非均匀地基条件下地下综合管廊受力特性研究

发布时间：2020-07-31 16:10

【摘要】：地下综合管廊作为一种浅埋地下框架结构,易受到非均匀地基差异等方面因素的干扰,导致管廊结构出现非均匀沉降、结构裂缝、结构渗漏水、廊体结构扭转等病害问题。目前,有关非均匀地基差异对管廊结构影响的研究大多集中在地基处理施工技术和问题探讨方面,缺乏相关理论分析作技术支撑。基于湖南省省级工程建设新技术研发与软科学研究计划项目:“单舱矩形综合管廊立式预制及拼装成套施工技术研究及应用”(索引号:430S00711/2018-42557),开展了现场原位试验,包括:单舱矩形立式预制综合管廊静载试验和施工回填全过程管廊结构应变及周边土压力监测试验,得到了更贴合实际的试验结果,并结合相关理论和ABAQUS有限元分析软件建立了三维数值模型,开展了数值分析。通过试验结果与数值模拟计算结果相互对比,验证了三维数值模型的合理性和有效性,并在此数值模型基础上,进一步模拟开挖换填段几种常见非均匀地基工况,从横向和纵向两个方向深入探讨了非均匀地基下地下综合管廊的受力变形特性,获得以下研究成果:(1)基于混凝土损伤塑性模型的数值分析能够较全面模拟单调静载作用下立式预制管廊混凝土损伤的非线性变化过程,所采用的CDP计算模型参数是合理的;同时,探明了单调静载作用下管廊结构的变形破坏机理以及荷载、应力集中和腋角钢筋设置对结构受力特性的影响规律。(2)基于M-C模型与D-P模型相结合的土体参数、CDP模型计算参数、改进后的地应力初始平衡法、预应力钢绞线初始应力张拉、生死单元模拟动态施工回填过程等方法确定的数值模型能很好地反映管廊与土体间的相互作用关系;在地质情况良好、均匀地基地段,管廊周边土体应力整体上随填土高度的增加呈线性增长,对管廊顶部和底部土体影响最大。(3)在管廊回填过程中,管廊结构受力变形呈线弹性增长,顶板和底板跨中位置变形最大,且底板变形大于顶板;在预制接口处,顶板和底板外侧压应力主要集中在插口一端,内侧拉应力主要集中于承口一端:前期回填阶段土体沉降量占整个回填过程的70%,路面回填压实阶段占30%左右,管廊底部沉降呈“W”型分布。(4)在横向非均匀地基下,随着填土高度的增加,管廊结构受力变形不断增加,顶板和底板受力左右相反对称,呈横向“S”型分布,左右侧板受力上下相反对称,呈线性分布,其中,底板变形最大,顶板次之,侧板最小;随着横向非均匀地基差异的增大,管廊结构发生扭转变形,对右侧板的变形影响最大,顶板影响最小,整体竖向转角位移大于横向水平转角位移,呈线性增长。(5)纵向非均匀地基下,地基刚度较小侧接口处顶板跨中和地基刚度较大侧接口处底板跨中受力变形明显增大,而换填土交界处几乎未发生变化,呈纵向“S”型分布;同一接口处,底板内侧跨中变形大于顶板内侧跨中变形,承口端内侧跨中变形大于插口端内侧跨中变形;同一填土高度下,纵向非均匀地基差异越大,换填交界处两侧管廊接口处轴向应力变化更加明显。(6)纵向非均匀地基下,不同接口处的纵向水平开口位移差异明显增大,地基刚度较大侧管廊接口处顶板影响最大;且地基刚度较大侧管廊向上弯曲变形,地基刚度较小侧管廊向下弯曲变形,呈纵向“S”型分布;地基刚度较大侧管廊接口处承口端和插口端的竖向差异沉降大于地基刚度较小侧,整体竖向差异沉降呈现“由换填交界处向两侧不断递减”的特点。
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU990.3
【图文】：

硕士学术学位论文逦非均匀地基下地下综合管廊受力特性研宄逡逑１绪论逡逑１．１课题背景及意义逡逑１．１．１背景逡逑近年来，由于城市经济建设的高速发展和人口增加，用地规模不断扩大，导逡逑致城市建设用地紧张，道路交通拥堵，基础设施不足，应对安全威胁不到位等一逡逑系列问题，影响了人们的生活。逡逑解决这些问题的方案有两种：一种方式是继续扩大城市外延，另一种方式是逡逑走内涵式发展的道路，加快开发利用城市地下空间。外延模式靠扩大城市用地面逡逑积和向高空延长；内涵模式则向地下空间发展，可有效增加城市使用面积。逡逑

走内涵式发展的道路，加快开发利用城市地下空间。外延模式靠扩大城市用地面逡逑积和向高空延长；内涵模式则向地下空间发展，可有效增加城市使用面积。逡逑图１．１地下综合管廊示意图逡逑Ｆｉｇ邋１．１邋Ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ邋ｐｉｐｅ邋ｇａｌｌｅｒｙ逡逑城市地下综合管廊是指将市政、通讯、给排水等多种地下管线集中敷设在同逡逑一人工空间中的一种现代集约化城市基础设施见图ｌ．ｉ。综合管廊建设正是当逡逑下（特）大城市走内涵式发展模式的高度体现，不仅可以实现土地集约化利用、逡逑工程管线集约化建设以及城市防灾减灾安全水平的提高，还有利于提高城市基础逡逑设施水平以及政府对社会公共资源的控制和管理，是市政基础设施建设的新方法，逡逑更是落实国家政策的需要是现代化城市可持续发展的重要方向［３］。逡逑自２０１３年起，国家层面频频出台相关的政策文件，从规划、建设、制度保障逡逑等多方面共同推进地下综合管廊的建设。据规划，到２０２０年，要建设城市综合管逡逑廊１００００ｋｍ，建成一批具有国际先进水平的地下综合管廊并投入运营Ｗ。逡逑１逡逑

位论文逦非均匀地基下地下综合管廊受原位试验逡逑简介逡逑题来源于湖南省省级工程建设新技术研发与软科学研宄计划项Ｓ００７１１／２０１８－４２５５７）：单舱矩形综合管廊立式预制及拼装成套施（申报单位为通号建设集团有限公司、中南林业科技大学）。吉首市某地下综合管廊市政工程项目为依托，该项目是湖南省项目之一，具有先进性、模范性。逡逑

【参考文献】

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本文编号：2776705