CN208650093U - 单舱管廊及拼舱式多舱地下综合管廊 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单舱管廊及拼舱式多舱地下综合管廊，单舱管廊，由顶板、底板和两侧侧板拼装形成箱型结构，管廊的一块侧板为直板，其余三块板都向外起拱；或两块侧板为直板，顶板和底板向外起拱。拼舱管廊由两个或者两个以上单舱管廊沿水平方向并排排列而成，相邻单舱管廊相邻侧板为直板，整个管廊的顶板和底板，以及最外侧单舱管廊的外侧侧板向外起拱。本实用新型的单舱管廊适用于不同的工况条件，尤其是对管廊周边侧部方向有空间限制或其它限制的情况；多舱管廊的总跨度减少，基础开挖宽度减少，易施工、造价低、节约成本。

Description

单舱管廊及拼舱式多舱地下综合管廊

技术领域

本实用新型涉及一种管廊，特别是一种单舱管廊，还涉及一种拼舱式多舱地下综合管廊。

背景技术

地下综合管廊，主要有支线管廊和干线管廊两种，其中，支线管廊一般为单舱结构，干线管廊基本上都是多舱结构。现有钢结构单舱管廊的横截面有圆形、马蹄形和矩形(图1)等，由于该类管廊是塑性结构，埋地时可以借助管土共同受力作用来减少板体厚度，所以要将截面形状为矩形的管廊板体设置成向外起拱形状，即管廊的四个边向外拱的方拱形等(图2)。对于多舱式管廊，有拼舱式的，即两个或两个以上单舱结构的管廊并列在一起；还有一种分舱式的，即在一个比较宽的管廊内部，用墙体分成多个舱室，这种管廊一般是用混凝土现浇而成。

上述管廊如果做成多舱式，一般情况下，只能做成拼舱式，此时由于相邻管廊侧板是拱形、圆形或马蹄形，相邻侧板连接后不仅增加了各舱室之间的间距，而且会大幅度占用多舱结构的总跨度，并且，为利用管土受力原理还需要在相邻侧板之间还需要留有空隙，用来填充砂砾、粗砂、碎石等，这样就进一步增加了各舱室之间的间距和管廊的总宽度，增加了基础开挖成本，如图3-4所示。同时研究发现，受制于工地的实际情况或其它的限制或要求，截面形状为方拱形的管廊也不适用于所有情况。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的第一目的旨在提供一种能适用于不同工地情况的单舱管廊；本实用新型的第二目的旨在提供一种减少管廊总宽度、降低基础开挖成本的拼舱式多舱地下综合管廊。

技术方案：本实用新型的单舱管廊，由顶板、底板和两侧侧板拼装形成箱型结构，管廊的一块侧板为直板，其余三块板都向外起拱；或两块侧板为直板，顶板和底板向外起拱。

其中，当管廊的侧板为直板时，直板为钢筋混凝土结构，或者为波纹钢板与钢筋混凝土形成的组合结构。

管廊顶板的两拱角之间设置拉杆，底板的两拱角之间设置拉杆，或顶板和底板的两拱脚之间都设置拉杆。

进一步地，顶板、侧板和底板为波纹钢板，其波纹纹路方向与单舱管廊的轴线方向垂直。

管廊的底板底部可以设置剪力钉和/或钢筋，并在剪力钉和/或钢筋上浇筑混凝土。

本实用新型的拼舱式多舱地下综合管廊，由两个或者两个以上单舱管廊沿水平方向并排排列而成，相邻单舱管廊相邻侧板为直板，拼舱式多舱地下综合管廊的顶板和底板，以及最外侧单舱管廊的外侧侧板向外起拱。

其中，相邻单舱管廊相邻侧板紧靠设置；或者单舱管廊相邻侧板之间留有间隙，并在间隙内填充柔性介质，或混凝土，或同时填充柔性介质和混凝土，使相邻两侧板及中间的混凝土形成组合结构，此时可称之为竖墙。

上述情形中，单舱管廊相邻侧板外部可以设置剪力钉、钢筋和螺栓中的至少一种，进一步地，这种单舱管廊相邻侧板之间填充柔性介质或混凝土或同时填充柔性介质和混凝土。

上述柔性介质为柔性介质为土壤、砂砾、粗砂、沙土、碎石或细石。上述混凝土为透水混凝土，优选的，在透水混凝土中设置多孔水管。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型的单舱管廊适用于不同的工况条件，对管廊周边尤其是管廊侧部有空间限制或其它限制的情况；

(2)多舱管廊的总跨度减少，基础开挖宽度减少，节约成本，节约占地；

(3)各舱室相邻侧板是两块竖板同时承载顶部荷载，虽然竖板不能利用管土共同受力，但两块板同时受力与拱形板相比，在减少或不增加或少增加板厚的情况下就可以满足载荷要求，此时两相邻侧板之间可以不用填充砂土或者细石等柔性介质使得相邻舱室之间的水平距离缩短，基础开挖宽度减少，节省投资，节省地下空间的利用；

(4)各舱室相邻两侧板之间，可以填充混凝土等，从而与两侧的波纹钢板形成钢-混凝土组合结构，增加了墙体强度，大大减少了钢板厚度；

(5)管廊顶板及底板各自的拱角之间设置拉杆时，管廊向侧向的外推力大大减小的同时，也对管廊两侧土体的高压实度要求降低，在土质松软地带使用管土共同受力结构的难题将得以解决；

(6)管廊内部侧壁的支架更容易设置，廊体内部空间利用率提高；

(7)管廊内部空间利用率提高；

(8)本实用新型容易在各舱室之间设置联通门。

附图说明

图1为现有技术中截面为矩形的单舱管廊；

图2为现有技术中截面为方拱形的单舱管廊；

图3和图4分别为现有多舱管廊的结构示意图；

图5(a)、5(b)为第一种单舱管廊的结构示意图；

图6为第二种单舱管廊的结构示意图；

图7为本实用新型相邻竖直墙板紧靠设置时的结构示意图；

图8为本实用新型相邻竖直墙板间隙内填充柔性介质的结构示意图；

图9为本实用新型相邻竖直墙板间隙内填充混凝土的结构示意图；

图10为本实用新型两舱结构示意图；

图11为本实用新型组合式底板的结构示意图；

图12为本实用新型管廊模拟实验示意图。

具体实施方式

本实用新型的单舱管廊1由顶板102、底板101和两侧侧板103拼装而成横截面为箱型的管廊结构，其中，单舱管廊1有一块侧板103为直板或竖板，这里的直板可以为钢筋混凝土结构，也可以为波纹钢板与钢筋混凝土形成的组合结构，其余三块板都向外起拱，此时可以形成“三拱一直”的管廊结构，如图5(a)、5(b)所示，这种管廊适用于一个侧部空间受限的情况，其余三块板仍可利用管土共同受力作用，提高板体强度，降低板体厚度，节约造价。另一种情况是，管廊中的两块侧板为直板，顶板和底板向外起拱，此时形成“对拱对直”的管廊结构，如图6所示，这种管廊适用于两侧空间受限的情况，顶板和底板仍可利用管土共同受力作用，提高板体强度，降低板体厚度，节约造价。

本实用新型中，无论是顶板102、底板101还是侧板103，都可以选用波纹钢板，它们的波纹纹路方向与管廊的轴线方向垂直。

上述单舱管廊中的顶板102和底板101与两侧侧板103之间通过法兰108连接；顶板102的两拱角和底板101的两拱角之间分别设置拉杆109，此时管廊侧向外推力大大减小，管廊两侧土体的高压密实度要求降低，适用于土质松软地带。

如图11所示，本实用新型管廊的底板101向外起拱，可以在底板底部也就是与基础接触的底板面，设置剪力钉104，或钢筋105，或同时设置剪力钉104和钢筋105，并在剪力钉104和/或钢筋105上浇筑混凝土106，这样构成了组合式底板。当底板底部为钢筋混凝土或剪力钉混凝土等时，增加了底板的强度，当管廊埋置完成后，底板受向上的力，此时底板或波纹钢板受到拉力，而底板底面的混凝土受到压力，正好利用两者的受力优势和受力特点。底板实际施工时，先将底板底部朝上，设置剪力钉104和/或钢筋105，然后浇筑混凝土106并找平，待混凝土106凝结坚固后将底板101翻过来，朝下安装在管廊基础上，再与管廊侧板103安装。

本实用新型的拼舱式地下综合管廊，由两个或者两个以上单舱管廊1沿水平方向并排排列而成，位于管廊最外侧的单舱管廊是“三拱一直”型，位于中间的单舱管廊是“对拱对直”型，例如，图7-9是三舱管廊，图10是两舱管廊，相邻单舱管廊的侧板103为直板，顶板102向外起拱，底板101向外起拱，最外侧单舱管廊的外侧侧板103也向外起拱。

本实用新型中，单舱综合管廊1相邻的侧部墙板由传统的拱形变成竖直墙板更利于管廊内的空间利用，提高了空间利用率；其次，侧部墙板是竖直的，更利于侧壁内侧上设置管廊竖向支架的立杆；再者，竖直墙板减少了加工工序，不用弯曲加工，节省加工费用，最后，竖向板更容易设置相邻舱室之间的联通门。

由于相邻单舱管廊1相邻侧板103为竖板，它们紧靠设置，相邻侧板103之间不用填充柔性介质107或者混凝土，此时不需要利用管土共同受力原理，各舱室相邻侧板是两块竖板同时承载顶部荷载，虽然竖板不能利用管土共同受力，但两块板同时受力与拱形板相比，在减少或不增加或少增加板厚的情况下就可以满足载荷要求，相邻单舱管廊间距缩短，管廊整体的总跨度缩短，减少管廊基础开挖宽度，降低成本，节约占地。

本实用新型也可以在单舱管廊1相邻侧板103之间留有间隙，并在间隙内填充柔性介质107，或者填充混凝土，或者同时填充柔性介质107和混凝土，这里的柔性介质可以为土壤、砂砾、粗砂、沙土、细石或碎石等。当相邻舱室之间的间隙内填充混凝土时，相邻侧板与混凝土形成组合结构的竖墙，该竖墙受力性能增加，可以相应减少该处侧板例如波纹板的厚度，减少造价。同时，单舱管廊1相邻侧板103外部设置剪力钉、钢筋和螺栓中的至少一种，以增强侧板强度，并且可以在相邻侧板103之间填充混凝土，这里的混凝土最好选用多孔的透水混凝土，可以在该透水混凝土中预埋多孔水管，当发生火灾时，水从水管流出，流过透水混凝土对管廊壁进行降温。

实施例模拟实验报告

1、模型试验参数

如图12所示，模型采用三舱结构，波纹参数为75*25mm，板厚为1mm，断面净空尺寸为0.366m*0.533(左单舱管廊长度*高度)+0.466*0.533(中间单舱管廊长度*高度)+0.583*0.533m(右单舱管廊长度*高度)，三个单舱管廊拼舱形成多舱管廊，两侧用侧板支撑110支撑，其与管廊底板成45度角，管廊上部和两侧有土体111，管廊钢材材质Q345，混凝土为C15。舱间透水混凝土厚度为25mm，顶部设置500mm厚的覆土，管廊长度为1m。

2、试验步骤

2.1、施加覆土上部荷载前，测量记录各长度数据L1-L6并将11个应力计112调零；

2.2、利用压力机在覆土顶面施加压应力，施加3kPa压应力模拟管廊顶部公路一级荷载，测量记录各长度数据和应力数据；

2.3、将施加在覆土表面的压应力逐渐增大，记录顶底板最大挠度变形达到规范允许值时，施加在覆土表面的压应力数值，同时测量记录其余长度数据和应力数据；

2.4、继续施加覆土表面的压应力，直到廊体材料达到屈服应力值，测量记录各长度数据和应力数值。

表1各长度数据L1-L6记录表

注：表1中尺寸单位为mm。

表2应力计1-9应力记录表

注：表中尺寸单位为MPa，应力计1-9为布设在波纹板上的应力

表3应力计10-11应力记录表

	应力计10	应力计11	覆土上部压应力
				步骤1	0	0	0
步骤2	4.2MPa	4.5MPa	3kPa
				步骤3	12.5MPa	13.8MPa	33kPa
步骤4	19.5MPa	20.8MPa	66kPa

表4试验结果整理表

工况	顶板荷载(压力机+0.5米覆土)	廊体最大挠度	廊体最大应力	舱间砼最大应力
					1	3kPa+10kPa	1.05mm	75.6MPa	4.5MPa
2	33kPa+10kPa	1.55mm	115.4MPa	13.8MPa
					3	66kPa+10kPa	4.3mm	348.6MPa	20.8MPa

注：工况1是3米填土工况，工况2是13米填土工况，工况3是23米填土工况。

3、试验总结

由试验结果分析可知，当覆土顶部荷载为3kPa(模拟实际3米覆土高度的工况)时，廊体的最大挠度、廊体的最大应力、舱间砼的最大应力均满足规范要求，挠度安全系数为1.4，钢制廊体安全系数为4.5，舱间混凝土安全系数为3.3。当廊体的最大挠度变形超过极限(跨度L/400，引用钢结构设计规范中梁的挠度失效值)1.45mm时，覆土顶部的荷载为33kPa，廊体的最大应力未超出极限Q345，且舱间混凝土最大应力未超出C15。当廊体的应力值达到极限允许值Q345时，覆土顶部的荷载为66kPa。

本次试验为1:6缩放的模型试验，根据试验结果推导可知，当上述管廊断面尺寸放大6倍后，顶部3米高的覆土，考虑公路一级荷载的情况下，挠度和材料应力均能满足规范要求；当顶部覆土达到23米高时，廊体材料应力值达到极限。

Claims (12)

1.一种拼舱式多舱地下综合管廊，由两个或者两个以上单舱管廊(1)沿水平方向并排排列而成，其特征在于：相邻单舱管廊(1)相邻侧板(103)为直板，所述拼舱式多舱地下综合管廊的顶板(102)和底板(101)，以及最外侧单舱管廊的外侧侧板(103)向外起拱；其中，所述单舱管廊由顶板(102)、底板(101)和两侧侧板(103)拼装形成箱型结构，单舱管廊的一块侧板(103)为直板，其余三块板都向外起拱；或两块侧板为直板，顶板(102)和底板(101)向外起拱。

2.根据权利要求1所述的综合管廊，其特征在于：所述单舱管廊(1)相邻侧板(103)紧靠设置。

3.根据权利要求1所述的综合管廊，其特征在于：所述单舱管廊(1)相邻侧板(103)之间留有间隙，并在间隙内填充柔性介质(107)和/或混凝土。

4.根据权利要求1所述的综合管廊，其特征在于：所述单舱管廊(1)相邻侧板(103)外部设置剪力钉、钢筋和螺栓中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的综合管廊，其特征在于：所述单舱管廊(1)相邻侧板(103)之间填充柔性介质(107)和/或混凝土。

6.根据权利要求3或5所述的综合管廊，其特征在于：所述柔性介质为土壤、砂砾、粗砂、沙土、碎石或细石。

7.根据权利要求3或5所述的综合管廊，其特征在于：所述混凝土为透水混凝土。

8.根据权利要求7所述的综合管廊，其特征在于：在所述透水混凝土中设置多孔水管。

9.根据权利要求1所述的综合管廊，其特征在于：所述单舱管廊的顶板(102)的两拱角和/或底板(101)的两拱角之间分别设置拉杆(109)。

10.根据权利要求1所述的综合管廊，其特征在于：所述单舱管廊的顶板(102)、侧板(103)和底板(101)为波纹钢板，其波纹纹路方向与单舱管廊(1)的轴线方向垂直。

11.根据权利要求1所述的综合管廊，其特征在于：所述单舱管廊的侧板(103)为直板时，其为钢筋混凝土结构，或者为波纹钢板与钢筋混凝土形成的组合结构。

12.根据权利要求1所述的综合管廊，其特征在于：所述单舱管廊的底板(101)底部设置剪力钉(104)和/或钢筋(105)，并在剪力钉(104)和/或钢筋(105) 上浇筑混凝土(106)。