城市综合管廊交叉口设计要点分析

杨易灵（合肥市市政研究总院有限公司，安徽合肥 230000）

1 引言

随着城市的不断发展，城市道路下敷设的管线越来越多，各种管线的敷设、增减、维修均会对交通和居民出行造成影响和干扰。综合管廊可将各类市政管线集于一体，实现管线的“立体式布置”，既可以减少地下管线对道路的占用，又能避免由管线敷设和维修引起的挖掘道路，还能对管廊内的管线进行定期检查、维修，确保管线稳定安全，实现地下空间的综合利用[1～2]。

近年来，国内大中型城市都在加大综合管廊的建设[3]。综合管廊的断面形式根据容纳管线的种类、数量、施工方法综合确定。综合管廊的断面通常采用矩形断面，其优点在于施工方便，管廊的内部空间得以充分利用。两条管廊相交，不可避免出现了交叉口节点，交叉口节点常见型式有“十”字形交叉口和“T”字形交叉口。交叉口节点荷载类型多样，受力异常复杂，需要建立空间计算模型进行精确分析，利用有效的措施，获得合理的解决方案。本文以合肥市包公大道地下综合管廊为工程实例，以双舱箱型管廊交叉口节点为研究对象，为了克服传统的平面框架分析无法真实反映板的内力分布，采用MIDAS GEN有限元软件进行三维模型分析结构的内力与变形，解决了地下综合管廊交叉口节点的结构受力问题。

2 工程概况

合肥市包公大道管廊的设计范围为珍珠路至大众路，管廊位于道路北侧，设计总长度约3077.42m。管廊为双舱结构，采用现浇钢筋混凝土箱形结构。包公大道与大众路相交，道路下方两条管廊交叉，采用“十”字交叉口节点连接，现以此为例，对交叉口进行结构设计与计算分析。

“十”字交叉口节点为上下两层，管廊上下层通过管线孔及人员检修孔连通。节点上部覆土3.5m，节点最宽处10.7m，负一层、负二层净高均3.0m，顶板厚400mm，中板厚500mm，底板厚600mm，侧墙厚500mm。管廊交叉口平面图见图1所示。

图1 管廊平面图

3 模型分析

3.1 计算模型

本文通过MIDAS GEN软件建立板单元空间结构模型，准确模拟综合管廊非标准段结构及其受力行为。按照混凝土断面的重心轴线确定单元及节点位置，模拟过程中不考虑结构腋角的影响。结构共3258个节点，4162个单元。整体模型如图2所示。

图2 十字交叉口计算模型（三维）

3.2 荷载作用

建立只受压的面弹性支承，模拟土弹性边界，基床系数按地勘资料取值。通过一般支承建立结构横向约束。节点竖向荷载包括结构自重、覆土荷载、地面荷载及管廊内设备自重等，地面荷载一般包括汽车荷载和地面堆载，取20kN/m2。水平荷载包括水土侧压及地面荷载引起的侧向荷载。水土侧压按静止土压力采用水土分算，静止土压力系数取0.5。

对永久荷载及可变荷载的组合，考虑施工工况及使用工况，分别对承载能力极限状态和正常使用极限状态进行计算，取最不利工况计算配筋。在承载能力极限状态下，按基本组合进行强度验算，在正常使用极限状态下按标准组合及准永久组合对裂缝及变形进行验算。对抗浮进行验算时，结构设计应按最不利地下水位情况验算，抗浮安全系数不小于1.10。

4 计算结果分析

4.1 抗弯计算

根据计算结果，对顶板、中板、底板及侧墙的承载能力极限状态下的承载力，正常使用极限状态下的板裂缝进行验算。根据《城市综合管廊工程技术规范》（GB50838-2015），构件正截面的受力裂缝控制等级为三级，最大裂缝宽度限值为0.2mm[4]。本节点由正常使用极限状态控制。顶板、中板、底板的水平和竖向内力如图3～图10所示。