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斜交地裂缝对综合管廊结构受力影响规律及危害性研究

杨永强  
【摘要】:随着我国经济建设的高速发展和城市化进程的不断推进,各大城市基础设施的建设正如火如荼的进行中。综合管廊作为21世纪新型城市基础设施中的生命线工程之—,保障了城市功能的正常运营,更能很大程度上抵抗外界因素对管线的破坏。综合管廊作为线性工程,地裂缝分布众多的西安地区,综合管廊难免遇到斜交穿越地裂缝的情况,基于此,本文采用三维非线性分析系统ABAQUS进行综合管廊斜交地裂缝时结构受力影响规律及危害性的研究,主要研究工作及成果如下:(1)探讨了地裂缝环境下地下结构危害性研究现状;总结分析了西安地裂缝的分布特征、活动特征、灾害特征,并预测地裂缝百年最大竖向沉降量为50cm。(2)利用ABAQUS,建立地裂缝环境下综合管廊反应三维非线性分析模型。包括本构模型的选取、接触面相互作用关系的设定、边界条件的设定、地裂缝模拟的实现。(3)以不同错位量、不同斜交角度为影响因素,分别进行土体表面沉降规律、结构位移规律、结构轴向应力规律、结构剪应力规律以及底板脱空情况的分析。研究表明,在斜交地裂缝环境下,综合管廊在水平方向和垂直方向发生S型弯曲变形,在结构顶板和地板均产生应力集中,且随着地裂缝错位量的增大而加强;结构底板产生脱空区域,当错位量为50cm时,最大脱空长度为26m;斜交角度越大综合管廊的受力影响越小,建议工程建设时应避免小角度斜交地裂缝。(4)从地裂缝病害的结构控制措施入手,主要采用跨地裂缝设缝模式和齐地裂缝设缝模式,分别研究不同变形缝间距、不同错位量下分段式结构的受力规律及变形缝的位移规律。研究结果表明,通过采取变形缝措施后,结构受地裂缝灾害程度明显降低,变形缝间距越小,跨地裂缝段结构适应地裂缝变形能力越好;地裂缝错动下,变形缝发生空间位移,在齐地裂缝设缝模式下,变形缝空间位移较大,不利于变形缝的防水,综合分析应建议采取变形缝间距为10m的措施方案。


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