土辅助助沉。爆破过程中，沉井刃脚距爆源仅有2 m，如果爆破参数设计不合理，爆破载荷极有可能会对紧邻的混凝土结构沉井造成损伤。 为确保沉井基础的安全性，针对沉井在爆破荷载作用下的动态响应问题，采用理论分析、数值模拟以及现场试验相结合的方法，对混凝土沉井的动态响应进行了综合分析，主要的研究工作及成果有： （1）综合爆破动力学理论、爆炸应力波在岩土传播中的衰减规律、萨道夫斯基经验公式以及现场取样所做土工试验数据，采用理论计算的方法对沉井处的应力峰值和最大振动速度进行预估。结果表明：现有理论计算所得近距离振动速度较大，较实际振速出现了明显的偏差。 （2）由于萨道夫斯基经验公式在近距离振速预测会出现严重误差，而且应力波传播至沉井刃脚处会发生多次反射和透射，造成应力波的叠加，理论计算难以精确预估沉井处的应力峰值。为此，采用ANSYS/LS-DYNA对沉井在爆破荷载作用下的动态响应进行分析。模拟得到了沉井最大压应力、最大拉应力以及距爆源2 m、8 m、17.8 m处的沉井最大振动速度。 （3）一方面为确保沉井结构的安全性，另一方面为验证数值模拟的可靠性，通过对距爆源8 m、17.8 m处振速进行现场监测，并在爆后对沉井进行了现场检测。检测结果和监测数据表明：1、爆破并未使沉井产生损伤；2、监测结果与数值模拟结果较为吻合，模型较为可靠。 （4）为进一步得到距爆源2 m处沉井的实际振动速度，探究混凝土最大安全振速。在数值模拟与现场监测误差分析的基础之上，推测出距爆源2m处沉井振动速度在56.3～68.9 cm/s之间。沉井的安全情况表明：C30强度混凝土最大安全振动速度超过56.3 cm/s，现行的规范具有较大的安全储备。 数十次爆破取土施工后，最终沉井下沉至指定位置。经检测，爆破并未对混凝土沉井造成破坏，爆破参数设计合理。 |
| 作者： | 吴汉桥 |
| 专业： | 矿业工程 |
| 导师： | 张一敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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