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发布时间:2020-01-06 00:00:00
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软土地基综合管廊关键节点应力 影响因素分析
2018年第2期
软土;综合管廊;关键节点;应力
Soft soil;Utility tunnel;Key node;Stress
2018年第2期
1000-4637(2018)02-35-04
1000-4637(2018)02-35-04
国家自然科学基金(51474050);辽宁省高等学校优秀人才支持计划(2014);中建五局科技创新项目(2014-0-1-0-1148)
刘伟华1,阿力普江·杰如拉2,李 运1,王述红2,王鹏宇2
1.中建五局土木工程有限公司,长沙 410004; 2.东北大学资源与土木工程学院,沈阳 110819

刘伟华1,阿力普江·杰如拉2,李 运1,王述红2,王鹏宇2

综合管廊又称共同沟,是将电力、通讯、供水、排水等各种市政管线集于一体的现代化城市基础设施,能有效缓解“拉链马路”等问题[1-2]。综合管廊建设在我国起步较晚,其建设过程中还存在一些问题,制约着其快速发展。我国富水地区地质条件大都属于淤积软土地质,通常具有天然含水率高、地基承载力低等不利于工程建设的特征,给综合管廊建设带来了一些工程问题[3]。

  廖四海[4]等利用有限差分软件FLAC3D,研究了不同埋深下综合管廊四个关键位置的应力状态,并提出了在不同埋深条件下四个关键位置的应力估算公式;谭博[5]等人结合现场调研与数值实验,重点研究了影响综合管廊安全性的关键位置;王鹏[6]等基于有限元差分软件FLAC3D模型,通过改变上部荷载与管廊埋深研究了综合管廊九个关键位置的应力分布规律;姜士磊[7]通过数值实验,研究了箱涵顶部垂直压力在不同坡度、不同填土高度情况下的分布规律;文前程[8]等结合管廊结构的特点,理论研究了管廊抗浮验算方法。上述研究主要侧重于综合管廊埋深或者上部荷载对管廊关键节点应力的影响,关于沟底碎石垫层与沟背填土密实度对关键节点应力影响方面的研究还较少。

  综合管廊主要的破坏形式有主体结构破坏和连接接口破坏。结构承载能力不足与场地因素造成的应力集中是引起综合管廊主体结构破坏的主要原因。结构配筋不适当或者施工质量不良容易引起结构承载力不足,从而导致结构壁板、横板等关键部位破坏。场地因素造成的地基不均匀沉降可引起结构荷载重新分布,导致关键节点出现应力集中破坏现象。综上所述,有必要对软土地基综合管廊关键节点进行应力分析。本文以益阳市水网湖区综合管廊工程为研究对象,借助有限差分软件FLAC3D,研究了管廊在道路荷载作用下关键节点多因素(多因素包括管廊埋深、沟底碎石垫层与沟被填土)应力分布规律,以期为软土地区综合管廊设计与施工提供理论依据。

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综合管廊又称共同沟,是将电力、通讯、供水、排水等各种市政管线集于一体的现代化城市基础设施,能有效缓解“拉链马路”等问题[1-2]。综合管廊建设在我国起步较晚,其建设过程中还存在一些问题,制约着其快速发展。我国富水地区地质条件大都属于淤积软土地质,通常具有天然含水率高、地基承载力低等不利于工程建设的特征,给综合管廊建设带来了一些工程问题[3]。   廖四海[4]等利用有限差分软件FLAC3D,研究了不同埋深下综合管廊四个关键位置的应力状态,并提出了在不同埋深条件下四个关键位置的应力估算公式;谭博[5]等人结合现场调研与数值实验,重点研究了影响综合管廊安全性的关键位置;王鹏[6]等基于有限元差分软件FLAC3D模型,通过改变上部荷载与管廊埋深研究了综合管廊九个关键位置的应力分布规律;姜士磊[7]通过数值实验,研究了箱涵顶部垂直压力在不同坡度、不同填土高度情况下的分布规律;文前程[8]等结合管廊结构的特点,理论研究了管廊抗浮验算方法。上述研究主要侧重于综合管廊埋深或者上部荷载对管廊关键节点应力的影响,关于沟底碎石垫层与沟背填土密实度对关键节点应力影响方面的研究还较少。   综合管廊主要的破坏形式有主体结构破坏和连接接口破坏。结构承载能力不足与场地因素造成的应力集中是引起综合管廊主体结构破坏的主要原因。结构配筋不适当或者施工质量不良容易引起结构承载力不足,从而导致结构壁板、横板等关键部位破坏。场地因素造成的地基不均匀沉降可引起结构荷载重新分布,导致关键节点出现应力集中破坏现象。综上所述,有必要对软土地基综合管廊关键节点进行应力分析。本文以益阳市水网湖区综合管廊工程为研究对象,借助有限差分软件FLAC3D,研究了管廊在道路荷载作用下关键节点多因素(多因素包括管廊埋深、沟底碎石垫层与沟被填土)应力分布规律,以期为软土地区综合管廊设计与施工提供理论依据。
英文名 :
刊期 : 2018年第2期
关键词 : 软土;综合管廊;关键节点;应力
Key words : Soft soil;Utility tunnel;Key node;Stress
刊期 : 2018年第2期
DOI : 1000-4637(2018)02-35-04
文章编号 : 1000-4637(2018)02-35-04
基金项目 : 国家自然科学基金(51474050);辽宁省高等学校优秀人才支持计划(2014);中建五局科技创新项目(2014-0-1-0-1148)
作者 : 刘伟华1,阿力普江·杰如拉2,李 运1,王述红2,王鹏宇2
单位 : 1.中建五局土木工程有限公司,长沙 410004; 2.东北大学资源与土木工程学院,沈阳 110819

刘伟华1,阿力普江·杰如拉2,李 运1,王述红2,王鹏宇2

综合管廊又称共同沟,是将电力、通讯、供水、排水等各种市政管线集于一体的现代化城市基础设施,能有效缓解“拉链马路”等问题[1-2]。综合管廊建设在我国起步较晚,其建设过程中还存在一些问题,制约着其快速发展。我国富水地区地质条件大都属于淤积软土地质,通常具有天然含水率高、地基承载力低等不利于工程建设的特征,给综合管廊建设带来了一些工程问题[3]。

  廖四海[4]等利用有限差分软件FLAC3D,研究了不同埋深下综合管廊四个关键位置的应力状态,并提出了在不同埋深条件下四个关键位置的应力估算公式;谭博[5]等人结合现场调研与数值实验,重点研究了影响综合管廊安全性的关键位置;王鹏[6]等基于有限元差分软件FLAC3D模型,通过改变上部荷载与管廊埋深研究了综合管廊九个关键位置的应力分布规律;姜士磊[7]通过数值实验,研究了箱涵顶部垂直压力在不同坡度、不同填土高度情况下的分布规律;文前程[8]等结合管廊结构的特点,理论研究了管廊抗浮验算方法。上述研究主要侧重于综合管廊埋深或者上部荷载对管廊关键节点应力的影响,关于沟底碎石垫层与沟背填土密实度对关键节点应力影响方面的研究还较少。

  综合管廊主要的破坏形式有主体结构破坏和连接接口破坏。结构承载能力不足与场地因素造成的应力集中是引起综合管廊主体结构破坏的主要原因。结构配筋不适当或者施工质量不良容易引起结构承载力不足,从而导致结构壁板、横板等关键部位破坏。场地因素造成的地基不均匀沉降可引起结构荷载重新分布,导致关键节点出现应力集中破坏现象。综上所述,有必要对软土地基综合管廊关键节点进行应力分析。本文以益阳市水网湖区综合管廊工程为研究对象,借助有限差分软件FLAC3D,研究了管廊在道路荷载作用下关键节点多因素(多因素包括管廊埋深、沟底碎石垫层与沟被填土)应力分布规律,以期为软土地区综合管廊设计与施工提供理论依据。

摘要
参数
结论
参考文献
引用本文
摘   要:以湖南益阳市水网湖区综合管廊工程为例,结合益阳典型软土地质条件,对综合管廊关键节点的应力进行了分析。基于现场资料,采用有限差分软件FLAC3D进行综合管廊及场地土体的数值模拟,在此基础上分析了在路堤荷载及车辆荷载作用下综合管廊埋深、沟底碎石垫层及沟背回填土密实度这三个因素对综合管廊关键节点应力的影响。结果表明,综合管廊的关键节点应力随管廊埋深的增加而变大,是否设置管底碎石垫层及沟背换填土体模量对综合管廊关键节点的应力变化影响不大。
      Abstract:Taking construction of utility tunnel on the Shuiwanghu area of the Yiyang city in Hunan province as a study case and combined with the geological condition of typical soft soil in the Yiyang, the stress of the key nodes of the utility tunnel was analyzed. Based on the field date, the numerical simulation of utility tunnel and site soil was proposed by using the finite difference software Flac3D, and key node stress of utility tunnel was analyzed under the embankment load and vehicle load by taking burial depths of utility tunnel, gravel cushion and the modulus of backfill into consideration. The result show that the stress of key nodes of utility tunnel increases with increase of burial depths, and whether setting gravel cushion under the utility tunnel or not and the soil modulus has little influence on the variation of stress of key nodes of utility tunnel.
关键词:
软土;综合管廊;关键节点;应力
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(1)综合管廊的关键节点应力随着埋深的增加而增大,且角点处的应力集中现象明显。综合管廊的横向应力最大处位于管廊顶板及底板中点,竖向应力最大处位于管廊侧板中心,剪应力最大处位于管廊角点。在进行综合管廊主体结构设计时,对关键部位应根据应力特点采取相应的措施。
(2)综合管廊管底是否设置碎石垫层对关键节点应力的影响不大,即垫层设置主要便于综合管廊的浇筑。在满足综合管廊施工要求的基础上可适当减少碎石垫层的厚度。沟背填土的弹性模量对综合管廊关键节点应力影响不大。
[1] 钱七虎.国内外地下综合管线廊道发展的现状、问题及对策[J].地下空间与工程学报,2007(2):191-194.
[2] 叶飞.中关村西区地下空间开发结构设计[J].建筑结构,2013(S2):21-25.
[3] 谭博,蔡智,徐海洋,等.海相深厚软土综合管廊施工技术[J].施工技术,2016,45(7):105-108.
[4] 廖四海,黄立夫,李雄,等.综合管廊埋深数值分析[J].混凝土与水泥制品,2015(10):32-34.
[5] 谭博,黄立夫,刘小高,等.市政综合管沟方案比选及安全性能数值分析[J].地下空间与工程学报,2016,12(z1):7-12.
[6] 王鹏,黄立夫,谭博,等.市政道路综合管沟的应力分布规律研究[J].路基工程,2016(4):91-95.
[7] 姜士磊.路堤涵洞土压力三维数值计算及理论研究[D].太原:太原理工大学,2014.
[8] 文前程,刘欢,徐新辉,等.地下综合管廊水浮力分析与计算方法研究[J].混凝土与水泥制品,2017(8):37-40. 
[9] 朱正国,黄松,朱永全,等.铁路隧道下穿公路引起的路面沉降规律和控制基准研究[J].岩土力学,2012,33(2):558-576.
 

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