[分享]地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总

发表于2018-06-11     1824人浏览     1人跟帖     总热度:411  

交叉口

在十字路口或丁字路口,由于综合管廊的相互交叉影响以及要保证检修人员在综合管廊内的通行,使得综合管廊沟的节点处理比较复杂。从实质上讲,综合管廊在此类似于管线立交。从处理方法来讲,可以将综合管廊在此设计为双层而实现互通的功能,也可以通过平面尺寸的加宽来实现互通功能。在综合管廊的十字或丁字交叉节点,综合管廊可能要横穿道路,因而在节点设计时,尚要充分考虑道路车辆荷载对综合管廊结构的影响。地下管廊设计和施工中最复杂的节点之一。

一、图+视频详解设计过程

1.  在CAD中建模

在CAD用直线命令绘制交叉口的各层平面,组装成三维模型,另存为DXF格式。对于简单的模型,是可以直接在Midas中生成的,当模型较为复杂时,建议从CAD中导入。注意绘图比例为1:1,单位要和Midas中长度单位的保持一致。

地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总_1

小贴士:在建模过程中,建议设置通长贯穿的辅助线,这样当网格划分时,此处的网格是规整的,便于后期用剖断线查看板单元内力

2.  导入CAD模型

打开midas,新建一个文件,导入刚才保存的DXF文件,CAD中建立的直线导入到Midas中成为线单元。

地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总_2

小贴士:如果在Midas需要建立圆形洞口,因Midas不能直接导入圆弧单元,所以需要要把圆弧分段,然后每个弧段用直线段替代。

3.  生成底板

选择底层平面,用网格划分的功能,网格尺寸为1m,板厚为500mm。

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小贴士:并非网格尺寸越小,结果越精确,一般控制网格尺寸在单元厚度的2-3倍之间。

4.  生成下侧壁

只激活底板,选择底板上需要拓展成侧壁的直线单元,用拓展命令(线单元-平面单元)。

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小贴士:不要勾选“删除线单元”,如果建模过程出现偏差,保留此线单元有利于修改模型。  

5.  生成中板

选择中层平面,用网格划分的功能,网格尺寸为1m,板厚为500mm。

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小贴士:不要勾选“删除线单元”,不然不能用拓展的命令生成侧壁。   

上侧板和顶板的生成可以参照以上方法,最终模型如下:

地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总_6

6.  输入荷载

荷载有这几种荷载:自重、地面活荷载、地面车辆荷载、地面土压力、地面活产生侧压、地面车辆产生侧压、池壁外侧土压力、 池壁外侧水压力、浮力。

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地面土压力

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池壁外侧水压力

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浮力

小贴士:计算浮力时的水位高度应取至底板的板底标高。计算土压力时的覆土高度应取至底板的板面标高,当底板设置外悬挑时,应按实际净悬挑尺寸(扣除侧壁的厚度)考虑上覆土的压力。   

7.  输入边界条件

选择底板及中板的外挑部分,选择边界-面弹性支撑,分别设置Kx、Ky、Kz三个方向的基床系数。

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小贴士:基床系数其实就是指土的刚度,其如何取值较为复杂,可参考PKPM的JCCAD的附录按不同土的性质取值。Kx、Ky分别取Kz的1/3。

8.  定义子区域

Midas中设计板单元时,需提前定义子区域,分别定义顶板、终版、底板、侧壁这4个子区域。

以上就是交叉口的Midas建模全过程,抗浮、内力、配筋、裂缝等。

上文介绍了综合管廊模型的建立过程,本文主要介绍如何查看单元内力和配筋。下文内容包含以下几个部分:统一单元坐标轴,抗浮验算,地基承载力验算,板单元内力及配筋验算。

1.  统一单元坐标轴

统一单元坐标轴的好处是便于查看单元内力,单元内力Fxx,Mxx等都是指单元坐标轴x方向的内力,如果单元坐标轴很乱,内力显示也是乱的。

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小贴士:一般侧壁单元的y向为整体坐标轴的Z向,而单元的z向指向侧壁的内侧或外侧,z向的内侧或外侧决定了侧壁水、土压力的方向。

2.  抗浮验算

管廊的安全等级为一级,重要性系数为1.1,所以为了满足抗浮要求,在荷载组合中,浮力的系数应为1.1*1.05=1.155,自重的系数为1.0,而覆土的系数应为16/18=0.889(计算土压力时,覆土重度取18KN/M3,而抗浮验算时覆土的容重应按16KN/M3)。

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小贴士:当整体抗浮不满足要求时,经常使用底板外挑的办法来增加覆土重量以达到抗浮要求,但是这样做对底板跨中的局部抗浮基本没有贡献,如果要满足局部抗浮,必须加大底板厚度。实际上,在整体抗浮满足要求,且底板配筋也配足的情况下,是不会出现局部浮起(竖向位移较大)的情况的,所以,这个局部抗浮是否一定要满足,也需要具体情况具体分析。

3.  地基承载力验算

验算地基承载力的荷载组合采用标准值,在结果-反力-土压力菜单下查看。

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小贴士:因管廊为空心结构,所以在很多情况下,基底的附加应力为负值,即使为正值,其值也较小,所以地基承载力一般都满足要求。但是对于基地为淤泥质土的情况,因开挖对基底下土带来的扰动不可避免,所以一般都对淤泥质土进行地基处理。

4.  板单元内力及配筋验算

Midas和PKPM最大的不同是PKPM可以根据你输入的活荷载自动按规范进行各种组合,而Midas则不行,所见才能所得,你需要考虑哪种荷载组合,需要手动定义荷载工况并输入相应组合系数。比如算抗浮验算、内力计算、裂缝验算等都需要自己去定义不同的荷载工况。

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通常来说,考虑的荷载中应包含顶板的活荷载、车辆荷载以及覆土重量以此来计算顶板、侧壁以及底板。此时的侧壁为压弯构件,但为了考虑侧壁受力的最不利的情况,也会忽略上述的三个荷载,仅考虑自重和水土的侧压力。

在结果-板单元内力中,可以查看各种荷载工况下的板单元内力。用剖断线的命令可以让内力的查看更为直观。

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Midas不仅提供了查看弯矩、剪力、轴力的功能,也可以让其根据内力自动生成配筋面积,并且根据实际的配筋面积(需人为手动输入)来计算裂缝宽度。唯一的遗憾是Midas不能直接根据最大裂缝宽度来生成配筋面积,在这一点上,实用性比不上PKPM。


板单元的配筋方式一般为板面两个方向和板底两个方向,在Midas中,用板顶方向1,板顶方向2,板底方向1,板底方向2来表达。方向1指与整体坐标轴X轴(或XY平面)夹角为0度的方向,而方向2则与方向1垂直。至于板顶和板底如何定义,是按局部坐标系z轴的方向?还是按内外侧?小编目前并不能确定,只能是根据相对弯矩的大小来判定哪边是板顶哪边是板底。

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在定义配筋大小并更新配筋面积后,可以查看裂缝的宽度。

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小贴士:可以根据Midas提供的内力用其他软件复核板单元的配筋面积和裂缝宽度,但要按压弯构件来验算,而非纯弯构件,否则,结果会偏于保守。



二、不同角度的交叉口图

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交叉口


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管廊十字交叉平剖图


地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总-交叉口透视图1

交叉口透视图1

地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总-交叉口透视图2

交叉口透视图2

地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总-交叉口断面图

交叉口断面图

地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总_20单舱单节点平面图地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总_21单舱单节点剖面图(1)地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总_22单舱单节点剖面图(2)

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单舱多节点平面图

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单舱多节点剖面图(1)

地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总_25单舱多节点剖面图(2)

地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总_26多舱多节点平面图

地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总_27多舱多节点剖面图(1)

地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总_28多舱多节点剖面图(2)

地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总_29多舱多节点剖面图(3)

地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总_30多舱多节点剖面图(4)

三、施工举例

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赤峰市地下管廊交叉口成功完成中层板砼浇筑。

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梅溪湖综合管廊项目樱花路与梧桐路交叉口管廊的成功封顶,标志着该项目交叉口浇筑完成。

樱花路为三仓加一仓结构,梧桐路为四仓加一仓结构。两条路交叉口设计为两层八边形结构,占地面积500平方米,高7.3米,基坑深度9米,全部为钢筋混凝土结构,设计钢筋用量210吨、混凝土用量1116立方。

逃生口


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逃生口外部图

 

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逃生口的俯视图

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逃生口内部图

 

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逃生口的钢梯

 

干线综合管廊、支线综合管廊应设置人员逃生孔,逃生孔宜同投料口、通风口结合设置,并应符合下列规定:    1 人员逃生孔不应少于2个,采用明挖施工的综合管廊人员逃生孔间距不宜大于200m;采用非开挖施工的人员逃生孔间距应根据综合管廊地形条件、埋深、通风、消防等条件综合确定;    2 人员逃生孔盖板应设有在内部使用时易于开启、在外部使用时非专业人员难以开启的安全装置;    3 人员逃生孔内径净直径不应小于800mm;    4 人员逃生孔应设置爬梯。

就是说管廊各种与外界相通的满足人能通过的洞口都要有逃生功能!


投料口

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投料口实图



综合管廊每个防火分区会设置投料口,用于管廊内管道和设备的安装施工投料使用;兼具逃生功能。


1.投料口的位置?


投料口一般设置在管廊的每个防火分区中间。具体位置会根据具体管廊的施工要求和设计要求而不同,有的会设计在正中间,有的会靠近自然通风口,但是距离也会保持在30米以上。由于管廊大部分位于人行道和绿化带上,因此投料口应充分考虑对人员通行和景观的影响。

 

2.投料口的设计?


以一个四舱结构为例,雨污舱、电力舱、综合舱这三个舱室的投料口结合在一起设计,天然气舱的投料口单独设计,而且与其他三个舱室的投料口、通风口、逃生口距离间隔30米以上。

 

3.投料口的大小

投料口最大间距不宜超过400m。投料口净尺寸应满足管线,设备,人员进出的最小允许限界要求。 一般来说管廊顶部的投料口开口大小比上面的略小一点,但是相差不会很大。实际上投料口的大小会根据廊内管道等设施的施工需要来综合设计。

 

4.投料口的钢爬梯?


每个投料口出会设置钢爬梯,用于施工投料时人员出入。钢爬梯一般设置为可收拉式来节约廊内空间。钢爬梯的安放位置和方向也要注意(详细位置见下面的示意图)。


地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总_38

爬梯示意图

5.防火盖板


每个投料口在不使用的时候是常盖防火盖板的,包括廊顶的投料口和露出地面的投料口以及天然气舱的投料口。

 

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 综合舱的投料口外部

 

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 综合舱投料口内部实景

 


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天然气舱的投料口

 

地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总_42综合舱的投料口模型图

 


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天然气舱的投料口模型图

管线引出口


综合管廊根据地块需求每隔一定距离设置管线引出口,管廊内部的管线通过管线引出口引向道路两侧。


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管线出口图

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管廊管线出入口剖面图


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管线引出段图


地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总-双舱引出口透视图1

引出口透视图

地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总-双舱引出口透视图2

引出口透视图

地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总-双舱引出口断面图

引出口断面图


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引出口防水构造

通风口

通风口的主要功能为排风和人员出入,与投料口相似,通风口也要考虑对人员通行和景观的影响。综合管廊的通风口净尺寸应满足通风设备进出的最小允许限界要求,采用自然通风方式的通风口最大间距不宜超过200m。风孔应具备强制排风排烟功能。每个防火区设置2个风孔,风孔百叶窗底需要高出路面50cm。

通风方式:自然进风和机械排风相结合。

通风要求:正常通风换气次数不应小于2次/h

通风口处出风风速不宜大于5m/s。

通风口应加设防止小动物进入的金属网格,网孔净尺寸不应大于10mm×10mm。



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通风口外部图


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通风口的种类

1.自然通风口


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自然进风口外部图

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自然进风口内部图地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总_52


自然进风口截面图

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自然进风口上视图

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自然进风口效果图

规格

自然进风口地上带百叶窗的通风室一般长10米多

起点从管廊顶部开始到地上部分高3.5米到4米

按照管廊覆土2.5米算,地面高度1.5米左右。

管廊顶部的通风口2米X1米左右,雨污舱1米 X 1米左右。

 

位置

自然进风口一般设置在防火分区的两端,与设备间和逃生口结合设计。其中综合舱、雨污舱、电力舱结合设计共用一个进风口。

按照一个防火分区200米为例,自然进风口的设计一般为两个防火分区合在一起建设。如下图

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天然气舱的进风口和其他舱室的进风口分开设置,间隔30米以上,而且天然气舱的一般为机械进风口。

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2.机械通风口


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外部效果图

 

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外部图

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内部图



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机械排风口的上视图

位置

 

机械排风口一般设置在管廊的防火分区的中部,或者两端,以200米一个防火分区,跟进风口一样,相邻的两个防火分区的排风口结合设计。排风口一般还和逃生口和设备间结合设计。


出入口

全称人员出入口,可以进出人的洞口均包括在内!如逃生口、通风口、投料口检查口;但一说出入口会理解成狭义的地下管廊经常进出的那个专用通道。如下图

地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总_61

管廊入口图


综合管廊的的出入口需要安装出入口控制系统,也就是门禁系统。意为Access Control System,简称ACS。

出入口控制系统的组成

出入口控制系统主要由:门禁控制器、读卡器、电控锁、门磁开关、开门按钮、门禁卡等组成。

出入口控制系统的基本功能

1、对通道进出权限的管理

·进出通道的权限就是对每个通道设置哪些人可以进出,哪些人不能进出

2、进出通道的方式

就是对可以进出该通道的人进行进出方式的授权,进出方式通常有密码、读卡(生物识别)、读卡(生物 识别)+密码三种方式

3、进出通道的时段

就是设置可以进出该通道的人在什么时间范围内可以进出。

4、进出记录保存过后可查询,保障了公司安全并且可以防止员工混加班现象

5、实时监控

6、异常报警

工作原理

工作原理主要涉及到生物识别、密码识别、二维码识别、卡片识别等。

发展方向

门禁系统是从传统的机械门+机械锁的基础上发展而来,从单机型门禁系统向网络型门禁系统发展,识别方式从传统的密码识别、读卡识别向生物识别方向发展,发展方向是智能化门禁系统。

地下综合管廊节点和附属构筑物设计、建设知识汇总_62

门禁控制示意图

地下综合管廊的出入口控制系统,除了传统的门禁之外还涉及到一个电子井盖控制系统。我们就说这个工作原理!


综合管廊区别于以前的电梯井和下水道的井盖,提出了一个比较新的名词,电子井盖。其实所谓的电子井盖就是通过物联网技术进行控制的液压井盖。确切的说是电动液压井盖。通过微处理控制单元控制继电器工作,再由继电器控制电磁阀工作,经电磁阀控制液压缸的启动、保压与复位,从而实现井盖的自动打开与关闭的井盖。

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电动液压井盖

控制方式

远程控制、现场控制、手持PDA或手机APP控制

物理参数

1、 井盖本体包括井盖盖板和井座,需采用球墨铸铁铸造成型(或钢板焊接成型),美观,坚固,强度高。井口尺寸要求:方形或者圆形。 2、 井盖具有防水、防盗、防腐蚀功能。井盖关闭后可承受10KPa压强的外水压力(约1米水深)且不渗漏,外部没有专用设备时,无法强行开启,表面需进行防腐、防锈处理。 

3、 井盖盖板需满足GB/T23858-2009B125(车行道时满足D400)荷载要求。 

4、 井盖开启角度不小于75°,井盖最快开启时间小于10秒。  5、 井盖需预留有类似吊装耳环等吊装孔,便于吊装时连接吊索,以免吊装时损毁

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液压泵站及控制箱  

工作原理

1、 液压泵站整机功率小于1.1kw,系统使用最高压力不超过10MPa。 2、 在气温低于-10℃的环境下使用时,液压泵站需配置油温加热装置,以确保液压泵站正常工作。 3、 液压泵站的电机单独设有多功能保护开关,可以实现缺相,过流,短路保护。 

4、 液压泵站需预留有类似吊装耳环等吊装孔,便于吊装入井口内部。 5、 控制箱外接电源:380V±10%,TN-S,50Hz±2%;外壳防护等级:IP54;外形尺寸:不超过W450*D450*H650。

 6、 控制箱预留接口,同时满足I/O、RS485通讯和RJ45以太网(TCP/IP协议)的接线要求

安装位置

一般会安装在地下管廊的逃生口处。

来源:管廊建设

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