車輛荷載作用下綜合管廊變形沉降分析

黃運峰

（中山市豪發置業發展有限公司 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，得出相關結論[5]。

2 工程概況

廣州大學城位于廣州市番禺區小谷圍島上，四面環水，環境優美。廣州大學城綜合管廊埋置于中環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，沿中環路呈環形布置，支線綜合管廊長約7km。

3 有限元模型的構建

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構與土體之間的相互作用。取一段綜合管廊進行相關研究，根據工程經驗，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，最大豎向位移均發生在靠近隔墻一側的邊墻處，分別為11.98mm和11.94mm，差異較小；綜合管廊整體向隔墻一側傾斜，原因在于中間隔墻的存在導致結構重心偏移，結構在對稱荷載作用下向一側傾斜；同時可以發現，綜合管廊頂板和底板均出現不同程度的起拱現象，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，頂板拱最大值出現在中間隔墻附近，而底板拱最大值出現在靠近底板中心的大艙室一側。

（2）水平應力分析

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

（3）豎向應力分析

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

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

[2]穆 宜，王小寧.地下綜合管廊建設初探[J].供用電，2010，27（6）：45～47.

[3]馬東玲，陳一民.北京市地下綜合管廊規劃與架空線路入地探討[J].市政技術，2014，32（5）：120～127.

[4]徐奇，續元慶，王麗娟.城市綜合管廊應用分[J].石油規劃設計，2015，26（2）：35～38.

[5]彭芳樂，孫德新，袁大軍,等.城市道路地下空間與共同溝[J].地下空間，2003，23（4）：421～426.