城市地下综合管廊单舱标准断面结构设计

城市地下综合管廊单舱标准断面结构设计

贾煜浩，任皓，张键，刘鹏，熊昱然

(吉林建筑大学 土木工程学院，长春，130000)

摘  要：为了研究城市地下综合管廊的结构设计，本文以单舱综合管廊为研究对象，在拟建区管廊的规划设计基础之上，进行了单舱管廊的截面配筋设计。首先通过相应的规范与拟建区工程概况确定主要技术指标，并分析了单舱综合管廊的荷载类型、结构计算简图及荷载效应组合。而后根据管廊边界荷载标准值、荷载组合求解荷载设计值，并运用弯矩分配法计算管廊截面内力。最后依据规范对构件截面进行配筋计算，选取钢筋直径与间距并验算最小配筋率，设计为相似工程提供一定的参考价值与基础数据。

关键词：综合管廊；标准断面；结构荷载；截面设计

0 引言

城市综合管廊是指在将各种市政管线如电力、通信、燃气、给排水、热力等集中敷设，实施统一规划、设计、建设和管理的公共设施[1]。城市综合管廊不仅可以提高城市基础设施的安全性和效率，还可以节约用地资源，美化城市环境，增加公共产品供给，提升城市发展质量。目前，我国已经在多个城市开展了地下综合管廊的建设和运营管理[2]。

综合管廊结构设计的重点主要针对工程结构设计原则、方法及设计施工过程中需要注意的问题进行说明。综合管廊的结构主体设计应采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，应以可靠指标度量结构构件的可靠度[3]。除验算整体稳定外，均应采用含分项系数的设计表达式进行设计。

1  工程概况及工程地质概况

拟建场地钻孔揭露的主要地层为人工填土层、第四系全新统沼泽相沉积层、第四系上更新统冲洪积层、第四系残积层，下伏基岩为燕山期粗粒花岗岩。在综合管廊设计区域内各岩土层分别为：杂填土、有机质粉质黏土、含有机质中砂、粉质黏土、粗砂、砾质黏土、全风化粗粒花岗岩以及强风化粗粒花岗岩。钻孔揭示深度范围内未见地下水。

2  管廊标准断面布置

综合管廊标准断面特征要素包括断面尺寸、形状和分舱状况等。断面尺寸主要取决于综合管廊的类型、道路方案、容纳管线的种类与数量。断面尺寸应满足管线的合理间距、操作空间、设备布置及管线扩容需求等。本文以南四环路单舱管廊为例，介绍单舱管廊标准断面的界面设计。

3管廊标准断面截面设计

综合管廊结构设计是综合管廊工程设计中重要的一环。综合管廊的结构为纳入管廊内的城市工程管线和附属设施提供了地下空间和结构支撑，利用主体结构的刚度、强度、防水、抗震等性能保护了廊内管线及设施的安全运行，且不受廊外环境的影响，相比于直埋方式，有效地延长了廊内管线的使用寿命，使得综合管廊的综合效益得到体现。主要技术标准依据《城市综合管廊工程技术规范》GB 50838的规定以及其他管廊设计的经验。

3.1荷载类型及荷载组合

综合管廊荷载类型、结构计算简图及荷载效应组合参考《现浇混凝土综合管廊》GL201，其中荷载条件及标准值见表1。

表1单舱综合管廊荷载条件及标准值

荷载基本组合效应设计值按永久荷载控制：

式中参数含义参见《建筑结构荷载规范》GB50009 [5]。

3.3结构内力计算

根据综合管廊边界所受荷载大小、荷载组合求解荷载设计值，并运用弯矩分配法计算综合管廊控制截面的弯矩、剪力及轴力见表2。

表2 单舱综合管廊控制截面内力表

3.4截面设计

以管廊顶板为例，通过计算顶板两端弯矩比值、构件长细比、轴压比，截面设计时需考虑轴向力在弯矩方向二阶效应对截面偏心距的影响，且顶板为大偏心受压构件。

调整截面承受的弯矩：

式中：为构件端截面偏心距调节系数，为截面弯矩增大系数，为构件两端弯矩的绝对值较大值。

截面配筋面积，：

式中：为轴向压力作用点至纵向受拉普通钢筋和受拉预应力筋的合力点的距离，为折减系数，混凝土强度等级小于C50时取1.0，为截面有效高度，为受压区高度，为受拉钢筋合力作用点至相近构件边缘的垂直距离。

受力钢筋选用5Φ18@200：

分布钢筋配筋面积不小于受力钢筋的15%，且配筋率不小于0.15%：

因此分布钢筋应按最小配筋率控制：

分布钢筋选用5Φ12@200，。

边墙及底板截面设计过程同顶板。

4  结论

本文以单舱综合管廊为研究对象，探讨了其结构设计的原则和方法。设计参考了相关规范和图集，对综合管廊的结构形式、荷载作用、强度验算等方面进行了说明。本文对于提高城市综合管廊的工程质量和安全性有一定的理论指导，为完善城市综合管廊的结构设计理论和方法提供一定的实践意义。

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部. GB 50838-2015 城市综合管廊工程技术规范[S]. 北京: 中国计划出版社, 2015.

[2]曹彦龙. 城市综合管廊工程设计[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2018.

[3]金兴平. 城市综合管廊工程设计指南[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2018.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部. CJJ 11-2011 城市桥梁设计规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2019.

[5]中华人民共和国住房和城乡建设部. GB 50009-2012 建筑结构荷载规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2012.

基金项目：吉林建筑大学2022年大学生创新创业训练计划项目（S202210191053）