綜合管廊設(shè)計重點與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算

蘇志欣 琚寧

綜合管廊設(shè)計重點與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算

蘇志欣1琚寧2

綜合管廊設(shè)計是地下空間綜合利用的重點技術(shù)，以現(xiàn)階段城市建設(shè)和土地應(yīng)用情況為基礎(chǔ)，結(jié)合近年來綜合管廊設(shè)計的應(yīng)用特點，分析綜合管廊設(shè)計重點與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算。并以預(yù)制拼裝綜合管廊結(jié)構(gòu)為例。

綜合管廊設(shè)計的重點

綜合管廊設(shè)計需要結(jié)合未來發(fā)展規(guī)劃需求進行研究，這就需要結(jié)合所在區(qū)域的城市整體規(guī)劃建設(shè)方案進行全面分析，明確市政管網(wǎng)建設(shè)的問題和難點。

綜合管廊規(guī)劃應(yīng)結(jié)合陜西省城鎮(zhèn)地下管線建設(shè)現(xiàn)狀，在城市道路、軌道交通、給水排水、熱力燃氣及電力通訊等專項規(guī)劃以及地下管線綜合規(guī)劃的基礎(chǔ)上，確定最終綜合管廊的布局。

為了集中陜西省應(yīng)用城市的建設(shè)用地，提升陜西省城鎮(zhèn)管線建設(shè)安全和標(biāo)準(zhǔn)，需要確保實際綜合管廊工程建設(shè)滿足安全、經(jīng)濟、技術(shù)優(yōu)越等特點，以此為陜西省實際施工和未來維護工作提供有效的依據(jù)。

陜西省在實際發(fā)展中，推廣綜合管廊工程設(shè)計需要將總體、結(jié)構(gòu)以及附屬設(shè)施等設(shè)計看作工作的重點，融入綜合管廊的管線需要實施專項管線設(shè)計。

綜合管廊的每一個艙室都要設(shè)計人們的出入口、逃生口、吊裝口以及進風(fēng)口、排風(fēng)口、管線分支口等，并且在周邊安置相應(yīng)的警示標(biāo)志。

綜合管廊結(jié)構(gòu)計算

本文主要是以預(yù)制拼裝綜合管廊結(jié)構(gòu)為例，分析其帶縱、橫向拼縫接頭的預(yù)制拼裝綜合管廊的界面內(nèi)力計算模型需分析拼縫接頭的影響，這一影響可以應(yīng)用Kξ法進行計算，也就是旋轉(zhuǎn)彈簧ξ法，其構(gòu)建的截面內(nèi)力分配需要結(jié)合下述公式進行計算：

上述公式中，K是指旋轉(zhuǎn)彈簧常數(shù)，25000kN·m/rad≤K≤50000 kN·m/ rad。

M是指依據(jù)旋轉(zhuǎn)彈簧模型計算獲取的帶縱、橫向拼縫接頭的預(yù)制拼裝綜合管廊截面內(nèi)容構(gòu)件的彎矩設(shè)計數(shù)值（kM·m）；Mj是指預(yù)制拼裝綜合管廊節(jié)段橫向拼縫接頭處彎矩設(shè)計數(shù)值（kM·m）；Mz是指預(yù)制拼裝綜合管廊節(jié)段整澆部位彎矩設(shè)計數(shù)值（kM·m）；N是指依據(jù)旋轉(zhuǎn)彈簧模型估算獲取的具備縱橫向接頭的預(yù)制拼裝綜合管廊截面內(nèi)部構(gòu)件的軸力設(shè)計數(shù)值（kN）；Nj是指預(yù)制拼裝綜合管廊節(jié)段橫向拼接接頭處軸力設(shè)計數(shù)值（kN）；Nz是指預(yù)制屏障綜合管廊節(jié)段整澆位置軸力設(shè)計數(shù)值（kM·m）；θ是指預(yù)制拼裝綜合管廊拼縫相對轉(zhuǎn)角（rad）；ξ是指拼縫接頭彎矩影響系數(shù)，在應(yīng)用拼裝的過程中可以讓其等于0，在應(yīng)用橫向錯縫拼裝的過程中可以控制在0.3到0.6之間。

其中K與ξ的取值受到拼縫構(gòu)成、拼裝形式以及拼裝應(yīng)力大小等多方面的因素影響，通常情況下可以依據(jù)實驗進行證明。

預(yù)制拼裝綜合管廊結(jié)構(gòu)在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力筋連接接頭或者是螺栓連接接頭的過程中，相關(guān)拼縫接頭的受彎承載力（如圖1所示）需要滿足下列公式：

上述公式中：M表示接頭彎矩設(shè)計數(shù)值（KN·m）；Fpy是指預(yù)應(yīng)力筋或者是螺栓的抗拉強度設(shè)計數(shù)值（N/mm2）；Ap是指預(yù)應(yīng)力筋或者是螺栓的截面面積（mm2）；h是指構(gòu)件截面的高度（mm）；x是指構(gòu)件混凝土受到壓力區(qū)域的截面高度（mm）；al是指系數(shù)，就是在混凝土強度等級不超出C50的時候，al可以取值為1.0，在混凝土強度等級達到C80的過程中，其取值為0.94，其中按線性內(nèi)插法實施明確。

圖1 接頭受彎承載力計算簡圖

具備縱、橫向拼縫接頭的預(yù)制瓶裝綜合管廊結(jié)構(gòu)需要依據(jù)荷載效果的標(biāo)準(zhǔn)進行組合，同時要了解長期作用影響對拼縫接頭的外緣張力量實施計算，并且滿足下述規(guī)定：

上述公式中：△表示的是預(yù)制拼裝綜合管廊縫外緣展開數(shù)量；△max是指拼縫外緣最大張開量約束數(shù)值，一般取2mm；h是指拼縫截面高度；K是指旋轉(zhuǎn)彈簧常數(shù)；Mk是指預(yù)制拼裝綜合管廊拼縫截面彎矩標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。

綜合管廊施工方法簡介

盾構(gòu)法。這種方案是一種鋼制的活動防護裝置或者是活動支撐，其是依據(jù)軟弱含水層，主要是應(yīng)用在海底、城市中心區(qū)域修建隧道中。在其的影響下，頭部可以安全的開挖地層，一次挖的距離等于裝配式襯砌一環(huán)的寬度。尾部可以裝配管片或者是砌塊，迅速組長成疏導(dǎo)永久襯砌，并且在襯砌與土層之間的空隙中添加水泥壓漿，預(yù)防周邊地層的繼續(xù)變形和圍巖壓力逐漸增加。

明挖法，其是指挖開地面，從上向下挖到設(shè)計要求的位置之后，自基地由下向上順序進行工作，從而整合隧道的主體結(jié)構(gòu)，最終進行回填工作。

淺埋暗挖法。其是依據(jù)新奧法的基礎(chǔ)原理，在挖掘過程中應(yīng)用多樣化的輔助工具加固圍巖，從而展現(xiàn)出圍巖強大的承載能力，在挖掘之后及時支護，封閉成環(huán)，促使其與圍巖一起影響構(gòu)成強大的支護系統(tǒng)，從而有效預(yù)防圍巖過大產(chǎn)生變形的問題。

總而言之，通過全面分析綜合管廊工作的重點、綜合管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計以及綜合管廊施工方案等內(nèi)容，促使人們對綜合管廊設(shè)計工作有所了解，并且在實際發(fā)展的過程中，結(jié)合所在區(qū)域的城市建設(shè)特點和方向，引用綜合管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計形式，明確自身城市的建設(shè)模型。因為在日益發(fā)展的時代中，綜合管廊是人們建設(shè)城市的不二選擇，其可以為人們帶來更為寬廣的生活空間，整合城市建設(shè)中的線路等內(nèi)容，以此為城市發(fā)展創(chuàng)造一個優(yōu)越、和諧的生活環(huán)境。

（作者單位：1.西北電力設(shè)計院有限公司；2.西安建筑科技大學(xué)華清學(xué)院）