市政工程預(yù)制拼裝混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與

市政工程預(yù)制拼裝混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與研究摘要：預(yù)制混凝土技術(shù)采用了工業(yè)化的生產(chǎn)方式，隨著預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的研究和推廣，國內(nèi)外越來越多的市政工程結(jié)構(gòu)應(yīng)用預(yù)制拼裝技術(shù)。本文在大量閱讀國內(nèi)外相關(guān)文獻資料的基礎(chǔ)上，概括了部分市政工程預(yù)制拼裝混凝土結(jié)構(gòu)（綜合管廊和水池）力學(xué)、防滲抗裂抗震等性能的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用現(xiàn)狀，并簡單說明了其中的施工工藝和相關(guān)規(guī)范。關(guān)鍵詞：預(yù)制拼拼裝；預(yù)應(yīng)力力；綜合管廊廊；水池；規(guī)規(guī)范；ProgresssofstudiiesanndappplicattionsofprrecasttconccretestruccturessasseembleddinMMuniciipalEEngineeeringgAbstracct:Preecastconcrretettechnoologyisanninduustriaalizeddprodductioonmetthods,,withtherresearrchanndappplicattionooftheepreccastcconcreetesttucturres,PRREFABtechnnologiiesarreapppliedinmaanymuunicippalenngineeeringstruccturessinddomestticanndoveerseass.Intthisppaper,,baseedonalottofrreadinngofrelevvantlliteraature,,itsuummariizesmmechannics,waterrseeppagerresearrchsttatusandaappliccationnstattusoffpreccastcconcreetesttructuuresaassembbled((PipeGalleeryanndPoool)innMuniicipallEngiineeriing,anndtheengivvesabrieffdesccriptiionoffitsconsttructiionteechnollogyaandreelateddspeccificaationss.Keywordds:preecastassemmbled；presttress；PipeGalleery；tank;;speciificattions0引言預(yù)制混凝土技技術(shù)是工業(yè)化化的建筑生產(chǎn)產(chǎn)方式。1891年，巴黎Edd.Coiggent公司首次在Biarrritz的俱樂部建建筑中使用預(yù)預(yù)制混凝土梁梁。二戰(zhàn)結(jié)束束后，預(yù)制混混凝土結(jié)構(gòu)首首先在西歐發(fā)發(fā)展起來，然然后推廣到美美國、加拿大大、日本等國國。20世紀末期，預(yù)預(yù)制混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)已經(jīng)廣泛泛用于工業(yè)與與民用建筑，橋橋梁道路、地地下結(jié)構(gòu)、大大型容器等市市政工程結(jié)構(gòu)構(gòu)領(lǐng)域，采用用預(yù)制拼裝技技術(shù)是提高工工程質(zhì)量、縮縮短工期、節(jié)節(jié)省造價的有有效方法。因因此在工程應(yīng)應(yīng)用中發(fā)揮著著不可替代的的作用[1]]。綜合管廊和水池池是目前應(yīng)用用預(yù)制拼裝技技術(shù)較多的一一種市政工程程結(jié)構(gòu)。綜合合管溝,又稱綜合管管廊、綜合管管道、共同溝溝等,是一種收容容有兩種以上上公用、市政政管線的地下下空間結(jié)構(gòu)[[2]。預(yù)制制預(yù)應(yīng)力綜合合管廊施工現(xiàn)現(xiàn)場文明有序序而整潔,具有良好的的節(jié)能環(huán)保效效益,總體經(jīng)濟性性優(yōu)于現(xiàn)澆整整體式綜合管管廊[3]。因此此發(fā)展預(yù)制拼拼裝管廊是一一種勢不可擋擋的趨勢。但但是國內(nèi)在預(yù)預(yù)制拼裝綜合合管廊接頭拼拼縫防水防滲滲，整體抗震震性能，土體體不均勻沉降降對預(yù)制管廊廊的影響等方方面的研究較較為缺乏。目前國內(nèi)外常見見水池結(jié)構(gòu)多多為圓形和矩矩形兩種平面面形式，現(xiàn)澆澆和預(yù)制兩種種施工方式。整整體現(xiàn)澆圓形形或矩形水池池的最大缺點點是模板耗用用量大,施工工期長,而且現(xiàn)場施施工條件較差差;預(yù)制裝配式式矩形水池雖雖然可以解決決模板、工期期等問題,但由于預(yù)制制塊體安裝后后,拼縫不嚴實,使用中常常常發(fā)生滲漏現(xiàn)現(xiàn)象,嚴重影響水水池使用效果果。預(yù)制預(yù)應(yīng)應(yīng)力拼裝水池池能彌補現(xiàn)澆澆水池的上述述缺點，又可可以保證水池池的抗裂性，經(jīng)經(jīng)濟性和安全全性都能得到到保障。1預(yù)制拼裝綜綜合管廊1.1預(yù)制拼拼裝綜合管廊廊的研究目前我國的綜合合管溝工程一一般采用明開開挖現(xiàn)澆混凝凝土施工工藝藝。實踐證明明，該工藝在在施工質(zhì)量、建建設(shè)周期和環(huán)環(huán)境保護等方方面都存在諸諸多不足。相相比之下，預(yù)預(yù)制拼裝工藝藝則較好地彌彌補了上述不不足。現(xiàn)階段段，還有一種種新型預(yù)應(yīng)力力預(yù)制拼裝綜綜合管廊，是是由上部預(yù)制制頂蓋節(jié)段和和下部預(yù)制底底座節(jié)段構(gòu)成成。橫斷面和和縱截面通過過張拉預(yù)應(yīng)力力筋將其連接接成整體（如如圖1所示）。圖1新型預(yù)應(yīng)應(yīng)力拼裝綜合合管廊1.1.1預(yù)預(yù)制綜合管廊廊的受力性能能按結(jié)構(gòu)形式的不不同,預(yù)制預(yù)應(yīng)力力綜合管廊分分為僅有縱向向接頭和同時時具有縱、橫橫向接頭兩類類（如圖2所示）。連連接方式分彎彎曲螺栓連接接和預(yù)應(yīng)力筋筋連接。圖22預(yù)制拼裝綜綜合管廊接頭試驗試件由由2塊1m寬300mm厚的預(yù)應(yīng)力力筋連接的預(yù)預(yù)制板帶拼接接組成，研究究拼接接頭的的力學(xué)性能[[4]。研究表明：：預(yù)制預(yù)應(yīng)力力綜合管溝接接頭的破壞為為拼縫面受壓壓區(qū)混凝土壓壓碎；整個加加載過程中拼拼縫面基本保保持平面，試試件變形主要要為兩預(yù)制塊塊間的剛性轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動；JT-P試件具有良良好的位移延延性，延性系系數(shù)達到2.8。在此基礎(chǔ)礎(chǔ)上，歸納、總總結(jié)得到了采采用預(yù)應(yīng)力筋筋方式連接的的預(yù)制預(yù)應(yīng)力力綜合管溝接接頭抗彎剛度度計算公式。與接頭試驗相似似,預(yù)制預(yù)應(yīng)力力綜合管廊整整體結(jié)構(gòu)受力力性能試驗采采用1:1足尺模型試試件。整體結(jié)結(jié)構(gòu)模型試件件由兩個橫向向預(yù)制節(jié)段經(jīng)經(jīng)張拉預(yù)應(yīng)力力筋(32精軋螺紋鋼鋼筋)拼裝而成。結(jié)結(jié)果表明：試試件的最終破破壞形態(tài)均為為角部加腋區(qū)區(qū)外緣混凝土土剪切破壞；；接頭剛度對對預(yù)制預(yù)應(yīng)力力綜合管溝的的正常使用狀狀態(tài)有較大影影響，但不是是結(jié)構(gòu)極限承承載力的主要要影響因素；；兩試件具有有良好的位移移延性。圖3整體結(jié)構(gòu)構(gòu)試件加載1.1.2預(yù)預(yù)制管廊的抗抗震性能和隔隔震措施綜合管廊埋置于于地下，本應(yīng)應(yīng)有良好的抗抗災(zāi)能力，但但事實證明它它仍受到自然然災(zāi)害的破壞壞作用。實際際震害表明，綜綜合管廊的地地震破壞現(xiàn)象象表現(xiàn)為土體體橫向大位移移引起的開裂裂，表面開裂裂和接口斷開開、襯砌破壞壞、以及管內(nèi)內(nèi)收容的生命命線系統(tǒng)在地地震作用或管管壁破壞下引引發(fā)次生災(zāi)害害而破壞（管管道斷裂、支支架折斷、固固定裝置的破破壞和電纜、電電線拉斷）、人人孔沉降和壓壓扁等現(xiàn)象。因因此，對綜合合管廊進行抗抗震研究和隔隔震措施研究究以減輕地震震對綜合管廊廊的影響。日本對綜合管廊廊的抗震研究究是最為活躍躍的。高田至至郎等從上世世紀70年代就開始始了對綜合管管廊由于填土土液化所導(dǎo)致致破壞的研究究[5]。從19833年至20011年，橫濱市市對市區(qū)內(nèi)的的所有共同溝溝進行了抗震震加固。綜合合管廊的抗震震問題得到重重視是在19944年美國北嶺嶺地震之后，在在之前的綜合合管廊抗震設(shè)設(shè)計方法主要要參考隧道的的設(shè)計方法，但但北嶺地震表表明，這種抗抗震設(shè)計方法法存在著較大大的風(fēng)險。針對地下綜合管管廊缺乏抗震震研究的現(xiàn)狀狀，近年來國國內(nèi)開始有學(xué)學(xué)者針對綜合合管廊進行了了相應(yīng)的振動動臺模型試驗驗，采用層狀狀剪切砂箱作作為試驗用模模型箱以模擬擬土體的自由由場運動形態(tài)態(tài)[6]。李杰杰等將振動臺臺試驗與數(shù)值值模擬計算結(jié)結(jié)合證明了采采用變剛度方方法近似模擬擬層狀剪切砂砂箱的設(shè)想是是符合實際情情況的[7]，并且繼續(xù)續(xù)基于試驗與與數(shù)值模擬相相結(jié)合的研究究方式對豎向向非一致地震震激勵下的共共同溝結(jié)構(gòu)反反應(yīng)進行了研研究[8]。圖4層狀剪切切砂箱圖5模型結(jié)結(jié)構(gòu)制作湯愛平、馮瑞成成[9]等通過過綜合管廊土土箱模型試驗驗?zāi)M土-結(jié)構(gòu)動力相相互作用，研研究在均勻場場地土條件下下淺埋開挖式式綜合管廊體體系的地震反反應(yīng)規(guī)律，并并驗證計算模模型的正確性性。在模型制制作過程中，考考慮了對場地地土的模擬，模模型材料的合合理選擇等，在在土體邊界條條件模擬設(shè)計計時，為了減減小側(cè)壁波的的反射，還粘粘貼了聚苯乙乙烯泡沫板作作模型箱壁內(nèi)內(nèi)襯。試驗表表明，在強地地震作用下，淺淺埋地下結(jié)構(gòu)構(gòu)的動力響應(yīng)應(yīng)是相當強的的。圖6結(jié)構(gòu)模型型斷面配筋圖圖針對地下管線的的隔震研究較較少，薛景宏宏針對跨斷層層埋地管道隔隔震進行了研研究，采用了了管道在斷層層附近出地面面，下設(shè)支撐撐，支撐下設(shè)設(shè)滑動塊的措措施[10]。蓋麗華、鐘鐘儒宏等對埋埋地管道接頭頭隔震進行了了研究并取得得一定成果[[11]。目前的隔震研究究都是針對綜綜合管廊整體體結(jié)構(gòu)的振動動分析，內(nèi)部部結(jié)構(gòu)的動力力反應(yīng)少有人人研究，哈工工大由浩宇利利[12]用數(shù)數(shù)值模擬分析析綜合管廊內(nèi)內(nèi)部管道在地地震作用下的的動力反應(yīng)，分分析了綜合管管廊埋深埋深深，管周摩擦擦系數(shù)，綜合合管廊四周敷敷設(shè)沙土和構(gòu)構(gòu)造形式等參參數(shù)對內(nèi)部管管道動力反應(yīng)應(yīng)的影響，并并依據(jù)分析結(jié)結(jié)果為內(nèi)部管管道設(shè)計了隔隔震支座裝置置,實體隔震模模型設(shè)計見圖圖10~11。（ξ為反應(yīng)最大大加速度與輸輸入峰值加速速度的比值）圖7共同溝體體系的有限元元模型圖圖8埋深與管體體峰值加速度度的關(guān)系圖9摩擦系數(shù)數(shù)與減震效果果圖10隔振柱樣式式及作用示意意圖圖11隔振器器設(shè)計三維示示意圖1.1.3綜綜合管廊防水水性能接頭是預(yù)制拼裝裝綜合管廊結(jié)結(jié)構(gòu)的薄弱部部位，接頭防防水性能是影影響預(yù)制拼裝裝綜合管廊結(jié)結(jié)構(gòu)安全性與與耐久性的關(guān)關(guān)鍵技術(shù)問題題。目前，國國內(nèi)外針對預(yù)預(yù)制拼裝綜合合管廊接頭防防水性能的研研究尚不多見見。預(yù)制拼裝裝工程應(yīng)用中中常用的防水水橡膠墊材料料有遇水膨脹脹橡膠墊和GINA橡膠墊兩種種。相關(guān)試驗驗已經(jīng)驗證了了該類接頭防防水構(gòu)造的可可靠性[133]。以2010年上上海世博會園園區(qū)綜合管廊廊工程為背景景,同濟大學(xué)學(xué)預(yù)制預(yù)應(yīng)力力教研室通過過足尺模型試試驗,對預(yù)制預(yù)預(yù)應(yīng)力綜合管管廊接頭的長長期和短期防防水性能進行行了較為系統(tǒng)統(tǒng)的研究。試試驗結(jié)果給出出了遇水膨脹脹橡膠條破壞壞形式、壓力力-變形關(guān)系[114]、壓力力計算公式等等。由于在試試驗全過程中中，接頭未完完全閉合，為為了避免地下下復(fù)雜環(huán)境對對遇水膨脹橡橡膠條的侵蝕蝕并降低接頭頭防水性能,,應(yīng)對其防防水構(gòu)造進行行優(yōu)化。結(jié)果果分析得,可將預(yù)留溝溝槽深度優(yōu)化化設(shè)計為9.5mm，還對接頭頭不漏水時預(yù)預(yù)應(yīng)力筋最小小有效預(yù)應(yīng)力力作了規(guī)定。圖12接頭頭防水試驗裝裝置此外，其他地下下結(jié)構(gòu)的接頭頭防水性能也也有相關(guān)研究究[15、16]。同濟濟大學(xué)地下工工程系還做了了遇水膨脹橡橡膠的老化性性能試驗及壽壽命預(yù)測研究究[17]。1.1.4規(guī)規(guī)范制定根據(jù)上海市建設(shè)設(shè)和交通委滬滬建交【2006】183文的要求,為適應(yīng)我國2010年上海世博博會園區(qū)綜合合管溝工程建建設(shè)及管理的的需要,20007年6月由上海市市政工程設(shè)計計研究總院和和同濟大學(xué)主主編的《上海海世博會園區(qū)區(qū)綜合管溝建建設(shè)技術(shù)標準準》(DG//TJ08--2017--2007))正式批準實實施,2012年同濟大學(xué)學(xué)主編的《城城市綜合管廊廊工程技術(shù)規(guī)規(guī)范（GB500838-22012）》也開始批批準實施。1.2預(yù)制拼拼裝綜合管廊廊的應(yīng)用1993年，上上海政府在浦浦東規(guī)劃并建建設(shè)了我國第第一條現(xiàn)代綜綜合管廊——張楊路綜合合管廊。2004年，廣廣州大學(xué)城綜綜合管溝建在在小谷圍島上上，總長約117公里，其其中沿中環(huán)路路呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)布局為干線線綜合管溝，全全長約10公里；另有有5條支線綜綜合管溝，長長度總和約77公里，是是國內(nèi)目前距距最長、規(guī)模模最大、體系系最完善的綜綜合管溝[118]，它的的建設(shè)是我國國城市市政設(shè)設(shè)施建設(shè)及公公共管線管理理的一次有益益探索和嘗試試。2007年天天津橫跨海河河共同溝開始始施工，采用用盾構(gòu)掘進，預(yù)預(yù)制管片組裝裝，全長226..5m。2010年上海海世博會園區(qū)區(qū)綜合管廊工工程在國內(nèi)首首次將預(yù)制預(yù)預(yù)應(yīng)力施工工工藝應(yīng)用于綜綜合管廊結(jié)構(gòu)構(gòu)。園區(qū)綜合合管廊總長約約6.4kkm,其中預(yù)制預(yù)預(yù)應(yīng)力綜合管管廊示范段長長約200mm[19]。圖13廣州州大學(xué)城綜合合管溝內(nèi)部管管線布置2預(yù)制拼裝水水池2.1特種結(jié)結(jié)構(gòu)水池分類類按幾何形式分：：矩形和圓形形；按工藝要求分：：有地上、地地下和半地下下；按配筋方式分：：預(yù)應(yīng)力和非非預(yù)應(yīng)力兩種種；按施工方法分：：有整體現(xiàn)澆澆和預(yù)制裝配配式；按有無頂蓋分：：開口式和有有頂蓋式；按水的種類分：：工業(yè)儲液池池、化糞池、污污水池、消防防水池、雨水水收集池、清清水池等；圓形水池通常常由圓柱殼、圓圓錐殼、環(huán)梁梁、圓板、以以及多支柱支支撐的圓形無無梁樓蓋等單單元構(gòu)件所組組成。由于殼殼體大部分是是以軸向受力力為主，故能能充分發(fā)揮全全部材料的效效能，能做成成較薄的厚度度，覆蓋較大大的面積。這這種以殼體為為主要組成部部分的結(jié)構(gòu)物物，能夠充分分發(fā)揮殼體的的受力性能好好、剛度大、材材料省的特點點，并易于采采用裝配式預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝土土結(jié)構(gòu)，這對對于大容量的的水池，節(jié)約約建筑材料，加加速施工進度度，提高水池池的抗裂抗?jié)B滲性能以及保保證使用效果果等方面均有有顯著的優(yōu)越越性[20]]。矩形水池多為為彈性薄板組組成的空間結(jié)結(jié)構(gòu)。具有占占地面積少，便便于工藝設(shè)備備的布置和操操作，可以靈靈活地劃分區(qū)區(qū)間，設(shè)置隔隔墻和分層分分格，構(gòu)件分分類易于模數(shù)數(shù)化，施工技技術(shù)較為簡單單等特點；但但存在結(jié)構(gòu)的的整體性差，池池體受力的組組成因素復(fù)雜雜，各組成部部分的安全度度往往差別很很大，對地基基的不均勻沉沉降反應(yīng)敏感感等缺點。同同時中小型矩矩形水池較同同容量的圓形形水池用料多多。圖14圓形與與矩形水池2.2水池的結(jié)結(jié)構(gòu)計算多年以來，在水水池結(jié)構(gòu)的設(shè)設(shè)計計算中，作作為貯水構(gòu)筑筑物，水池通通常的計算分分析采用了簡簡化的方法，將將組成結(jié)構(gòu)的的底板、池壁壁與地基分離離為各自獨立立的結(jié)構(gòu)單分分別進行力學(xué)學(xué)分析。2.2.1池壁壁圓形水池是石油油、化工、給給排水等工業(yè)業(yè)與民用建筑筑中具有廣泛泛用途的一種種特種結(jié)構(gòu)，國國內(nèi)外對其進進行了廣泛而而深入的研究究。國內(nèi)大量量文獻[21]將其當作圓圓柱薄殼，取取單位寬度池池壁按有矩理理論進行分析析，其可等效效成Winkkler地地基上Euller梁，并并編制了大量量計算表格以以供設(shè)計查找找。夏桂云等人考慮慮剪切變形的的影響，推導(dǎo)導(dǎo)了圓形水池池在軸對稱荷荷載作用下的的中厚殼有矩矩理論公式，當當圓形水池池池壁剪切剛度度取無窮大時時，其可退化化成相應(yīng)薄殼殼理論公式。利利用初參數(shù)法法，推導(dǎo)了微微分方程的解解形式和建立立了結(jié)構(gòu)分析析的傳遞矩陣陣法[22]]。圖15圓形形水池微元體體受力分析圓形中厚殼在分分布荷載p作用下的微微分方程為：：分析了底部固結(jié)結(jié)頂部自由、在在分布荷載和和徑向荷載作作用下階梯形形圓形水池橫橫向撓度、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角、剪力、彎彎矩隨池壁高高度的變化，并并與不考慮剪剪切變形影響響的計算結(jié)果果、Ansyys結(jié)果進進行了比較。計計算結(jié)果表明明：圓形水池池考慮剪切變變形影響的計計算結(jié)果偏小小、采用薄殼殼理論偏安全全；剪切變形形對彎矩、剪剪力影響比對對環(huán)向力、徑徑向位移影響響大；所建立立的圓形水池池初參數(shù)解和和轉(zhuǎn)遞矩陣法法豐富了圓形形水池和Wiinklerr地基上Timmoshennko梁的的計算理論。Melerskki[23]]對圓形水池池在軸對稱荷荷載作用下彈彈性范圍的力力學(xué)分析時，提提出了考慮池池壁和底板、頂頂板之間的共共同作用，并并且提出了一一種簡化分析析方法。首先先對水池的三三個主要組成成部分池壁、底底板和頂板獨獨立分析，然然后根據(jù)池壁壁與相鄰構(gòu)件件的連接處的的位移協(xié)調(diào)條條件建立位移移協(xié)調(diào)方程求求解。圖16池壁的的簡化模型2.2.2底板板不考慮底板與地地基、池壁的的共同作用獨獨立計算有如如下方法：1.靜定分析析法與倒樓蓋蓋法靜定分析法不考考慮底板與上上部池壁或上上層底板等之之間的相互嵌嵌固約束作用用，即不考慮慮上部結(jié)構(gòu)的的剛度影響，且且要求底板自自身剛度較大大、地基相對對軟弱。在上上部荷載和按按直線分布的的地基反力作作用下，底板板產(chǎn)生整體彎彎曲變形。倒樓蓋法除要求求底板自身具具有足夠的剛剛度，還認為為上部池壁和和其它部分能能夠?qū)Φ装瀹a(chǎn)產(chǎn)生相當?shù)膭倓傂约s束，各各池壁與底板板交界位置處處均沒有沉降降差。各池壁壁與底板交界界位置可簡化化為鉸支座，鉸鉸支座間無相相對豎向位移移，再將按直直線分布的地地基反力和其其它荷載施加加到底板上(應(yīng)除去池壁壁傳給底板的的軸向荷載)，按倒置的的普通樓蓋方方法計算。該該方法在計算算多格水池時時未能考慮底底板的整體彎彎曲變形。2.按地基上上薄板共同作作用理論計算算當靜定分析法與與倒樓蓋法計計算條件不滿滿足時，底板板計算結(jié)果將將難以達到精精度要求，應(yīng)應(yīng)尋求更加精精確的分析方方法，即根據(jù)據(jù)地基上薄板板共同作用計計算理論來分分析。通?？煽刹捎美碚摻饨馕龇ê蛿?shù)值值解法。理論論解析法中疊疊加法、里茲茲法、伽遼金金法等，這類類方法常采用用冪級數(shù)或三三角級數(shù)求解解，非常繁瑣瑣且收斂較慢慢，對情況較較復(fù)雜的難以以得到級數(shù)解解。因此，可可采用簡化的的辦法，按彈彈性地基梁近近似分析法求求解，該方法法是基于文克克爾地基模型型假定，將底底板沿縱橫兩兩向選取板帶帶計算單元當當作彈性地基基梁分析，不不考慮扭矩的的影響。隨著著設(shè)計分析理理論和計算工工具的發(fā)展，數(shù)數(shù)值解法有著著更加廣泛的的適用性和足足夠的計算精精度。常用的的數(shù)值分析方方法如：有限限差分法、有有限單元法、有有限條分法等等?？紤]共同作用的的水池底板結(jié)結(jié)構(gòu)分析：1.文克爾地地基模型（彈彈簧元數(shù)值模模型）—基床系數(shù)法法1867年，捷捷克工程師文文克爾(E.Winnkler))[24][25]提提出了地基單單位面積上所所受的壓力p與地基的變變形y成正比，即p=ky其中k稱為基床系系數(shù)，上述假假定一般稱為為文克爾假定定，又稱基床床系數(shù)法。圖17文克克爾彈性地基基模型示意圖圖2.彈性半空空間地基模型型（半無限彈彈性體數(shù)值模模型）—彈性理論法法傳統(tǒng)的彈性半空空間地基模型型假定地基土土體是各向同同性的，均質(zhì)質(zhì)、彈性的線線性變形體，而而且在深度和和水平方向上上都是無限延延伸的，即把把地基看成是是均質(zhì)的線性性變形半空間間體，主要的的模型參數(shù)為為土的變形模模量E，泊松比μ。依據(jù)彈性性理論，利用用布西芮斯（Bousssinesqq）公式（即即點荷載引起起的彈性半無無限體地表變變形公式）及及富拉曼公式式（Flameent）公式（即即線荷載引起起的地表變形形公式），根根據(jù)基礎(chǔ)撓度度和地基變形形相等的原則則，來求解地地基反力。彈彈性半空間地地基模型能夠夠考慮應(yīng)力和和變形的擴散散，能表征土土體位移的連連續(xù)性，但由由于地基是非非均質(zhì)的，計計算所得的沉沉降量和地表表的沉降范圍圍，常比實測測結(jié)果大。因因此對于彈性性地基上大型型水池底板，把把地基作為線線彈性體，不不考慮地基壓壓縮層厚度以以及荷載的影影響范圍是有有一定缺陷的的。因此在計計算時，利用用分層法考慮慮地基的非均均質(zhì)性。天津大學(xué)郭海濤濤[26]等人人將彈性地基基上大型水池池作為空間結(jié)結(jié)構(gòu)，采用有有限單元法，以以文克爾地基基模型（彈簧簧元數(shù)值分析析模型—基床系數(shù)法法）進行了結(jié)結(jié)構(gòu)與地基間間的整體數(shù)值值計算與分析析，并且輔以以彈性半空間間地基模型（半半無限彈性體體數(shù)值分析模模型—彈性理論法法）加以對比比分析，結(jié)果果表明：隨地地基剛度的增增大，地基對對結(jié)構(gòu)的影響響，即共同作作用的影響減減?。辉谠瓲顮畹鼗燎闆r況下，兩種方方法計算出的的結(jié)果相差較較多，而在地地基加固后，兩兩種方法計算算出的結(jié)果基基本一致；當當?shù)鼗凛^軟軟，地基承載載力不高時，可可采用彈性理理論法，但彈彈性理論法由由于未考慮地地基土的塑性性，計算出的的結(jié)果比實際際值往往偏大大；對于加固固地基后，當當?shù)鼗休d力力較高情況下下，可采用基基床系數(shù)法。Malhotrra[27]對圓形水池池在水平地震震作用下底部部掀起問題進進行了研究，建建立了地震作作用下圓形水水池的動力分分析方法。結(jié)結(jié)果表明底板板和池壁的厚厚度對底板抬抬升阻力有顯顯著的影響，底底板的厚度主主要影響小位位移的抬升阻阻力，池壁的的厚度主要影影響大位移的的抬升阻力。底底板材料的彎彎曲水平對抬抬升阻力有一一個相對較小小的影響，但但是對滯回曲曲線沒有影響響。底板抬升升時滯回曲線線有捏攏現(xiàn)象象，其耗能大大小是正常變變形情況下的的很小一部分分。圖18非對稱稱底板抬升計計算模型2.2.3水池池抗裂過去國內(nèi)建造大大型水池普遍遍采用普通鋼鋼筋現(xiàn)澆混凝凝土結(jié)構(gòu),體型巨大的的水池結(jié)構(gòu)底底板和池壁往往往要劃分多多個分塊逐個個澆筑，這就就引起水池結(jié)結(jié)構(gòu)存在很多多施工縫(或后澆帶)、變形縫、預(yù)預(yù)留洞口和大大直徑的預(yù)埋埋管道，澆筑筑時混凝土收收縮引起的干干縮裂縫，使使用階段還會會存在溫度裂裂縫等[288]。從使用用情況中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)多數(shù)池子存存在不同程度度的滲水、漏漏氣現(xiàn)象,情況嚴重的的池壁混凝土土產(chǎn)生裂縫,由于修補困困難,往往停止使使用,造成巨大損損失圖19后澆膨膨脹加強帶結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計而無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力力分段張拉圓圓形水池采用用在預(yù)制壁板板外側(cè)連續(xù)配配筋方式，即即用繞絲纏繞繞預(yù)應(yīng)力高強強鋼絲來施加加預(yù)應(yīng)力,使池壁混凝凝土處于受壓壓狀態(tài)，避免免了混凝土開開裂，整個水水池結(jié)構(gòu)不滲滲水、不漏水水。這類結(jié)構(gòu)構(gòu)在90年代后已經(jīng)經(jīng)有了大量的的工程應(yīng)用[[28]。但其致命缺點是是耐久性差，尤尤其是當水池池環(huán)拉力較大大,繞絲預(yù)應(yīng)力力鋼筋配置較較密時,外噴保護鋼鋼絲的砂漿施施工質(zhì)量不易易保證,鋼絲內(nèi)側(cè)有有噴不到的死死角,砂漿層易起起鼓開裂,多年使用鋼鋼絲容易銹蝕蝕,導(dǎo)致水池破破壞，因此如如何加固此類類水池是一個個重要的研究究方向。已有有工程實例利利用CFRP片加固地上上、半地上的的預(yù)制預(yù)應(yīng)力力圓形水池[[29]。目前混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)抗裂有兩種種抗裂標準要要求，一種是是要求結(jié)構(gòu)完完全不出現(xiàn)拉拉應(yīng)力；另一一種是允許一一定程度的裂裂縫存在，但但控制裂縫的的大小。李京京玲[30]]在對比國內(nèi)內(nèi)外規(guī)范對預(yù)預(yù)應(yīng)力圓形水水池環(huán)向和豎豎向裂縫控制制要求后發(fā)現(xiàn)現(xiàn)：在豎向受受力裂縫控制制方面,國外規(guī)范嚴嚴于我國規(guī)范范。我國規(guī)范范的最大裂縫縫寬度一般控制在0.2~0.25mmm,而國外控制0.1mmm以內(nèi)或基本本不允許開裂裂;環(huán)向都要求求有剩余壓應(yīng)應(yīng)力。從水池池的耐久性出出發(fā)提出對豎豎向和環(huán)向裂裂縫控制的建建議，即考慮慮環(huán)向剩余預(yù)預(yù)應(yīng)力在池壁壁高度的變化化，和更嚴格格控制豎向裂裂縫的要求。2000年年Rasheed等人制作作了8個足尺混凝凝土池壁節(jié)段段[31]，分分為預(yù)應(yīng)力和和不同配筋率率的非預(yù)應(yīng)力力池壁節(jié)段，在在彎曲和拉伸伸組合荷載作作用下做抗?jié)B滲測試。試驗驗表明，不管管是純彎曲還還是純拉伸試試驗部分預(yù)應(yīng)應(yīng)力水池池壁壁試件能很好好改善裂縫的的開展。預(yù)應(yīng)應(yīng)力節(jié)段的非非預(yù)應(yīng)力筋能能夠改善試件件的延性。試試驗中不發(fā)生生滲漏的最小小貫通裂縫的的寬度是0.15mmm。圖20某試件件的構(gòu)造圖21裂紋的的開展2.2.4水池池抗震作為城鎮(zhèn)生命線線工程中重要要部分的水池池結(jié)構(gòu)抗震設(shè)設(shè)計非常重要要。舒亞俐[322]將中美關(guān)關(guān)于圓形預(yù)應(yīng)應(yīng)力水池抗震震設(shè)計做了對對比和分析。2003年頒布的5室外給水排排水和燃氣熱熱力工程抗震震設(shè)計規(guī)范6(GGB500332-20003)[33]預(yù)應(yīng)應(yīng)力圓形水池池采用振型分分解反應(yīng)譜法法，給出了在在地震作用下下自重慣性力力、動水壓力力、動土壓力力、環(huán)向拉力力,以及在設(shè)防防烈度為9度時,頂蓋及貯水水的豎向地震震作用的計算算。美國規(guī)范范[34]]美國5鋼絲及鋼絲絲束纏繞圓形形預(yù)應(yīng)力混凝凝土水池標準準6(AANSI/AAWWADD110-995)中關(guān)于水池池抗震部分規(guī)規(guī)定抗震設(shè)計計方法采用有有效質(zhì)量法，且且水池結(jié)構(gòu)型型式按池壁底底端的連接方方式分為3種形式：固定連接(圖圖22A):池壁端部與與底板之間有有足夠的鋼筋筋連接為整體體。鉸接(圖222B):由錨入池壁壁和底板的直直線鋼絲,來限制節(jié)點點處的水平相相對位移,但允許有一一定的轉(zhuǎn)角位位移。柔性連接(圖圖22C):池壁與底板板間僅設(shè)置彈彈性橡膠支承承基墊(彈性基墊),節(jié)點處可以以滑移或轉(zhuǎn)角角。分析比較得出：：主要區(qū)別在在于地震作用用下各種荷載載力的具體計計算方法和結(jié)結(jié)構(gòu)底部的連連接形式上,但都考慮了了地區(qū)抗震分分級,結(jié)構(gòu)震后的的重要性及動動水荷載等因因素。圖22池壁與與底板的連接接形式在地震作用下，高高而柔的大型型水池中的水水產(chǎn)生晃動，由由于池壁相對對較柔，水的的質(zhì)量相對池池身較大，甚甚至超過了水水池本身重量量，產(chǎn)生的動動水壓力和沖沖擊壓力對水水池動力特性性和地震響應(yīng)應(yīng)有很大影響響［35~41］。劉潔平等等人以鋼筋混混凝土水池為為研究對象，采采用勢流體理理論，建立液液固耦合分析析模型，研究究了考慮液固固耦合作用對對水池結(jié)構(gòu)抗抗震性能的影影響因素．結(jié)結(jié)果表明：液液固耦合相互互作用對結(jié)構(gòu)構(gòu)體系整體的的自振特性具具有偏于柔性性的影響。水水池設(shè)計時，結(jié)結(jié)構(gòu)壁厚的選選擇不是越厚厚越好[422]。2.3預(yù)制水水池應(yīng)用2.3.1應(yīng)應(yīng)用一某大型引水工程程,其配水廠內(nèi),修建圓形半半地下式清水水池4座,每座容量為15000立米。池內(nèi)內(nèi)徑為51.5米,池壁處深5.8米,池中心深8.45米,水深8.3米。池壁由1200塊預(yù)制鋼筋筋混凝土板拼拼裝而成。池池底為盆形,整體澆筑。池池中有鋼筋混混凝土柱64根,分四環(huán)按圓圓形布置。柱柱端架設(shè)圓弧弧形預(yù)制曲梁梁,梁上安裝扇扇形預(yù)制板。各各個構(gòu)件的接接頭處,都預(yù)埋鋼板,安裝后,即進行焊結(jié)結(jié)。在各個接接縫處,澆筑二期混混凝土。池壁壁纏繞預(yù)應(yīng)力力高強鋼絲后后,噴水泥砂漿漿作保護層,周圈再砌保保溫墻。圖23水池平平面和剖面2.3.2應(yīng)應(yīng)用二首都機場污水處處理廠裝配式式預(yù)應(yīng)力鋼絲絲束矩形水池池在預(yù)制柱子子和預(yù)制壁板板裝配后,通過張拉縱縱、橫方向高高強鋼絲,將預(yù)制塊體體和接縫混凝凝土壓緊,整個水池結(jié)結(jié)構(gòu)不滲水。圖24矩形水水池平面2.3.3應(yīng)應(yīng)用三四川省資陽縣自自來水廠的過過濾池為預(yù)制制燕尾壁板裝裝配式矩形水水池，池壁構(gòu)構(gòu)件分別制成成矩形、T形和L形三種預(yù)制制件,每個板塊四四周均外露280mmm長與池壁配配筋規(guī)格相同同的錨固筋.為便于構(gòu)件件安裝,在板根部對對稱設(shè)置兩個個10x2000mm的鋼筋混凝凝土腿(我們稱燕尾)。圖25濾水池池平面及構(gòu)造造3結(jié)論本文較為系統(tǒng)的的收集了過去去國內(nèi)外對預(yù)預(yù)制拼裝綜合合管廊、預(yù)制制水池的研究究與應(yīng)用情況況?？傮w來看看，我國預(yù)制制綜合管廊結(jié)結(jié)構(gòu)的研究歷歷史不長，但但科研成果較較為豐富,集中在接頭頭的力學(xué)性能能和防水，整整體力學(xué)性能能，但是也有有以下幾點不不足：針對新型預(yù)制預(yù)預(yù)應(yīng)力綜合管管廊的抗震性性能的研究幾幾乎沒有；以往研究的綜合合管廊的截面面形式多為單單箱截面，與與工程實際情情況中常采用用的雙箱截面面有差異；以往的綜合管廊廊抗震分析時時的埋深過淺淺，與實際情情況有差異；；美國和西方方國家曾經(jīng)統(tǒng)統(tǒng)計過，埋深深越淺，綜合合管廊受地震震破壞越嚴重重。地基不均勻沉降降對預(yù)制綜合合館廊的影響響尚未有明確確的定論。采用FRP預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋的新型型預(yù)制預(yù)應(yīng)力力綜合管廊尚尚未有研究。預(yù)制預(yù)應(yīng)力拼裝裝水池的研究究較少。目前前，預(yù)制預(yù)應(yīng)應(yīng)力水池在拼拼接縫的防水水防滲處理，拼拼接接頭、水水池整體抗震震性能，接頭頭拼縫力學(xué)性性能和整體力力學(xué)性能，預(yù)預(yù)應(yīng)力筋張拉拉方式的選擇擇，預(yù)應(yīng)力損損失計算，池池壁抗裂性能能，F(xiàn)RP材料加固水水池等方面有有待研究。參考文獻：[1]薛偉辰..預(yù)制混凝土土框架結(jié)構(gòu)體體系研究與應(yīng)應(yīng)用進展[J].工業(yè)建筑，2002，32（11）：47-499[2]王恒棟..《上海世博博會園區(qū)綜合合管溝工程建建設(shè)標準》簡簡介[J].特種結(jié)構(gòu),20099,26(11)：102-1104[3]薛偉辰..上海世博園園區(qū)預(yù)制預(yù)應(yīng)應(yīng)力綜合管廊廊的經(jīng)濟性分分析[J].特種結(jié)構(gòu),20099,26(22)：101-1104[4]胡翔.預(yù)預(yù)制預(yù)應(yīng)力綜綜合管廊受力力性能試驗研研究.土木工程報.[J]..1988,,43(5))：30-377[5]高田至至郎．地下生生命線的耐震震設(shè)計．隧道道譯叢，1991，(7)：44-51．[6]史曉軍..地下綜合管管廊大型振動動臺模型試驗驗研究[J].地震工程與與工振動,20088,28（6）：[7]李杰，岳岳慶霞，陳雋雋．地下綜合合管廊結(jié)構(gòu)振振動臺模型試試驗與有限元元分析研究[J]．地震工程程與工程振動動，2009，29(044)：41-45．[8]史曉軍，陳陳雋，李杰．．非一致地震震激勵地下綜綜合管廊振動動臺模型試驗驗研究(Ⅰ)——試驗方法[J]．地震工程程與工程振動動，2010，30(011)：147-1154．[9]湯愛平..共同溝結(jié)構(gòu)構(gòu)體系振動臺臺模型試驗與與分析[J]哈爾濱業(yè)大大學(xué)學(xué)報，2009，41（6）：1-5[10]薛景宏宏．跨斷層隔隔震管道分析析[D]．導(dǎo)師：張張敏政．中國國地震局工程程力學(xué)研究所所，2008．高家增.利用碳碳纖維加固預(yù)預(yù)制拼裝連續(xù)續(xù)繞絲預(yù)應(yīng)力力圓形水池的的探討[C].中國國土木工程學(xué)學(xué)會水工業(yè)分分會第四屆理理事會第一次次會議論文集集[11]蓋麗華華．大位移作作用下埋地管管道性能分析析及隔震設(shè)計計[D]．導(dǎo)師：湯湯愛平．哈爾爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)，2009．ReneW..Luftt.VERTTICALACCELLERATIIONSIINPREESTRESSSEDCCONCREETETAANKS[JJ].ASCCE,19884[12]浩宇宇利.共同溝管道道隔震分析[D].導(dǎo)師：湯愛愛平．哈爾濱濱工業(yè)大學(xué)，2009．[13]HYPERLINK"/kns/popup/knetsearchNew.aspx?sdb=CJFQ&sfield=作者&skey=孔祥臣&scode="作者者&skeyy=孔祥臣&scodde="孔祥祥臣.預(yù)制拼裝綜綜合管廊接頭頭防水性能研研究[J].中國建筑信信息，2012..50-511[14]胡翔..上海世博園園區(qū)預(yù)制預(yù)應(yīng)應(yīng)力綜合管廊廊接頭防水性性能試驗研究究[J].特種結(jié)構(gòu)，2009，26（1）：109-1114[15]陸明,,朱祖熹,張勇.大型沉管管隧道管段接接頭防水試驗驗研究[J]]..中國建筑筑防水,20033(10)::7-10[16]樊慶功功,方衛(wèi)民,蘇許斌.盾構(gòu)隧道道遇水形脹橡橡膠條密封止止水性能試驗驗研究〔J]].地下空空間油以左,,22(4)):35一338][17]莫一婷婷.遇水膨脹橡橡膠的老化性性能試驗研究究及壽命預(yù)測測[J].地下空間與與工程學(xué)報，2009，5（2）：235-2245[18]丁曉曉敏.廣州大學(xué)城城綜合管溝應(yīng)應(yīng)用實踐研究究.工程力學(xué)[J].22010，27（2）：255-2258[19]胡翔翔,薛偉辰.上海世博園園區(qū)預(yù)制預(yù)應(yīng)應(yīng)力綜合管廊廊施工監(jiān)測與與分析[J].特種結(jié)構(gòu)，2009，26（2）：105-1108[20]上海海市政工程設(shè)設(shè)計院等，給給水排水工程程結(jié)構(gòu)設(shè)計手手冊，中國建建筑工業(yè)出版版社，1984[21]湖北北給水排水設(shè)設(shè)計院.鋼筋混凝凝土圓形水池池設(shè)計[M]].北京:中國建筑筑工業(yè)出版社社,19777:122―74.[22]夏桂云云.階梯形圓形形水池分析的的傳遞矩陣法法[J].工程力學(xué),20111,28(22):24--29[23]MeelerskkiESS.Simmpleeelastiicanaalysissofaaxisymmmetriiccyliindriccalsttorageetankks[J]].JouurnalofSttructuuralEnngineeering,,ASCEE,19991,1117(11)):32339―3260..[24]A..P.S.SSelvaddural著.范文田、何何廣漢、張式式深、羅無量量譯，土與基基礎(chǔ)相互作用用的彈性分析析，北京：中中國鐵道出版版社，1984[25]中國國船舶工業(yè)總總公司第九設(shè)設(shè)計研究院，彈彈性地基梁及及矩形板計算算，國防工業(yè)業(yè)出版社，1983[26]郭海濤濤.彈性地基上上大型鋼筋混混凝土水池空空間結(jié)構(gòu)數(shù)值值分析[D].導(dǎo)師師：王暉，天天津大學(xué)，2005[27]MaalhotrraPKK,VelletsossAS..Upliiftingganallysisofbaaseplaatesiincyllindriicalttanks[J].JournnaloffStruucturaalEngiineeriing,AASCE,1994,,120((12):3489――3505..[28]李少少彬.大型污水池池關(guān)鍵施工技技術(shù)的管理與與應(yīng)用研究.長安大學(xué)。[M].22012.[29]HYPERLINK"/kns/popup/knetsearchNew.aspx?sdb=CJFQ&sfield=作者&skey=何德湛&scode="何德湛湛.無粘結(jié)預(yù)應(yīng)應(yīng)力技術(shù)在圓圓形水池中的的推廣和應(yīng)用用[J].土木工程學(xué)學(xué)報，2002，35（4）：109-1110[30]李京京玲.預(yù)應(yīng)力圓形形水池的環(huán)向向、豎向抗裂裂分析[J].特種