论文题目：山地城市地下综合管廊沉降特性与计算方法研究
摘要：地下综合管廊能够集中管理各种地下管线,其建设已经成为各地的热点。在已建地下管廊市政项目的运营中,管廊自身的纵向不均匀沉降以及管廊上方市政道路的横向不均匀沉降造成路面开裂问题时有发生,直接影响到管廊结构的安全和市政道路的正常使用。山地城市中管廊的地基组成多样,不均匀沉降问题尤为突出。本文依托重庆市某在建地下综合管廊市政项目,结合现场监测试验、数值模拟和理论推导,研究地下综合管廊的纵向变形特性和廊侧填土的沉降规律,提出沉降计算方法。论文主要开展了以下研究工作:（1）依托重庆某在建地下综合管廊市政项目,结合该项目的设计资料、施工特点和地质条件等,总结山地城市地下综合管廊地基和结构刚度纵向不均匀的特点,选取在素填土地基和土岩组合地基上,针对综合管廊的沉降变形、裂缝开展和市政道路路面的沉降变形规律等进行现场监测试验。根据监测试验结果,提出管廊纵向挠曲变形规律和管廊结构裂缝开展原因;从管廊纵向刚度不均匀性及结构整体刚度、地基刚度、荷载作用位置和管廊埋深等方面,分析管廊变形影响因素。监测试验结果表明,管廊整体现浇结构抗弯刚度大于预制拼接管节,现浇结构段变形符合平截面假定。（2）结合项目资料建立简化的综合管廊纵向沉降分析模型,在半无限空间中求解地面矩形荷载作用在管廊顶部轴线上引起的附加压力,假定管廊与地基的相互作用模型为弹性地基梁模型,推导得到地下综合管廊纵向挠曲微分方程及其有限差分方程组。结合管廊结构特点,赋予现浇结构和预制管节不同刚度,通过直接求解截面惯性矩计算现浇结构刚度,基于纵向等效刚度法计算预制管节等效刚度,利用数学计算软件编程求解有限差分方程组进而得出管廊纵向沉降曲线,通过对比相关文献资料对本文计算程序加以验证;对不同管廊计算长度的计算结果进行分析,提出管廊合理计算长度;通过与监测段管廊三维有限元模型纵向沉降计算结果进行对比分析,验证理论计算方法的可靠性。（3）基于本文推导的管廊纵向沉降计算方法和监测试验结果,进一步分析管廊纵向变形的影响因素。对比分析地面局部荷载与条形荷载作用下管廊结构由于纵向刚度不均匀性产生的变形与内力,发现管廊结构不均匀变形主要发生在预制段,现浇段结构产生的内力较大。相比于提高管廊结构刚度,增加地基刚度可以更为有效的减小管廊沉降。控制地面荷载的大小、荷载作用位置到管廊的水平距离以及管廊结构埋深都对管廊结构沉降变形有较大影响。利用本文提出的理论计算方法预测了地下综合管廊运维阶段在市政道路汽车荷载作用下的纵向变形。（4）通过施工过程中的实地调研,结合设计资料建立基坑填土沉降分析模型。根据现场实际施工特点,分析管廊基坑回填土不均匀沉降影响因素,归纳总结为廊侧狭窄回填区域填土压缩模量、填土侧限条件和荷载条件,其中侧限条件由基坑底部宽度、廊土摩擦系数、廊顶覆土厚度和基坑边坡坡度组成,荷载条件包括荷载在廊侧范围分布宽度和相邻荷载大小。结合项目资料与工程实际情况,明确了各影响因素的取值范围。（5）利用ABAQUS建立计算分析数值模型,进一步分析廊侧狭窄回填区填土压缩模量、侧限条件和荷载条件等因素对填土沉降规律的影响,提出减小管廊上方路面不均匀沉降的施工措施。结合沉降影响因素分析结果,提出采用分层总和法根据侧限条件和荷载条件进行修正来计算地下综合管廊基坑回填路面的最大沉降,并利用回归分析得到了修正系数计算公式;经过与分层回填有限元模拟结果进行对比,发现两者计算结果比较吻合。
关键词：地下综合管廊;现场监测;管廊结构纵向沉降;回填土沉降;数值模拟
学科专业：工程（建筑与土木工程）（专业学位）
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景及研究意义
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 地下结构监测试验研究现状
1.2.2 综合管廊沉降特性研究现状
1.2.3 基坑回填土沉降特性研究现状
1.3 研究内容与技术路线
2 山地城市地下综合管廊现场监测试验
2.1 地下综合管廊工程概况
2.2 管廊结构变形监测
2.2.1 监测段一沉降变形
2.2.2 监测段二沉降变形
2.2.3 伸缩缝处管廊结构沉降差
2.2.4 管廊结构裂缝
2.3 路面沉降变形监测
2.4 本章小结
3 地下综合管廊纵向沉降计算及影响因素分析
3.1 基于弹性地基梁的综合管廊纵向沉降计算方法
3.1.1 管廊结构顶部附加压力
3.1.2 管廊结构的挠曲微分方程
3.1.3 管廊结构纵向等效刚度计算
3.2 算例验证
3.2.1 计算程序验证
3.2.2 理论解析模型
3.2.3 管廊结构等效刚度计算
3.2.4 管廊结构沉降变形计算长度的选取
3.2.5 地基基床系数计算方法的选取
3.2.6 监测段模型数值模拟验证
3.3 管廊结构沉降变形影响因素分析
3.3.1 管廊结构纵向刚度不均匀性
3.3.2 管廊结构整体刚度和地基刚度变化
3.3.3 地面荷载作用位置和管廊结构埋深
3.4 运维阶段地下综合管廊沉降变形预测
3.5 本章小结
4 管廊基坑回填土沉降特性及计算方法研究
4.1 管廊基坑回填地面差异沉降原因分析
4.2 回填土沉降规律数值模拟研究
4.2.1 回填土沉降规律的影响因素
4.2.2 数值模型的建立
4.2.3 Ⅰ区填土压缩模量对填土沉降规律的影响
4.2.4 基坑底部宽度对填土沉降规律的影响
4.2.5 廊土摩擦系数对填土沉降规律的影响
4.2.6 廊顶覆土厚度对填土沉降规律的影响
4.2.7 基坑边坡坡度对填土沉降规律的影响
4.2.8 荷载在廊侧范围内的分布宽度对填土沉降规律的影响
4.2.9 相邻荷载对填土沉降规律的影响
4.2.10 减小路面沉降的措施
4.3 基于分层总和法的路面沉降计算方法
4.3.1 回归分析介绍
4.3.2 侧限条件修正系数与各因素的相关性分析
4.3.3 荷载条件修正系数与各因素的相关性分析
4.3.4 管廊基坑回填路面的沉降计算方法
4.4 计算实例
4.5 本章小结
5 结论与展望
5.1 主要结论
5.2 不足与展望
参考文献
C.学位论文数据集
致谢