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综合管廊作为一种现代化、集约化的城市基础设施,被广泛地应用于市政管网的建设中。在深厚软土地区城市,综合管廊建设往往与航运、交通等大型基础设施相互交叉,容易导致综合管廊的不均匀沉降变形,影响综合管廊的整体稳定性。软基地区交叉施工下,综合管廊结构的受力和变形控制是一个重要课题。本文基于浙江省交通运输厅科研计划项目“软土地区船闸施工对下覆管涵稳定性影响及安全控制”(2019037),通过室内试验、理论推导、数值分析等方法,探讨了不均匀地基、不均匀荷载下,综合管廊结构的沉降变形规律及稳定性演化规律。基于初参数法,建立了非连续综合管廊纵向结构响应弹性地基力学模型,为管廊的受荷变形分析和稳定性控制提供理论依据。
本文的主要研究工作及取得的成果如下:
(1)基于初参数法的综合管廊力学模型研究。针对有结构缝的软基综合管廊结构,考虑综合管廊的非连续性,借鉴多跨连续梁的解析解法,基于初参数方程,提出了综合管廊纵向结构响应弹性地基力学模型,给出了管廊支座反力、挠度、沉降计算方法。
(2)综合管廊在不均匀荷载下的结构变形响应研究。通过对某一节管廊施加不均匀的矩形荷载、三角荷载分析在不均匀荷载下管廊的位移与转动规律,结合防水技术规范,建立管廊的破坏判断依据,分析了不均匀荷载下的管廊稳定性。结果表明:管廊在荷载作用下的位移模式主要分整体沉降与转动;管廊的沉降量与转角均符合指数变化规律,荷载越大,沉降量与转角越大。软基管廊的刚度较大,在荷载的作用下一般处于弹性状态,其破坏主要是管段间沉降缝的不均匀变形差导致橡胶止水断裂渗水。
(3)综合管廊在复合地基下的变形规律研究。建立复合地基下管廊纵向结构受荷的有限元模型,对水泥土搅拌桩的强度、置换率和处理深度对管廊沉降的影响进行分析;通过对地基交界界面处的管廊进行研究,分析地基交界界面处的管廊位移规律。分析研究表明:复合地基会造成管廊的不均匀沉降,地基之间模量差距越大,不均匀沉降的值也就越大;灌注桩、水泥土搅拌桩均能抵抗荷载作用下的结构不均匀沉降,其中掺入水泥强度、置换率与处理深度是抵抗不均匀变形能力的主要参数。水泥土强度、置换率与处理深度越大,其上部管廊的沉降差值或转角差值越小,且处理深度对管廊抵抗不均匀荷载有较好效果。
(4)结合实际工程,分析了八堡船闸下沙路管廊结构的沉降情况,对八堡船闸下沙路管廊工程的位移情况、管廊的稳定性进行分析评价。
本文的主要研究工作及取得的成果如下:
(1)基于初参数法的综合管廊力学模型研究。针对有结构缝的软基综合管廊结构,考虑综合管廊的非连续性,借鉴多跨连续梁的解析解法,基于初参数方程,提出了综合管廊纵向结构响应弹性地基力学模型,给出了管廊支座反力、挠度、沉降计算方法。
(2)综合管廊在不均匀荷载下的结构变形响应研究。通过对某一节管廊施加不均匀的矩形荷载、三角荷载分析在不均匀荷载下管廊的位移与转动规律,结合防水技术规范,建立管廊的破坏判断依据,分析了不均匀荷载下的管廊稳定性。结果表明:管廊在荷载作用下的位移模式主要分整体沉降与转动;管廊的沉降量与转角均符合指数变化规律,荷载越大,沉降量与转角越大。软基管廊的刚度较大,在荷载的作用下一般处于弹性状态,其破坏主要是管段间沉降缝的不均匀变形差导致橡胶止水断裂渗水。
(3)综合管廊在复合地基下的变形规律研究。建立复合地基下管廊纵向结构受荷的有限元模型,对水泥土搅拌桩的强度、置换率和处理深度对管廊沉降的影响进行分析;通过对地基交界界面处的管廊进行研究,分析地基交界界面处的管廊位移规律。分析研究表明:复合地基会造成管廊的不均匀沉降,地基之间模量差距越大,不均匀沉降的值也就越大;灌注桩、水泥土搅拌桩均能抵抗荷载作用下的结构不均匀沉降,其中掺入水泥强度、置换率与处理深度是抵抗不均匀变形能力的主要参数。水泥土强度、置换率与处理深度越大,其上部管廊的沉降差值或转角差值越小,且处理深度对管廊抵抗不均匀荷载有较好效果。
(4)结合实际工程,分析了八堡船闸下沙路管廊结构的沉降情况,对八堡船闸下沙路管廊工程的位移情况、管廊的稳定性进行分析评价。