车辆荷载作用下综合管廊变形沉降分析

黄运峰

（中山市豪发置业发展有限公司 广东中山 528400）

1 引言

地下综合管廊纵向较长，穿越地段土层分布情况有很大差异，采用试验研究的方法很难模拟复杂地层，且耗资较大[1～3]。因此，本文将采用有限元分析方法来模拟实际工程，通过有限元分析软件MIDAS/GTS建立管廊-土体相互作用模型[4]，分析车辆荷载作用下综合管廊的受力变形特征，得出相关结论[5]。

2 工程概况

广州大学城位于广州市番禺区小谷围岛上，四面环水，环境优美。广州大学城综合管廊埋置于中环西路中央的绿化带下，绿化带宽5m。该综合管廊于2003年建成并投入使用，全长约17km，其中干线综合管廊长约10km，沿中环路呈环形布置，支线综合管廊长约7km。

3 有限元模型的构建

为了较好地模拟综合管廊在软土地基上的受力变形特征，本文将建立三维有限元模型来模拟结构与土体之间的相互作用。取一段综合管廊进行相关研究，根据工程经验，水平方向计算范围各取3倍综合管廊宽度大小，深度方向的建模尺寸根据荷载的影响范围取综合管廊高度的3倍左右，模型按实际尺寸进行建立，整个模型尺寸为49m×30m×20m。

4 计算结果

（1）变形分析

综合管廊顶板和底板的竖向位移均呈两端大、中间小的倒“V”字型分布，最大竖向位移均发生在靠近隔墙一侧的边墙处，分别为11.98mm和11.94mm，差异较小；综合管廊整体向隔墙一侧倾斜，原因在于中间隔墙的存在导致结构重心偏移，结构在对称荷载作用下向一侧倾斜；同时可以发现，综合管廊顶板和底板均出现不同程度的起拱现象，底板的起拱值要大于顶板的起拱值；底板和顶板拱最大值分别为-10.86mm和-11.07mm，两者相差不到2%，且拱最大值的位置也并不相同，顶板拱最大值出现在中间隔墙附近，而底板拱最大值出现在靠近底板中心的大舱室一侧。

（2）水平应力分析

综合管廊顶板和底板存在多处水平应力集中，其中在顶板与隔墙连接处、底板与两侧边墙连接处及大舱室顶板和底板中央水平应力集中现象最为显著；在隔墙处，综合管廊顶板上部的水平应力为正值（受拉），顶板下部的水平应力为负值（受压），且综合管廊顶板上部所受的拉应力呈两侧较大、中间较小“V”字形分布，拉应力最大值出现在小舱室一侧，其值为4793kN/m2，综合管廊顶板下部所受的压应力也成两侧较大、中间较小“V”字形分布，压应力最大值出现在顶板与隔墙的连接处，其值为5663kN/m2；大舱室底板上部存在较大范围的水平受拉区域，水平拉应力最大值为4976kN/m2，出现在靠近大舱室底板中心的位置，而小舱室底板上部几乎不存在水平受拉区域；在靠近两侧边墙的位置，底板上部受压，压应力最大值为7234kN/m2，出现在大舱室一侧。

（3）竖向应力分析

管廊边墙外侧的竖向应力曲线，通过两侧边墙竖向应力对比可以发现，大、小舱室边墙外侧竖向应力曲线相似，相同高度的竖向应力值有所不同；大、小舱室边墙外侧均是上部受压、下部受拉；小舱室边墙外侧的受压范围较大，竖向压应力最大值也较大，但两边墙外侧的竖向压应力最大值却出现在相同位置；大舱室边墙外侧的受拉范围较大，竖向拉应力最大值也较大，但两边墙外侧的竖向拉应力最大值出现的位置相同。

[1]胡静文，罗婷.城市综合管廊特点及设计要点解析[J].城市道桥与防洪，2012（12）：196～198.

[2]穆 宜，王小宁.地下综合管廊建设初探[J].供用电，2010，27（6）：45～47.

[3]马东玲，陈一民.北京市地下综合管廊规划与架空线路入地探讨[J].市政技术，2014，32（5）：120～127.

[4]徐奇，续元庆，王丽娟.城市综合管廊应用分[J].石油规划设计，2015，26（2）：35～38.

[5]彭芳乐，孙德新，袁大军,等.城市道路地下空间与共同沟[J].地下空间，2003，23（4）：421～426.