预制拼装结构综述报告 - 图文(2)

图11 隔振器设计三维示意图

1.1.3 综合管廊防水性能

接头是预制拼装综合管廊结构的薄弱部位，接头防水性能是影响预制拼装综合管廊结构安全性与耐久性的关键技术问题。目前，国内外针对预制拼装综合管廊接头防水性能的研究尚不多见。预制拼装工程应用中常用的防水橡胶垫材料有遇水膨胀橡胶垫和GINA橡胶垫两种。相关试验已经验证了该类接头防水构造的可靠性[13]。

以2010 年上海世博会园区综合管廊工程为背景, 同济大学预制预应力教研室通过足尺模型试验, 对预制预应力综合管廊接头的长期和短期防水性能进行了较为系统的研究。试验结果给出了遇水膨胀橡胶条破坏形式、压力-变形关系[14]、压力计算公式等。由于在试验全过程中，接头未完全闭合，为了避免地下复杂环境对遇水膨胀橡胶条的侵蚀并降低接头防水性能, 应对其防水构造进行优化。结果分析得, 可将预留沟槽深度优化设计为9.5mm，还对接头不漏水时预应力筋最小有效预应力作了规定。

图12 接头防水试验装置

此外，其他地下结构的接头防水性能也有相关研究[15、16]。同济大学地下工程系还做了遇水膨胀橡胶的老化性能试验及寿命预测研究[17]。 1.1.4 规范制定

根据上海市建设和交通委沪建交【2006】183文的要求, 为适应我国2010 年上海世博

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会园区综合管沟工程建设及管理的需要, 2007年6 月由上海市政工程设计研究总院和同济大学主编的《上海世博会园区综合管沟建设技术标准》(D G/TJ08-2017-2007)正式批准实施,2012年同济大学主编的《城市综合管廊工程技术规范（GB 50838-2012）》也开始批准实施。

1.2 预制拼装综合管廊的应用

1993 年，上海政府在浦东规划并建设了我国第一条现代综合管廊——张杨路综合管廊。

2004 年，广州大学城综合管沟建在小谷围岛上，总长约17 公里，其中沿中环路呈环状结构布局为干线综合管沟，全长约10 公里；另有5 条支线综合管沟，长度总和约7 公里，是国内目前距最长、规模最大、体系最完善的综合管沟[18]，它的建设是我国城市市政设施建设及公共管线管理的一次有益探索和尝试。

2007 年天津横跨海河共同沟开始施工，采用盾构掘进，预制管片组装，全长 226.5m。 2010年上海世博会园区综合管廊工程在国内首次将预制预应力施工工艺应用于综合管廊结构。园区综合管廊总长约6.4 km, 其中预制预应力综合管廊示范段长约200 m [19]。

图13 广州大学城综合管沟内部管线布置

2 预制拼装水池

2.1 特种结构水池分类

按几何形式分：矩形和圆形；

按工艺要求分：有地上、地下和半地下； 按配筋方式分：预应力和非预应力两种； 按施工方法分：有整体现浇和预制装配式；

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按有无顶盖分：开口式和有顶盖式；

按水的种类分：工业储液池、化粪池、污水池、消防水池、雨水收集池、清水池等； 圆形水池 通常由圆柱壳、圆锥壳、环梁、圆板、以及多支柱支撑的圆形无梁楼盖等单元构件所组成。由于壳体大部分是以轴向受力为主，故能充分发挥全部材料的效能，能做成较薄的厚度，覆盖较大的面积。这种以壳体为主要组成部分的结构物，能够充分发挥壳体的受力性能好、刚度大、材料省的特点，并易于采用装配式预应力混凝土结构，这对于大容量的水池，节约建筑材料，加速施工进度，提高水池的抗裂抗渗性能以及保证使用效果等方面均有显著的优越性[20]。

矩形水池 多为弹性薄板组成的空间结构。具有占地面积少，便于工艺设备的布置和操作，可以灵活地划分区间，设置隔墙和分层分格，构件分类易于模数化，施工技术较为简单等特点；但存在结构的整体性差，池体受力的组成因素复杂，各组成部分的安全度往往差别很大，对地基的不均匀沉降反应敏感等缺点。同时中小型矩形水池较同容量的圆形水池用料多。

图14 圆形与矩形水池

2.2水池的结构计算

多年以来，在水池结构的设计计算中，作为贮水构筑物，水池通常的计算分析采用了简化的方法，将组成结构的底板、池壁与地基分离为各自独立的结构单分别进行力学分析。 2.2.1池壁

圆形水池是石油、化工、给排水等工业与民用建筑中具有广泛用途的一种特种结构，国内外对其进行了广泛而深入的研究。国内大量文献[21]将其当作圆柱薄壳，取单位宽度池壁按有矩理论进行分析，其可等效成Winkler 地基上Euler 梁，并编制了大量计算表格以供设计查找。

夏桂云等人考虑剪切变形的影响，推导了圆形水池在轴对称荷载作用下的中厚壳有矩理论公式，当圆形水池池壁剪切刚度取无穷大时，其可退化成相应薄壳理论公式。利用初参数法，推导了微分方程的解形式和建立了结构分析的传递矩阵法[22]。

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图15 圆形水池微元体受力分析

圆形中厚壳在分布荷载p 作用下的微分方程为：

?4wEh?2wEhwP?.?? ?x4CR2?x2DR2D分析了底部固结顶部自由、在分布荷载和径向荷载作用下阶梯形圆形水池横向挠度、转角、剪力、弯矩随池壁高度的变化，并与不考虑剪切变形影响的计算结果、Ansys 结果进行了比较。计算结果表明：圆形水池考虑剪切变形影响的计算结果偏小、采用薄壳理论偏安全；剪切变形对弯矩、剪力影响比对环向力、径向位移影响大；所建立的圆形水池初参数解和转递矩阵法丰富了圆形水池和Winkler 地基上Timoshenko 梁的计算理论。 Melerski[23]对圆形水池在轴对称荷载作用下弹性范围的力学分析时，提出了考虑池壁和底板、顶板之间的共同作用，并且提出了一种简化分析方法。首先对水池的三个主要组成部分池壁、底板和顶板独立分析，然后根据池壁与相邻构件的连接处的位移协调条件建立位移协调方程求解。

图16 池壁的简化模型

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2.2.2底板

不考虑底板与地基、池壁的共同作用独立计算有如下方法： 1. 静定分析法与倒楼盖法

静定分析法不考虑底板与上部池壁或上层底板等之间的相互嵌固约束作用，即不考虑上部结构的刚度影响，且要求底板自身刚度较大、地基相对软弱。在上部荷载和按直线分布的地基反力作用下，底板产生整体弯曲变形。

倒楼盖法除要求底板自身具有足够的刚度，还认为上部池壁和其它部分能够对底板产生相当的刚性约束，各池壁与底板交界位置处均没有沉降差。各池壁与底板交界位置可简化为铰支座，铰支座间无相对竖向位移，再将按直线分布的地基反力和其它荷载施加到底板上(应除去池壁传给底板的轴向荷载)，按倒置的普通楼盖方法计算。该方法在计算多格水池时未能考虑底板的整体弯曲变形。

2. 按地基上薄板共同作用理论计算

当静定分析法与倒楼盖法计算条件不满足时，底板计算结果将难以达到精度要求，应寻求更加精确的分析方法，即根据地基上薄板共同作用计算理论来分析。通常可采用理论解析法和数值解法。理论解析法中叠加法、里兹法、伽辽金法等，这类方法常采用幂级数或三角级数求解，非常繁琐且收敛较慢，对情况较复杂的难以得到级数解。因此，可采用简化的办法，按弹性地基梁近似分析法求解，该方法是基于文克尔地基模型假定，将底板沿纵横两向选取板带计算单元当作弹性地基梁分析，不考虑扭矩的影响。随着设计分析理论和计算工具的发展，数值解法有着更加广泛的适用性和足够的计算 …… 此处隐藏：1527字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……