车辆荷载作用下老城区支线地下综合管廊的响应分析

发布时间：2019-05-14 11:08

【摘要】：对于老城区市政管线改造施工中,车辆荷载对浅埋盾构施工的支线地下综合管廊的影响研究相对较少。考虑车辆附加动荷载,建立有效的车辆荷载简化模型,采用地层结构法和荷载结构法,研究车辆荷载作用下老城区支线地下综合管廊的受力及变形规律,并分别从车辆载重、车辆动荷载系数、管廊至机动车道距离和管廊覆土埋深等方面分析地下综合管廊隧道的响应规律,为车辆荷载作用下管廊设计的改进提供理论依据。针对规范方法在计算破裂角过程中未考虑车辆荷载作用引起破裂角变化问题,依据库仑土压力理论,计算破裂棱体自重,结合破裂棱体平衡关系式,考虑车辆荷载动力特性,推导出管廊隧道极限状态下的破裂角修正值,根据此破裂角换算得到新的土层厚度,对等效代换土层厚度法进行改进,为分析车辆荷载对管廊隧道稳定性的影响提供依据。针对如何有效地反映车辆荷载对管廊结构受力与变形的影响问题,考虑管廊结构与土体的相互作用,建立考虑车辆附加动荷载效应的车辆荷载简化模型,分析车辆荷载对管廊结构的内力、变形以及地表沉降的影响。利用改进等效代换土层厚度法计算的管廊管片砼最大拉应力相比常规法和等效代换土层厚度法分别增加约6%和13%,最大压应力增加约1.5%和5%,管片最大竖向位移分别增加0.391mm和0.766mm;车辆载重和车辆动荷载系数的增加会加强车辆荷载对管廊结构内力和变形的影响,但管廊结构应力、竖向位移量以及地表沉降量增幅较小;在支线管廊的设计中,利用改进等效代换土层厚度法能较好地考虑车辆荷载作用。针对车辆荷载作用下管片环连接方式以及埋设位置的不同会引起管廊结构受力及变形变化较大的问题,考虑管片环的错缝、通缝连接形式,计算车辆荷载、围岩压力等荷载,结合车辆荷载与隧道的相对位置以及荷载分布特点,建立管片环荷载-结构模型,分析受车辆荷载及管片环连接方式影响下管廊结构的内力和变形变化规律。考虑车辆荷载作用后,通缝拼装、错缝拼装的管廊结构最大弯矩和最大轴力都分别增加约2.2kN·m、10kN,整体位移均增加约0.17mm;管廊隧道埋深h小于7m时,管片环的内力和整体位移受车辆荷载的影响较为明显,埋深h大于7m时,车辆荷载影响较弱,管片环的内力、变形增长较小;在同一管廊埋深时,随着管廊至车辆荷载距离d的增加,车辆荷载对管片环的影响逐渐减弱;提出本文支线型地下综合管廊所在地区管廊埋深宜大于7m,管廊至车辆荷载距离宜大于4m。
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【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU990.3

【参考文献】

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本文编号：2476662