汽車-土-地下水共同作用下地下箱形混凝土結(jié)構(gòu)受力分析研究.pdf

1、目前，我國針對城市水電工作井之類的道路中小型地下箱形混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法還比較粗糙，設(shè)計(jì)時(shí)一般采用簡化的設(shè)計(jì)理論按平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并未考慮其空間效應(yīng);汽車荷載被等效為簡化的靜力荷載（考慮動(dòng)力系數(shù)）施加在結(jié)構(gòu)上;在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)覆土厚度對汽車荷載效應(yīng)的影響沒有充分考慮。因此，對現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行改進(jìn)是有必要的。
　　本文在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，以實(shí)際工程中的地下電纜檢修工作井為例，研究土壓力、水壓力、汽車移動(dòng)荷載共同作用

2、下地下淺埋箱形混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況，并提出設(shè)計(jì)建議。借助ABAQUS大型有限元軟件，建立了同時(shí)考慮上述三種因素共同作用的三維有限元模型，且考慮施工過程基坑的開挖與回填順序，并通過已有文獻(xiàn)數(shù)據(jù)對結(jié)果的正確性進(jìn)行論證。主要結(jié)論如下:
　　(1)按箱涵結(jié)構(gòu)理論計(jì)算出的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值明顯大于有限元所求得的彎矩值，約為有限元結(jié)果的2.2～3.5倍，側(cè)墻跨中彎矩比值最大，達(dá)7倍以上?？梢娕c考慮空間效應(yīng)的有限元分析相比，采用平面分析的箱涵結(jié)構(gòu)算

3、法的結(jié)構(gòu)具有較大的安全儲備。當(dāng)出現(xiàn)超載或更大的汽車通行時(shí)，共同受力對結(jié)構(gòu)的安全性是有利的。
　　(2)汽車水平移動(dòng)荷載對路面下電纜井箱形結(jié)構(gòu)的影響較小，設(shè)計(jì)人員結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對汽車荷載僅考慮豎向荷載、忽略水平荷載的做法是可取的。當(dāng)路況較好即路面較平整時(shí)，車速越高，電纜井彎矩（絕對值）越小，因此，當(dāng)路面較平整時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)把汽車動(dòng)載按靜載設(shè)計(jì)是安全的。
　　(3)在相同汽車荷載作用下，覆土深度所引起的上部土體恒載增大效應(yīng)大于其引

4、起的汽車活載減小效應(yīng)，因此覆土越厚，電纜井彎矩（絕對值）越大。且當(dāng)覆土深度大于1m時(shí)，車載引起的電纜井彎矩變化值趨于穩(wěn)定，此時(shí)彎矩增大較明顯。因此，設(shè)計(jì)人員對電纜井或類似地下箱形結(jié)構(gòu)選擇埋深時(shí)，在滿足實(shí)際施工條件的情況下，盡量淺埋，且覆土深度可在1m以內(nèi)選取。
　　(4)地下水位的變化對電纜井箱形結(jié)構(gòu)的頂板跨中、側(cè)墻跨中及底板支座彎矩影響較大。因此，若地下箱形結(jié)構(gòu)處于水位時(shí)常變化地區(qū)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮地下水位升降對結(jié)構(gòu)受力的影響。