非对称荷载下预制综合管廊连接段力学特性研究

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随着我国城市基础设施的不断建设完善,地下综合管廊的建设已经成为市政公用管线铺设的主要趋势和必要的发展方向。综合管廊连接段的形式是综合管廊的关键节点和在使用周期中发挥有效作用的重要保障,探明不同形式的管廊连接段在实际工程环境中非对称荷载下的力学特性及其适用性具有重要的理论指导与工程实践意义。为了研究非对称荷载作用下综合管廊连接段的受力响应规律,本文进行了现场原位试验,建立了管廊及土体三维数值模型,进一步探讨了管廊连接段在非对称荷载作用下的力学特性。主要工作及结论如下:(1)通过现场原型试验研究综合管廊连接段位置的土压力分布规律及非对称车辆荷载下管廊连接段各测点的力学响应特征。现场试验表明:非对称车载作用下,顺着车行方向沿管廊内壁顺时针方向看,左侧墙所受压应力最大。沿着内壁到左侧墙及顶板相交的腋角处,压应力大幅度减小,到顶板跨中部位,管廊所受应力由压应力变成拉应力。(2)基于现场原型试验,结合有限元软件ABAQUS,建立了管廊-土体模型,建立了半波正弦曲线来模拟非对称荷载作用的车辆荷载模型,通过数值模拟结果及试验结果对比分析,验证了数值模型的合理准确性。(3)基于验证了的数值模型,考虑不同非对称荷载加载位置(沿管廊边线位置0m、1m、2m)、不同非对称荷载幅值(0.7MPa、1.4MPa、2.1MPa)、不同管廊连接段接口形式(承插口形式、平口形式)的影响,研究了非对称荷载下综合管廊连接段位置的力学特性。结果表明:管廊顶板处的最大主应力受非对称荷载影响最大。非对称荷载加载位置每向外偏移1m时,管廊最大拉应力处(顶板四分之一跨位置)相对原加载位置减少30%左右。管廊连接段承插口端的竖向位移出现明显的非对称性。非对称荷载加载位置每向外偏移1m时,管廊各个位置竖向位移相对原加载位置减少15%左右。从管廊内部受力来看,非对称荷载作用对管廊承插口连接方式影响较大,对于平口方式影响较小。当管廊连接段方式为平口形式时,管廊受力较承插口形式小,结构较为安全。管廊平口端截面各部位竖向位移均小于管廊承口端截面。
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