公路隧道综合管沟结构形式和应力应变特征分析（论文）.pdf

·18· 公路隧道综合管沟结构形式和应力 应变特征分析 李  震 1，张春成 1，陈家欣 1，李   通 1，马伸康 1，张金生 2 （1.中铁三局集团第四工程有限公司，北京 100000；2.吉林大学建设工程学院，长春 130000） 　　 ［摘　要 ］ 桓集高速大路2号隧道为国内首个采用综合管沟的公路隧道工程，本文依托该工程，开展综 合管沟的结构形式及其应力应变特征研究，在确定综合管沟的结构形式和断面形状的基础上，利用数值模 拟软件对综合管沟应力应变进行分析。经过对数值模拟结果的分析，发现综合管沟盖板和侧壁顶端变形较 大，侧壁处于受力的不利位置。管沟各部位强度均满足要求。 　　 ［关键词 ］ 综合管沟；结构形式；数值模拟 　　 ［中图分类号］  U 449 　　　　［文献标志码］  A　　　　　　［文章编号］  1001 -523X(2023)02 -0018 -03 ANALYSIS OF STRUCTURAL FORM AND STRESS-STRAIN CHARACTERISTICS OF UTILITY TUNNEL Li Zhen ，Zhang Chun-cheng ，Chen Jia-xin ，Li Tong ，Ma Shen-kang ，Zhang Jin-sheng 　　 ［Abstract ］ The No.2 Tunnel of Huanji Expressway is the first highway tunnel project in China to adopt a utility tunnel, based on the project, carry out research on the structural form and stress-strain characteristics of the utility tunnel, on the basis of determining the structural form and section shape of the utility tunnel, the stress and strain of utility tunnel are analyzed by numerical simulation software. After analyzing the numerical simulation results, it is found that the top plate and the top of the side wall of the utility tunnel are deformed greatly, and the side wall of the utility tunnel is in an unfavorable position under force, the strength of each part of the utility tunnel meets the requirements. 　　 ［Keywords ］ utility tunnel; structural style; numerical simulation 1 工程概况 本工程为桓仁至集安高速公路，路线起点为吉 辽省界挂牌岭，起点桩号 K200+006 ，路线终点在山 城村与集双高速相连，终点桩号 K258+067 。全长 57.81 km。工程所在位置处于寒冷地区，隧道内各种 管线布置较多，预留的各种小型管道较多，交叉干扰 大，维护不便，尤其是消防管线冬季防冻，是亟待解 决的问题，桓集分部建议隧道仿照城市管沟，采用综 合管沟设计。 考虑国内公路隧道综合管沟尚无先例，本次实施 综合管沟具有试验性的特点，兼顾各隧道实际情况， 建设单位仅选择大路 2号隧道实施综合管沟。大路 2号 隧道左幅起讫桩号 LK209+460 、 LK211+525 ，长度为 2 065 m ，右幅起讫桩号为 K209+402 、 K211+529 ，长 度为 2 127 m 。隧道综合管沟方便各类管线运营维护， 另一方面对于解决寒冷地区公路隧道消防管道的防冻 问题具有积极意义。 2 综合管沟结构形式 综合管沟常见的结构形式可分为两类：现浇混凝 土综合管沟结构和预制拼装综合管沟结构。现浇混凝 土综合管沟是采用现场整体浇筑混凝土的综合管沟， 其整体性能和防水性能优越，但施工量大，施工工期 长，施工成本高。 预制拼装综合管沟是先制作综合管沟构件，随后 在施工场地完成管沟拼装。其施工作业量少，施工工 期短，施工效率高，但其整体性能较差，运输成本高 等缺点也很明显。 在本项目中若采用现浇工艺将减慢施工进度，而 采用预制安装工艺则吊装重量较大，每延米达 4.3 t， 施工较不方便，综合比较后决定对管沟沟身采用现浇 工艺，对管沟盖板采用预制安装工艺。 综合管沟矩形断面适合于明挖现浇施工，因为 矩形断面方便开挖，并且能够提高内部空间的使用效 率。在本项目中所采用施工方法主要是综合管沟沟 身的现浇施工，因此综合管沟断面形状选择矩形断 面。由于综合管沟兼做中心排水沟，在底板两侧设置 宽度为0.25 m的排水槽，同时根据消防、电力、通信 收稿日期 ：2023 –01–05 作者简介 ：李震（1982—），男，河南南阳人，高级工程师，主要研 究方向为建筑施工。 &0}3?? 建   ?    ~   6    '   & Building Structure Building Technology Development 第50第 2期 2023?2月 · 19· 等管线的布设，最终确定管沟内部净高1.9 m，净宽 1.5 m。综合管沟截面构造如图1所示。 隧道中心线 路面结构 预制盖板 30 30 150 消防管道 20 mm 泄水孔 土 工 织 物 仰拱回填 仰拱回填 横向 排水管 仰拱 25 80 30 34 190 100 1% 1% 25 100 1611.5 图1 综合管沟截面构造示意 3 数值建模与分析 3.1 数值模型荷载取值 为获得更符合工程实际的结果，采用三维建模 的方式，利用数值模拟软件对结构进行分析。综合管 沟所受荷载主要包括路面上覆荷载、车辆荷载、综 合管沟自重荷载。将 3种荷载的共同作用称作最不利