車輛荷載作用下綜合管廊變形沉降分析

黃運峰

（中山市豪發(fā)置業(yè)發(fā)展有限公司 廣東中山 528400）

1 引言

地下綜合管廊縱向較長，穿越地段土層分布情況有很大差異，采用試驗研究的方法很難模擬復(fù)雜地層，且耗資較大[1～3]。因此，本文將采用有限元分析方法來模擬實際工程，通過有限元分析軟件MIDAS/GTS建立管廊-土體相互作用模型[4]，分析車輛荷載作用下綜合管廊的受力變形特征，得出相關(guān)結(jié)論[5]。

2 工程概況

廣州大學城位于廣州市番禺區(qū)小谷圍島上，四面環(huán)水，環(huán)境優(yōu)美。廣州大學城綜合管廊埋置于中環(huán)西路中央的綠化帶下，綠化帶寬5m。該綜合管廊于2003年建成并投入使用，全長約17km，其中干線綜合管廊長約10km，沿中環(huán)路呈環(huán)形布置，支線綜合管廊長約7km。

3 有限元模型的構(gòu)建

為了較好地模擬綜合管廊在軟土地基上的受力變形特征，本文將建立三維有限元模型來模擬結(jié)構(gòu)與土體之間的相互作用。取一段綜合管廊進行相關(guān)研究，根據(jù)工程經(jīng)驗，水平方向計算范圍各取3倍綜合管廊寬度大小，深度方向的建模尺寸根據(jù)荷載的影響范圍取綜合管廊高度的3倍左右，模型按實際尺寸進行建立，整個模型尺寸為49m×30m×20m。

4 計算結(jié)果

（1）變形分析

綜合管廊頂板和底板的豎向位移均呈兩端大、中間小的倒“V”字型分布，最大豎向位移均發(fā)生在靠近隔墻一側(cè)的邊墻處，分別為11.98mm和11.94mm，差異較??；綜合管廊整體向隔墻一側(cè)傾斜，原因在于中間隔墻的存在導(dǎo)致結(jié)構(gòu)重心偏移，結(jié)構(gòu)在對稱荷載作用下向一側(cè)傾斜；同時可以發(fā)現(xiàn)，綜合管廊頂板和底板均出現(xiàn)不同程度的起拱現(xiàn)象，底板的起拱值要大于頂板的起拱值；底板和頂板拱最大值分別為-10.86mm和-11.07mm，兩者相差不到2%，且拱最大值的位置也并不相同，頂板拱最大值出現(xiàn)在中間隔墻附近，而底板拱最大值出現(xiàn)在靠近底板中心的大艙室一側(cè)。

（2）水平應(yīng)力分析

綜合管廊頂板和底板存在多處水平應(yīng)力集中，其中在頂板與隔墻連接處、底板與兩側(cè)邊墻連接處及大艙室頂板和底板中央水平應(yīng)力集中現(xiàn)象最為顯著；在隔墻處，綜合管廊頂板上部的水平應(yīng)力為正值（受拉），頂板下部的水平應(yīng)力為負值（受壓），且綜合管廊頂板上部所受的拉應(yīng)力呈兩側(cè)較大、中間較小“V”字形分布，拉應(yīng)力最大值出現(xiàn)在小艙室一側(cè)，其值為4793kN/m2，綜合管廊頂板下部所受的壓應(yīng)力也成兩側(cè)較大、中間較小“V”字形分布，壓應(yīng)力最大值出現(xiàn)在頂板與隔墻的連接處，其值為5663kN/m2；大艙室底板上部存在較大范圍的水平受拉區(qū)域，水平拉應(yīng)力最大值為4976kN/m2，出現(xiàn)在靠近大艙室底板中心的位置，而小艙室底板上部幾乎不存在水平受拉區(qū)域；在靠近兩側(cè)邊墻的位置，底板上部受壓，壓應(yīng)力最大值為7234kN/m2，出現(xiàn)在大艙室一側(cè)。

（3）豎向應(yīng)力分析

管廊邊墻外側(cè)的豎向應(yīng)力曲線，通過兩側(cè)邊墻豎向應(yīng)力對比可以發(fā)現(xiàn)，大、小艙室邊墻外側(cè)豎向應(yīng)力曲線相似，相同高度的豎向應(yīng)力值有所不同；大、小艙室邊墻外側(cè)均是上部受壓、下部受拉；小艙室邊墻外側(cè)的受壓范圍較大，豎向壓應(yīng)力最大值也較大，但兩邊墻外側(cè)的豎向壓應(yīng)力最大值卻出現(xiàn)在相同位置；大艙室邊墻外側(cè)的受拉范圍較大，豎向拉應(yīng)力最大值也較大，但兩邊墻外側(cè)的豎向拉應(yīng)力最大值出現(xiàn)的位置相同。

[1]胡靜文，羅婷.城市綜合管廊特點及設(shè)計要點解析[J].城市道橋與防洪，2012（12）：196～198.

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