城市地下综合管廊发展及研究状况

2
越浅，综合管廊受地震破坏越严重
3
以往研究的综合管廊的截面形式多为单箱截面，与工程实际情况中常采用的双箱截面有差异
4
地基不均匀沉降对预制综合馆廊的影响尚未有明确的定论
谢谢
构件间无约束锁紧装置的连接又分为刚性接口和柔性接口。
预埋件
预埋件
搭接板 ()
搭接板
螺栓
()
搭板连接型
预埋管
搭接支架
螺栓
螺栓连接
搭接支架 螺栓
1.管廊概述
1.4 接口形式
混凝土箱涵连接形式主要有两种，构件间带有纵向锁紧装置(纵向串接接口)的连接； 构件间无约束锁紧装置的连接。
构件间无约束锁紧装置的连接又分为刚性接口和柔性接口。
3 现浇与预制综合管廊比较
3.4 经济效益与社会效益分析
●预制：22d ●现浇：40d ◆ 结果：预制节省
18d，缩短45%工期
施工 工期
施工●预制：土建总成本29.5万 ●现浇：土建总成本30.9万
成本◆ 结果：预制节约1.4万， 成本降低4%
环保 ●预制：干作业，噪声小，
污染小，施工文明有序
效益 ●现浇：湿作业，噪声污
纵向激振时层状剪切模 型箱设计图(单位:mm)
Biblioteka Baidu
横向激振时层状剪切模型箱设计图(单位:mm)
试验中的层状剪切模型箱
模型结构接头位置示意
5.典型试验
5.2 主要结论
1
非一致纵向激励作用下，模型结构最大应变分布为中部大两端小，且随输入加速度峰值的增大而增大
2
地震激励是其产生纵向应变响应的根本原因，只有在纵向非一致地震激励下，结构才会有纵向内力响应
2.2 预制拼装综合管廊的应用
时间 1993 2004 2007 2010
应用概况
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
广州大学城综合管沟，干线综合管沟，全长约10 公里；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
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
中城泰市国际地城下市综综合合管廊管介廊绍
发展及研究状况
目录
一、管廊概述 二、国内外综合管廊的发展 三、现浇和预制综合管廊比较 四、研究状况 五、典型试验 六、研究展望
1.管廊概述
1.1 综合管廊的定义及分类
综合管廊，又名共同沟、共同管道、综合管沟，是指在城市道路下面建造一个市政共 用隧道，将电力、通信、供水、燃气等多种市政管线集中在一体，实行“统一规划、统 一建设、统一管理”，以做到地下空间的综合利用和资源的共享。
1—综合管廊顶板荷载；2—综合管廊地基反力；3—综合管廊侧向水土压力；4—拼缝接头旋转弹簧
6 结构设计
6.3 考虑拼缝接头影响
预制综合管廊闭合框架计算模型
6 结构设计
6.4 箱涵抗浮验算
埋地管道敷设在浸水的土壤中，会 受到静水或流水的作用而产生浮力。 设计依据：给水排水工程埋地铸铁 管管道结构设计规（CECS142:2002）
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
3.现浇与预制综合管廊比较
3.1 结构性能
： 抗沉降、抗浮能力差 受外荷载（如地震）
作用，易发生折断 涵管纵向配筋量也需
加大
现浇 综合管廊
预制 综合管廊
)
)
小企口
接口密封填料 ()
2.国内外综合管廊的发展
2.1 发展历史
世界上最早规划建设综合管廊的国家是法国（1832） 我国于1958年在北京天安门广场下建设了第一条综合管廊，之后，综合管廊的建设一直没有 得到有力的推动 上海世博会综合管廊是国内第一条预制拼装施工工艺的综合管廊
2.国内外综合管廊的发展
4.研究状况
4.1 管廊震害
在地下结构中，国内以明挖方式施工的浅埋地下涵管式结构应用广泛，美国 和西方国家曾经统计过，埋深越浅，综合管廊受地震破坏越严重。
4.研究状况
4.2 地震波作用下地下结构的变形
4.研究状况
4.3
4.研究状况
4.4 综合管廊抗震研究概况
编 号
时间
研究者
研究内容
主要结论
1
缆线型综合管廊
支线型综合管廊
干线型综合管廊
1.管廊概述
1.2 为什么要建综合管廊？
城市消除“拉链路”
地下空间开发 海绵城市
地下管线安全运营
城市环境建设
1.管廊概述
1.3 常用断面
错位箱涵 错位单仓并排箱涵 错位的双仓箱涵
错位单仓现场施工
1.管廊概述
1.3 常用断面
三个单仓箱涵并排连接
立式箱涵
1.管廊概述
6 结构设计
6.2 计算模型
现浇、纵向拼缝接头的预制综合管廊综合管廊截面计算模型采用闭合框架模型 纵、横向拼缝接头的预制综合管廊内力计算模型应考虑拼缝接头影响（旋转弹簧模型K-ξ法） 地基反力按弹性地基梁进行计算，边界条件按弹簧单元支撑，考虑底板设置两个铰支座;
现浇综合管廊闭合框架计算模型
预制综合管廊闭合框架计算模型
抗浮箱涵
6 结构设计
6.5 检查井设计
井盖 井圈 收口
调节圈
井室上部 井室下部
检查井分解示意图
检查井整体示意图
检查井应用效果图
6 投料口设计
6.6 投料口设计
投料口设计方案
管件通过地面投料 口进入管廊
管件落入投料口内 部运至管廊
6.研究展望
1
预制预应力综合管廊的抗震性能的研究几乎没有
以往的综合管廊抗震分析时的埋深过浅，与实际情况有差异；美国和西方国家。曾经统计过，埋深
4.考虑行波效应，结构的应变
有所增大，增大大小与波速有关。 Rayleigh波作用下，结构变形通 常较大
5.典型试验
5.1 非一致地震激励地下综合管廊振动台模型试验研究
试验概况：设计了两个完全相同的模型箱，层状剪切模型箱在 消除边界效应和满足土体的水平层状变形方面具有较好的特性 采用两个地震激励来代替综合管廊上实际的多点激励
1.主要考虑自由边界和无限单
元对计算结构的影响。当边界 自由时，结构反应明显偏小
5.长线型地下结构非一致激励显著
大于一致激励的
接触 面
边界 综合管廊 饱和 条件 地震响应 土体
影响因素
非一致 激励
行波 瑞利波
3.仅考虑土体为饱和的情况，
有效应力法由于考虑了土体中 孔隙水的作用，计算结果小于 总应力法。
预制综合管廊
①接头宜采用预应力筋、螺栓或承插式接头
②仅带纵向拼缝接头采用的的截面内力计算模型为闭 合框架模型
③带纵、横向拼缝接头的预制综合管廊内力计算模型 应考虑拼缝接头影响（旋转弹簧模型K-ξ法）
现浇综合管廊
截面计算模型采用闭合框架模型
构造要求
①管廊主要承重侧壁的厚度不宜小于250mm，非承重墙和隔墙等构件的 厚度不宜小于200mm ②混凝土保护层厚度迎水面不宜小于50mm，其它部位按《混凝土结构设 计规范》GB50010确定 ③由地震响应结构特点，管廊角部内力较大，该处配筋须加强加密
试验概况：接头试验试件采用1:1足尺模型，由2块1m宽 300mm厚的预应力筋连接的预制板带拼接组成
计算简图
竖向加载示意图
5.典型试验
5.4 预制预应力综合管廊受力性能试验研究
试验概况：整体结构受力性能试验采用1:1足尺模型试件， 整体结构模型试件由两个横向预制节段经张拉预应力筋 拼装而成
破坏机制
构件间无约束锁紧装置的连接又分为刚性接口和柔性接口。
1—箱涵A；2—箱涵B；3—预应力钢筋；4—锚固螺母；5—张拉油缸
(a)—贯穿式连接 (b)—相邻箱体式连接
1.管廊概述
1.4 接口形式
混凝土箱涵连接形式主要有两种，构件间带有纵向锁紧装置(纵向串接接口)的连接； 构件间无约束锁紧装置的连接。
土体的大变形和地震波;
3
1990s
林皋院士
地下结构在地震作用下的反应特性、抗震 设计
惯性力作用很小 考虑变形、延性
4
2009
李杰等
均匀场地土下共同沟分别在一致激励、非 一致激励和瑞利波作用下的地震反应规律 的分析研究
非一致激励地震作用 近似Rayleigh地震波
5
2009
汤爱平 共同沟结构体系振动台模型试验与分析
沟体与沟内管道、管线地震 反应明显不同
6
2011
胡翔 薛伟辰
预制预应力综合管廊整体结构受力性能 试验研究、接头受力性能试验
板内的普通钢筋应变较小, 接头满足平截面假定, 变形主
要由相对转动引起
4.研究状况
4.5 影响地下综合管廊结构地震响应的因素
2.主要考虑不同接触参数的影响。在土体与结构相互作
用分析中，不考虑接触面之间的滑移将增大结构的响应
染严重 ◆ 结果：预制环保效益好
社会 ●预制施工快速，可迅速 回填、对社会经济影响小
●现浇：开挖时间长，造
效益 成影响大 ◆ 结果：预制施工社会效 益显著
对比结果：预制综合管廊应作为建设地下综合管廊的首选施工工法。
不含土石方开挖，仅包括箱涵产品及施工服务的造价对比：
10公里以内：预制超过现浇 ＞10公里：预制低于现浇
主要结论： 试件的最终破坏形态均为角部加腋区外缘混凝土剪切破坏 接头刚度对预制预应力综合管沟的正常使用状态有较大影响 两试件具有良好的位移延性
整体结构试件加载示意图
6 结构设计
6.1 计算模型
一般规定：设计使用年限为100年，按乙类建筑物进行抗震设计，裂缝控制等级为三级，最大裂缝宽度限 值应小于或等于0.2mm，且不得贯通
1970s
高田至郎等 共同沟由于填土液化导致的破坏机理
治理措施、抗震设计 施工方法、抗震加固
2
1990s
O’Rourke
Earthquake Resistant Design of Lifeline Facilities and Countermeasures Against Soil Liquefaction
良好的抗渗性能 “柔性”接头 抗震功能强 铺设为弧线形管道
3.现浇与预制综合管廊比较
3.2 预制管廊转角做法
90°转角
丁字法 十字法
3 现浇与预制综合管廊比较
3.3 工程实例对比
项目信息
项目名称：上海世博会地下综合管廊 施工工法：现浇施工、预制装配化施工 工程量：现浇段段总长6.2km；预制段混凝土管廊总长200m 产品尺寸：外宽3.3m，外高3.8m，长度2m，壁厚300mm 分析目的：以25m长度作为一个标准段，对两种施工工法进行工期和成 本分析，研究预制箱涵的经济性 结果：预制综合管廊应作为建设地下综合管廊的首选施工工法。
3
输入加速度峰值的增加，结构的加速度响应会出现大于其周围场地土加速度的情形，而且这种情况
在有接头的条件下更为明显
目前规范分析中采用场地变形对地下结构纵向地震响应进行设计的方法具有一定的可行性，但具有一定
4
误差。地震动的非一致性和接触面破坏共同导致了结构接头的响应
5.典型试验
5.3 预制预应力综合管廊受力性能试验研究
1.4 接口形式
混凝土箱涵连接形式主要有两种，构件间带有纵向锁紧装置(纵向串接接口)的连接； 构件间无约束锁紧装置的连接。
构件间无约束锁紧装置的连接又分为刚性接口和柔性接口。
遇水膨胀橡胶圈 弹性橡胶密封圈
企口采用承插口柔性连接，能较好的抵御地基沉 降的影响。
1.管廊概述
1.4 接口形式
混凝土箱涵连接形式主要有两种，构件间带有纵向锁紧装置(纵向串接接口)的连接； 构件间无约束锁紧装置的连接。