浅谈地下通道的相关设计验算

浅谈地下通道的相关设计验算

郑州市市政工程勘测设计研究院广州分院广东广州市510640

摘要:近年来,中国城市基础建设达到高峰期,城市地面交通网日渐密集,利用地下空间来解决城市交通的优势日益明显,特别对于城市干线性道路的交叉口设计,非常适用。另外地下通道对城市景观影响小,噪音量低,社会影响小,越来越受到建设单位和广大群众的青睐。

本文通过某地下通道工程的设计实例,为了充分评估地下水位对地下工程的影响,在结构的计算过程中考虑了低水位(施工)阶段和高水位(运营)阶段两种工况,并通过对比计算结果的不同,解析了基底压应力正确计算方法,为地下通道或者箱涵的设计计算提供一定的参考。

关键词:地下通道;地下水;基底压应力

一、工程简介

图2计算模型简图

由于本通道为地下工程,地下水对结构影响较大,故本结构考虑了低水位(施工)阶段和高水位(运营)阶段两种工况。

在通道施工阶段,基坑采取了降水措施,地下水位降至基底标高以下0.5m,此时为低水位(施工)阶段,该阶段时,结构底板基本无水压力。

在通道运营阶段,由于该区域地下水位较高且通道临近河流,为确保通道安全,地下水位取至地面,此时为高水位(运营)阶段,结构顶底板及侧墙满布水压。

三、基底压应力计算

在现实工作中,有两种基底应力计算的方式较为广泛。

第一种:即按基底以上荷载/基底接触面积=基底压应力计算,计算如下。

1)通道G1=25×94.6=2365kN/m,压重层G2=12.3×2×23.7=583KN/m;

2)覆土厚1.0m,则覆土重G3=1.0×24×31.3=751.2kN/m;

3)地面和隧道内超载均按20kpa计,则:

地面超载为Q1=20×31.3=626kN/m,通道内超载Q2=566kN/m;

通道每延米荷载为G=G1+G2+G3+Q1+Q2=4891.2kN/m;

可得到基底压应力为q=G/31.3=4891.2/31.3=156.3KPa。

第二种:根据通道结构计算模型中进行提取。

地下通道的主体结构纵向按每延米建立模型,横向各节点间距一米,各节点的支反力值即为基底压应力。该通道两种工况下支反力结果如下所示:

图4高水位(运营)阶段节点支反力图

从上两张图中可以看出,隧道两侧及中部地基反力较大,比较符合实际情况。在低水位(施工)阶段工况下,通道基底达到最大压应力,最大压应力pk=271.61KPa。

从上述两种结果可知,第二种方法提取的pk数值远远大于第一种方法计算得到q值。这是由于第一种方法中q值计算过程是基于平均值的概念,取得的基底压应力值也就是基底的平均压应力,而第二种方法是对结构的受力情况进行了模拟,得到的是在最不利荷载组合下结构基底某些部位分担的最大压应力,比较客观和接近实际。

对于本通道结构的沉降计算,其验算压应力应取最不利值,故基底压应力取第二种方法提供的pk值。

四、地基承载力验算

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》3.3.4对地基承载力进行修正。

结构底板处为<2-2>粉质粘土,fa0=50kpa

根据计算可知复合地基承载力特征值fspk=362kpa>pk=271.6kpa,故该通道地基承载力满足要求。

四、结语

从以上计算数据可以看出,该地下通道对地下水的考虑与否对计算的结果影响较大,故应分别考虑高低水位工况,从而对结构进行配筋计算及裂缝验算,确保结构安全。

基底承载力验算也不应按基底平均压应力进行计算取用,应该在有限元计算模型中提取最大压应力,对于需进行变形沉降验算的结构,该值的正确选用尤为重要。

参考文献:

[1]JTJD63-2007公路桥涵地基与基础设计规范[S].

[2]JGJ79-2012建筑地基处理技术规范[S].

[3]姚建军,地下大型立交结构方案研究及设计创新.公路交通技术,2013.6

[4]曹培,某地下人防工程结构检测与分析[J].陕西建筑,2015.8

[5]谭文.浅谈城市下穿通道设计[J].黑龙江科技与信息,2014(1)

标签:;  ;  ;  

浅谈地下通道的相关设计验算
下载Doc文档

猜你喜欢