[分享]市政工程综合管廊结构设计时的荷载取值及荷载组合

发表于2018-01-31     1951人浏览     1人跟帖     总热度:212  

荷载是结构分析的根本,当结构模型建立后,荷载取值没有问题,才能对此模型做出正确的分析。综合管廊作为一项地下工程,其设计使用年限为100年,因此在荷载取值方面更不能大意。
本文从荷载取值和荷载组合两个方面来讨论综合管廊的荷载问题。

1.  荷载取值
首先要明确的是我国的混凝土、钢筋等材料性质以及风雪地震活等荷载取值都是按设计基准期50年来的,而综合管廊的设计使用年限为100年,所以要对荷载进行一定的转换,才能用来计算综合管廊。
对于风、雪荷载,因管廊为地下结构,受风、雪荷载影响较小,本文不予讨论。
对于地震作用,因管廊属于城市生命线工程,属乙类构筑物,所以抗震措施应提高一度。而地震荷载参数如影响系数等是按设计基准期50年来的,即50年内超越概率为63%,显然不能直接用于设计使用年限为100年的管廊,因此也需要调整后才能使用,具体如何调整请见后面文章
对于自重和土压力等恒荷载,以及水压力和车辆荷载等活荷载,根据《建筑结构荷载规范》及其条文说明,虽然管廊设计使用年限为100年,但水、土压力等属于可控制的活荷载,因此可变荷载调整系数可取1.0。
市政工程综合管廊结构设计时的荷载取值及荷载组合_1

恒荷载具体取值:
结构自重:钢筋混凝土容重γ=25kN/m3,素混凝土容重γ=23kN/m3。
覆土重量:内力计算时覆土容重γ=18kN/m3,抗浮验算时覆土容重γ=16kN/m3。
侧向土压力:按主动土压力计算,地下水以上时容重γ=18kN/m3,地下水以下时容重γ=10kN/m3。
活荷载具体取值:
地面堆载:考虑设备机具的运输和堆放,坡顶地面载按20kN/m2。
车辆荷载:城-A级,荷载按《给水排水工程管道结构设计规范》的规定计算,并可按《给水排水工程结构设计手册》取值(z为上覆土深度):
市政工程综合管廊结构设计时的荷载取值及荷载组合_2

2.  荷载组合
2.1 抗浮设计时的荷载组合:
自重+0.889覆土重 ≥ 1.155浮力
只有在计算抗浮时,覆土重度取16KN/m3,其他时候为18kN/m3,所以有16/18=0.889这个系数。
《城市综合管廊工程技术规范》要求管廊的抗浮系数为1.05,结构重要性系数为1.1,所以浮力前的系数为1.1*1.05=1.155
市政工程综合管廊结构设计时的荷载取值及荷载组合_3

2.2 地基承载力时的荷载组合:
市政工程综合管廊结构设计时的荷载取值及荷载组合_4
市政工程综合管廊结构设计时的荷载取值及荷载组合_5
根据《建筑地基基础设计规范》,应采用正常使用极限状态下的标准组合,即自重+覆土重+侧面土压力+侧面水压力+1.0*(地面堆载+车辆荷载+地面堆载产生侧压力+车辆荷载产生侧压力)。
1.0为小编所取的地面堆载和车辆荷载的组合值系数,设计人如有确实依据,可自行调整此系数。

2.3 内力计算时的荷载组合:
按《建筑结构荷载规范》,内力计算时的荷载组合为:1.2*(自重+覆土重+侧面土压力)+1.4*(侧面水压力)+1.4*1.0*(地面堆载+车辆荷载+地面堆载产生侧压力+车辆荷载产生侧压力)。
1.0为小编所取的地面堆载和车辆荷载的组合值系数。
《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》在计算水池内力时给出了另外一种组合,见下图:
市政工程综合管廊结构设计时的荷载取值及荷载组合_6
如果按《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》,内力计算时的荷载组合应为:1.2*自重+1.27*(覆土重+侧面土压力)+1.27*(侧面水压力)+1.4*1.0*(地面堆载+车辆荷载+地面堆载产生侧压力+车辆荷载产生侧压力)。
1.0为小编所取的地面堆载和车辆荷载的组合值系数。
小编建议应取两者包络值来计算内力,作为配筋的依据。
《混凝土结构设计规范》规定计算内力时应考虑结构重要性系数的影响。
市政工程综合管廊结构设计时的荷载取值及荷载组合_7
小编使用Midas软件对综合管廊进行设计,有结构安全等级的选项,选择一级后,软件会自动考虑此系数。
市政工程综合管廊结构设计时的荷载取值及荷载组合_8

2.4 裂缝计算时的荷载组合
关于计算裂缝宽度采用何种组合,不同的规范给出了不同的说法:
《混凝土结构设计规范》:
市政工程综合管廊结构设计时的荷载取值及荷载组合_9
(注:管廊裂缝控制等级为三级,允许出现裂缝,但要求小于0.2mm)
《建筑地基基础设计规范》:
市政工程综合管廊结构设计时的荷载取值及荷载组合_10
《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》:
市政工程综合管廊结构设计时的荷载取值及荷载组合_11
综合上述三种规范,用标准组合来计算裂缝宽度较为合适,即:自重+覆土重+侧面土压力+侧面水压力+1.0*(地面堆载+车辆荷载+地面堆载产生侧压力+车辆荷载产生侧压力)的组合。
1.0为小编所取的地面堆载和车辆荷载的组合值系数,设计人如有确实依据,可自行调整此系数。

2.5 保护层厚度的取值
根据《混凝土结构设计规范》,环境类别为二b的管廊,板的保护层厚度最小为1.4*25=35mm,梁柱的保护层厚度最小为1.4*35=49mm。在实际工程中,一般壁板及顶板与水土接触部分的保护层厚度取50mm,梁柱保护层厚度取50mm,其他均取40mm。
市政工程综合管廊结构设计时的荷载取值及荷载组合_12
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 发表于2018-02-01   |  只看该作者       筑龙币+20

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chenziyu1234

中国  | 建筑施工

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