[发明专利]交通荷载下管廊非线性动力与环境介质耦合的测定方法

说明书

本发明属于建筑评价技术领域，公开了一种交通荷载下管廊非线性动力与环境介质耦合的测定方法，包括：通过足尺模型试验、三维数值模型、理论研究，并结合现场试验验证，确定软土地基中典型预制管廊结构在交通荷载作用下的动力响应规律，明确交通荷载作用下软土‑管廊系统能量传递过程，得到软土地基中预制管廊结构受力机理、变形、强度和刚度特征；构建交通荷载下软土地基中预制综合管廊动力响应特性分析模型，确定软土地基预制综合管廊结构的分析体系和计算方法，确定控制指标，进行交通荷载下软土地基中电力管廊非线性动力与环境介质耦合的评价。本发明能够为管廊设计、施工及结构性态风险评估等提供理论依据。

技术领域

本发明属于建筑评价技术领域，尤其涉及一种交通荷载下管廊非线性动力与环境介质耦合的测定方法。

背景技术

目前：随着城市化进程的发展，城市地下综合管廊建设及其管理技术日臻完善，但目前对城市综合管廊在设计和施工技术等方面的研究仍不系统，成果较少，尚处于摸索和积累经验阶段。地下综合管廊建设中还存在一些问题，制约其快速发展。地下综合管廊的标准化、模块化是推广地下管廊预制拼装技术的重要前提，然而我国相应的标准体系尚不完善。预制管廊并没有完整的可遵循的设计标准和验收规范。

随着我国经济与交通事业的发展，城市交通运输突出表现为交通量增大、载重增加(甚至超载)、车速加快等新特点，交通荷载的上述新特点也给地下管廊的正常使用与安全运行带来了严重的挑战。因此，需要对地下管廊在交通荷载作用下的力学性状予以更多的关注。

交通荷载的重复作用会使软土地基产生不可恢复的永久沉降变形。各地段上部荷载的不同及不同断面抗不均匀形变能力差异等，都有可能导致地下管廊产生不均匀沉降或横向位移，导致管廊伸缩缝错台、度张开或挤压；单侧沉降或加固不均等因素可能导致管廊发生横向扭转病害。这样可能使管廊混凝土结构局部应力过大，结构内力和变形可能超越极限。因此，考虑软土地区交通载荷等因素影响，深入研究地下管廊的受力变形问题及不同结构等应对措施，具有重要的理论意义和工程应用价值。

至目前为止，已有相关研究成果，主要集中在管涵、地下隧道方面。现有技术1开展了隧道纵向相似模型试验，研究了局部均布荷载作用下隧道下卧土层的分布及其性质、地表不同超载大小及作用位置、拼装方式等对隧道结构受力变形的影响。现有技术2通过相似结构模型试验模拟下卧不均匀土层、地表局部作用均布荷载等，分析了各种情况下土层的纵向沉降形态。现有技术3釆用有限元数值模拟方法，对隧道纵向沉降原因、产生不均匀纵向沉降后隧道结构的受力变形机制和防水失效机制进行了分析。现有技术4认为沉管隧道变形主要是由于软土的再压缩变形产生，土体内部的孔隙水压力变化和水的渗流会对后期沉降产生较大影响。现有技术5对纵向弯曲造成的越江隧道不均匀沉降的控制指标值进行了研究，同时，针对环向错台造成的越江隧道纵向不均匀沉降，研究了相对弯曲的合理取值。上海市对地铁盾构隧道的纵向曲率半径以及相对弯曲提出了明确的控制值。现有地基沉降容许值的规定差异较大，很多容许值的取得是建立在工程经验基础上，目前有关地下管廊的相关研究成果很少。